[发明专利]活体自发活动度定量检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活体自发活动度的定量检测装置及检测方法，实现对活体活动全过程的定位跟踪与检测。例如，小鼠自发行为的测定。

背景技术

目前，活体自发活动实验属于动物行为学研究范畴，在神经生理学、安全药理学、营养学等领域的研究中有很好的应用。动物受药物、毒物及外界因素的影响，其神经系统及各项活动参数是否受影响而发生变化，这就需要检测动物的自发活动，其活动度的变化往往可评定药物的药效及外界影响。此外，自发活动行为检测亦是体现活体生存健康的一项重要生理指标。以往经典的检测方法，如抖笼法、转轮法、运动计量法等只能定性的描述，不能准确定量的测定活体各项运动参数，现已不常用。电压金属板、运动传感器、超声波等现代方法虽有定量测出，但所受外界干扰因素多，测量结果无法保证精度。

近年来，计算机图像和视频技术的发展，融合了计算机视觉，模式识别，人工智能等学科的技术，在动物行为自动检测等相关学科方面开发了新装置且得到了应用。但是计算机图像和视频技术受外界光源、摄像机的视角和距离、透明度和遮挡等诸多因素的影响，使得像素值发生变化引起图像发生变化，从而影响识别的准确性，容易造成错误判断。活体被部分或完全遮挡的时候，也无法进行检测分析。并且应用计算机图像视频技术设备复杂、造价高，不易操作。所以，要简单且准确无误的检测出动物的各种自发活动的数据，利用计算机图像视频技术还是有诸多不便的。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种活体自发活动度定量检测装置及检测方法，其能够通过较为简单的方式而获得全面、精确反映小鼠运动全过程的自动检测，对小鼠运动过程能够精细反映、连续测定，且对二维空间的运动能够作出准确的定量描述。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种活体自发活动度定量检测装置，包括上下两层的箱体结构，所述上层为传感器层，传感器层包括由16×8的矩阵排列的红外对管，相邻红外对管间间距为3cm，红外对管的红外线发射管与接收管并列一起，红外对管的上部设有透明板；所述下层为控制板层，控制板层包括电连接的扫描电路和控制电路，扫描电路包括18片CD4051，控制电路主要由ATMEGA16处理器芯片组成，红外对管与扫面电路通过传输线连接；所述控制电路与箱体结构外部的显示模块相连。

所述ATMEGA16通过m1-m4四个接口与扫描电路中CD4051U17、U18的A、B、C、INH接口相连，CD4051U17、U18选通扫描电路中另外16片CD4051U1-U16，选中CD4051U1-U16中的某一片，即选中对应16×8的矩阵排列的红外对管中的某一列；而选中的每一列上又有8个红外对管，CD4051U1-U16的A、B、C三个二进制控制输入端和ATMEGA16相连，选通已选中列上8个红外对管的某一个。

所述显示模块为液晶显示器。

一种利用活体自发活动度定量检测装置的检测方法，步骤如下：

（1）自检；

（2）自动扫描得到小鼠覆盖点；

（3）多级滤波得到小鼠所在位置精确中心点；

(4)获取自发活动信息，包括小鼠运动轨迹，瞬时活动强度、平均运动速度和总路程。

所述步骤（1）中的自检为，设备上电后在无活体覆盖时自动循环检测，逐个扫描传感器层16×8矩阵列的每个红外对管，正常情况下每个红外对管都输出高电压，若检测到输出低电压，则表示此红外对管异常，系统自动记录下坏点坐标，通过设置在箱体外的液晶显示屏上显示出来。

所述步骤（2）中自动扫描得到小鼠覆盖点具体方法为：自检完毕后，将被测小鼠置于箱体传感器层，传感器层与控制板层通过传输线连接起来，控制板层用来控制数据的读入和分析计算，ATMEGA16通过m1-m4四个接口与扫描电路中CD4051U17、U18的A、B、C、INH接口相连，CD4051U17、U18选通扫描电路中另外16片CD4051U1-U16。选中CD4051U1-U16中的某一片，即选中对应16×8的矩阵排列的红外对管中的某一列；而选中的每一列上又有8个红外对管，CD4051U1-U16的A、B、C三个二进制控制输入端和ATMEGA16相连，选通已选中列上8个红外对管的某一个；此时，实现对16×8红外对管阵列逐一扫描；定时器中断时间到后开始扫描16×8矩阵列的每个红外对管，被小鼠覆盖的红外对管，接收管接收到经小鼠反射的发射管发出的红外线，此红外对管则由原来的高电压变为低电压，而无覆盖的将继续输出高电压；CPU检测记录低电压坐标，即得到小鼠覆盖点坐标。