穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置及方法，該穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置包括：控制芯片、無線收發(fā)器、激光發(fā)生器、棱鏡、行為學(xué)裝置、透鏡及光學(xué)感應(yīng)器；激光發(fā)生器產(chǎn)生的入射激光經(jīng)過棱鏡匯聚后進(jìn)入行為學(xué)裝置，行為學(xué)裝置將入射激光反射后形成反射光進(jìn)入透鏡，透鏡將反射光匯聚后生成圖像信息，并將圖像信息發(fā)送到光學(xué)感應(yīng)器，光學(xué)感應(yīng)器接收圖像信息并將圖像信息傳輸?shù)娇刂菩酒豢刂菩酒鶕?jù)光學(xué)感應(yīng)器輸入的圖像信息生成位置數(shù)據(jù)，并將位置數(shù)據(jù)發(fā)送給無線收發(fā)器；無線收發(fā)器連接一計算機，將位置數(shù)據(jù)發(fā)送給該計算機。通過本發(fā)明，可以實現(xiàn)大鼠、小鼠等小型模式動物在行為學(xué)檢測過程中運動軌跡的自動監(jiān)測和精確評估。
【專利說明】穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于小動物行為的追蹤技術(shù)，特別是關(guān)于一種穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前全球范圍內(nèi)精神分裂癥、抑郁癥、藥物成癮、老年癡呆癥等神經(jīng)精神疾病的治療負(fù)擔(dān)占全部疾病的八分之一，超過了心血管疾病和癌癥。中國衛(wèi)生部疾控中心的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國有心理障礙和精神疾病的人口比例高達(dá)7%，總數(shù)超過I億人。隨著國民壽命的延長，并且由于我國的人口政策造成的特殊的人口結(jié)構(gòu)組成，神經(jīng)精神疾病所引發(fā)的各種問題更為突出。我國神經(jīng)精神疾病的治療費用占醫(yī)療總花費的20%，居所有疾病之首。神經(jīng)精神疾病發(fā)病率的不斷增高，不僅給患者和社會造成了沉重的負(fù)擔(dān)，同時也對這些疾病的治療和研宄帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。發(fā)展腦科學(xué)也成為全球各個國家的迫切需求。例如上世紀(jì)美國的“腦十年”，歐洲的“歐洲腦十年”，日本的二十年“腦科學(xué)時代”等計劃，都已為神經(jīng)科學(xué)給予了巨額投入。
[0003]在神經(jīng)科學(xué)的研宄中，模式生物(如大小鼠等)的行為學(xué)研宄是及其重要的一種手段。利用行為學(xué)研宄，人們可以在模式生物中建立類似于人類自身的精神疾病模型，并且對相應(yīng)的神經(jīng)回路機制展開研宄。在行為學(xué)研宄中，最常用的幾種范式分別為曠場實驗、高架迷宮實驗、T迷宮實驗、八臂迷宮實驗等，常用的記錄手段為攝像和后期的軌跡分析。
[0004]由于現(xiàn)有的行為學(xué)分析手段多為攝像和后期的軌跡分析，具有如下局限性:
[0005]首先，前期的拍攝對于實驗裝置的要求較高，頂端不能有遮擋物。
[0006]此外，光線較暗或者被測動物與環(huán)境對比不強烈時對后期的軌跡分析挑戰(zhàn)較大，可能會導(dǎo)致分析結(jié)果的錯誤，而過于強烈的光線可能會導(dǎo)致被測動物行為的改變。
[0007]因此，單一的攝像記錄存在一定的局限性，現(xiàn)有技術(shù)存在明顯的缺點，嚴(yán)重限制了攝像和后期的軌跡分析的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置及方法，以實現(xiàn)大鼠、小鼠等小型模式動物在行為學(xué)檢測過程中運動軌跡的自動監(jiān)測和精確評估。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種了穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置，所述的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置包括:控制芯片、無線收發(fā)器、激光發(fā)生器、棱鏡、行為學(xué)裝置、透鏡及光學(xué)感應(yīng)器；
[0010]所述激光發(fā)生器產(chǎn)生的入射激光經(jīng)過所述棱鏡匯聚后進(jìn)入所述的行為學(xué)裝置，所述行為學(xué)裝置將所述的入射激光反射后形成反射光進(jìn)入所述透鏡，所述的透鏡將所述的反射光匯聚后生成圖像信息，并將所述的圖像信息發(fā)送到所述的光學(xué)感應(yīng)器，所述光學(xué)感應(yīng)器接收所述圖像信息并將所述圖像信息傳輸?shù)剿隹刂菩酒?br> [0011]所述的控制芯片根據(jù)所述光學(xué)感應(yīng)器輸入的所述圖像信息生成位置數(shù)據(jù)，并將所述的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給所述的無線收發(fā)器；
[0012]所述的無線收發(fā)器連接一計算機，將所述的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給所述的計算機。
[0013]在一實施例中，所述的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置還包括:
[0014]光源，連接所述控制芯片、無線收發(fā)器及光學(xué)感應(yīng)器，用于向所述控制芯片、無線收發(fā)器及光學(xué)感應(yīng)器供電。
[0015]在一實施例中，所述的無線收發(fā)器通過藍(lán)牙連接所述計算機。
[0016]在一實施例中，所述的行為學(xué)裝置中設(shè)置底板，用于反射經(jīng)過所述棱鏡匯聚后的所述入射激光。
[0017]在一實施例中，所述的入射激光為不可見光。
[0018]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例還提供一種動物行為軌跡追蹤方法，所述動物行為軌跡追蹤方法包括:
[0019]激光發(fā)生器輸出入射激光至棱鏡進(jìn)行匯聚；
[0020]行為學(xué)裝置將經(jīng)所述棱鏡匯聚后的入射激光反射后形成反射光，并將所述反射光傳輸?shù)剿鐾哥R進(jìn)行匯聚后生成圖像信息；
[0021]所述的光學(xué)感應(yīng)器接收所述圖像信息并將所述圖像信息傳輸?shù)娇刂菩酒?br> [0022]所述控制芯片根據(jù)所述圖像信息生成位置數(shù)據(jù)，并通過無線收發(fā)器將所述位置數(shù)據(jù)發(fā)送給與所述無線收發(fā)器連接的計算機。
[0023]在一實施例中，所述行為學(xué)裝置將經(jīng)所述棱鏡匯聚后的入射激光反射后形成反射光，并將所述反射光傳輸?shù)剿鐾哥R進(jìn)行匯聚后生成圖像信息，包括:所述行為學(xué)裝置的底板將經(jīng)所述棱鏡匯聚后的入射激光反射后形成反射光，并將所述反射光傳輸?shù)剿鐾哥R進(jìn)行匯聚后生成圖像信息。
[0024]本發(fā)明的有益效果在于:通過本發(fā)明，可以實現(xiàn)大鼠、小鼠等小型模式動物在行為學(xué)檢測過程中運動軌跡的自動監(jiān)測和精確評估。本發(fā)明可適用于密閉或者黑暗環(huán)境中的小動物運動軌跡追蹤，可以自動、客觀地記錄被測動物的絕望行為，并且實現(xiàn)在線或線下的分析和評估。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發(fā)明實施例的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實施例的動物行為軌跡追蹤方法流程圖。

【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置，該穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置包括:控制芯片100、無線收發(fā)器102、激光發(fā)生器103、棱鏡104、行為學(xué)裝置105、透鏡106及光學(xué)感應(yīng)器107。
[0030]控制芯片100連接至無線收發(fā)器102、激光發(fā)生器103及光學(xué)感應(yīng)器107，用于控制無線收發(fā)器102、激光發(fā)生器103及光學(xué)感應(yīng)器107工作。
[0031]激光發(fā)生器103、棱鏡104、行為學(xué)裝置105、透鏡106及光學(xué)感應(yīng)器107依次順序連接，激光發(fā)生器103產(chǎn)生的入射激光經(jīng)過棱鏡104匯聚后進(jìn)入行為學(xué)裝置105，行為學(xué)裝置105將入射激光反射后形成反射光，該反射光進(jìn)入透鏡106，透鏡106將接收到的反射光匯聚后生成圖像信息，并將圖像信息傳輸至光學(xué)感應(yīng)器107，光學(xué)感應(yīng)器107接收該圖像信息并將該圖像信息傳輸?shù)娇刂菩酒?00。
[0032]控制芯片100根據(jù)光學(xué)感應(yīng)器107輸入的圖像信息生成位置數(shù)據(jù)，并將位置數(shù)據(jù)發(fā)送給無線收發(fā)器102。位置數(shù)據(jù)是指x-y軸坐標(biāo)信息，可以通過如下方式實現(xiàn)，控制芯片100根據(jù)接收到的圖像信息，得到在二維平面上的xy軸上的移動像素，進(jìn)而換算成移動距離，得到位置數(shù)據(jù)，實現(xiàn)的方式類似于激光鼠標(biāo)，在此不再贅述。
[0033]本發(fā)明實施例的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置通過無線收發(fā)器102與外界設(shè)備相連接，用于接收外界指令和向外界發(fā)送位置數(shù)據(jù)(該位置數(shù)據(jù)是指小動物的位置數(shù)據(jù))。一實施例中，無線收發(fā)器102連接一計算機，將位置數(shù)據(jù)發(fā)送給該計算機。
[0034]無線收發(fā)器102與計算機連接的方式有多種，在一實施例中，無線收發(fā)器102通過藍(lán)牙連接計算機，向計算機發(fā)送位置數(shù)據(jù)。通過該計算機得到的位置數(shù)據(jù)，可以對小動物的行為軌跡進(jìn)行追蹤。
[0035]在一實施例中，本發(fā)明穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置還包括:光源101，光源101連接控制芯片100、無線收發(fā)器102及光學(xué)感應(yīng)器107，可以向控制芯片100、無線收發(fā)器102及光學(xué)感應(yīng)器107供電。
[0036]在一實施例中，為了反射入射激光，可以在行為學(xué)裝置105中設(shè)置底板，通過該底板，可以反射經(jīng)過棱鏡匯聚后的入射激光，從而形成反射光。
[0037]在一較佳實施例中，激光發(fā)生器103產(chǎn)生的入射激光為不可見光。
[0038]根據(jù)【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有的行為學(xué)分析手段多為攝像和后期的軌跡分析，具有較大的局限性。首先，前期的拍攝對于實驗裝置的要求較高，頂端不能有遮擋物。此外，光線較暗或者被測動物與環(huán)境對比不強烈時對后期的軌跡分析挑戰(zhàn)較大，可能會導(dǎo)致分析結(jié)果的錯誤。而過于強烈的光線可能會導(dǎo)致被測動物行為的改變。因此，單一的攝像記錄存在著一些局限性。
[0039]本發(fā)明的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置可以穿戴在身上，例如可以將穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置整合到一個小馬甲或者背心上，本發(fā)明不以此為限。
[0040]通過本發(fā)明的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置，可以實現(xiàn)大鼠、小鼠等小型模式動物在行為學(xué)檢測過程中運動軌跡的自動監(jiān)測和精確評估。本發(fā)明的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置可適用于密閉或者黑暗環(huán)境中的小動物運動軌跡追蹤，可以自動、客觀地記錄被測動物的絕望行為，并且實現(xiàn)在線或線下的分析和評估。
[0041]如圖2所示，本發(fā)明實施例提供了一種動物行為軌跡追蹤方法，所述動物行為軌跡追蹤方法包括:
[0042]S201:激光發(fā)生器輸出入射激光至棱鏡進(jìn)行匯聚；
[0043]S202:行為學(xué)裝置將經(jīng)所述棱鏡匯聚后的入射激光反射后形成反射光，并將所述反射光傳輸?shù)剿鐾哥R進(jìn)行匯聚后生成圖像信息；
[0044]S203:光學(xué)感應(yīng)器接收所述圖像信息并將所述圖像信息傳輸?shù)娇刂菩酒?br> [0045]S204:所述控制芯片根據(jù)所述圖像信息生成位置數(shù)據(jù)，并通過無線收發(fā)器將所述位置數(shù)據(jù)發(fā)送給與所述無線收發(fā)器連接的計算機。
[0046]本發(fā)明實施例的動物行為軌跡追蹤方法適用于圖1所示的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置，由圖2所示的流程可知，本發(fā)明通激光發(fā)生器產(chǎn)生入射激光，入射光依次經(jīng)過至棱鏡、行為學(xué)裝置及透鏡后，得到圖像信息，該圖像信息通過光學(xué)感應(yīng)器傳輸?shù)娇刂菩酒??？刂菩酒鶕?jù)圖像信息生成位置數(shù)據(jù)，并通過無線收發(fā)器將該位置數(shù)據(jù)發(fā)送給與無線收發(fā)器連接的計算機。通過該計算機得到的位置數(shù)據(jù)，可以對小動物的行為軌跡進(jìn)行追蹤，可以實現(xiàn)大鼠、小鼠等小型模式動物在行為學(xué)檢測過程中運動軌跡的自動監(jiān)測和精確評估。
[0047]在一實施例中，S202具體實施時，行為學(xué)裝置中設(shè)置底板，行為學(xué)裝置的底板將經(jīng)棱鏡匯聚后的入射激光反射后形成反射光，并將該反射光傳輸?shù)剿鐾哥R進(jìn)行匯聚，生成圖像信息。
[0048]根據(jù)【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有的行為學(xué)分析手段多為攝像和后期的軌跡分析，具有較大的局限性。首先，前期的拍攝對于實驗裝置的要求較高，頂端不能有遮擋物。此外，光線較暗或者被測動物與環(huán)境對比不強烈時對后期的軌跡分析挑戰(zhàn)較大，可能會導(dǎo)致分析結(jié)果的錯誤。而過于強烈的光線可能會導(dǎo)致被測動物行為的改變。因此，單一的攝像記錄存在
著一些局限性。
[0049]通過本發(fā)明的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置，可以實現(xiàn)大鼠、小鼠等小型模式動物在行為學(xué)檢測過程中運動軌跡的自動監(jiān)測和精確評估。本發(fā)明的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置可適用于密閉或者黑暗環(huán)境中的小動物運動軌跡追蹤，可以自動、客觀地記錄被測動物的絕望行為，并且實現(xiàn)在線或線下的分析和評估。
[0050]本發(fā)明中應(yīng)用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置，其特征在于，所述的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置包括:控制芯片、無線收發(fā)器、激光發(fā)生器、棱鏡、行為學(xué)裝置、透鏡及光學(xué)感應(yīng)器； 所述激光發(fā)生器產(chǎn)生的入射激光經(jīng)過所述棱鏡匯聚后進(jìn)入所述的行為學(xué)裝置，所述行為學(xué)裝置將所述的入射激光反射后形成反射光進(jìn)入所述透鏡，所述的透鏡將所述的反射光匯聚后生成圖像信息，并將所述的圖像信息發(fā)送到所述的光學(xué)感應(yīng)器，所述光學(xué)感應(yīng)器接收所述圖像信息并將所述圖像信息傳輸?shù)剿隹刂菩酒? 所述的控制芯片根據(jù)所述光學(xué)感應(yīng)器輸入的所述圖像信息生成位置數(shù)據(jù)，并將所述的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給所述的無線收發(fā)器； 所述的無線收發(fā)器連接一計算機，將所述的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給所述的計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置，其特征在于，所述的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置還包括: 光源，連接所述控制芯片、無線收發(fā)器及光學(xué)感應(yīng)器，用于向所述控制芯片、無線收發(fā)器及光學(xué)感應(yīng)器供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置，其特征在于，所述的無線收發(fā)器通過藍(lán)牙連接所述計算機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置，其特征在于，所述的行為學(xué)裝置中設(shè)置底板，用于反射經(jīng)過所述棱鏡匯聚后的所述入射激光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式動物行為軌跡追蹤裝置，其特征在于，所述的入射激光為不可見光。
6.一種動物行為軌跡追蹤方法，其特征在于，所述動物行為軌跡追蹤方法包括: 激光發(fā)生器輸出入射激光至棱鏡進(jìn)行匯聚； 行為學(xué)裝置將經(jīng)所述棱鏡匯聚后的入射激光反射后形成反射光，并將所述反射光傳輸?shù)剿鐾哥R進(jìn)行匯聚后生成圖像信息； 光學(xué)感應(yīng)器接收所述圖像信息并將所述圖像信息傳輸?shù)娇刂菩酒? 所述控制芯片根據(jù)所述圖像信息生成位置數(shù)據(jù)，并通過無線收發(fā)器將所述位置數(shù)據(jù)發(fā)送給與所述無線收發(fā)器連接的計算機。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的動物行為軌跡追蹤方法，其特征在于，所述行為學(xué)裝置將經(jīng)所述棱鏡匯聚后的入射激光反射后形成反射光，并將所述反射光傳輸?shù)剿鐾哥R進(jìn)行匯聚后生成圖像信息，包括:所述行為學(xué)裝置的底板將經(jīng)所述棱鏡匯聚后的入射激光反射后形成反射光，并將所述反射光傳輸?shù)剿鐾哥R進(jìn)行匯聚后生成圖像信息。
【文檔編號】A61B5/16GK104490408SQ201410759016
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】魯藝, 鐘成, 王立平 申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院