一種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于昆蟲研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]蜜蜂具有驚人的學(xué)習(xí)和記憶能力，是研究動物學(xué)習(xí)與記憶神經(jīng)基礎(chǔ)的模式物種。電刺激作為一種研究手段應(yīng)用于研究過程中，但多數(shù)集中在電極植入式研究，電極植入式研究對蜜蜂傷害較大。2014年美國科學(xué)家Arian Avalos博士進(jìn)行了蜜蜂電刺激的實(shí)驗(yàn)，他將蜜蜂放在刺激腔中，蜜蜂放置在封閉的腔體中，腔內(nèi)底壁布置金屬柵格，使用不同強(qiáng)度的電壓刺激蜜蜂，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓超過一定閾值時，蜜蜂會伸出螯針，表現(xiàn)出攻擊行為。最新研究表明，蜜蜂在受到一定強(qiáng)度電刺激時，會快速逃離，并發(fā)出聲音。即蜜蜂在電刺激下可能表現(xiàn)一系列行為反應(yīng)，但目前尚未有相關(guān)儀器設(shè)備來研究蜜蜂在電刺激下的一系列行為特征。鑒于此，參考Arian Avalos設(shè)計(jì)的研究蜜蜂受電刺激時攻擊行為的實(shí)驗(yàn)裝置，發(fā)明了一種新的研究蜜蜂在電刺激下的逃避行為和發(fā)聲行為的實(shí)驗(yàn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏對蜜蜂在電刺激下所表現(xiàn)的行為特征進(jìn)行研究的裝置的缺陷，提供一種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置來解決上述問題。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)內(nèi)容的:
[0005]—種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置，所述裝置包括刺激腔室;所述刺激腔室內(nèi)布置有電刺激單元、蜜蜂逃避行為信息采集單元、蜜蜂聲音信息采集單元;所述電刺激單元包括第一電刺激區(qū)域和第二電刺激區(qū)域;所述第一電刺激區(qū)域和第二電刺激區(qū)域分別與電源連接;所述第一電刺激區(qū)域或第二電刺激區(qū)域與所述電源之間的通斷采用主控制器控制;所述蜜蜂逃避行為信息采集單元與所述主控制器連接;所述蜜蜂逃避行為信息采集單元采集到蜜蜂位置并傳輸給主控制器;所述主控制器根據(jù)所述采集到的蜜蜂位置確定接通第一電刺激區(qū)域或第二電刺激區(qū)域的電源;所述聲音信息采集單元與所述主控制器連接;所述聲音信息采集單元采集到蜜蜂的聲音信號并傳輸給所述主控制器。
[0006]優(yōu)選的，所述刺激腔室具有頂壁和底壁。
[0007]優(yōu)選的，所述第一電刺激區(qū)域分為第一上電刺激區(qū)域和第一下電刺激區(qū)域;第二電刺激區(qū)域分為第二上電刺激區(qū)域和第二下電刺激區(qū)域;所述第一上電刺激區(qū)域與第二上電刺激區(qū)域固定在所述刺激腔室的頂壁內(nèi)側(cè);所述第一下電刺激區(qū)域與第二下電刺激區(qū)域固定在所述刺激腔室的底壁內(nèi)側(cè)。
[0008]優(yōu)選的，所述第一上電刺激區(qū)域與所述第二上電刺激區(qū)域面積之和為所述刺激腔室頂壁內(nèi)側(cè)面積;所述第一下電刺激區(qū)域與所述第二下電刺激區(qū)域面積之和為所述刺激腔室底壁內(nèi)側(cè)面積。
[0009]優(yōu)選的，所述第一上電刺激區(qū)域、第一下電刺激區(qū)域、第二上電刺激區(qū)域、第二下電刺激區(qū)域均包括正極、負(fù)極;所述正極、負(fù)極交錯排列形成柵格狀;所述第一上電刺激區(qū)域的正極與所述第一下電刺激區(qū)域的正極電性連接;所述第二上電刺激區(qū)域的正極與所述第二下電刺激區(qū)域的正極電性連接。
[0010]優(yōu)選的，所述蜜蜂逃避行為信息采集單元包括多個紅外發(fā)射管以及與所述多個紅外發(fā)射管相對應(yīng)的多個紅外接收管;所述多個紅外發(fā)射管固定在所述第一電刺激區(qū)域和第二電刺激區(qū)域的同一側(cè);所述多個紅外接收管分別固定在所述第一電刺激區(qū)域和第二電刺激區(qū)域的另一側(cè)，且所述多個紅外發(fā)射管與所述多個紅外接收管對稱設(shè)置。
[0011]優(yōu)選的，所述多個紅外發(fā)射管以及多個紅外接收管的對稱點(diǎn)連線貫穿所述第一電刺激區(qū)域和第二電刺激區(qū)域。
[0012]優(yōu)選的，所述蜜蜂聲音信息采集單元包括話筒以及濾波電路;所述話筒固定在所述刺激腔室內(nèi)；所述話筒將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌鬏斀o濾波電路;所述濾波電路將濾波后的電信號傳遞給所述主控制器;所述主控制器將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。
[0013]優(yōu)選的，所述主控制器與電腦連接;所述主控制器將接收到的蜜蜂位置信息和聲音信息傳輸給電腦。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0015]本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)前不需要對受試蜜蜂進(jìn)行任何的前處理，大大縮短了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時間，且避免前處理給受試蜜蜂造成傷害。同時自由狀態(tài)的蜜蜂可以在刺激腔室自由爬行，盡可能保持實(shí)驗(yàn)過程中的蜜蜂處于自然狀態(tài)，避免人為因素的影響，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。
[0016]本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)裝置，采用紅外對管及駐極體話筒采集蜜蜂的位置和聲音信息，可以定量的研究蜜蜂在不同電刺激下的逃避行為和發(fā)聲行為。
[0017]本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)裝置，使用紅外對管采集蜜蜂的位置而不是攝像圖像采集，使得裝置可以在黑暗環(huán)境下工作，并減少后續(xù)結(jié)果分析的工作量。
[0018]本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)裝置，在整個實(shí)驗(yàn)過程采取自動控制，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，避免人為操作誤差和人為干擾蜜蜂行為對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明一種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明一種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置的立體結(jié)構(gòu)分拆示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明一種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置的銅柵格圖；
[0022]圖4為本發(fā)明一種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置拆除銅柵格和頂壁后裝有紅外發(fā)射管一側(cè)的刺激腔室結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明一種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置拆除銅柵格和頂壁后裝有紅外接收管一側(cè)的刺激腔室結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明一種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置的硬件連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明的下位機(jī)軟件流程圖；
[0026]圖8為本發(fā)明的上位機(jī)軟件流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下:
[0028]—種研究蜜蜂在電刺激下行為特性的實(shí)驗(yàn)裝置，所述裝置包括刺激腔室，刺激腔室具有頂壁和底壁。
[0029]如圖1、圖2所示，在刺激腔室I內(nèi)布置有電刺激單元、蜜蜂逃避行為信息采集單元、蜜蜂聲音信息采集單元。電刺激單元包括第一電刺激區(qū)域11和第二電刺激區(qū)域12;第一電刺激區(qū)域11和第二電刺激區(qū)域12分別與電源連接，第一電刺激區(qū)域11或第二電刺激區(qū)域12與電源之間的通斷可以采用主控制器控制。蜜蜂逃避行為信息采集單元以及聲音信息采集單元均與主控制器連接。蜜蜂逃避行為信息采集單元采集到蜜蜂C位置并傳輸給主控制器，主控制器根據(jù)采集到的蜜蜂位置確定接通第一電刺激區(qū)域11或第二電刺激區(qū)域12的電源。聲音信息采集單元采集到蜜蜂C的聲音信號并傳輸給主控制器，主控制器對聲音信號進(jìn)行處理。
[0030]為了避免電刺激單元存在盲區(qū)，第一電刺激區(qū)域11分為第一上電刺激區(qū)域111和第一下電刺激區(qū)域112;第二電刺激區(qū)域12分為第二上電刺激區(qū)域121和第二下電刺激區(qū)域122;第一上電刺激區(qū)域111與第二上電刺激區(qū)域121固定在刺激腔室I的頂壁內(nèi)側(cè);第一下電刺激區(qū)域112與第二下電刺激區(qū)域122固定在刺激腔室I的底壁內(nèi)側(cè)。
[0031]本發(fā)明提供的第一上電刺激區(qū)域111與第二上電刺激區(qū)域121面積之和為刺激腔室I頂壁內(nèi)側(cè)面積;第一下電刺激區(qū)域112與第二下電刺激區(qū)域122面積之和為刺激腔室I底壁內(nèi)側(cè)面積。如此設(shè)計(jì)，無論蜜蜂C在刺激腔室內(nèi)的哪個位置，不管蜜蜂是在頂壁內(nèi)側(cè)爬行還是底壁內(nèi)側(cè)爬行，只要通電，即可對蜜蜂C進(jìn)行電刺激實(shí)驗(yàn)，不會出現(xiàn)盲區(qū)。
[0032]如圖3所示，第一上電刺激區(qū)域111、第一下電刺激區(qū)域112、第二上電刺激區(qū)域121、第二下電刺激區(qū)域122均包括正極a、負(fù)極b，正極a、負(fù)極b交錯排列形成柵格狀。第一上電刺激區(qū)域111的正極a與第一下電刺激區(qū)域112的正極a電性連接;第二上電刺激區(qū)域121的正極a與第二下電刺激區(qū)域122的正極a電性連接。
[0033]如圖4、圖5所示，蜜蜂逃避行為信息采集單元包括多個紅外發(fā)射管21以及與多個紅外發(fā)射管21相對應(yīng)的多個紅外接收管22，多個紅外發(fā)射管21固定在第一電刺激區(qū)域11和第二電刺激區(qū)域12的同一側(cè)。多個紅外接收管22分別固定在第一電刺激區(qū)域11和第二電刺激區(qū)域12的另一側(cè)，且多個紅外發(fā)射管21與多個紅外接收管22對稱設(shè)置。多個紅外發(fā)射管21以及多個紅外接收管22的對稱點(diǎn)連線貫穿第一電刺激區(qū)域11和第二電刺激區(qū)域12。
[0034]蜜蜂聲音信息采集單元包括話筒31以及濾波電路;話筒31固定在刺激腔室I內(nèi)，話筒31將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌鬏斀o濾波電路，濾波電路將過濾后的電信號傳遞給主控制器，主控制器將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。
[0035]如圖6所示，主控制器與電腦B連接;主控制器將接收到的蜜蜂位置信息和聲音信息傳輸給電腦B并保存，以便顯示各種信息，以及后續(xù)數(shù)據(jù)分析。
[0036]刺激腔室的大小以及形狀可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求不同而不同，本實(shí)施例以尺寸為152mm \ 29mm \ 6mm(腔內(nèi)尺寸)的刺激腔室為例進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0037]如圖1所示，刺激腔室I由透明有機(jī)玻璃制成，在腔室上面有一直徑為1mm的蜜蜂入口 41，蜜蜂入口 41用于放入或是拿出受試蜜