[发明专利]一种实验用小鼠反应监测仪

说明书

技术领域

本发明涉及神经学功能研究领域，具体而言，涉及一种实验用小鼠反应监测仪。

背景技术

在神经学功能研究中，行为运动监测是一个非常重要的方向，在神经学功能研究中，经常利用模式动物(如小鼠)进行相关实验，模式动物神经是否完整，功能是否正常，常常需要人为进行观测，可以通过观测其对外界信号干预是否有反应来判断神经功能是否正常，从而进一步研究神经科疾病的发病机理或致病基因。但是，由于模式动物无法用语言描述其主观感受，且不同个体间存在较大差异，因此，记录及追踪模式动物的行为学模式数据一直是神经科研究领域的难题。目前，虽然有一些可以记录及追踪模式动物的行为学模式数据的装置和系统，但普遍存在体积大、造价高、精确度低以及结果不可靠等问题。

发明内容

本发明提供一种实验用小鼠反应监测仪，用以记录及追踪模式小鼠的模式数据，进而判断小鼠的神经功能是否正常。

为达到上述目的，本发明提供了一种实验用小鼠反应监测仪，其包括：小鼠容置区、光栅、光栅驱动模块、摄像模块和上位机，其中：

所述小鼠容置区由一圆桶构成，所述圆桶具有底面和侧壁并且侧壁为透明；

所述光栅为由黑白条纹相间构成的封闭环形面，其设置在所述圆桶的内侧并且与所述圆桶共圆心；

所述光栅驱动模块与所述光栅以及所述上位机连接，所述上位机向所述光栅驱动模块发送控制信号以驱动所述光栅以其圆心为转轴进行转动；

所述摄像模块设置在所述圆桶顶部并与所述上位机连接，以将拍摄的小鼠图像发送至所述上位机；

所述上位机中预先存储有于自然状态下测量到的小鼠头部长度L1、小鼠头部中心与小鼠身体中心之间的距离L2以及预设比例P1，预设比例P1为正常小鼠对转动光栅发生伸长身体反应的参考值，所述上位机对每一帧小鼠图像进行以下处理：

(1)对小鼠图像进行边缘检测以及二值化处理，以得到对应的灰度图像A，

(2)计算灰度图像A的形心a1；

(3)计算位于灰度图像A边缘的所有点与形心a1之间的距离，距离最大值对应的边缘点即为小鼠鼻子所在点b1；

(4)以b1为圆心，以小鼠头部长度L1为半径绘制一圆形区域C；

(5)计算灰度图像A与圆形区域C的交集区域的形心c1，该形心c1即为小鼠的头部；

(6)计算形心c1与形心a1之间的距离L3；

(7)判断L3是否大于1.3×L2，若为是，则将该帧小鼠图像标记为“1”，若为否，则将该帧小鼠图像标记为“0”；

(8)上位机按照上述步骤(1)～(7)连续处理时长为T的小鼠图像，并计算在此期间标记为“1”的小鼠图像占所有小鼠图像的比例P，若P≥P1，则判断该小鼠神经功能正常，若P＜P1，则判断该小鼠神经功能不正常。

在本发明的一实施例中，所述圆桶的直径为15cm，所述光栅构成的封闭环形面的直径为12cm。

在本发明的一实施例中，所述光栅驱动模块包括一步进电机以及一电机驱动模块。

在本发明的一实施例中，所述电机驱动模块包括单片机STM32F103和电机驱动模块L298N。

在本发明的一实施例中，所述圆桶的侧壁的材质为亚克力。

在本发明的一实施例中，所述光栅中黑色和白色条纹的宽度均为2cm。

在本发明的一实施例中，所述光栅转动的频率为0.5Hz。

在本发明的一实施例中，所述摄像模块采用免驱自动对焦摄像头，图像采集频率为24帧/秒。

在本发明的一实施例中，实验用小鼠反应监测仪还包括一无线传输模块，所述无线传输模块与所述上位机连接。

在本发明的一实施例中，T为两分钟。

本发明提供的实验用小鼠反应监测仪体积小、造价低、分析结果精准可靠且可读性强，可供神经科学科研工作者独立操作，填补了市场上动物神经学模式数据记录及追踪领域的技术空白，具有重要的科研价值以及广阔的产业化应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明一个实施例的实验用小鼠反应监测仪的示意图。

附图标记说明：1-小鼠容置区；11-底面；12-侧壁；2-光栅；3-光栅驱动模块；4-摄像模块；5-上位机。