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一种自动化应激造模装置

2022-06-14 19:03:30 来源:中国专利 TAG:
1.本实用新型涉及应激造模
技术领域
:,特别是涉及一种自动化应激造模装置。
背景技术
::2.慢性不可预测的轻度应激(cums,chronicunpredictablemildstress)是啮齿类抑郁、焦虑动物模型最常用的造模方法。目前,关于小鼠的抑郁模型主要有环境刺激模型、药物诱导模型、转基因小鼠、手术制备等。但现有环境刺激抑郁模型大都采用在小鼠日常活动中不常见的刺激源,引发不少研究者的争议,并且现有的应激造模装置在更换刺激源的过程中,有些需要将小鼠全部取出更换后再放入另一刺激源的装置中,在此过程中容易引起小鼠的应激反应,使实验结果存在较大误差。技术实现要素:3.有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种自动化应激造模装置,以解决现有技术中频繁抓取小鼠所带来的额外应激影响实验结果以及小鼠咬伤带来的实验人员职业暴露风险的问题,并且能够为实现多个刺激源的同步应激提供一种电路硬件基础结构。4.为达到上述目的,本发明提供一种自动化应激造模装置,包括主控电路以及与所述主控电路电连接的声音应激电路、灯光应激电路、加热应激电路、电击应激电路和湿度应激电路,所述声音应激电路的声音控制信号输入端与所述主控电路的声音控制信号输出端电连接,所述灯光应激电路的灯光控制信号输入端与所述主控电路的灯光控制信号输出端电连接,所述加热应激电路的加热控制信号输入端与所述主控电路的加热控制信号输出端电连接,所述电击应激电路的电击控制信号输入端与所述主控电路的电击控制信号输出端电连接,所述湿度应激电路的湿度控制信号输入端与所述主控电路的湿度控制信号输出端电连接,所述主控电路用于同步控制所述声音应激电路、灯光应激电路、加热应激电路、电击应激电路和湿度应激电路中的一个或多个。5.进一步的,还包括一电压转换电路,所述主控电路、声音应激电路、灯光应激电路、加热应激电路、电击应激电路和湿度应激电路均与所述电压转换电路电连接;所述电压转换电路具有一交流电输入端以及一第一电压输出端、一第二电压输出端和一第三电压输出端,所述电压转换电路还具有一电压转换电路接地端。6.进一步的,所述主控电路包括一单片机以及与所述单片机电连接的一系统复位子电路和一时钟振荡子电路,所述单片机的vcc引脚与电压转换电路的第一电压输出端电连接,所述系统复位子电路的复位信号输出端与所述单片机的rst引脚电连接,所述时钟振荡子电路的振荡信号输出端与所述单片机的xtal1引脚电连接,所述时钟振荡子电路的振荡信号输入端与所述单片机的xtal2引脚电连接。7.进一步的,所述声音应激电路包括一扬声器、一第一三极管和一第一电阻,所述扬声器的第一端与所述电压转换电路的第二电压输出端电连接,所述扬声器的第二端与所述第一三极管的集电极电连接,所述第一三极管的基极通过所述第一电阻与所述单片机的p1.1引脚电连接,所述第一三极管的发射极接地。8.进一步的,所述灯光应激电路包括具有不同颜色灯光的多组灯光组,每一所述灯光组均具有一二极管、一第二三极管和一第二电阻,所述二极管的一端均与所述电压转换电路的第一电压输出端电连接,另一端与对应第二三极管的集电极电连接,每一所述第二三极管的基极分别通过对应的第二电阻与所述单片机的p1.7、p2.4-p2.7引脚电连接,每一所述第二三极管的发射极均接地。9.进一步的,所述加热应激电路包括一温度检测子电路、一加热子电路和一暖风子电路,所述温度检测子短路、加热子电路和暖风子电路均与所述单片机及电压转换电路电连接;10.所述温度检测子电路为一温度检测芯片,所述温度检测芯片的vdd引脚与所述电压转换电路的第一电压输出端电连接,所述温度检测芯片的dq引脚与所述单片机的p3.6引脚电连接,所述温度检测芯片的gnd引脚接地;11.所述加热子电路包括一电热丝、一第一继电器、一第三三极管和一第三电阻,所述电热丝的一端连接交流电的零线,另一端通过所述第一继电器的常开触点连接交流电的火线,所述第一继电器的线圈电连接在所述电压转换电路的第一电压输出端与第三三极管的集电极之间,所述第三三极管的基极通过所述第三电阻与所述单片机的p3.7引脚电连接,所述第三三极管的发射极接地;12.所述暖风子电路包括一风机、一第二继电器、一第四三极管和一第四电阻,所述风机的一端与所述电压转换电路的第二电压输出端电连接,另一端通过所述第二继电器的常开触点接地,所述第二继电器的线圈电连接在所述电压转换电路的第一电压输出端与第四三极管的集电极之间,所述第四三极管的基极通过所述第四电阻与所述单片机的p3.5引脚电连接,所述第四三极管的发射极接地。13.进一步的,所述电击应激电路包括一电网、一第三继电器、一第五三极管和一第五电阻,所述电网的一端与所述电压转换电路的第三电压输出端电连接,另一端通过所述第三继电器的常开触点接地,所述第三继电器的线圈电连接在所述电压转换电路的第一电压输出端与第五三极管的集电极之间,所述第五三极管的基极通过所述第五电阻与所述单片机的p1.0引脚电连接,所述第五三极管的发射极接地。14.进一步的,所述湿度应激电路包括一水泵、一第四继电器、一第六三极管和一第六电阻,所述水泵的一端与所述电压转换电路的第二电压输出端电连接,另一端通过所述第四继电器的常开触点接地,所述第四继电器的线圈电连接在所述电压转换电路的第一电压输出端与第六三极管的集电极之间,所述第六三极管的基极通过所述第六电阻与所述单片机的p3.4引脚电连接,所述第六三极管的发射极接地。15.进一步的,还包括一时钟电路,所述时钟电路的时钟控制信号输入端与所述主控电路的时钟控制信号输出端电连接;16.所述时钟电路包括一时钟芯片和一第一晶振,所述时钟芯片的sclk引脚、io引脚和ce引脚分别与单片机的p0.0-p0.2引脚电连接,所述时钟模块的vcc1引脚与所述电压转换电路的第一电压输出端电连接,所述时钟芯片的gnd引脚接地,所述第一晶振的两端分别电连接在所述时钟芯片的x1引脚和x2引脚之间。17.进一步的,还包括一监控显示电路,所述监控显示电路的监控信号输入端与所述主控电路的监控信号输出端电连接。18.本方案通过在同一装置中集成声音、灯光、加热、电击以及潮湿多种刺激源,并且通过主控电路同步控制一种或多种刺激源对小鼠进行刺激,可给予不同场景的物理刺激来对抑郁小鼠进行造模,在更换刺激源的过程中无需将小鼠转移至另外的装置中,能有效减少小鼠转移过程中的额外应激以及降低实验人员被小鼠咬伤的职业暴露风险,稳定性好且成模率高。附图说明19.图1为本实用新型实施例1的一种自动化应激造模装置的控制框图。20.图2为本实用新型的电路原理图。21.图3为本实用新型实施例2的一种自动化应激造模装置的控制框图。具体实施方式22.下面通过具体实施方式进一步详细说明:23.实施例124.如图1所示,为本实施例的一种自动化应激造模装置的控制框图。本实施例的一种自动化应激造模装置包括主控电路1以及与所述主控电路1电连接的声音应激电路2、灯光应激电路3、加热应激电路4、电击应激电路5、湿度应激电路6、时钟电路7、显示电路8以及电压转换电路9。所述声音应激电路2的声音控制信号输入端与所述主控电路1的声音控制信号输出端电连接,用于在主控电路1的控制下为小鼠提供不同规则的声音刺激。所述灯光应激电路3的灯光控制信号输入端与所述主控电路1的灯光控制信号输出端电连接,用于在主控电路1的控制下为小鼠提供不同颜色的灯光刺激。所述加热应激电路4的加热控制信号输入端与所述主控电路1的加热控制信号输出端电连接,用于在主控电路1的控制下为小鼠提供预设时长、预设温度的加热刺激。所述电击应激电路5的电击控制信号输入端与所述主控电路1的电击控制信号输出端电连接,用于在主控电路1的控制下为小鼠提供预设电压、预设电流的电击刺激。所述湿度应激电路6的湿度控制信号输入端与所述主控电路1的湿度控制信号输出端电连接,用于在主控电路1的控制下为小鼠提供预设时间内不同湿度的刺激。所述时钟控制信号输入端与所述主控电路1的时钟控制信号输出端电连接,用于实现计时,使声音应激电路2、灯光应激电路3、加热应激电路4、电击应激电路5以及湿度应激电路6根据设定的工作时长以及工作时间间隔自动启动或停止,以实现刺激源的自动化。所述显示电路8的监控信号输入端与所述主控电路1的监控信号输出端电连接,用于显示装置当前的工作状态,使实验人员能够实时观察运行状态,以便及时发现问题。所述电压转换电路9用于进行电压转换,以为主控电路1、声音应激电路2、灯光应激电路3、加热应激电路4、电击应激电路5、湿度应激电路6、时钟电路7和显示电路8供电。在本实施例中,所述主控电路1用于同步控制所述声音应激电路2、灯光应激电路3、加热应激电路4、电击应激电路5和湿度应激电路6中的一个或多个,使实验人员可选择一个或多个刺激源同时对小鼠进行应激实验,使小鼠产生抑郁样或焦虑样表现。25.如图2所示,所述电压转换电路9具有一交流电输入端以及一第一电压输出端、一第二电压输出端、一第三电压输出端和一电压转换电路9接地端。所述交流电输入端用于接入220v交流电,并将所述220v交流电转换成 5v、 12v和 60v,分别经由第一电压输出端、第二电压输出端和第三电压输出端输出;所述电压转换电路9接地端接地。26.所述主控电路1包括一单片机u1以及与所述单片机u1电连接的一系统复位子电路和一时钟振荡子电路,所述单片机u1的vcc引脚与电压转换电路9的第一电压输出端电连接,用于使整个自动化应激造模装置通电。在本实施例中,所述单片机u1采用型号为stc12c5a60s2的单片机。所述系统复位子电路的复位信号输出端与所述单片机u1的rst引脚电连接;所述系统复位子电路包括一复位按键s1、一第一电容c1以及一复位电阻r11,所述复位按键s1并连接在所述第一电容c1的两端,且所述第一电容c1的正极与所述单片机u1的vcc引脚电连接,第一电容c1的负极与所述单片机u1的rst引脚电连接,所述第一电容c1的负极还通过所述复位电阻r11接地。所述系统复位子电路具有上电后自动复位的功能,以为所述单片机u1提供复位信号,使得单片机u1可以恢复到初始化状态,确保整个自动化应激造模装置能够可靠的工作。所述时钟振荡子电路的振荡信号输出端与所述单片机u1的xtal1引脚电连接,所述时钟振荡子电路的振荡信号输入端与所述单片机u1的xtal2引脚电连接;所述时钟振荡子电路包括一第二晶振x2、一第二电容c2和一第三电容c3,所述第二晶振x2的第一端和第二端分别与单片机u1的xtal1引脚和xtal2引脚电连接,同时,所述第二晶振x2的第一端和第二端还分别通过所述第二电容c2和第三电容c3接地,以为所述单片机u1的工作提供振荡信号,确保单片机u1的正常工作。27.所述声音应激电路2包括一扬声器ls1、一第一三极管q7和一第一电阻r18,所述扬声器ls1的第一端与所述电压转换电路9的第二电压输出端电连接,以为所述扬声器ls1提供 12v的工作电压,确保扬声器ls1正常工作,为小鼠提供声音刺激。在其他实施例中,还可将扬声器ls1设置成喇叭或者其他一切可以通电发出声音的装置。所述扬声器ls1的第二端与所述第一三极管q7的集电极电连接,所述第一三极管q7的基极通过所述第一电阻r18与所述单片机u1的p1.1引脚电连接,所述第一三极管q7的发射极接地,所述第一三极管q7可作为开关管以在单片机u1的控制下导通或关断,进而实现对扬声器ls1的控制。在其他的实施例中,所述第一三极管q7还可采用mos管实现,或者采用可被控制的开关实现。工作时,单片机u1的p1.1引脚输出控制信号,使第一三极管q7导通,进而使扬声器ls1导通发声。28.所述灯光应激电路3包括具有不同颜色灯光的多组灯光组,每一灯光组可分别控制,以实现不同颜色灯光对小鼠的轮流刺激。每一所述灯光组均具有一二极管d1-d5、一第二三极管q1-q5和一第二电阻r21-r25,所述二极管d1-d5的一端均与所述电压转换电路9的第一电压输出端电连接,以为所述二极管d1-d5提供 5v的工作电压,确保二极管d1-d5正常工作,为小鼠提供灯光刺激。在其他的实施例中,所述二极管d1-d5还可rgb灯或者其他可发光的装置实现。所述二极管d1-d5的另一端与对应第二三极管q1-q5的集电极电连接,每一所述第二三极管q1-q5的基极分别通过对应的第二电阻r21-r25与所述单片机u1的p1.7、p2.4-p2.7引脚电连接,每一所述第二三极管q1-q5的发射极均接地,所述第二三极管q1-q5可作为开关管以在单片机u1的控制下导通或关断,进而实现对二极管d1-d5的控制。在其他的实施例中,所述第二三极管q1-q5还可采用mos管实现,或者采用可被控制的开关实现。工作时,单片机u1的p1.7、p2.4-p2.7引脚分别输出控制信号使对应的第二三极管q1-q5导通,进而使对应的二极管d1-d5导通而发光。29.所述加热应激电路4包括一加热子电路、一暖风子电路和一温度检测子电路,所述温度检测子短路、加热子电路和暖风子电路均与所述单片机u1及电压转换电路9电连接;所述加热子电路用于对空气进行热,所述暖风子电路用于将加热后的空气通入实验环境,所述温度检测子电路用于实时检测实验环境的温度,以使其保持恒温状态。30.所述加热子电路包括一电热丝、一第一继电器k5、一第三三极管q6和一第三电阻r12,所述电热丝的一端连接交流电的零线,另一端通过所述第一继电器k5的常开触点连接交流电的火线,以为电热丝提供220v的工作电压,确保电热丝正常工作,实现对环境空气的加热,为小鼠提供加热刺激。所述第一继电器k5的线圈电连接在所述电压转换电路9的第一电压输出端与第三三极管q6的集电极之间,以使得第一继电器k5的线圈能正常工作;所述第三三极管q6的基极通过所述第三电阻r12与所述单片机u1的p3.7引脚电连接,所述第三三极管q6的发射极接地;所述第一继电器k5和第三三极管q6可配合形成电热丝工作的开关,以在单片机u1的控制下使电热丝启动或停止加热。在其他的实施例中,所述第一继电器k5和第三三极管q6均可采用mos管实现。工作时,当单片机u1的p3.7引脚输出一控制信号时,使第三三极管q6导通,第一继电器k5的线圈得电使其常开触点变为常闭,电热丝得电开始工作。下述各继电器和三极管的工作过程与第一继电器k5和第三三极管q6的工作过程相同,后续工作过程可参考本电路,将不作赘述。31.所述暖风子电路包括一风机b1、一第二继电器k7、一第四三极管q9和一第四电阻r14,所述风机b1的一端与所述电压转换电路9的第二电压输出端电连接,另一端通过所述第二继电器k7的常开触点接地,以为风机b1提供 12v的工作电压,确保风机b1正常工作,将加热后的空气通入实验环境。所述第二继电器k7的线圈电连接在所述电压转换电路9的第一电压输出端与第四三极管q9的集电极之间,以使得第二继电器k7的线圈能正常工作;所述第四三极管q9的基极通过所述第四电阻r14与所述单片机u1的p3.5引脚电连接,所述第四三极管q9的发射极接地。所述第二继电器k7和第四三极管q9可配合形成控制风机b1工作的开关,以在单片机u1的控制下使风机b1启动或停止。在其他的实施例中,所述第二继电器k7和第四三极管q9均可采用mos管实现。32.所述温度检测子电路为一温度检测芯片u2,在本实施例中,所述温度检测芯片u2采用型号为ds18b20的温度传感器。所述温度检测芯片u2的vdd引脚与所述电压转换电路9的第一电压输出端电连接,以为温度检测芯片u2提供 5v的工作电压,确保温度检测芯片u2的正常工作,实现小鼠生活环境温度的实时检测。所述温度检测芯片u2的dq引脚与所述单片机u1的p3.6引脚电连接,用于接收单片机u1的控制信号以启动温度检测。所述温度检测芯片u2的gnd引脚接地。33.所述电击应激电路5包括一电网、一第三继电器k6、一第五三极管q8和一第五电阻r13,所述电网的一端与所述电压转换电路9的第三电压输出端电连接,另一端通过所述第三继电器k6的常开触点接地,以为所述电网提供 60v的工作电压,确保电网的正常工作,为小鼠提供电击刺激。所述第三继电器k6的线圈电连接在所述电压转换电路9的第一电压输出端与第五三极管q8的集电极之间,以使得第三继电器k6的线圈能够正常工作;所述第五三极管q8的基极通过所述第五电阻r13与所述单片机u1的p1.0引脚电连接,所述第五三极管q8的发射极接地。所述第三继电器k6和第五三极管q8可配合形成控制电网工作的开关,以在单片机u1的控制下使电网启动或停止。在其他的实施例中,所述第三继电器k6和第五三极管q8均可采用mos管实现。34.所述湿度应激电路6包括一水泵b2、一第四继电器k8、一第六三极管q10和一第六电阻r15,所述水泵b2的一端与所述电压转换电路9的第二电压输出端电连接,另一端通过所述第四继电器k8的常开触点接地,以为所述水泵b2提供 12v的工作电压,确保水泵b2的正常工作,进而提供潮湿的实验环境,对小鼠形成应激。所述第四继电器k8的线圈电连接在所述电压转换电路9的第一电压输出端与第六三极管q10的集电极之间,以使得第六三极管q10的线圈能够正常工作;所述第六三极管q10的基极通过所述第六电阻r15与所述单片机u1的p3.4引脚电连接,所述第六三极管q10的发射极接地。所述第四继电器k8和第六三极管q10可配合形成控制水泵b2工作的开关,以在单片机u1的控制下使水泵b2启动或停止。在其他的实施例中,所述第四继电器k8和第六三极管q10均可采用mos管实现。35.所述时钟电路7包括一时钟芯片u3和一第一晶振x1,所述时钟芯片u3的sclk引脚、io引脚和ce引脚分别与单片机u1的p0.0-p0.2引脚电连接,以提供对应的时钟信号。在本实施例中,所述时钟芯片u3采用型号为ds1302的时钟芯片u3实现。所述时钟模块的vcc1引脚与所述电压转换电路9的第一电压输出端电连接,以为所述时钟芯片u3提供 5v的工作电压,确保时钟芯片u3工作的可靠性,所述时钟芯片u3的gnd引脚接地,所述第一晶振x1的两端分别电连接在所述时钟芯片u3的x1引脚和x2引脚之间,以通过第一晶振x1的振荡获得时钟信号。36.所述显示电路8为一液晶显示芯片p1,所述液晶显示芯片p1的第一引脚和第二十引脚均接地,所述液晶显示芯片p1的第二引脚和第十九引脚均与电压转换电路9的第一电压输出端电连接,以为液晶显示芯片p1提供 5v的工作电压,确保液晶显示芯片p1可靠工作。所述液晶显示芯片p1的第四至第六引脚、第十五引脚、第十七引脚分别与单片机u1的cs引脚、sid引脚、sclk引脚、psb引脚和lcdrst引脚电连接,以实现监控信号的传输。在本实施例中,所述液晶显示芯片p1采用型号为12864的液晶显示芯片p1。37.本实施例在具体实现时,所述声音应激电路2、灯光应激电路3、加热应激电路4、电击应激电路5、湿度应激电路6、显示电路8和时钟电路7均可采用无线的方式与主控电路1进行连接和信号传输,以实现对应电路的远程控制。38.本实施例的一种自动化应激造模装置,通过时钟电路7提供时钟信号,以使主控电路1可以对声音应激电路2、灯光应激电路3、加热应激电路4、电击应激电路5和湿度应激电路6进行自动控制,可实现在一定周期内,变更不同的刺激源对小鼠进行应激实验,对抑郁小鼠进行造模,可有效减少小鼠转移过程中的额外应激以及降低实验人员被小鼠咬伤的职业暴露风险,稳定性好且成模率高。39.实施例240.如图3所示,为本实施例的一种自动化应激造模装置的控制框图。本实施例包括与实施例1中结构和功能相同或相似的主控电路1、声音应激电路2、灯光应激电路3、加热应激电路4、电击应激电路5、湿度应激电路6、时钟电路7、显示电路8和电压转换电路9。本实施例的不同在于:41.本实施例还包括一与主控电路1电连接的按键控制电路10,用于通过按键控制电路10选择或设置对应的声音应激电路2、灯光应激电路3、加热应激电路4、电击应激电路5、湿度应激电路6、时钟电路7或显示电路8。42.请返回参考图2,所述按键控制电路10包括多个相互并联的按键k1-k4以及与所述按键k1-k4一一对应的第七电阻r10、r7、r8、r9,在本实施例中,所述按键k1-k4的数量优选为四个。四个所述按键k1-k4的一端均接地,另一端分别与所述单片机u1的p2.0-p2.3引脚(也即k1-k4)电连接,且四个所述第七电阻r10、r7、r8、r9的一端分别连接在对应的按键k1-k4与单片机u1的引脚之间,所述第七电阻r10、r7、r8、r9的另一端均与所述电压转换电路9的第一电压输出端电连接,以在按键k1-k4按下时,给予单片机u1对应引脚一触发信号。43.以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。当前第1页12当前第1页12
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