[發明專利]用于動物記憶訓練系統的自動化機械臂刺激裝置

有效

• 申請號: 201110052627.8
• 申請日: 2011-03-07
• 公開（公告）號: CN102119670A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 朱啟文;曹偉平;商麗宏;王克威
• 申請（專利權）人: 沈陽醫學院
• 主分類號: A01K15/02
• 分類號: A01K15/02
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 刁佩德

技術領域

本發明涉及一種有關研究動物記憶行為訓練方法的刺激裝置，特別是一種用于動物記憶訓練系統的自動化機械臂刺激裝置。可應用于神經生理學、神經藥理學和心理學等領域。

背景技術

目前，動物行為實驗是研究腦高級功能及其他神經科學的不可缺少的重要手段，尤其在神經生理學、神經藥理學等行為醫學研究方面具有更重要地位。其中迷宮實驗是行為實驗的經典項目，是研究實驗鼠學習記憶功能最常用的實驗之一，也是認知藥物篩選常用的動物模型。迷宮裝置的種類較多，但都包含三個基本組成部分：訓練區——放置動物；目的區——系安全區或食物放置區；通道——有長有短，有一個以上通道交叉口，供動物選擇到達目的區的正確行動方向。

現有Y型迷宮，即為三等分輻射式迷宮，由三個支臂和一個連接區組成，三臂相互夾角為120°，每臂底部鋪以細銅棒。銅棒可與刺激電源相通。各臂未端裝有信號燈，信號燈開啟指示該臂為安全區，即該臂底部不通電。安全區的方位可隨機變換，當某臂為安全區時，另兩臂和連接區均帶電，可訓練動物學會主動逃避反應，逃向安全區。在實驗中，如動物在信號燈亮后或遭受到電擊后直接逃避至安全區者為正確反應，反之為錯誤反應。一般將動物經訓練而達到學會的標準定為連續10次測試中有9次正確者。記錄每一動物迷路分辨學習達到學會標準所需的訓練數，以此作為評價動物學習能力好壞的客觀指標。

現有水迷宮，則是一個在其通道中注入一定深度水的迷宮。內部通道形狀多為T形、F形或Π形，其中有一個或多個盲端而出口端只有一個。將動物放在訓練區內，訓練它學習選擇出口、順利游至目的區的能力。實驗過程中逐漸增加盲端個數，觀察、記錄動物進入盲端次數(即錯誤次數)及游泳所用的時間，以評價其學習成績、記憶獲得和長時間記憶功能。

實際應用表明，目前的迷宮實驗，特別是Y型迷宮受其結構限制無法形成封閉的循環回路，水迷宮只能強迫動物游泳，不能自主運動。因此，訓練時無論是過程控制，還是數據采集、處理，都是由實驗者手動操作，人工操作比較煩瑣，人工記錄相應數據主觀因素較多，既費人力，同時主觀誤差也大，影響其準確性。

依據建立動物學習和記憶行為訓練方法的模型的實際需要，現有的模型存在明顯的局限性：即人為因素較多，技術操作煩瑣，刺激不及時、不準確；由此可見，進一步發展與鼠的生活習性貼近，建立較復雜的動物學習和記憶行為訓練方法的模型、但易于對其進行檢測的系統，仍是當務之急。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種快速、準確的用于動物記憶訓練系統的自動化機械臂刺激裝置，從根本上解決現有迷宮裝置中刺激系統人為因素涉入過多、刺激不及時、不準確的問題。

本發明的技術方案是：該用于動物記憶訓練系統的自動化機械臂刺激裝置，其技術要點是：包括直角坐標機器人定位系統、PLC控制系統、實驗鼠位置檢測系統、刺激系統四個部分；

所述直角坐標機器人定位系統采用快速直線定位機構搭建，分為X、Y、Z三個運動方向，且X、Y、Z方向均采用由同步齒形帶驅動的直線定位單元構成，其驅動動力由伺服驅動系統提供，可實現在空間內任意一點的準確定位；

所述實驗鼠位置檢測系統由分別放置在所述動物記憶訓練系統的門洞的四個光電對射傳感器構成，每兩個所述光電對射傳感器作為一個單元在所述門洞上、下排列，兩個傳感器單元在所述門洞前、后放置形成兩個檢測點；

所述PLC控制系統包括CPU模塊、運動控制模塊，所述CPU模塊和運動控制模塊通過主基板進行通訊，所述CPU模塊根據所述實驗鼠位置檢測系統提供的位置信號判斷出實驗鼠的當前位置，并與所述直角坐標機器人定位系統的當前位置進行比對，并計算出兩者之間的運行路徑，由所述運動控制模塊發出運動指令給所述伺服驅動系統，所述伺服驅動系統驅動所述直角坐標機器人定位系統的末端刺激機構運行到相應的位置；

所述刺激系統包括三種末端刺激機構，所述末端刺激機構為附帶三種管道的機械臂，三種所述管道分別對應水、氣體、食物刺激，并通過所述PLC控制系統分別實現控制水、氣體、食物的供給，當定位到實驗鼠的位置后，所述機械臂上設置的電磁閥自動開啟，釋放相應的刺激。