專利名稱：用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種有關(guān)研究建立動(dòng)物學(xué)習(xí)和記憶行為訓(xùn)練方法的被動(dòng)刺激檢測(cè)裝置，特別是一種用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置。本實(shí)用新型屬于生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)、可應(yīng)用于神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)和心理學(xué)等領(lǐng)域的專用刺激裝置。
背景技術(shù)：
目前，研究動(dòng)物行為的實(shí)驗(yàn)是研究腦高級(jí)功能及其他神經(jīng)科學(xué)的不可缺少的重要手段，尤其在神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)等行為醫(yī)學(xué)研究方面具有更重要地位。鼠的路徑訓(xùn)練模型及自動(dòng)化行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是研究大鼠(或小鼠)學(xué)習(xí)記憶功能、認(rèn)知藥物篩選常用的動(dòng)物專用實(shí)驗(yàn)儀器模型。該裝置的種類較多，多為單項(xiàng)刺激一電、聲、光、機(jī)械振動(dòng)刺激的一種，其中電刺激均為將刺激電極置于動(dòng)物體內(nèi)的有創(chuàng)刺激，刺激對(duì)動(dòng)物會(huì)產(chǎn)生較大的副作用，而且操作不便，因而，應(yīng)用范圍和效果均不理想。下面對(duì)類似的兩種專利裝置比較分析如下一、 專利申請(qǐng)?zhí)枮?00510047336的“可遙控運(yùn)動(dòng)行為的腦神經(jīng)電刺激裝置”公開了一種腦神經(jīng)刺激器，其工作過程為遙控器向腦神經(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)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)行刺激。該裝置還包括聲音刺激器，用以輔助腦神經(jīng)電刺激器。該裝置對(duì)動(dòng)物實(shí)行有創(chuàng)電刺激，因而具在對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物刺激負(fù)作用大，不易于操作的缺點(diǎn)；二、專利申請(qǐng)?zhí)枮?200780010744的“對(duì)動(dòng)物體進(jìn)行無創(chuàng)性刺進(jìn)的裝置”公開了由開關(guān)控制的電脈沖刺激裝置， 雖然屬于無創(chuàng)傷性刺激裝置，但功能單一，在實(shí)際運(yùn)用中性能單一，也不能實(shí)現(xiàn)遙控操作。本申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)?zhí)枮閆L 2006 1 0045870. 6的“鼠的路徑訓(xùn)練模型及制動(dòng)化行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”公開了采用過門信號(hào)對(duì)動(dòng)物實(shí)施聲、電、機(jī)械振動(dòng)刺激的技術(shù)方案。它是針對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠對(duì)多通道迷宮設(shè)定的非綠色通道取得刺激信息的，但仍不能達(dá)到無線遙控的智能化要求，亟待改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了提供一種用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，從根本上解決現(xiàn)有動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的刺激裝置單一、電刺激一有創(chuàng)刺激對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生較大的副作用、操作不便的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，包括電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激模塊，其技術(shù)要點(diǎn)是還包括無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，所述電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊組裝在一起后固定在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體外側(cè)捆綁的載體上，所述無線發(fā)射模塊根據(jù)采集到的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的過門信號(hào)發(fā)射無線信號(hào)，所述無線接收模塊接收到所述無線信號(hào)后，確定刺激類型并啟動(dòng)所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，對(duì)所述實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激或組合刺激。[0007]所述無線發(fā)射模塊包括無線遙控發(fā)射頭IC1、時(shí)基集成電路IC2、二極管D10、電位器W、手動(dòng)開關(guān)ΚΙ、K2、K3和單片機(jī)IC7 ；所述無線接收模塊包括無線遙控接收頭IC3、譯碼集成芯片IC4 ；所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊包括單片機(jī)IC6、繼電器Ja、Jb、Jc ；所述無線發(fā)射模塊采用單片機(jī)IC7控制時(shí)基集成電路IC2，二極管DlO為發(fā)射指示燈，當(dāng)所述單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出高電平時(shí)，時(shí)基集成電路IC2的相應(yīng)引腳為低電位， 所述時(shí)基集成電路IC2處于復(fù)位狀態(tài)，所述無線遙控發(fā)射頭ICl無信號(hào)輸出，二極管DlO指示燈滅；當(dāng)所述單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出低電平時(shí)，所述時(shí)基集成電路IC2處于正常工作狀態(tài)，所述無線遙控發(fā)射頭ICl發(fā)送N次有時(shí)間間隔的一組無線信號(hào)，二極管DlO指示燈亮，N彡1 ；所述無線接收模塊利用所述無線遙控接收頭IC3接收每一組無線信號(hào)，所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的單片機(jī)IC6根據(jù)無線信號(hào)的次數(shù)N來識(shí)別所選的刺激類型，進(jìn)而控制對(duì)應(yīng)的所述繼電器Ja、Jb、Jc常開觸頭吸合，實(shí)現(xiàn)刺激動(dòng)作。所述手動(dòng)開關(guān)K1、K2、K3分別對(duì)應(yīng)聲刺激、振動(dòng)刺激和電刺激選擇，所述無線發(fā)射模塊的單片機(jī)IC7根據(jù)所述手動(dòng)開關(guān)Κ1、Κ2、Κ3的設(shè)定狀態(tài)，控制所述時(shí)基集成電路IC2發(fā)送相應(yīng)次數(shù)的無線信號(hào)。所述機(jī)械刺激模塊包括電機(jī)Μ、電阻R 13、和繼電器Jb控制的常開觸點(diǎn)Kb，電阻 R13、常開觸點(diǎn)Kb與電機(jī)M串聯(lián)，接在繼電器Jb的常開觸點(diǎn)Kb與地之間，當(dāng)繼電器Jb的常開觸點(diǎn)Kb閉合時(shí)，電機(jī)M產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)刺激。所述聲刺激模塊包括時(shí)基電路IC5、電阻R7、R8、電容C3、C4、繼電器Ja控制的常開觸點(diǎn)Ka和揚(yáng)聲器Y，電容C3接入時(shí)基電路IC5的1、2管腳之間，時(shí)基電路IC5的2、6管腳短接后接入電阻R7，電阻R7接在時(shí)基電路IC5的6、7管腳間，電阻R8接到555時(shí)基電路 IC5的4、7管腳間，時(shí)基電路IC5的4、8管腳短接后接入繼電器Ja控制的常開觸點(diǎn)Ka，電容C4與揚(yáng)聲器Y串聯(lián)后接在555時(shí)基電路IC5與地之間，當(dāng)所述繼電器Ja控制的常開觸點(diǎn)Ka閉合時(shí)，所述揚(yáng)聲器Y發(fā)出聲音刺激。所述電刺激模塊包括繼電器Jc控制的常開觸點(diǎn)Kc、三極管V5、變壓器T、電阻 R18、發(fā)光二極管D6、二極管D7-D9，電容器C5-C7和電極DJ組成，三極管V5的集電極接入常開觸點(diǎn)Kc和變壓器初級(jí)繞組Ll 一側(cè)的輸入端，三極管V5的基極通過電阻R18接入變壓器初級(jí)繞組Ll的另一端，三極管V5的發(fā)射極接入變壓器初級(jí)繞組L2 —端，變壓器次側(cè)串入二極管D7、D8、D9和金屬電極DJ，二極管D7、D8串聯(lián)后與電容C6并聯(lián)，二極管D8、D9串聯(lián)后與電容C7并聯(lián)，二極管D8、D9、DJ串聯(lián)后與電容C5并聯(lián)，當(dāng)所述繼電器Jc控制的常開觸點(diǎn)Kc閉合時(shí)，所述電極DJ對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)生電刺激。所述無線接收模塊還包括電容C8、C9、C10、電阻R9，所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊還包括三極管V2、V3、V4、二極管D3、D4、D5、電阻RIO、RlU R12，所述無線接收模塊的無線遙控接收頭IC3的正負(fù)極分別連接于電源E的正、負(fù)極，所述無線遙控接收頭IC3的負(fù)極與所述聲刺激模塊的揚(yáng)聲器Y、電容C3、時(shí)基電路IC5的管腳1、電容C8、電容C9、電容C10、譯碼集成芯片IC4的管腳7、所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的三極管V2、V3、V4的集電極共同接地、無線遙控接收頭IC3的正極與譯碼集成芯片IC4的管腳4、繼電器Ja、繼電器Jb、繼電器Jc的常開觸點(diǎn)，繼電器Ja、繼電器Jb、繼電器Jc線圈和所述電刺激模塊的變壓器繞組Ll連接；其中，譯碼集成芯片IC4的3管腳與無線遙控接收頭IC3相連，譯碼集成芯片IC4的1腳通過電容C8接地，譯碼集成芯片IC4的2管腳通過電容C9接地，譯碼集成芯片IC4 的6管腳通過電容ClO接地，譯碼集成芯片IC4的7管腳直接接地，譯碼集成芯片IC4的6 腳通過電阻R9和電容ClO接地，單片機(jī)IC6的P3. 1、P3. 2接入譯碼集成芯片IC4的8腳；單片機(jī)IC6的Pl. 5通過電阻RlO與三極管V2的基極連接，單片機(jī)IC6的Pl. 6通過電阻Rll 與三極管V3的基極連接，單片機(jī)IC6的Pl. 7通過電阻R12與三極管V4的基極連接；三極管V2的射極串入繼電器Ja，繼電器Ja反并聯(lián)二極管D3，三極管V3的射極串入繼電器Jb， 繼電器Jb反并聯(lián)二極管D4，三極管V4的射極串入繼電器Jc，繼電器Jc反并聯(lián)二極管D5。所述無線發(fā)射模塊包括電容Cl、C2、二極管Dl、D2、電阻R1-R6、R15-R17，+12V穩(wěn)壓電源接入無線遙控發(fā)射頭ICl正極、555時(shí)基電路IC2的8管腳和電阻R1，所述電阻R1、 電位器W和電阻R2串聯(lián)，反串聯(lián)二極管D2后接入時(shí)基電路IC2的2管腳和+12V穩(wěn)壓電源之間，電位器W接入時(shí)基電路IC2的5管腳，二極管Dl接入時(shí)基電路IC2的5、6腳之間，時(shí)基電路IC2的6管腳和2管腳通過電容Cl接地，時(shí)基電路IC2的1管腳接地，時(shí)基電路IC2 的7管腳通過電容C2接地，電阻R3接在時(shí)基電路IC2的3管腳和無線遙控發(fā)射頭ICl的 IN，無線遙控發(fā)射頭ICl的負(fù)極接地。所述實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體外側(cè)捆綁的載體為有彈性的帆布，所述帆布上還設(shè)有刺激電極，所述帆布兩端設(shè)有粘結(jié)扣。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及積極的技術(shù)效果是本實(shí)用新型對(duì)動(dòng)物實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)刺激，包括聲刺激、電刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激三部分，可對(duì)動(dòng)物進(jìn)行聲、電、機(jī)械振動(dòng)組合刺激或進(jìn)行聲、 電、機(jī)械振動(dòng)的單一模式刺激。為了使刺激裝置小型化，將刺激裝置分成聲、電、機(jī)械三個(gè)可拆卸刺激模塊，供使用者選擇刺激方案。本裝置設(shè)計(jì)合理，適應(yīng)范圍廣，控制精度高。適用于建立復(fù)雜的認(rèn)知記憶模型的有效實(shí)時(shí)多種刺激輸出的刺激裝置，以滿足更深入的學(xué)習(xí)記憶行為分析的需要。本實(shí)用新型的發(fā)射一接收電路，采用微型無線遙控發(fā)射、接收器件制作的無線遙控開關(guān)，具有電路簡單、容易制作、調(diào)試方便等特點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述


圖1是本實(shí)用新型裝置的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖主視圖；圖2是
圖1的俯視圖；圖3是
圖1的后視圖；圖4是本實(shí)用新型裝置的電氣原理示意圖；圖5是本實(shí)用新型裝置的無線遙控發(fā)射電路圖；圖6是本實(shí)用新型無線控制發(fā)射模塊的程序流程圖；圖7是本實(shí)用新型無線控制接收模塊的程序流程圖；圖8是本實(shí)用新型裝置的功能框圖；圖9是本實(shí)用新型裝置捆綁在實(shí)驗(yàn)鼠身體上的整體示意圖；
圖10是迷宮裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是
圖10的俯視圖；圖中序號(hào)說明1粘接扣、2開關(guān)、3粘接扣、4刺激電極、5箱體、6隔板、7液晶屏、 8電機(jī)、9篩狀支撐網(wǎng)、10轉(zhuǎn)盤、11水管、12水槽、13水刷、14支架滑輪、15支架、16滑輪、17門洞、18食物槽。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型適用于采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，也是為發(fā)明專利 《鼠的路徑訓(xùn)練模型及制動(dòng)化行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》(專利號(hào)ZL 2006 1 0045870. 6)設(shè)計(jì)制作的刺激裝置，同時(shí)也適用于其他類別動(dòng)物刺激研究方面的研究應(yīng)用的專用儀器。一、根據(jù)
圖1-9詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)該裝置由電刺激模塊、機(jī)械刺激模塊、聲刺激模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、無線接收模塊和無線發(fā)射模塊等組成，上述電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊組裝在一起后固定在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體外側(cè)捆綁的載體上，該載體可以是有彈性的帆布，帆布上還設(shè)有刺激電極4，載體的具體結(jié)構(gòu)參見
圖1-3，帆布兩端設(shè)有粘結(jié)扣1、3以便于捆綁實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，參見圖 9。其中電刺激模塊主要由繼電器Jc控制的常開觸點(diǎn)Kc、三極管V5、變壓器T、電阻 R14、R18、發(fā)光二極管D6、二極管D7、D8、D9、電容器C5、C6、C7和電極DJ組成；機(jī)械刺激模塊主要由電機(jī)M、電阻R 13、和繼電器Jb控制的常開觸點(diǎn)Kb組成；聲刺激模塊主要由555時(shí)基電路IC5、電阻R7、R8、電容C3、繼電器Ja控制的常開觸點(diǎn)Ka、電容C4和揚(yáng)聲器Y組成；繼電器驅(qū)動(dòng)模塊主要由單片機(jī)比6、繼電器扭、幾、仏、三極管￥2、￥3、￥4、二極管 03、04、05、電阻1 10、1 11、1 12 組成；無線接收模塊主要由無線遙控接收頭IC3、譯碼集成芯片IC4、電容C8、C9、C10、 電阻R9組成；無線發(fā)射模塊主要由無線遙控發(fā)射頭IC1、555時(shí)基集成電路IC2、二極管D1、二極管 D2、D10、電阻 R1、R2、R3、R4、R5、R6、R15、R16、R17、電位器 W、電容 Cl、電容 C2、開關(guān) KU K2、K3和單片機(jī)IC7組成；二、該裝置的電路連接結(jié)構(gòu)如下所述，參見圖4 聲刺激模塊電路電容C3接入555時(shí)基電路IC5(NE555)的1、2管腳之間，555時(shí)基電路IC5的2、6管腳短接后接入電阻R7，電阻R7接在555時(shí)基電路IC5的6、7管腳間， 電阻R8接到555時(shí)基電路IC5的4、7管腳間，555時(shí)基電路IC5的4、8管腳短接后接入繼電器Ja控制的常開觸點(diǎn)Ka，電容C4與揚(yáng)聲器Y串聯(lián)后接在555時(shí)基電路IC5與地之間。 當(dāng)所述繼電器Ja控制的常開觸點(diǎn)Ka閉合時(shí)，所述揚(yáng)聲器Y發(fā)出聲音刺激。無線接收模塊電路無線遙控接收頭IC3的正負(fù)極分別連接于電源E的正、負(fù)極。 無線遙控接收頭IC3的負(fù)極與揚(yáng)聲器Y、電容C3、555時(shí)基電路IC5的管腳1，電容C8、電容 C9、電容C10、譯碼集成芯片IC4的管腳7，三極管V2、V3、V4、的集電極共同接地。無線遙控接收頭IC3的正極與譯碼集成芯片IC4的管腳4和繼電器Ja、繼電器Jb、繼電器Jc的常開觸點(diǎn)Ka、Kb、Kc和變壓器繞組Ll連接。其中，譯碼集成芯片IC4的3管腳與無線遙控接收頭IC3相連。譯碼集成芯片IC4 的1腳通過電容C8接地，譯碼集成芯片IC4的2管腳通過電容C9接地，譯碼集成芯片IC4 的6管腳通過電容ClO接地。譯碼集成芯片IC4的7管腳直接接地。譯碼集成芯片IC4的 6腳通過電阻R9和電容ClO接地。單片機(jī)IC6的P3. 1、P3. 2接入譯碼集成芯片IC4的8腳，單片機(jī)IC6的Pl. 5通過電阻RlO與三極管V2的基極連接；單片機(jī)IC6的Pl. 6通過電阻Rll與三極管V3的基極連接；單片機(jī)IC6的Pl. 7通過電阻R12與三極管V4的基極連接；三極管V2的射極串入繼電器Ja，繼電器Ja反并聯(lián)二極管D3，三極管V3的射極串入繼電器Jb，繼電器Jb反并聯(lián)二極管D4，三極管V4的射極串入繼電器Jc，繼電器Jc反并聯(lián)二極管D5。機(jī)械振動(dòng)刺激模塊電路電阻R13、Kb與電機(jī)串聯(lián)，接在繼電器Jb的常開觸點(diǎn)Kb 與地之間。當(dāng)繼電器Jb的常開觸點(diǎn)Kb閉合時(shí)，電機(jī)M產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)刺激。電刺激模塊電路三極管V5的集電極接入開關(guān)Kc和變壓器初級(jí)繞組Ll 一側(cè)的輸入端，三極管V5的基極通過電阻R18接入變壓器初級(jí)繞組Ll的另一端，三極管V5的發(fā)射極接入變壓器初級(jí)繞組L2—端。變壓器次側(cè)串入二極管D7、D8、D9和金屬電極DJ ；二極管D7、二極管D8串聯(lián)后與電容C6并聯(lián)。二極管D8、二極管D9串聯(lián)后與電容C7并聯(lián)。二極管D8、二極管D9、DJ串聯(lián)后與電容C5并聯(lián)。當(dāng)所述繼電器Jc控制的常開觸點(diǎn)Kc閉合時(shí)，所述電極DJ對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)生電刺激。無線發(fā)射模塊電路，參見圖5 :+12V穩(wěn)壓電源接入無線遙控發(fā)射頭ICl正極、555 時(shí)基電路IC2的8管腳和電阻R1。電阻R1、電位器W和電阻R2串聯(lián)，反串聯(lián)二極管D2后接入555時(shí)基電路IC2的2管腳和+12V穩(wěn)壓電源之間。電位器W接入555時(shí)基電路IC2 的5管腳。二極管Dl接入555時(shí)基電路IC2的5、6腳之間。555時(shí)基電路IC2的6管腳和2管腳通過電容Cl接地。555時(shí)基電路IC2的1管腳接地。555時(shí)基電路IC2的7管腳通過電容C2接地。電阻R3接在555時(shí)基電路IC2的3管腳和無線遙控發(fā)射頭ICl的IN。 無線遙控發(fā)射頭ICl的負(fù)極接地。三、本實(shí)用新型通過上述模塊的設(shè)置實(shí)現(xiàn)無線發(fā)射模塊根據(jù)采集到的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的過門信號(hào)發(fā)射無線信號(hào)，無線接收模塊接收到無線信號(hào)后，確定刺激類型并啟動(dòng)繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激或組合刺激。其具體的工作原理如下無線發(fā)射模塊采用AT89C51單片機(jī)IC7控制NE555型時(shí)基集成電路IC2，發(fā)光二極管DlO為發(fā)射指示燈，當(dāng)AT89C51單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出高電平時(shí)，NE555時(shí)基集成電路IC2的相應(yīng)引腳為低電位，時(shí)基集成電路IC2處于復(fù)位狀態(tài)， 無線遙控發(fā)射頭ICl無信號(hào)輸出，二極管DlO指示燈滅；當(dāng)單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出低電平時(shí)，時(shí)基集成電路IC2處于正常工作狀態(tài)，無線遙控發(fā)射頭ICl發(fā)送N次有時(shí)間間隔的一組無線信號(hào)，二極管DlO指示燈亮，N^l；無線接收模塊利用無線遙控接收頭IC3接收每一組無線信號(hào)，繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的 AT89C2051單片機(jī)IC6根據(jù)無線信號(hào)的次數(shù)N來識(shí)別所選的刺激類型，進(jìn)而控制對(duì)應(yīng)的繼電器Ja、Jb、Jc常開觸頭吸合，實(shí)現(xiàn)聲刺激、振動(dòng)刺激和電刺激或組合刺激動(dòng)作。手動(dòng)開關(guān)ΚΙ、K2、K3分別對(duì)應(yīng)聲刺激、振動(dòng)刺激和電刺激選擇，無線發(fā)射模塊的 AT89C51單片機(jī)IC7根據(jù)手動(dòng)開關(guān)K1、K2、K3的設(shè)定狀態(tài)，控制時(shí)基集成電路IC2發(fā)送相應(yīng)次數(shù)的無線信號(hào)。工作過程發(fā)射電路部分AT89C51單片機(jī)根據(jù)Kl、Κ2、Κ3的設(shè)定狀態(tài)，控制ΝΕ555 型時(shí)基集成電路(IC2)發(fā)送N次(N彡1) 一定間隔時(shí)間(例如10MS)的一組無線信號(hào)， AT89C2051單片機(jī)根據(jù)接收到的每一組無線信號(hào)的次數(shù)來識(shí)別所選的刺激類型，控制對(duì)應(yīng)繼電器吸合，實(shí)現(xiàn)刺激動(dòng)作。具體如表1所示。[0052]當(dāng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在鼠的路徑訓(xùn)練模型及智能化行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中檢測(cè)開始后，捆扎在實(shí)驗(yàn)鼠后背上的接收、刺激裝置在實(shí)驗(yàn)鼠通過非綠色門時(shí)由三極管V5和變壓器T構(gòu)成的高頻振蕩器通電工作，把電源E直流電變成高頻交流電，經(jīng)T升壓后，再經(jīng)二極管D7 D9、電容器C5 C7三倍壓整流升到高壓，加到金屬電極DJ上，對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠產(chǎn)生電刺激，555時(shí)基電路 IC5組成發(fā)聲刺激電路，機(jī)械振動(dòng)由微型手機(jī)振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生。四、元件的選擇晶體管V5選用8050 ；V2、V3、V4選用A781。D6、DlO用紅色發(fā)光二極管，D7 09用1N4007型硅整流二極管，高頻變壓器T可自制。R13選用IW金屬膜電阻，R14、R18選用RTX-1/8W型碳膜電阻器，其余選用1 / 4W碳膜電阻器或金屬膜電阻器， RP選用實(shí)心可變電阻器，C5、C6、C7用CL11-630V型滌綸電容器，其余選用獨(dú)石電容器。 Dl、D2、D3、D4、D5選用1N4148型硅開關(guān)二極管；ICl選用T630型一體化無線遙控發(fā)射頭； IC2選用NE555型時(shí)基集成電路；IC3選用與ICl配套的T631型無線遙控接收頭；IC4選用LM567型譯碼集成電路。Ja、Jb、Jc選用直流繼電器。IC5—NE555型時(shí)基集成電路； IC6-—AT89C2051單片機(jī)；IC7-—AT89C51單片機(jī)Y—揚(yáng)聲器；M—微直流電機(jī)。五、對(duì)應(yīng)用本實(shí)用新型所述刺激裝置的迷宮裝置的描述。該迷宮裝置包括圓形箱體5和電路控制系統(tǒng)，圓形箱體5內(nèi)壁與中心柱體之間設(shè)有若干隔板6，從而將箱體分隔成若干數(shù)據(jù)采集區(qū)、目的區(qū)，每個(gè)隔板6底部均布外觀相同的門洞17。迷宮裝置的改進(jìn)要點(diǎn)在于如
圖10所示，箱體5底部設(shè)有轉(zhuǎn)盤10，中心柱體設(shè)有電機(jī)8，電機(jī)8輸出軸沿中心柱體軸向與轉(zhuǎn)盤10中心緊固連接，則轉(zhuǎn)盤10在電機(jī)8帶動(dòng)下可繞中心柱體轉(zhuǎn)動(dòng)。箱體5邊框下部周邊設(shè)有若干轉(zhuǎn)盤的滑輪16，在支撐轉(zhuǎn)盤的同時(shí)，又不影響其轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)盤10上方設(shè)有篩狀支撐網(wǎng)9，該支撐網(wǎng)9可為金屬網(wǎng)或塑料等其他材料制成。轉(zhuǎn)盤10下方設(shè)有水槽12形成糞便收集處理裝置，水槽12上沿周邊布置有水管11，水管11上均勻開設(shè)噴淋口，水槽12底部設(shè)有支撐架和下水口，水槽12內(nèi)還設(shè)有水刷13。電路控制系統(tǒng)包括電源、單片機(jī)、視嗅覺控制器、自動(dòng)沖洗排水系統(tǒng)控制器等。單片機(jī)發(fā)送信號(hào)給控制轉(zhuǎn)盤10的電機(jī)8，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本申請(qǐng)電機(jī)控制采用固態(tài)繼電器控制，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率<100w。本文中固態(tài)繼電器采用IOOOw的。單片機(jī)通過MOS 管間接控制繼電器。單片機(jī)控制電機(jī)的指令來自于上位機(jī)通過CAN總線發(fā)送下來的指令。CAN與RS232轉(zhuǎn)換接口電路實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議與RS232協(xié)議之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。上位機(jī)指令通過該系統(tǒng)發(fā)送到各個(gè)子節(jié)點(diǎn)。自動(dòng)沖洗排水系統(tǒng)(糞便收集系統(tǒng))控制器接收到AT89S51單片機(jī)P3.6(I/0)發(fā)出控制信號(hào)，控制其BFC-2型電動(dòng)閥門控制器工作，進(jìn)而控制電動(dòng)安裝在糞便收集處理裝置上的電動(dòng)閥開通/關(guān)閉，使糞便收集處理裝置的水槽12 上沿布置的水管11與水源連通或阻隔，自來水水源通過電動(dòng)閥對(duì)下水裝置，即水槽定時(shí)沖洗，污水從所述下水口流出。水槽12內(nèi)設(shè)置的水刷13上部固定在轉(zhuǎn)盤10底部，其下部刷體與水槽側(cè)壁和槽底部接觸，當(dāng)單片機(jī)控制轉(zhuǎn)盤10轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，水刷13隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，則下部刷體可對(duì)水槽12進(jìn)行刷洗，清除掉實(shí)現(xiàn)動(dòng)物的排泄物等，進(jìn)而消除氣味帶給實(shí)驗(yàn)效果的影響。氣味釋放裝置單片機(jī)通過視嗅覺控制器同時(shí)控制液晶屏LCD和氣味控制器，單片機(jī)在檢測(cè)到嗅覺信號(hào)后，通過空氣壓縮機(jī)、控制閥、氣味發(fā)生器、減壓閥將新鮮空氣傳送至訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)置的機(jī)械臂，再由機(jī)械臂輸送至迷宮位置內(nèi)設(shè)置的氣味罐。本實(shí)用新型迷宮裝置的一般結(jié)構(gòu)即經(jīng)典型可設(shè)隔板數(shù)目為6，并將圓形箱體等角度分隔成A、B、C、D、E、F六個(gè)區(qū)間，如
圖11所示，其中數(shù)據(jù)采集區(qū)5個(gè)、目的區(qū)1個(gè)，每個(gè)隔板下方分別等間距分布4個(gè)門洞，各區(qū)間的隔板上設(shè)有液晶屏，目的區(qū)設(shè)有食物槽。隔板下方設(shè)置的每個(gè)門洞處設(shè)置兩個(gè)光電對(duì)射傳感器單元，門前門后分別放置，以’或’的形式輸出，從而就可檢測(cè)出鼠過門的方向，以便檢測(cè)鼠的行走軌跡。對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠的聲光刺激通過單片機(jī)IO 口，控制MOS管的柵極，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光源(液晶屏)以及發(fā)聲源的控制，可以控制發(fā)聲的頻率以及發(fā)光的強(qiáng)度。其中，單片機(jī)作為子接收單元接主控制單元傳送過來的數(shù)據(jù)信息，從數(shù)據(jù)信息中提取命令信息，進(jìn)而發(fā)出聲刺激、光刺激?？蓮臄?shù)據(jù)信息中提取出刺激的控制數(shù)據(jù)有發(fā)光強(qiáng)度，發(fā)聲頻率等。對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠的視覺刺激單元采用ViSaGe視覺刺激發(fā)生器，屬現(xiàn)有技術(shù)。ViSaGe采用HbitDCAs圖像輸出技術(shù)，從而確保ViSaGe控制輸出的視覺刺激圖像顏色、亮度準(zhǔn)確以及精確的顯示時(shí)間，即使是在圖像快速切換時(shí)也不會(huì)發(fā)生丟幀現(xiàn)象。CRS MATLAB工具包使得采用MATLAB語言編程輸出視覺刺激圖像變得更加方便快捷。同時(shí)，多種接口確保ViSaGe能與其他設(shè)備同步化使用，如ResonseBox、EyeTracker 、 EEG、Optotrak和fMRI等。食物槽為側(cè)面帶有網(wǎng)格的圓桶型，其一底面可貼附于光滑的隔板面上。與之相對(duì)的另一底面上，有食物槽的開口，利用可折疊的半圓形的上半面，即可將食物放入食物槽內(nèi)。食物槽18的圓形側(cè)面外圍設(shè)有環(huán)形外套，外套一分為二，下方可分開露出網(wǎng)格，由電路控制系統(tǒng)控制，當(dāng)外套開啟時(shí)，動(dòng)物即可從食物槽的網(wǎng)格下方吃到食物作為完成訓(xùn)練任務(wù)的獎(jiǎng)賞，當(dāng)經(jīng)過一定時(shí)間(IOs)后，電源斷開，則外套關(guān)閉，封住網(wǎng)格，動(dòng)物即無法吃到食物。本實(shí)用新型配置上述迷宮裝置形成的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)效果更加理想，對(duì)神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)和心理學(xué)等領(lǐng)域的研究具有非常的意義。表 1
權(quán)利要求1.一種用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，包括電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激模塊，其特征在于還包括無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，所述電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊組裝在一起后固定在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體外側(cè)捆綁的載體上，所述無線發(fā)射模塊根據(jù)采集到的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的過門信號(hào)發(fā)射無線信號(hào)，所述無線接收模塊接收到所述無線信號(hào)后，確定刺激類型并啟動(dòng)所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，對(duì)所述實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激或組合刺激。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，其特征在于所述無線發(fā)射模塊包括無線遙控發(fā)射頭IC1、時(shí)基集成電路IC2、二極管D10、電位器W、 手動(dòng)開關(guān)ΚΙ、K2、K3和單片機(jī)IC7 ；所述無線接收模塊包括無線遙控接收頭IC3、譯碼集成芯片IC4 ；所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊包括單片機(jī)IC6、繼電器Ja、Jb、Jc ；所述無線發(fā)射模塊采用單片機(jī)IC7控制時(shí)基集成電路IC2，二極管DlO為發(fā)射指示燈， 當(dāng)所述單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出高電平時(shí)，時(shí)基集成電路IC2的相應(yīng)引腳為低電位，所述時(shí)基集成電路IC2處于復(fù)位狀態(tài)，所述無線遙控發(fā)射頭ICl無信號(hào)輸出，二極管DlO指示燈滅；當(dāng)所述單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出低電平時(shí)，所述時(shí)基集成電路IC2處于正常工作狀態(tài)，所述無線遙控發(fā)射頭ICl發(fā)送N次有時(shí)間間隔的一組無線信號(hào)，二極管DlO指示燈亮，N彡1 ；所述無線接收模塊利用所述無線遙控接收頭IC3接收每一組無線信號(hào)，所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的單片機(jī)IC6根據(jù)無線信號(hào)的次數(shù)N來識(shí)別所選的刺激類型，進(jìn)而控制對(duì)應(yīng)的所述繼電器Ja、Jb、Jc常開觸頭吸合，實(shí)現(xiàn)刺激動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，其特征在于所述手動(dòng)開關(guān)ΚΙ、K2、K3分別對(duì)應(yīng)聲刺激、振動(dòng)刺激和電刺激選擇，所述無線發(fā)射模塊的單片機(jī)IC7根據(jù)所述手動(dòng)開關(guān)K1、K2、K3的設(shè)定狀態(tài)，控制所述時(shí)基集成電路IC2發(fā)送相應(yīng)次數(shù)的無線信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，其特征在于所述機(jī)械刺激模塊包括電機(jī)Μ、電阻R 13、和繼電器Jb控制的常開觸點(diǎn)Kb，電阻R13、 常開觸點(diǎn)Kb與電機(jī)M串聯(lián)，接在繼電器Jb的常開觸點(diǎn)Kb與地之間，當(dāng)繼電器Jb的常開觸點(diǎn)Kb閉合時(shí)，電機(jī)M產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)刺激。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，其特征在于所述聲刺激模塊包括時(shí)基電路IC5、電阻R7、R8、電容C3、C4、繼電器Ja控制的常開觸點(diǎn) Ka和揚(yáng)聲器Y，電容C3接入時(shí)基電路IC5的1、2管腳之間，時(shí)基電路IC5的2、6管腳短接后接入電阻R7，電阻R7接在時(shí)基電路IC5的6、7管腳間，電阻R8接到555時(shí)基電路IC5的 4、7管腳間，時(shí)基電路IC5的4、8管腳短接后接入繼電器Ja控制的常開觸點(diǎn)Ka，電容C4與揚(yáng)聲器Y串聯(lián)后接在陽5時(shí)基電路IC5與地之間，當(dāng)所述繼電器Ja控制的常開觸點(diǎn)Ka閉合時(shí)，所述揚(yáng)聲器Y發(fā)出聲音刺激。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，其特征在于所述電刺激模塊包括繼電器Jc控制的常開觸點(diǎn)Kc、三極管V5、變壓器T、電阻R18、發(fā)光二極管D6、二極管D7-D9，電容器C5-C7和電極DJ組成，三極管V5的集電極接入常開觸點(diǎn)Kc和變壓器初級(jí)繞組Ll 一側(cè)的輸入端，三極管V5的基極通過電阻R18接入變壓器初級(jí)繞組Ll的另一端，三極管V5的發(fā)射極接入變壓器初級(jí)繞組L2 —端，變壓器次側(cè)串入二極管D7、D8、D9和金屬電極DJ，二極管D7、D8串聯(lián)后與電容C6并聯(lián)，二極管D8、D9串聯(lián)后與電容C7并聯(lián)，二極管D8、D9、DJ串聯(lián)后與電容C5并聯(lián)，當(dāng)所述繼電器Jc控制的常開觸點(diǎn) Kc閉合時(shí)，所述電極DJ對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)生電刺激。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，其特征在于所述無線接收模塊還包括電容C8、C9、C10、電阻R9，所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊還包括三極管 V2、V3、V4、二極管D3、D4、D5、電阻RIO、Rll、R12，所述無線接收模塊的無線遙控接收頭IC3 的正負(fù)極分別連接于電源E的正、負(fù)極，所述無線遙控接收頭IC3的負(fù)極與所述聲刺激模塊的揚(yáng)聲器Y、電容C3、時(shí)基電路IC5的管腳1、電容C8、電容C9、電容C10、譯碼集成芯片IC4 的管腳7、所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的三極管V2、V3、V4的集電極共同接地、無線遙控接收頭IC3 的正極與譯碼集成芯片IC4的管腳4、繼電器Ja、繼電器Jb、繼電器Jc的常開觸點(diǎn)，繼電器 Ja、繼電器Jb、繼電器Jc線圈和所述電刺激模塊的變壓器繞組Ll連接；其中，譯碼集成芯片IC4的3管腳與無線遙控接收頭IC3相連，譯碼集成芯片IC4的1 腳通過電容C8接地，譯碼集成芯片IC4的2管腳通過電容C9接地，譯碼集成芯片IC4的6 管腳通過電容ClO接地，譯碼集成芯片IC4的7管腳直接接地，譯碼集成芯片IC4的6腳通過電阻R9和電容ClO接地，單片機(jī)IC6的P3. 1、P3. 2接入譯碼集成芯片IC4的8腳；單片機(jī)IC6的Pl. 5通過電阻RlO與三極管V2的基極連接，單片機(jī)IC6的Pl. 6通過電阻Rll與三極管V3的基極連接，單片機(jī)IC6的Pl. 7通過電阻R12與三極管V4的基極連接；三極管 V2的射極串入繼電器Ja，繼電器Ja反并聯(lián)二極管D3，三極管V3的射極串入繼電器Jb，繼電器Jb反并聯(lián)二極管D4，三極管V4的射極串入繼電器Jc，繼電器Jc反并聯(lián)二極管D5。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，其特征在于所述無線發(fā)射模塊包括電容C1、C2、二極管D1、D2、電阻R1-R6、R15-R17，+12V穩(wěn)壓電源接入無線遙控發(fā)射頭ICl正極、555時(shí)基電路IC2的8管腳和電阻R1，所述電阻R1、電位器 W和電阻R2串聯(lián)，反串聯(lián)二極管D2后接入時(shí)基電路IC2的2管腳和+12V穩(wěn)壓電源之間， 電位器W接入時(shí)基電路IC2的5管腳，二極管Dl接入時(shí)基電路IC2的5、6腳之間，時(shí)基電路IC2的6管腳和2管腳通過電容Cl接地，時(shí)基電路IC2的1管腳接地，時(shí)基電路IC2的 7管腳通過電容C2接地，電阻R3接在時(shí)基電路IC2的3管腳和無線遙控發(fā)射頭ICl的IN， 無線遙控發(fā)射頭ICi的負(fù)極接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體外側(cè)捆綁的載體為有彈性的帆布，所述帆布上還設(shè)有刺激電極，所述帆布兩端設(shè)有粘結(jié)扣。
專利摘要一種用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的智能無線遙控刺激裝置，從根本上解決現(xiàn)有動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的刺激裝置單一、電刺激——有創(chuàng)刺激對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生較大的副作用、操作不便的問題。它包括電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激模塊，其技術(shù)要點(diǎn)是還包括無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，上述模塊組裝在一起后固定在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體外側(cè)捆綁的載體上，無線發(fā)射模塊根據(jù)采集到的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的過門信號(hào)發(fā)射無線信號(hào)，無線接收模塊接收到無線信號(hào)后，確定刺激類型并啟動(dòng)繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激或組合刺激。本裝置設(shè)計(jì)合理，適應(yīng)范圍廣，控制精度高，同時(shí)具有電路簡單、容易制作、調(diào)試方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A01K15/02GK201967487SQ201120055920
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者匡寶平, 朱啟文, 王克威, 趙建文 申請(qǐng)人:沈陽醫(yī)學(xué)院