一种自由活动小动物精准气味投递联合脑电记录系统的制作方法

1.本发明属于动物实验设备技术领域，特别涉及一种自由活动小动物精准气味投递联合脑电记录系统。


背景技术：

2.目前，在生物医药领域中有关小动物嗅觉的研究中，如何给小动物鼻腔精准投递气味，一直都是研究技术上的瓶颈。要做到将特定的气味精准地投递到小动物的鼻腔中予以刺激，现行的方法结合了清醒状态小动物头部固定系统，将小动物的头部固定，这就需要在实验前对小动物进行繁琐的适应性训练，由于小动物不能自由活动，使得其自身的精神和心理压力增大，进而增多了实验结果的干扰因素，造成实验结果的准确性与可信度大幅下降。即使现广泛应用于小动物神经科学和行为学领域研究中的球形跑步机也不能完全消除小动物头部固定给实验动物自身带来的精神和心理压力。此外，由于清醒状态下的小动物会不时地自由活动，身体的旋转活动会使脑电记录线缆和通气管发生缠绕而将小动物的头部悬吊起来，使长时程的脑电信号记录中断。因此，自由活动小动物鼻腔精准气味的投递、有效防止连接记录线缆和通气管缠绕和抗干扰并能获得稳定记录信号成为了当前气味刺激联合脑电/肌电信号记录研究技术的短板。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术的不足，提出一种自由活动小动物精准气味投递联合脑电记录系统，能够实现给小动物鼻腔内精准地投递特定气味，与此同时，防扭旋机构能防止脑电连接记录线缆和通气管两者不会发生缠绕而中断实验并能获得稳定且可信度较高的脑电记录信号。
4.为实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：一种自由活动小动物精准气味投递脑电记录系统，包括记录仓、配气机构、防扭旋机构和电极
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气味投递管机构。
5.进一步，所述的记录仓是由有机玻璃制成长方体形的箱体，其外部装有所述网络摄像头，连接硬盘录像机用于监测小动物的活动情况，同时其顶部安装有所述防扭旋机构。
6.进一步，所述配气机构是由内含压缩空气的所述空气钢瓶和内含载气的所述载气钢瓶，通过所述载气气阀、所述载气流量计、所述空气气阀和所述空气流量计控制，以载气将所述气味瓶内的特定气味经通气管，穿过所述防扭旋机构，再经所述电极
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气味投递管机构精准地投递至小动物鼻腔中予以气味刺激。通过通气管依次连接所述载气气阀、所述载气流量计和所述气味瓶，所述气味瓶连接穿过所述抗干扰电气滑环的通气管。
7.进一步，所述防扭旋机构是由所述顺向磁感元件和所述逆向磁感元件、所述抗干扰电气滑环、所述传力软轴、所述助力电机和所述控制器构成的；记录线缆和通气管穿过长方体形箱体的顶部，防扭旋机构是用于避免因小动物旋转运动导致的记录线缆和通气管发生缠绕，保证实验能够顺利进行，采集稳定性强和可信度较高的脑电和肌电信号。
8.进一步，所述抗干扰电气滑环的底部配有所述顺向磁感元件和所述逆向磁感元
件，同时其中间配有通气管予以精准气味投递，所述传力软轴连接所述助力电机，所述控制器能接受并处理所述顺向磁感元件和所述逆向磁感元件感应的信号并给所述助力电机供电，控制顺、逆向旋转；所述抗干扰电气滑环的卡扣被螺母固定在所述记录仓的顶部。
9.进一步，所述电极
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气味投递管机构包括所述记录电极、所述精准气味投递管和呼吸套管；所述记录电极和所述精准气味投递管固定在小鼠头部，记录电极连接记录线缆；电极
‑
气味投递管机构是用来将所述气味瓶内的特定气味精准的投递至小动物的鼻腔中予以气味刺激。
10.进一步，所述呼吸套管留置于小动物的鼻腔内后，连接所述呼吸压力传感器、所述呼吸信号放大器和置于所述计算机内的所述呼吸数据采集模块。
11.进一步，所述呼吸套管和所述电极
‑
气味投递管机构穿行于所述防扭旋机构内。
12.进一步，所述记录电极上使用信号采集线连接所述铝合金面板，再连接所述脑电信号采集放大器后，使用安装在所述计算机内部的所述脑电数据采集模块来采集小动物的脑电信号。
13.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
14.小动物能在记录仓中自由活动和自由进食进水，消除了小动物头部固定给自身带来的精神和心理压力。目前，现有的电气滑环转动阻力较大，不能消除小动物自身旋转而造成记录线缆和通气管的缠绕，本发明的防扭旋机构，能自动解除记录线缆和通气管旋转所产生的扭力，保证记录线缆和通气管不发生缠绕。该系统装配简单，组装材料经济实惠，记录的电生理信号(eeg/emg)稳定，抗干扰能力强，故障率低，完全实现了实时监测脑电及其它电生理信号。该系统能够广泛应用于神经科学、动物行为学、心理学和计算机科学等多学科交叉的研究领域。
附图说明
15.图1是本发明所述系统连接示意图；
16.图2是本发明所述电极
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气味投递管机构示意图(以小鼠为例)；
17.图3是本发明所述防扭旋机构工作原理示意图。
18.图标：1
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记录仓；2
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记录电极；3
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精准气味投递管；4
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呼吸套管；5
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记录线缆；6
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通气管；7
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抗干扰电气滑环；8
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铝合金面板；9
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脑电信号采集放大器；10
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脑电数据采集模块；11
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呼吸压力传感器；12
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呼吸信号放大器；13
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呼吸数据采集模块；14
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气味瓶；15
‑ꢀ
载气流量计；16
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载气气阀；17
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载气钢瓶；18
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计算机；19
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网络摄像头；20
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硬盘录像机； 21
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逆向磁感元件；22
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顺向磁感元件；23
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空气流量计；24
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空气气阀；25
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空气钢瓶；26
‑ꢀ
传力软轴；27
‑
助力电机；28
‑
控制器。
具体实施方式
19.下面结合对本发明例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清晰且完整的描述；显然，所描述的仅仅是本发明的一部分实例，而非完全的实例。基于本发明中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性改造的前提下所获得的所有实例，都属于本发明的保护范围。
20.参阅图1和图2，一种自由活动小动物精准气味投递联合脑电记录系统，实施例以
小鼠为例：
21.所述记录电极2和所述精准气味投递管3固定在小鼠头部，所述呼吸套管4留置在小鼠的鼻腔中后，将小鼠置于所述记录仓1中，让其适应实验环境。
22.所述载气钢瓶17中装有载气，用通气管将所述载气气阀16和所述载气流量计15连接在一起用来调节气体流量的大小。所述气味瓶14中放置了某种特定的气味，用通气管将所述精准气味投递管3穿过抗干扰电气滑环7与所述气味瓶14连接，同时使用通气管将所述空气钢瓶25、所述空气气阀24和所述空气流量计23连接来搭建向小鼠鼻腔中投递呼吸气体的主气路，以载气为载体将所述气味瓶14内特定的气味精准地投递至小鼠的鼻腔中，给予气味刺激。
23.所述呼吸套管4接通气管穿过抗干扰电气滑环7后，与所述呼吸压力传感器11连接，再接所述呼吸信号放大器12，用所述计算机18内含有的所述呼吸数据采集模块13来实时采集小鼠呼吸生理学参数变化。
24.所述记录电极2连接所述记录线缆5穿过抗干扰电气滑环7用导线与所述铝合金面板8连接后，接所述脑电信号放大器9，将脑电信号输入所述计算机18，用所述脑电数据采集模块10，来实时监测小鼠脑电信号的变化。
25.所述网络摄像头19置于所述记录仓1外，用视频采集连接线与所述硬盘录像机20 连接，然后实时地将画面传递给所述计算机18，通过显示器可监测小鼠的活动情况。
26.参阅图3所示，所述顺向磁感元件22和逆向磁感元件21置于所述抗干扰电气滑环7 的底部，用来感应小鼠自身旋转给记录线缆和通气管带来的扭力。当小鼠围绕所述记录仓1底部自由活动旋转时，所述记录线缆5和所述通气管6会产生一定的扭矩，扭矩的大小与总旋转角度的大小成正比。所述顺向磁感元件22或所述逆向磁感元件21能够监测旋转角度并将信号输入所述控制器28，所述控制器28整合输入信号后将输出信号传至所述助力电机27，所述助力电机27接收到信号后可做顺向或逆向旋转，通过传力软轴 26带动所述抗干扰电气滑环7做顺向或逆向旋转来消除扭力，防止记录线缆和通气管发生缠绕而中断记录实验。
27.本发明公开了一种自由活动小动物精准气味投递联合脑电记录系统，包括记录仓顶部安装的防扭旋机构，可有效防止小动物脑电记录线缆和通气管发生缠绕而中断实验，其外部配有网络摄像头用于监测小动物的活动情况。配气机构连接通气管穿行于防扭旋机构内与精准气味投递管连接，以载气钢瓶内的气体为载气，将气味瓶内特定的气味精准地投递至小动物鼻腔内予以刺激。呼吸压力传感器与呼吸套管连接能实时监测呼吸生理学参数的变化。本发明能够给自由活动小动物鼻腔内精准投递气味，同时能长时程记录到稳定而准确的脑电信号，避免记录线缆和通气管发生缠绕而中断实验。该系统具有反应灵敏、抗干扰能力强和记录信号时间分辨率高等优点。
28.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。