專利名稱：自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置及方法。
背景技術(shù)：
動(dòng)物行為學(xué)是研究動(dòng)物個(gè)體和動(dòng)物社群為適應(yīng)內(nèi)、外環(huán)境刺激所做出的反應(yīng)的一門學(xué)科。研究的對(duì)象包括動(dòng)物的溝通行為、情緒表達(dá)、社交行為、學(xué)習(xí)行為、繁殖行為等。其 中動(dòng)物學(xué)習(xí)和認(rèn)知等方面的研究與神經(jīng)科學(xué)密切相關(guān)性，隨著神經(jīng)科學(xué)和電子技術(shù)的發(fā) 展，產(chǎn)生了許多用于動(dòng)物學(xué)習(xí)和認(rèn)知的研究?jī)x器與技術(shù)，對(duì)促進(jìn)動(dòng)物學(xué)習(xí)與認(rèn)知研究具有
重要作用。在自然環(huán)境中，觀察動(dòng)物在自由活動(dòng)、無拘無束的自然狀態(tài)下的活動(dòng)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 是研究動(dòng)物行為的重要方法。技術(shù)人員開發(fā)了各種動(dòng)物行為追蹤與監(jiān)測(cè)裝置，如動(dòng)物個(gè)體 標(biāo)記技術(shù)、無線電遙測(cè)技術(shù)和GPS (Global Positioning System)遙測(cè)技術(shù)。衛(wèi)星追蹤技術(shù) (PTT)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)成了自然環(huán)境中記錄動(dòng)物行為的常用方法。專利《探測(cè)動(dòng)物導(dǎo) 航定向的裝置及方法》給出的是被監(jiān)測(cè)對(duì)象在神經(jīng)電采集模塊產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾下的實(shí)驗(yàn)裝 置，也只能記錄并保存一股運(yùn)動(dòng)軌跡信息。這些技術(shù)只能用于追蹤動(dòng)物，記錄其行動(dòng)軌跡， 卻無法獲得動(dòng)物行為相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)，從而無法揭示行為關(guān)聯(lián)的腦機(jī)制與神經(jīng)基礎(chǔ)。專利《一種獼猴大腦神經(jīng)元多單位電活動(dòng)室外記錄系統(tǒng)》(專利號(hào)為 CN00105039. 7)包括用螺釘固定在獼猴顱骨表面上的微型記錄平臺(tái)及微型記錄平臺(tái)上的裝 置、通過電纜連接的手提便攜式儀器箱。微型記錄平臺(tái)上的裝置包括微電極微型推進(jìn)器、動(dòng) 物行為記錄攝像機(jī)、微型視頻眼動(dòng)記錄儀和微電極放大器。手提便攜式儀器箱包括四分頻 視信號(hào)合成儀、主放大器、八合一神經(jīng)信號(hào)單片機(jī)處理系統(tǒng)、8mm磁帶記錄儀。該系統(tǒng)可以在 室外和野外進(jìn)行獼猴大腦神經(jīng)元多單位放電記錄保存起來，只適用于獼猴等大動(dòng)物。專利《刺激動(dòng)物細(xì)胞并記錄其生理信號(hào)的裝置及其生產(chǎn)使用方法》(專利號(hào)為 CN01140338. 1)包括非良導(dǎo)體的基質(zhì)，在基質(zhì)的至少一面上設(shè)有具加電電極的至少一個(gè)單 元導(dǎo)電聚合物層和至少一個(gè)良導(dǎo)體微電極。裝置提供了一種能夠?qū)?dòng)物細(xì)胞進(jìn)行刺激并記 錄其生理信號(hào)的裝置，用于對(duì)取自各種動(dòng)物神經(jīng)組織不同部位的細(xì)胞進(jìn)行研究。專利《一種可遙控運(yùn)動(dòng)行為的腦神經(jīng)電刺激裝置》(專利號(hào)為CN200510047336)包 括遙控器、聲音刺激器、PC機(jī)、腦神經(jīng)電刺激器、腦刺激電極、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練器。遙控器向腦神經(jīng) 電刺激器發(fā)出指令，然后通過串行口將該指令發(fā)給PC機(jī)，開始運(yùn)行；同時(shí)腦神經(jīng)電刺激器 發(fā)出相應(yīng)的電脈沖，該電脈沖通過植入的腦刺激電極進(jìn)入大腦以刺激大腦神經(jīng)，大腦神經(jīng) 支配軀體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)行為反應(yīng)。這一技術(shù)是通過電流刺激動(dòng)物的神經(jīng)來控制動(dòng)物行為，適用 于在訓(xùn)練箱內(nèi)進(jìn)行，而且無法記錄行為相關(guān)的神經(jīng)電活動(dòng)。然而，現(xiàn)有技術(shù)無法在自然環(huán)境下通過記錄與行為相關(guān)的神經(jīng)電活動(dòng)來觀察、研 究動(dòng)物的行為等活動(dòng)，特別是在自然環(huán)境下研究鳥類等小動(dòng)物的行為學(xué)習(xí)與認(rèn)知。公開于 Journal ofNeurophysiology, 95 :1263_1273，2006的方法是將電極記錄的腦神經(jīng)放電數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)卡，在動(dòng)物歸巢后取下存儲(chǔ)卡然后讀取數(shù)據(jù)，再做分析。這種裝置存在的問題是只適用于能夠歸巢的動(dòng)物，非歸巢的動(dòng)物則無法獲得數(shù)據(jù)。另外，如果動(dòng)物在中途丟失或其 它原因?qū)е聼o法歸巢，則不能獲得數(shù)據(jù)。綜上所述，要解決上述的技術(shù)問題，在于如何提供一種在自然環(huán)境下連續(xù)記錄動(dòng) 物的行動(dòng)，并同時(shí)記錄與動(dòng)物行為相關(guān)的神經(jīng)電活動(dòng)，能夠揭示行為關(guān)聯(lián)的腦機(jī)制與神經(jīng) 基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，以便于通過與后臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸完成記錄動(dòng)物行為和相關(guān)研 究。這是本領(lǐng)域面臨的新的重要技術(shù)課題，是目前研究動(dòng)物行為所亟待解決的設(shè)備問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置，以實(shí)現(xiàn)在追蹤動(dòng)物 的行動(dòng)中能夠連續(xù)采集與動(dòng)物行為相關(guān)的神經(jīng)電活動(dòng)，并通過與后臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸完 成記錄動(dòng)物行為和相關(guān)研究。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝 置，包括固定安裝于被監(jiān)測(cè)對(duì)象背部的電源模塊，用于向裝置提供直流電源；GPS模塊，用于接收定位衛(wèi)星發(fā)送的定位信號(hào)，根據(jù)所述定位信號(hào)獲取被監(jiān)測(cè)對(duì)象 當(dāng)前的地理位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息；還包括神經(jīng)電采集模塊，固定安裝于所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象的背部，用于采集由放置在所述被 監(jiān)測(cè)對(duì)象頭部的電極獲取的神經(jīng)核團(tuán)放電活動(dòng)的數(shù)據(jù)信息；主控模塊，固定安裝于所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象的背部，用于接收所述地理位置和運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)信息，并向所述神經(jīng)電采集模塊發(fā)送觸發(fā)指令，并記錄所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象神經(jīng)核團(tuán)放電活 動(dòng)的數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，固定安裝于所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象的背部，用于存儲(chǔ)所述神經(jīng)電采集模 塊記錄的數(shù)據(jù)信息；GPRS (General Packet Radio Service)模塊，固定安裝于所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象的背 部，用于所述主控模塊與后臺(tái)服務(wù)器相互之間的數(shù)據(jù)傳輸；其中，所述主控模塊分別與所述GPS模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、神經(jīng)電采集模塊和所述 GPRS模塊連接，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊與所述GPRS模塊連接，所述電源模塊分別與所述GPS模 塊、主控模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、神經(jīng)電采集模塊和所述GPRS模塊連接。本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置，所述神經(jīng)電采集模塊包括兩 級(jí)放大器、電源電壓跟隨器和高、低通濾波器，其中，所述兩級(jí)放大器分別將差模神經(jīng)電信 號(hào)放大50倍和100倍，第一級(jí)放大器的輸入端與神經(jīng)電信號(hào)相連，第二放大器的輸出端與 所述主控模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端相連，所述電源電壓跟隨器和高、低通濾波器輸出濾波后 的電源。本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置，所述主控模塊包括單片機(jī)芯 片和與其相連的模擬開關(guān)，所述模擬開關(guān)與所述GPS模塊和GPRS模塊分別相連。本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置，所述單片機(jī)芯片采用型號(hào)為 ATmegaS的微處理器，所述神經(jīng)電采集模塊采用型號(hào)為AD8821和TLV2664的芯片構(gòu)成。
本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括SD 卡及其上拉電阻或TF卡及其上拉電阻。另一方面，本發(fā)明還提供了一種自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄的方法， 包括以下步驟第一步將裝置安裝于被監(jiān)測(cè)對(duì)象的身上，放飛所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象，并啟動(dòng)所述裝 置；
第二步所述裝置初始化主控模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器并開啟中斷程序；第三步所述裝置設(shè)置并啟動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；第四步所述裝置每隔40μ s執(zhí)行一次中斷程序，將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的神經(jīng)電信 號(hào)記錄到緩存器中，并在8ys后退出中斷程序返回；第五步所述裝置設(shè)置啟動(dòng)GPS模塊和所述GPRS模塊；第六步所述主控模塊判斷是否建立了網(wǎng)絡(luò)連接，檢測(cè)所述GPRS模塊有無GPRS信 號(hào)并向所述GPRS模塊發(fā)送指令，獲取GPS數(shù)據(jù)并存入所述緩存器，在所述緩存器滿后，將緩 存數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；第七步所述裝置通過GPRS模塊將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的緩存數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái) 服務(wù)器，并返回到第六步循環(huán)；第八步后臺(tái)服務(wù)器對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出試驗(yàn)結(jié)論。本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄的方法，在所述第四步中，中斷程 序中生成神經(jīng)電數(shù)據(jù)的步驟是，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用4個(gè)通道，每隔40 μ S 一次將神經(jīng)電模 擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并將當(dāng)前通道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到所述緩存器，同時(shí)，通過更新緩存下標(biāo) 更改所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的通道并重啟所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄的方法，還包括在所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象 可以歸巢時(shí)，從所述裝置上取下所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出試驗(yàn)結(jié) 論。本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置及方法的特點(diǎn)是由于設(shè)置了主控模 塊、神經(jīng)電采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、GPS模塊和GPRS模塊，故能夠追蹤動(dòng)物的活動(dòng)路徑，特 別適合追蹤飛禽等遠(yuǎn)距離遷徙或活動(dòng)范圍廣闊的動(dòng)物，在觀測(cè)動(dòng)物與其行為相關(guān)的神經(jīng)電 活動(dòng)時(shí)，能夠連續(xù)采集并通過與后臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸完成記錄動(dòng)物行為和相關(guān)研究。不 僅可觀測(cè)個(gè)體行為，還可以觀測(cè)群體行為。裝置可自動(dòng)根據(jù)動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，開啟/停止神 經(jīng)電信號(hào)的采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器。對(duì)研究而言，重要的是獲取實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)。在加入了基于GPRS的無線通訊功能后，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，因此，盡管鳥類不歸巢導(dǎo)致裝 置丟失了，可是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能保存下來，實(shí)驗(yàn)研究仍然可以順利開展。


圖1為本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置在動(dòng)物身上的安裝示 意圖；圖2為本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置的方框圖；圖3為本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置的電路原理圖；圖4為神經(jīng)電采集模塊的電路原理圖5為本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄方法的流程圖；圖6為中斷程序生成神經(jīng)電數(shù)據(jù)的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述參考圖2和圖3，本發(fā)明實(shí)施例的自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置包括固定安裝于被監(jiān)測(cè)對(duì)象背部的電源模塊6、GPS模塊1、主控模塊2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3、神經(jīng) 電采集模塊4和GPRS模塊5。參考圖1，具體是在裝置的背帶端用甲基丙烯酸(哥倆好)粘 在尼龍粘扣帶上，然后將尼龍粘扣帶與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物背部的尼龍粘扣帶8扣緊，并將將電極7安 裝在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部，可以采用傳統(tǒng)的方式，也可以采用甲基丙烯酸(哥倆好)粘接的方式， 并用軟導(dǎo)線8與背部的神經(jīng)電采集模塊4連接。主控模塊2分別與GPS模塊1、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模 塊3、神經(jīng)電采集模塊4和GPRS模塊5連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3與GPRS模塊5連接，電源模塊 6分別與GPS模塊1、主控模塊2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3、神經(jīng)電采集模塊4和GPRS模塊5連接， 用來為這些模塊提供直流電。其中，GPS模塊1用于接收定位衛(wèi)星發(fā)送的定位信號(hào)，根據(jù)定位信號(hào)獲取被監(jiān)測(cè)對(duì) 象當(dāng)前的地理位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，并將地理位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息發(fā)送給主控模塊2。主控 模塊2用于接收地理位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，并向神經(jīng)電采集模塊發(fā)送觸發(fā)指令，并記錄被 監(jiān)測(cè)對(duì)象神經(jīng)核團(tuán)放電活動(dòng)的數(shù)據(jù)信息。神經(jīng)電采集模塊4用于采集由放置在被監(jiān)測(cè)對(duì)象 頭部的電極獲取的神經(jīng)核團(tuán)放電活動(dòng)的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3用于存儲(chǔ)所述神經(jīng)電采 集模塊記錄的數(shù)據(jù)信息。GPRS模塊5用于主控模塊2與后臺(tái)服務(wù)器相互之間的數(shù)據(jù)傳輸。參考圖4，神經(jīng)電采集模塊4包括兩級(jí)放大器、電源電壓跟隨器和高、低通濾波 器，其中，放大器的輸入端與神經(jīng)電信號(hào)相連，放大器的輸出端與主控模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入 端相連，電源電壓跟隨器和高、低通濾波器輸出濾波后電源。神經(jīng)電采集模塊4采用型號(hào) 為 AD8821 或 AD8259 和 TLV2664 的芯片構(gòu)成。圖中，IN-0P1 為 AD8821，OP1、0P2、0P3 為 TLV2664 ；在其他的實(shí)施例中也可選為IN-OPl、OPl、0P2為AD8259，0P3為TLV2664。連接IN-、IN+至實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的電極7，連接VGND至實(shí)驗(yàn)動(dòng)物皮層表面的地電極。 連接AOUT至主控模塊2的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC引腳。其中=IN-OPl和外圍器件Rl組成差分放大器，對(duì)從電極引出的神經(jīng)電差模信號(hào)進(jìn) 行第一級(jí)放大，放大倍數(shù)為50倍，0P2和外圍器件R3、R4構(gòu)成二級(jí)放大，放大倍數(shù)為100倍， 兩級(jí)放大器分別將差模神經(jīng)電信號(hào)放大50倍和100倍。R5、C3構(gòu)成低通濾波器，截止頻率 為3·28ΚΗζ。0P1、C2、R2、R6構(gòu)成高通濾波器，截止頻率為7. 2Hz。0P3、R7、R8、C5構(gòu)成電源 電壓跟隨器，提供VGND，并且VGND = 0. 5*VCC ；Cl、C4對(duì)電源濾波，抑制電源電壓波動(dòng)對(duì)電 路的影響。主控模塊2包括單片機(jī)芯片Ul和與其相連的模擬開關(guān)，單片機(jī)芯片Ul采用型號(hào) 為ATmegaS的微處理器，模擬開關(guān)采用型號(hào)為14052的芯片。模擬開關(guān)與GPS模塊1和GPRS 模塊5分別相連。主控模塊2包括時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路由電容Cl、C2和8MHz晶振組成路。而單片 機(jī)芯片Ul為AtmegaS，其第2管腳(RXD)PDO經(jīng)模擬開關(guān)與GPS芯片U2的TXD管腳相連， 第3管腳(TXD)PDl經(jīng)模擬開關(guān)與GPS芯片U2的RXD管腳相連，這樣，單片機(jī)芯片Ul就可以與GPS芯片U2進(jìn)行通訊，接收來自GPS芯片U2的發(fā)送的被監(jiān)測(cè)對(duì)象當(dāng)前的地理位置和 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。單片機(jī)芯片Ul第12、13管腳經(jīng)模擬開關(guān)與GPRS芯片相連，這樣，單片機(jī)芯 片Ul就可以與GPS芯片U2進(jìn)行通訊，而單片機(jī)芯片Ul的第17管腳PB3 (M0SI/0C2)分別 與SD卡U3的第7管腳DO和電阻R2連接，第18管腳PB4 (MOSI)分別與SD卡U3的第2管 腳Dl和電阻R3連接，第19管腳PB5 (SCK)分別與SD卡U3的第5管腳SCLK和電阻Rl連 接，第16管腳PC2分別與SD卡U3的第1管腳CS和電阻R4連接。這樣，當(dāng)單片機(jī)芯片Ul 的緩存中從GPS芯片U2接收的被監(jiān)測(cè)對(duì)象當(dāng)前的地理位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息達(dá)到512字節(jié) 后，單片機(jī)芯片Ul就啟動(dòng)SPI總線，向SD卡U3寫入這512字節(jié)數(shù)據(jù)，并更新SD卡U3中的 文件記錄表。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3包括SD卡U3及其上拉電阻Rl R4，而SD卡U3在其他的實(shí) 施例中也可用TF卡代替。參考圖5，本發(fā)明一種自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄方法，具體包括以下 步驟第一步將裝置安裝于被監(jiān)測(cè)對(duì)象的身上，具體是在裝置的背帶端用甲基丙烯酸 (哥倆好)粘在尼龍粘扣帶上，然后將尼龍粘扣帶與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物背部的尼龍粘扣帶8扣緊，并 將將電極7安裝在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部，可以采用傳統(tǒng)的方式，也可以采用甲基丙烯酸(哥倆好) 粘接的方式，并用軟導(dǎo)線8與背部的神經(jīng)電采集模塊4連接，放飛被監(jiān)測(cè)對(duì)象并啟動(dòng)裝置， 開啟計(jì)算機(jī)，連接網(wǎng)絡(luò)。第二步裝置初始化主控模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器并開啟中斷程序。第三步裝置設(shè)置并啟動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。第四步裝置每隔40 μ s執(zhí)行一次中斷程序，將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的神經(jīng)電信號(hào)記錄到 緩存器中，并在8μ s后退出中斷程序返回。參考圖6，在中斷程序中生成神經(jīng)電數(shù)據(jù)的步驟 是，模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用4個(gè)通道，每隔40 μ S 一次將神經(jīng)電模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并將當(dāng)前 通道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到緩存器，同時(shí)，通過更新緩存下標(biāo)更改模數(shù)轉(zhuǎn)換器的通道并重啟模數(shù)轉(zhuǎn) 換器。第五步裝置設(shè)置并啟動(dòng)GPS模塊和GPRS模塊。第六步主控模塊判斷是否建立了網(wǎng)絡(luò)連接，檢測(cè)GPRS模塊有無GPRS信號(hào)，如果 有，則向GPRS模塊發(fā)送指令，獲取GPS數(shù)據(jù)并存入緩存器，在緩存器滿后，將緩存數(shù)據(jù)寫入 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。第七步裝置通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的緩存數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器，并 返回到第六步循環(huán)。第八步后臺(tái)服務(wù)器對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出試驗(yàn)結(jié)論。上述步驟后，還包括在被監(jiān)測(cè)對(duì)象可以歸巢時(shí)，從裝置上取下所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊， 對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出試驗(yàn)結(jié)論。以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn) 行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置，包括固定安裝于被監(jiān)測(cè)對(duì)象背部的電源模塊(6)，用于向裝置提供直流電源；GPS模塊(1)，用于接收定位衛(wèi)星發(fā)送的定位信號(hào)，根據(jù)所述定位信號(hào)獲取被監(jiān)測(cè)對(duì)象當(dāng)前的地理位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息；其特征在于，還包括神經(jīng)電采集模塊(4)，固定安裝于所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象的背部，用于采集由放置在所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象頭部的電極(7)獲取的神經(jīng)核團(tuán)放電活動(dòng)的數(shù)據(jù)信息；主控模塊(2)，固定安裝于所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象的背部，用于接收所述地理位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，并向所述神經(jīng)電采集模塊(4)發(fā)送觸發(fā)指令，并記錄所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象神經(jīng)核團(tuán)放電活動(dòng)的數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(3)，固定安裝于所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象的背部，用于存儲(chǔ)所述神經(jīng)電采集模塊(4)記錄的數(shù)據(jù)信息；GPRS模塊(5)，固定安裝于所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象的背部，用于所述主控模塊(2)與后臺(tái)服務(wù)器相互之間的數(shù)據(jù)傳輸；其中，所述主控模塊(2)分別與所述GPS模塊(1)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(3)、神經(jīng)電采集模塊(4)和所述GPRS模塊(5)連接，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(3)與所述GPRS模塊(5)連接，所述電源模塊(6)分別與所述GPS模塊(1)、主控模塊(2)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(3)、神經(jīng)電采集模塊(4)和所述GPRS模塊(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置，其特征在于， 所述神經(jīng)電采集模塊(4)包括兩級(jí)放大器、電源電壓跟隨器和高、低通濾波器，其中，所述 兩級(jí)放大器分別將差模神經(jīng)電信號(hào)放大50倍和100倍，第一級(jí)放大器的輸入端與神經(jīng)電信 號(hào)相連，第二放大器的輸出端與所述主控模塊(2)的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端相連，所述電源電壓 跟隨器和高、低通濾波器輸出濾波后的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置，其特征在 于，所述主控模塊(2)包括單片機(jī)芯片(Ul)和與其相連的模擬開關(guān)，所述模擬開關(guān)與所述 GPS模塊(1)和GPRS模塊(5)分別相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置，其特征在于， 所述單片機(jī)芯片(Ul)采用型號(hào)為ATmegaS的微處理器，所述神經(jīng)電采集模塊(4)采用型號(hào) 為AD8821和TLV2664的芯片構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(3)包括SD卡及其上拉電阻或TF卡及其上拉電阻。
6.一種自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步將裝置安裝于被監(jiān)測(cè)對(duì)象的身上，放飛所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象，并啟動(dòng)所述裝置； 第二步所述裝置初始化主控模塊(2)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器并開啟中斷程序； 第三步所述裝置設(shè)置并啟動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(3)；第四步所述裝置每隔40μ s執(zhí)行一次中斷程序，將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的神經(jīng)電信號(hào)記 錄到緩存器中，并在8ys后退出中斷程序返回；第五步所述裝置設(shè)置啟動(dòng)GPS模塊(1)和所述GPRS模塊(5)；第六步所述主控模塊(2)判斷是否建立了網(wǎng)絡(luò)連接，檢測(cè)所述GPRS模塊(5)有無 GPRS信號(hào)并向所述GPRS模塊(5)發(fā)送指令，獲取GPS數(shù)據(jù)并存入所述緩存器，在所述緩存 器滿后，將緩存數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(3)；第七步所述裝置通過GPRS模塊(5)將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(3)中的緩存數(shù)據(jù)發(fā)送到后 臺(tái)服務(wù)器，并返回到第六步循環(huán)；第八步后臺(tái)服務(wù)器對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出試驗(yàn)結(jié)論。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄方法，其特征在于， 在所述第四步中，中斷程序中生成神經(jīng)電數(shù)據(jù)的步驟是，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用4個(gè)通道，每 隔40 μ S —次將神經(jīng)電模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并將當(dāng)前通道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到所述緩存器， 同時(shí)，通過更新緩存下標(biāo)更改所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的通道并重啟所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄方法，其特征在 于，還包括在所述被監(jiān)測(cè)對(duì)象可以歸巢時(shí)，從所述裝置上取下所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(3)，對(duì)獲 取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出試驗(yàn)結(jié)論。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自然環(huán)境中動(dòng)物行為的神經(jīng)電活動(dòng)記錄裝置及方法，通過主控模塊、神經(jīng)電采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、GPS模塊和GPRS模塊追蹤動(dòng)物的活動(dòng)路徑，同時(shí)采集動(dòng)物與其行為相關(guān)的神經(jīng)電活動(dòng)時(shí)，能夠連續(xù)采集、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器，完成與其行為相關(guān)的神經(jīng)電活動(dòng)的記錄和相關(guān)研究。本發(fā)明自然環(huán)境中動(dòng)物行為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置及方法的特點(diǎn)是能夠追蹤動(dòng)物的活動(dòng)路徑，并基于GPRS的無線通訊功能，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，特別適合追蹤飛禽等遠(yuǎn)距離遷徙或活動(dòng)范圍廣闊的動(dòng)物，不僅可觀測(cè)個(gè)體行為，還可以觀測(cè)群體行為。
文檔編號(hào)A61B5/04GK101803913SQ201010140890
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者劉小峰, 史遠(yuǎn), 楊憲強(qiáng), 郭峰 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)