自动计量装置的制作方法

1.本实用新型涉及动物行为学实验领域，特别涉及一种自动计量装置。


背景技术：

2.动物实验一般通过某种条件刺激获取动物在生理或者行为上的变化，例如，类似于抗生素等药物的刺激对于动物行为学的影响一般体现在动物饮水量上，饮水量的变化对于动物肠道菌群在抗生素处理后的恢复有一定影响，精确的记录单只动物在抗生素处理后的日间饮水量变化至关重要。此外，实验中的水可以替换为其它液体，包括酒精、甜水等，用于研究动物其它与神经相关的机制。但是由于大多数动物的饲养一般采用群养模式，且为了保证不同体格的动物在自然条件下的群居生活，在一个笼子里面进行多只不同体格的动物的饮水量记录非常地有必要。
3.以小鼠为例，现有的普通鼠笼，饮水装置放置在笼中或者笼外，放置在笼中的饮水装置呈长方体型，架在笼子壁上一侧，放置在笼外的饮水装置通过笼盖上的圆孔，将饮水管伸入到小鼠可以饮用的位置。现有的装置没有专门的记录群居小鼠每一只的饮水量，一般都是通过在笼子上方放置一个水瓶，供应所有小鼠使用，但不能记录单只小鼠的饮水量，而且记录的时间精度有限，通常按照天来计算，不利于观察小鼠饮水量对相关实验条件的影响。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于解决现有技术的不足，提出了一种自动计量装置，以实现对笼内的每一只动物的饮水或其他进食情况进行精准地单独记录，进而获取动物在生理或行为上的变化结果，具体包括如下技术方案：
5.一种自动计量装置，用于计量多个目标对象各自的物料消耗剂量，包括箱体、供给单元、身份识别单元和计量单元，所述供给单元、所述身份识别单元和所述计量单元均收容于所述箱体的内腔中；
6.所述供给单元与外部物料源连通，用于为所述箱体内提供物料；
7.所述身份识别单元对应所述供给单元设置，用于识别提取物料的目标对象身份；
8.所述计量单元也对应所述供给单元设置，用于计量各个目标对象的物料消耗剂量。
9.可选地，所述身份识别单元为摄像头，所述身份识别单元通过提取目标对象的图像信息以识别目标对象的身份。
10.可选地，所述身份识别单元为虹膜摄像头，所述身份识别单元通过提取目标对象的眼部信息以识别目标对象的身份。
11.可选地，所述摄像头的数量为多个，多个所述摄像头分布于所述内腔的不同位置。
12.可选地，所述计量单元设置于所述身份识别单元上，所述供给单元上设有刻度标识，计量单元通过读取所述刻度标识的图像以计量物料消耗剂量。
13.可选地，所述自动计量装置还包括触发器件，所述触发器件与所述摄像头电性连接，所述身份识别单元基于所述触发器件的启动指令以开始提取目标的图像信息。
14.可选地，所述触发器件设置于所述供给单元的下方，或，所述触发器件位于所述箱体的底部。
15.可选地，所述供给单元包括输送部与输出口，所述输送部的一端连接外部物料源，外部物料源向所述输送部输送物料并从所述输出口输出。
16.可选地，所述供给单元还包括蠕动泵，所述蠕动泵用于控制所述输送部中物料的运动速度和剂量。
17.可选地，所述箱体内设有隔板，所述隔板在所述内腔中隔离形成第一区域，所述供给单元固定于所述第一区域内，所述第一区域的空间对应所述目标对象设置，以使得所述第一区域内一次容许一个所述目标对象进入。
18.本技术通过设置所述供给单元为所述箱体内的各个目标对象提供物料供给，通过设置所述计量单元对所述箱体内的各个目标对象所消耗的物料进行精准计量，通过所述身份识别单元对所述箱体内的各个目标对象进行身份的准确识别，以使得所述自动计量装置能够准确地记录各个目标对象各自的物料消耗剂量。本技术自动计量装置能够对所述箱体内部的多个目标对象进行单独的身份识别，以及能够对各个目标对象所消耗的物料剂量进行单独地精准计量，以较好地完成对动物行为学的实验研究。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本实用新型提供的自动计量装置的结构示意图；
21.图2是本实用新型提供的自动计量装置中供给单元的结构示意图；
22.图3是本实用新型提供的自动计量装置的一种实施例的结构示意图；
23.图4是本实用新型提供的自动计量装置的另一种实施例的结构示意图；
24.图5是本实用新型提供的自动计量装置中摄像头的摆放示意图。
25.附图标记说明：
26.100-自动计量装置；110-箱体；120-供给单元；130-摄像头；140-触发器件； 111-内腔；112-隔板；121-输送部；122-输出口；1211-输送管道；1212-储物管； 001-第一区域。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.此外，以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本实用新型可用以实施的特定实施例。本实用新型中所提到的方向用语，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本实用新型，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.请参见图1所示的是一种自动计量装置100，该自动计量装置100可以准确计量位于箱体110的内腔111中的各个目标对象的物料消耗剂量，进而可以根据该自动计量装置100所采集到的数据生成对应的表格，并根据所采集到的实验数据来研究动物在生理或者行为上的变化，以及可以根据采集到的实验数据来研究动物肠道菌群在抗生素处理后的恢复情况。
30.请继续参见图1，本技术自动计量装置100包括箱体110，箱体110包括有内腔111以及设置在箱体110的内腔111中的供给单元120、身份识别单元(图中未示)和计量单元(图中未示)。其中，供给单元120可以实现箱体110的内腔111与外部物料源之间的连通，通过供给单元120实现将物料从外部物料源到箱体110的内腔111中的运输，并将物料提供至内腔111中的各个目标对象。身份识别单元对应供给单元120设置，且身份识别单元可以对箱体110的内腔 111中的各个目标对象进行单独地身份识别，并对提取供给单元120处物料的目标对象的身份进行精确识别，以实现精确记录各个目标对象单独的物料消耗剂量。位于箱体110的内腔111中的计量单元也对应供给单元120设置，且计量单元可以对供给单元120上消耗的物料剂量进行精确的记录。可以理解的，自动计量装置100通过身份识别单元对位于箱体110的内腔111中的各个目标对象进行身份识别，并在识别了身份的前提下，通过计量单元对该目标对象在供给单元120处的物料消耗剂量进行准确计量，以此达到自动计量的效果。
31.请配合参见图2，供给单元120可以包括输送部121和输出口122，其中，输送部121穿过箱体110与外部物料源相连接，外部物料源为供给单元120提供物料并通过输送部121将物料提供至供给单元120，并使得物料能够从输出口 122输出，以实现物料从外部物料源进入至箱体110的内腔111中，进而能够使得位于箱体110的内腔111中的各个目标对象均能在供给单元120处获取物料。可以理解的，输送部121可以包括有输送管道1211和储物管1212，其中，输送管道1211可以完成物料从外部物料源到储物管1212之间的运输，储物管1212 实现物料的存放。储物管1212上可以设置有刻度标识，以实现可以通过读取储物管1212上的刻度标识信息来对供给单元120中消耗的物料剂量进行精确计量。需要提出的是，供给单元120的高度可以进行调节，以使得不同的目标对象均能够获取到供给单元120上的物料。
32.请参见图3所示的自动计量装置100的一种实施例的示意图，身份识别单元可以为摄像头130，摄像头130可以提取目标对象的图像信息，进而能够对目标对象进行身份识别。当箱体110内的目标对象在供给单元120处获取储物管 1212中的物料时，摄像头130能够对目标对象进行拍摄并生成图像信息，进而可以对目标对象进行身份识别。可以理解的，摄像头130的数量可以为多个，且多个摄像头130可以放置在箱体110的内腔111中的不同位置，以实现对目标对象的多方面识别，进而能够使得身份识别单元具有较好的准确度。
33.计量单元可以设置在身份识别单元上，以使得当身份识别单元对在消耗供给单元120的物料的目标对象进行识别的同时，对消耗的物料剂量进行计量，或者，计量单元也可以设置在供给单元120上，以使得当供给单元120上的物料减少/增加后，计量单元对减少/
增加的物料剂量进行精确地记录。可以理解的，当身份识别单元为摄像头130时，该摄像头130也同时可以为计量单元，且由于供给单元120上的储物管1212上带有刻度标识，当目标对象位于供给单元120 处，并正在消耗供给单元120上的储物管1212中的物料进行消耗时，摄像头130 同时对目标对象和储物管1212上的刻度标识进行拍照，以获得同时带有目标对象和储物管1212上的刻度标识的图像信息，进而能够获取该目标对象获取的物料剂量。
34.需要提出的是，供给单元120、身份识别单元和计量单元均可以连接至处理器(图中未示)，处理器可以与供给单元120之间电性连接，可以控制提供给供给单元120的物料数量，以及控制向供给单元120提供物料的频率，以使得供给单元120上具有足够的物料提供给位于箱体110的内腔111中的各个目标对象。处理器还可以与身份识别单元电性连接，且当身份识别单元上带有计量单元时，处理器可以接收身份识别单元获得的多个图像信息，并对同一时段的多个图像信息进行集中分析处理，以准确地识别出各个目标对象的身份以及得到与单个目标对象对应的物料消耗剂量，并在处理器中生成实验数据。处理器还可以单独与计量单元电性连接，此时计量单元可以设置在供给单元120上，处理器用于接收计量单元读取的供给单元120上物料的增加/减少的剂量，并进行实时记录，同时与位于供给单元120处的目标对象进行一一对应。
35.本技术通过设置供给单元120为箱体110内的各个目标对象提供物料供给，通过设置计量单元对箱体110内的各个目标对象所消耗的物料进行精准计量，通过身份识别单元对箱体110内的各个目标对象进行身份的准确识别，以使得自动计量装置100能够准确地记录各个目标对象各自的物料消耗剂量。本技术自动计量装置100能够对箱体110内部的多个目标对象进行单独的身份识别，以及能够对各个目标对象所消耗的物料剂量进行单独地精准计量，以较好地完成对动物行为学的实验研究。
36.在一种实施例中，身份识别单元可以为虹膜摄像头，虹膜摄像头用于对目标对象的眼部进行拍摄，以获得目标对象的眼部信息，进而能够识别目标对象的身份信息。同时，虹膜摄像头获取得到的图像信息还可以包括有储物管1212 上的刻度标识，进而能够在识别目标对象的身份的同时，得到储物管1212上的物料消耗剂量。以小鼠为例，由于小鼠的眼睛靠近嘴部，因此当虹膜摄像头对小鼠的眼部进行身份识别时，可以同时拍摄到位于储物管1212上的刻度标识，进而能够准确记录该只小鼠的物料消耗剂量。可以理解的，为便于提高身份识别单元的准确性，避免因小鼠获取物料的位置偏移而导致虹膜摄像头无法准确拍摄到该小鼠的眼部信息，可以将虹膜摄像头的数量设置为多个。或描述为，在箱体110的内腔111中可以设有多个虹膜摄像头，且多个虹膜摄像头可以设置在箱体110的内腔111中的不同位置。优选的，可以在供给单元120的两侧分别设有虹膜摄像头，以分别对小鼠的左眼和右眼进行拍摄，以防止小鼠在一些角度进行物料消耗时，以及避免单一虹膜摄像头无法对其身份进行准确地识别，通过设置多个虹膜摄像头来提高身份识别单元工作的准确度。
37.在另一种实施例中，以小鼠为例，在位于箱体110的内腔111中的多只小鼠身上做出不同颜色的标记，当摄像头130对小鼠和储物管1212上的刻度标识进行记录时，能够准确地分辨出每只小鼠的身份以及单只小鼠对应的物料消耗剂量。
38.在一种实施例中，身份识别单元还可以为射频信号接收器，也即，可以在目标对象上设置有射频信号发射器，且各个不同的目标对象上设置有不同的射频信号发射器，当单个目标对象到达供给单元120处时，射频信号接收器接收到该目标对象所发出的射频信号，
以识别该目标对象的身份。此时，计量单元设置于供给单元120上，当身份识别单元识别出目标对象的身份后，计量单元对供给单元120上消耗的物料剂量进行记录。处理器同时接受身份识别单元发出的身份信息以及计量单元发出的物料消耗剂量，并进行记录和分析。
39.在一种实施例中请继续参见图3，自动计量装置100上可以设置有触发器件 140，且该触发器件140与身份识别单元和/或计量单元电性连接。可以理解的，触发器件140可以设置在供给单元120的下方，以使得当目标对象正在消耗供给单元120上的物料时，能够触碰到触发器件140，触发器件140启动后，作为身份识别单元和/计量单元的摄像头130可以开始以固定频率进行拍摄，并将拍摄得到的图像信息传输至处理器。在本实施例中，摄像头130的拍摄频率可以为3s拍摄一次，摄像头130的拍摄频率也可以为1s拍摄一次，且摄像头130的拍摄频率可以进行调节，以实现摄像头130的身份识别功能以及计量功能。
40.同样地，请配合参见图4，触发器件140还可以设置在箱体110的底部，当目标对象位于供给单元120处时，会踩到位于箱体110的底部的触发器件140，以使得触发器件140启动，此时作为身份识别单元和/计量单元的摄像头130启动并工作。需要提出的是，触发器件140可以设置为按钮，也可以为感应装置，以使得当目标对象到达供给单元120处时，触发器件140能够较为灵敏地启动，并唤醒作为身份识别单元和/计量单元的摄像头130工作，避免因触发器件140 的未启动，而导致动物行为学实验数据的误差。在本实施例中，触发器件140 可以为安来sed-111鼻触器件。
41.在一种实施例中，供给单元120还包括有蠕动泵(图中未示)，蠕动泵连接于外部物料源和输送管道1211之间，以实现外部物料源至箱体110的内腔111 中的物料的输送，且蠕动泵用于控制输送部121中物料的运动速度和物料的运输剂量。可以理解的，蠕动泵与处理器电性连接，当位于箱体110的内腔111 中的目标对象位于供给单元120处时，蠕动泵启动并开始工作。优选的，当蠕动泵为供给单元120内部提供的物料为液体时，蠕动泵给供给单元120提供一次定量为100μl的物料剂量，且蠕动泵能够以至少十秒的间隔时间为供给单元 120提供物料。当蠕动泵为供给单元120内部提供的物料为固体时，蠕动泵给供给单元120提供一次的物料剂量也可以为100μl，且同样可以以至少十秒的间隔时间为供给单元120提供物料。在本实施例中，蠕动泵可以为安来sed-231精密蠕动泵，输送管道1211可以为聚乙烯输液管。
42.在一种实施例中，供给单元120的数量可以为两个，以同时向箱体110的内腔111中的所有目标对象同时提供液体或固体物料，进而能够同时对目标对象进行不同类型的物料消耗的实验研究。
43.需要提出的是，当目标对象距离供给单元120较远，以使得射频接收器或摄像头130无法对该目标对象进行身份识别时，摄像头130停止拍摄，此时摄像头130为待机状态。此时射频信号接收器也位于接收射频信号状态，蠕动泵停止向供给单元120中提供物料。
44.在一种实施例中，处理器可以采用开源虹膜识别算法osiris4.1对摄像头 130发出的图像信息进行准确地分析和识别，且在进行试验前期，需要先对各个目标对象的身份信息进行采集，并将各个目标对象的身份信息进行提前保存。
45.在一种实施例中请继续参见图4，箱体110内部设置有隔板112，且隔板112 与箱体110的内壁共同形成第一区域001，且供给单元120固定设置在该第一区域001内。第一区域001对应目标对象设置，以使得第一区域001内一次允许一个目标对象进入，以此能够避免
因多个目标对象位于供给单元120处而对身份识别以及物料消耗剂量的记录产生影响，进而造成动物行为学实验的误差。可以理解的，箱体110的内腔111中包括有相对的两面，其中，隔板112与一面固定连接，并与另一面之间具有能够容许一个目标对象通过的间隙，且该间隙可以为目标对象到达第一区域001的唯一通道。需要提出的是，隔板112的高度和宽度均可以进行调节，以使得不同体积的目标对象均可以从该间隙通过。
46.在一种实施例中请配合参见图5，隔板112可以设置为中空结构，且隔板 112内部可以容许摄像头130的放置，以使得摄像头130能够从隔板112处朝向供给单元120设置。且隔板112内部中空，能够便于调整其内部的摄像头130 的位置，以实现对摄像头130进行更换和清洗等操作。优选地，位于隔板112 内部的摄像头130朝向供给单元120上的储物管1212设置，并需要保证摄像头 130能够清晰地拍摄到储物管1212上的刻度标识。
47.在一种实施例中，当物料为液体时，储物管1212可以为带有刻度标识的医用针管，且可以为刻度为0.5ml的医用针管，储物管1212上还可以设置有水嘴，水嘴可以设置在医用针管上锥形管的顶端，且水嘴可以为不锈钢材质。以小鼠为例，小鼠可以通过舔舐水嘴来获取物料。优选地，水嘴可以为304不锈钢材质。
48.以上是本实用新型实施例的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。