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专利名称
一种噪音y迷宫装置制作方法
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发明者
丁锴, 刘健翔, 廖嫔, 张路, 梅竹, 黄端
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公开日
2012年7月18日
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申请日期
2012年3月14日
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优先权日
2012年3月14日
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申请人
浙江大学城市学院
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文档编号
A01K15/02GK102577996SQ201210067099
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关键字
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权利要求
1.一种噪音Y迷宫装置,包括迷宫和控制单元,其特征在于,所述的迷宫包括 a)圆环形的外底板(3);b)处于所述外底板(3)环内区域的圆形的内底板(4)，且内底板(4)与外底板(3)之间转动配合；c)位于所述外底板(3)上圆周向均匀分布且作为通道的六条外臂(11)，每条外臂均带有朝向内底板的内端口和背向内底板的外端口，所述外臂的外端口处设有指示灯(8)和声音刺激发生器(9)，所述外臂内的内端口处设有红外扫描装置(7)；d)用于控制所述红外扫描装置(7)、指示灯(8)和声音刺激发生器(9)的控制单元，该控制单元还连接有用于指示红外扫描装置(7)信号状态的第一信号灯和第二信号灯；e)位于所述内底板(3)上作为通道的三条内臂(6)，三条内臂(6)互为120度角且在所述内底板(4)中心区域相互连通；f)绕所述外底板⑶的外缘直立布置的外隔板(1)，外隔板⑴封闭所述六条外臂(11)的外端口 ；g)绕所述内底板的外缘直立布置的内隔板(2)，内隔板(2)与所述内臂(6)对应的位置开有与内臂相通的开口，该开口随所述内底板(4)与外底板(3)的相对转动选择性的与所述外臂的内端口连通；h)罩设在所述内臂和外臂上方的顶盖2.如权利要求I所述的噪音Y迷宫装置，其特征在于所述的外臂(11)和内臂(6)的底部架设有网板(10、5)3.如权利要求I所述的噪音Y迷宫装置，其特征在于所述的内臂顶沿与顶盖之间以及外臂顶沿与顶盖之间设有柔性材料的垫片4.如权利要求I所述的噪音Y迷宫装置，其特征在于所述的噪音Y迷宫装置外部设有全封闭的不透光包裹罩5.如权利要求I 4任一项所述的噪音Y迷宫装置，其特征在于所述的内底板(4)与外底板(3)为不锈钢板，所述的外隔板(I)和内隔板(2)为不锈钢板6.如权利要求5所述的噪音Y迷宫装置，其特征在于所述的外臂(11)和内臂(6)由透明的玻璃板围成7.如权利要求6所述的噪音Y迷宫装置，其特征在于所述的声音刺激发生器(9)为蜂鸣器8.如权利要求7所述的噪音Y迷宫装置，其特征在于所述的红外扫描装置(7)包括相互匹配的红外发射器和红外接受器9.一种如权利要求I 8任一所述的噪音Y迷宫装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤(A)相对转动外底板(3)和内底板(4)，使内臂(6)与其中三个外臂(11)连通，所述三个外臂(11)中至少一个为正确端，至少一个为错误端；(B)通过控制单元设定实验模式，若设定学习试验，执行步骤(C);若设定记忆实验，执行步骤⑶；(C)开启正确端的指示灯(8)和红外扫描装置(7)，启动错误端的声音刺激发生器(9)， 总设定时间开始计时，然后执行步骤(E)；(D)开启正确端的指示灯(8)和红外扫描装置(7)，总设定时间和子设定时间开始计时，若在子设定时间内，红外扫描装置(7)没有被触发，启动错误端的声音刺激发生器(9)， 然后执行步骤(E)；(E)在总设定时间内，若红外扫描装置(7)被触发，则对应的点亮第一信号灯，关闭所有的红外扫描装置(7)、声音刺激发生器(9)和指示灯(8)；在总设定时间内，若红外扫描装置(7)没有被触发，则对应的点亮第二信号灯，关闭所有的红外扫描装置(7)、声音刺激发生器(9)和指示灯(8)(F)相对转动外底板(3)和内底板(4)，使内臂(6)与另外三个外臂(11)连通，在这三个外臂(11)中至少一个为正确端，至少一个为错误端，重复执行步骤(B) (E)
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技术领域
本发明涉及一种动物实验装置及装置的控制方法，尤其涉及一种采用噪音做刺激源的Y迷宫装置及其控制方法
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背景技术
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具体实施例方式
如图I所示,本发明一种噪音Y迷宫装置，包括a)圆环形的外底板3 ；b)处于外底板3环内区域的圆形的内底板4，且内底板4与外底板3之间转动配c)位于外底板3上圆周向均匀分布且作为通道的六条外臂11，每条外臂均带有朝向内底板的内端口和背向内底板的外端口，外臂的外端口处设有指示灯8和声音刺激发生器9，外臂的内端口处设有红外扫描装置7 ;d)用于控制红外扫描装置7、指示灯8和声音刺激发生器9的控制单元，该控制单元还连接有用于指示红外扫描装置7信号状态的第一信号灯和第二信号灯；e)位于内底板3上作为通道的三条内臂6，三条内臂6互为120度角且在内底板 4中心区域相互连通；f)绕外底板3的外缘直立布置的外隔板1，外隔板I封闭六条外臂11的外端口 ；g)绕内底板的外缘直立布置的内隔板2,内隔板2与内臂6对应的位置开有与内臂相通的开口，该开口随内底板4与外底板3的相对转动选择性的与外臂的内端口连通；h)罩设在内臂6、外臂11上方的顶盖(图中省略)内底板4与外底板3之间转动配合，内底板4是可转动的，内底板4与外底板3同处一平面如图I所示，内臂A与外臂B连通，内底板4逆时针转动60度后，内臂A与外臂 C连通,如图2所示外底板3和内底板4为不锈钢板，外臂11和内臂6由透明的玻璃板围成，外隔板 I和内隔板2为不锈钢板外臂11的底部架设有网板10，内臂6的底部架设有网板5顶盖为玻璃板，内臂6顶沿与顶盖之间以及外臂11顶沿与顶盖之间设有柔性材料的垫片噪音Y迷宫装置外部根据实验需要可设置全封闭的不透光包裹罩，包裹罩由带状物绕置在噪音Y迷宫装置外部声音刺激发生器9为固定电压24V的蜂鸣器，为了让声音刺激可调，蜂鸣器的电路中设有变阻器，通过调节变阻器的阻值来改变蜂鸣器音量的大小红外扫描装置7包括相互匹配的红外发射器和红外接受器，用于检测小鼠是否通过相应的位置红外扫描装置7、指示灯8和声音刺激发生器9通过总线与控制单元连接，控制单元采用PLC第一信号灯为绿灯，第二信号灯为红灯本发明噪音Y迷宫装置是专门针对小鼠实验的，因此迷宫的长宽高都根据小鼠体积而定本发明噪音Y迷宫装置的控制方法，包括以下步骤⑷相对转动外底板和内底板,使内臂与其中三个外臂连通,所述三个外臂中至少一个为正确端，至少一个为错误端；(B)通过控制单元设定实验模式，若设定学习试验，执行步骤(C);若设定记忆实验，执行步骤⑶；(C)开启正确端的指示灯和红外扫描装置，启动错误端的声音刺激发生器，总设定时间开始计时，然后执行步骤(E)；(D)开启正确端的指示灯和红外扫描装置，总设定时间和子设定时间开始计时，若在子设定时间内，红外扫描装置没有被触发，启动错误端的声音刺激发生器，然后执行步骤 (E)；(E)在总设定时间内，若红外扫描装置被触发，则对应的点亮第一信号灯，关闭所有的红外扫描装置、声音刺激发生器和指示灯；在总设定时间内，若红外扫描装置没有被触发，则对应的点亮第二信号灯，关闭所有的红外扫描装置、声音刺激发生器和指示灯(F)相对转动外底板和内底板,使内臂与另外三个外臂连通,在这三个外臂中至少一个为正确端，至少一个为错误端，重复执行步骤(B) (E)性能检测将60只ICR小鼠(雄性，体重18 20g，由浙江省医学科学院提供)随机分成2组第一组小鼠放入传统电Y迷宫适应环境5min后,将小鼠放入起步区休息Imin,然后通电(50Hz，45V以下)，小鼠逃往安全区并在此区休息lmin再以此安全区为起步区，换一条臂作为安全区，给予第二次电击，依次重复操作每只小鼠进行3次实验，选取3次中正确2次或以上的24只小鼠第二组小鼠放入本发明噪音Y迷宫装置适应环境5min，转动内底板，使内臂与其中三个外臂连通，三个外臂中有两个正确端，一个错误端，通过控制单元，设定模式为学习实验，开启正确端的指示灯和红外扫描装置，启动错误端的声音刺激发生器，总设定时间开始计时，在总设定时间内，若红外扫描装置被触发，则对应的点亮第一信号灯，即小鼠进入正确端的外臂中，关闭所有的红外扫描装置、声音刺激发生器和指示灯；若红外扫描装置没有被触发，则对应的点亮第二信号灯，即小鼠没有进入正确端的外臂中，关闭所有的红外扫描装置、声音刺激发生器和指示灯，小鼠休息Imin后，转动内底板，使内臂与另外三个外臂(这三个外臂中也有两个正确端和一个错误端)连通，小鼠当前所在外臂可认为是错误端，开启该错误端的声音刺激发生器以及另外两条外臂的红外扫描装置及指示灯，依次重复操作每只小鼠进行3次实验，选取3次中正确2次或以上的24 只小鼠将筛选后的48只小鼠再随机分为4组旧迷宫对照组，旧迷宫实验组，新迷宫对照组，新迷宫实验组实验前每天早上700 800腹腔注射给药，实验组给阳性药物吡拉西坦注射液(哈药集团三精制药股份有限公司提供，国药准字H23 022970，规格lg*5ml*5 支)0. 7g/kg/d，对照组注射等量氯化钠注射液(杭州民生药业有限公司提供，国药准字 H33021576，规格为IOml/瓶)，连续7d于第8天同时进行在传统电Y迷宫(张家港市三兴教学机械厂提供)和噪音Y迷宫装置中进行实验在传统电Y迷宫实验中，小鼠经电击后，能够在15秒内从起步区逃往安全区的反应为“正确反应”，反之即为“错误反应”若小鼠在连续10次实验中有9次做出“正确反应”，则说明学习达标，直接停止继续实验，否则至多进行20次实验在新噪音Y迷宫装置中，小鼠经声音刺激后，能够在15秒内从起步区跑到指定灯光指示的安全区域，则视为“正确反应”，反之即为“错误反应”每只小鼠最多进行20次实验，若在连续10次实验中有9 次正确则视为学习达标，反之则视为没有达标实验在传统电Y迷宫和噪音Y迷宫装置中同时进行，通过记录每只小鼠正确反应次数与实验总次数的比值对比来得出结论结果见图4从空白对照组中可以看出两组小鼠的成绩相当，均在15-20次到达迷宫正确臂端为了测试噪音Y迷宫装置的性能，选用吡拉西坦作为阳性药物，进行动物实验吡拉西坦(piraCetam，Pir)为脑代谢改善药，属于Y _氨基丁酸的环形衍生物，可以对抗物理因素、化学因素所致的脑功能损伤，并且还能促进脑内ATP，可促进乙酰胆碱合成并能增强神经兴奋的传导，促进脑内代谢作用通过动物实验结果对比，在噪音Y迷宫装置中实验组小鼠成功寻找到正确臂端的次数与传统电Y迷宫相当，数据显示无明显差异从实验过程中可以看出，每只小鼠对电击刺激的耐受情况都不一样，这样会给一些对电击刺激敏感的小鼠造成机体上的伤害，从而导致实验数据的不准确，而声音刺激相对电击刺激较为温和，小强度的实验训练也不容易不耐受，而且小鼠对于声音刺激的灵敏度高，因此能够作为一种非伤害性的刺激用于研究小鼠学习和记忆通过动物实验对噪音 Y迷宫装置和传统电Y迷宫的对比，结果表明声音刺激能够代替电击刺激每一轮实验结束后内臂会转动一定角度，如果在下一轮实验中小鼠能够直接根据光提示找到正确臂，而没有来回寻找之前走过的臂，则说明小鼠已经学会了通过提示的光信号来判断寻找正确臂，而不是通过之前留下的气味来寻找正确臂传统电Y迷宫与噪音Y迷宫装置的比较试验该比较实验为了检查噪音Y迷宫装置的实际性能，以及检测结果与传统Y电迷宫的可比性从实验数据可以看出噪音Y迷宫装置与传统电Y迷宫在检测结果一致的基础上， 能更好的检测小鼠的学习记忆能力，主观误差更低取小鼠60只，随机分为a、b、c、A、B、C共6组，每组10只其中B、b、C、c四个组腹腔注射吗啡(10mg/kg),连续注射3天,第4天用于试验；试验当天,B、b两组先腹腔注射纳洛酮(lmg/kg) ,5分钟后再注射吗啡(10mg/kg) ;C、c两组只注射吗啡(10mg/kg) ;A、a两组每天腹腔注射等量生理盐水，连续注射4天，作为对照各组在第4天注射完成30分钟后进行迷宫对比试验实验结果见附图5和表I其中abc三组用传统电Y迷宫，ABC三组用本发明噪音Y迷宫装置P值指t-test检验结果表I
专利名称：一种噪音y迷宫装置的制作方法早在几个世纪前，迷宫就被运用于实验中。Y迷宫更是被广泛应用于动物行为实验，作为评价啮齿动物空间记忆能力的装置，在神经生理学、神经药理学方面更具有重要地位。经典Y迷宫主要用反复多次的非条件反射的加强训练以建立条件反射为基本原理，一般采用电刺激。然而传统电Y迷宫在设计上还存在一些不足，例如(1)电刺激容易造成小鼠肢体损伤，且适宜强度不容易控制，电压太小时小鼠反应不明显，电压过大又容易导致小鼠抑郁；(2)电刺激易引起小鼠排便增加，粪便常导致迷宫底部铜棒出现短路；(3)整个实验过程都由实验者操作，对仪器的三路电灯及三条电栅电路的开关采用半自动或手动控制，费时费力，而靠实验者的人为判断，使实验结果存在主观误差。
针对传统电Y迷宫装置对动物损伤较大、工作费时费力等缺陷，本发明提供了一种利用噪音作为刺激源、操作简单省时的Y迷宫装置。一种噪音Y迷宫装置，包括迷宫和控制单元，所述的迷宫包括a)圆环形的外底板；b)处于所述外底板环内区域的圆形的内底板，且内底板与外底板之间转动配合；c)位于所述外底板上圆周向均匀分布且作为通道的六条外臂，每条外臂均带有朝向内底板的内端口和背向内底板的外端口，所述外臂的外端口处设有指示灯和声音刺激发生器，所述外臂内的内端口处设有红外扫描装置；d)用于控制所述红外扫描装置、指示灯和声音刺激发生器的控制单元，该控制单元还连接有用于指示红外扫描装置信号状态的第一信号灯和第二信号灯；e)位于所述内底板上作为通道的三条内臂，三条内臂互为120度角且在所述内底板中心区域相互连通；f)绕所述外底板的外缘直立布置的外隔板，外隔板封闭所述六条外臂的外端口 ；g)绕所述内底板的外缘直立布置的内隔板，内隔板与所述内臂对应的位置开有与内臂相通的开口，该开口随所述内底板与外底板的相对转动选择性的与所述外臂的内端口连通；h)罩设在所述内臂和外臂上方的顶盖。本发明中内底板与外底板之间转动配合，通常情况下，外底板固定，内底板依据需要的角度转动，且内底板与外底板同处一平面。作为优选，所述的内底板是可转动的，其底部通过转轴安装在一支架上，还设有用于驱动内底板转动的电机。当内底板转动时，会带动内臂相对于外臂转动，选择性的与其中三个外臂连通。作为优选，所述的外底板和内底板为不锈钢板。所述的外臂和内臂由透明的玻璃板围成。所述的外隔板和内隔板为不锈钢板。所述的外臂和内臂的底部架设有网板。可以使小鼠粪便掉至底板，便于清洁并防止短路，并可避免小鼠遗留气味干扰后续实验。所述的顶盖优选玻璃板，所述的内臂顶沿与顶盖之间以及外臂顶沿与顶盖之间设有柔性材料的垫片，垫片可增加密闭性和隔音效果，以免外界环境的变化干扰实验，避免实验人员因为长时间的声音刺激感到不适。本发明所述的玻璃板可以采用无机材料或有机材料制成，至少保证通明，便于观察内部情况。所述的噪音Y迷宫装置外部设有全封闭的不透光包裹罩，可以克服原有的迷宫必须在暗环境下进行实验的问题。为了便于包裹罩的安放和移除，所述的包裹罩带有活动开口。活动开口便于扎紧或采用拉链等结构封闭，另外所述的包裹罩可以由带状物绕成，使用时利用带状物绕置在噪音Y迷宫装置外部。所述的声音刺激发生器为蜂鸣器，为了让声音刺激可调，蜂鸣器的电路中设有变阻器，通过调节变阻器的阻值来改变蜂鸣器音量的大小。所述的红外扫描装置包括相互匹配的红外发射器和红外接受器，用于检测小鼠是否通过相应的位置。所述的红外扫描装置、指示灯和声音刺激发生器通过总线与控制单元连接，控制单元可采用单片机，例如PLC。所述的第一信号灯和第二信号灯颜色互不相同。作为优选为红灯或绿灯。便于指示实验人员小鼠是否通过相应的红外扫描装置。本发明噪音Y迷宫装置是专门针对小鼠实验的，因此迷宫的长宽高都根据小鼠体积而定。本发明噪音Y迷宫装置是以经典电Y迷宫为基础加以改进，沿用其基本原理，SP加强被动回避反应，建立主动回避反应，观察小鼠正确的次数，测试小鼠的行为。本发明利用非伤害性声音刺激代原有的电击刺激，避免对小鼠造成的肢体伤害，从而影响实验结果，通过自动旋转的设计，克服小鼠在迷宫探索过程中是通过沿途留下的气味信号而不是根据信号灯来判断正确臂端的问题；在Y迷宫三个外臂内的内端口处增加红外感应装置，红外感应装置在检测到热源之后就会将信号直接输出至控制单元，实现参数的自动设置和动物行为的自动观测；将迷宫改成密闭空间，可以减少外界环境对小鼠行为活动的干扰。本发明还提供了一种所述的噪音Y迷宫装置的控制方法，包括以下步骤(A)相对转动外底板和内底板，使内臂与其中三个外臂连通，所述三个外臂中至少一个为正确端，至少一个为错误端；(B)通过控制单元设定实验模式，若设定学习试验，执行步骤(C);若设定记忆实验，执行步骤⑶；(C)开启正确端的指示灯和红外扫描装置，启动错误端的声音刺激发生器，总设定时间开始计时，然后执行步骤(E)；(D)开启正确端的指示灯和红外扫描装置，总设定时间和子设定时间开始计时，若在子设定时间内，红外扫描装置没有被触发，启动错误端的声音刺激发生器，然后执行步骤 (E)；(E)在总设定时间内，若红外扫描装置被触发，则对应的点亮第一信号灯，关闭所有的红外扫描装置、声音刺激发生器和指示灯；在总设定时间内，若红外扫描装置没有被触发，则对应的点亮第二信号灯，关闭所有的红外扫描装置、声音刺激发生器和指示灯。作为优选，为了提高实验结果的可信度，执行步骤(F)。(F)相对转动外底板和内底板,使内臂与另外三个外臂连通,在这三个外臂中至少一个为正确端，至少一个为错误端，重复执行步骤(B) (E)。本发明噪音Y迷宫装置通过控制单元控制，使用时迷宫内的声音刺激发生器、指示灯以及红外扫描装置依据所选实验模式自动启动，到达设定时间后声音刺激发生器、指示灯以及红外扫描装置自动关闭。若小鼠在设定时间内进入正确的外臂，则第一信号灯亮， 否则第二信号灯亮，实验人员只需观测亮灯的颜色即可判断小鼠的行踪，不必一直观察小鼠，避免了实验人员的重复性劳动，可以缩短时间，减少人为因素对实验结果的影响，提高实验结果的准确性。图I为本发明噪音Y迷宫装置的内部结构示意图。图2为图I中的内底板逆时针转动60度后的结构示意图。图3为本发明噪音Y迷宫装置的控制流程示意图。图4为本发明噪音Y迷宫装置与传统电Y迷宫测试结果对比图(*P<0. Olvs对照)。图5为本发明噪音Y迷宫装置与传统电Y迷宫对照实验测试结果对比图。
本发明公开了一种噪音Y迷宫装置，包括迷宫和控制单元，所述的迷宫包括底板、隔板、顶盖和臂，所述的臂包括外臂和内臂，所述的隔板包括内隔板和外隔板；所述外臂的外端口处设有指示灯和声音刺激发生器，所述外臂的内端口处设有红外扫描装置，所述的指示灯、声音刺激发生器和红外扫描装置通过总线与控制单元连接，所述控制单元的另一端连接有供实验人员观测用的第一信号灯和第二信号灯；所述的顶盖罩设在所述内臂、外臂以及隔板上方。本发明还公开了所述噪音Y迷宫装置的控制方法。本发明克服了传统电Y迷宫对动物损伤较大、工作费时费力等缺陷，利用噪音作为刺激源，操作简单、省时，减少了人为因素的影响，提高了实验结果的准确性。
