專利名稱：小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種代謝監(jiān)控系統(tǒng)，特別涉及一種高可靠性的小動物代謝監(jiān)控系 統(tǒng)。
背景技術：
由于鼠類是藥物開發(fā)的必用實驗動物，作為藥物研發(fā)的臨床前實驗動物，在科研 和教學實驗中成為使用最廣泛的實驗動物，特別是在藥物毒性、藥效及藥理實驗中用量很 大，每種藥物的臨床前研究都離不開老鼠實驗。一般在各種藥物的研發(fā)實驗中，都需要嚴密 監(jiān)測實驗鼠的進食量、飲水量、運動量和排泄物情況，并對實驗鼠的排泄物進行檢驗，記錄 下各種指標。這就需要用到可精確收集動物排泄物的實驗用籠具。為了達到上述目的，現(xiàn)有的鼠類實驗通常是在代謝籠中進行。現(xiàn)有的代謝籠一般 是由鼠籠、喂食器、飲水器和排泄物收集器等幾部分組成，其通過對排泄物的化驗達到監(jiān)測 實驗鼠的目的，但是現(xiàn)有的代謝籠會存在以下缺點1、目前尚沒有一種代謝籠可以對鼠類的飲食、飲水、尿液收集等指標進行統(tǒng)一全 面地監(jiān)測，實驗結果不完整。2、目前的代謝籠一般都是底部中空，且具有一定的高度，從而使其中的實驗鼠產(chǎn) 生恐懼，并經(jīng)常躲避在角落中，影響實驗效果。3、目前的代謝籠硬件基本上還是基于8位或16位單片機的硬件系統(tǒng)，功能單一， 僅能對小動物的運動進行監(jiān)測。處理速度不快，無法控制眾多的實驗籠，實時性受到限制。4、目前的代謝籠由于眾多終端共享有限的RS232串口資源，一旦其中某個終端出 現(xiàn)問題，容易導致其它終端受到影響，有丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，RS232傳輸距離不遠，不利于多終 端遠程控制，RS232系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率不高，而且基于8位或16位單片機的硬件系統(tǒng)一 旦成型，不容易升級，系統(tǒng)兼容性欠佳。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的代謝監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)測不全面、數(shù)據(jù)傳輸不準確、實驗效果不理想的問題。本實用新型提出一種小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，用于對小動物進行監(jiān)測實驗，包括用 于為小動物提供一活動空間的隔離裝置、排泄物收集裝置、EDA主機、至少一個終端盒、步進 電機、至少一個運動控制盒和至少一個稱重設備。EDA主機采用電子設計自動化技術。終端 盒通過RS485串行線與EDA主機相連，且每個終端盒均嵌入有32位的微控制器。步進電機 與終端盒的微控制器相連。運動控制盒通過RS232串行線與該終端盒相連。稱重設備通過 RS232串行線與終端盒相連。依照本實用新型較佳實施例所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其還包水量測量裝置， 其與運動控制盒相連。依照本實用新型較佳實施例所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，水量測量裝置為水滴計
3數(shù)器。依照本實用新型較佳實施例所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，稱重設備為天平。依照本實用新型較佳實施例所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，運動控制盒內設置有復 數(shù)個紅外線LED傳感器，些紅外線LED傳感器均勻間隔分布于運動控制盒內。依照本實用新型較佳實施例所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其還包括至少一喂食機 構，其設置于隔離裝置的隔板外側，且通過隔板上設置的喂食通道與隔離裝置內部相連通。依照本實用新型較佳實施例所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，喂食機構還包括至少一 格柵和阻擋棒。格柵用于防止食槽中的食物被抓出，其設置在喂食通道上，并將喂食通道分 隔成至少兩個小通道。阻擋棒用于限制動物肢體活動，其設置在食槽的進口處下方。依照本實用新型較佳實施例所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，喂食機構還包括可活動 的隔門，其設置在喂食通道上。依照本實用新型較佳實施例所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，排泄物收集裝置進一步 包括外殼、尿液出口、糞便出口、漏斗結構及弧面導尿板。尿液出口設置在外殼下端。糞便 出口設置在外殼下端。漏斗結構由傾斜的內壁構成，其設置在外殼內，并與隔離裝置的底部 相連，且漏斗結構的下端出口對應糞便出口。弧面導尿板用于引導尿液，其一端與漏斗結構 下端出口相連，另一端延伸至尿液出口。依照本實用新型較佳實施例所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，漏斗結構包括四塊導 板，且四塊導板兩兩相連，并圍成漏斗形狀。本實用新型的有益效果是1、本實用新型的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)可以將飲食、飲水、運動、尿糞收集等動物代 謝指標進行了有效的整合，確保了實驗數(shù)據(jù)的完整性和準確性。2、本實用新型將排泄物收集裝置設置在隔離裝置的底部，使隔離裝置底部不會呈 現(xiàn)中空，防止小動物出現(xiàn)恐懼感，有利于實驗的順利完成。3、本實用新型可以有效地對小動物的排泄物進行尿液和糞便的分離，從而可以針 對糞便或尿液進行分別化驗，具有很好的實驗效果。4、本實用新型的喂食機構靈活利用了隔網(wǎng)、隔門、格柵和阻擋棒的阻礙作用，使小 動物的排泄物與食物不會相互混入，進一步提高了實驗數(shù)據(jù)的準確性。5、本實用新型主機應用的EDA技術與現(xiàn)有應用8位或16單片機技術的硬件系統(tǒng) 相比，不僅提高系統(tǒng)實時性與穩(wěn)定性，而且還提高了系統(tǒng)的兼容性，擴展了更多功能。當然，實施本實用新型的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

圖1為本實用新型實施例的一種小動物代謝監(jiān)控設備結構圖；圖2為圖1的分解圖；圖3為本實用新型實施例的一種排泄物收集裝置剖面圖；圖4為本實用新型實施例的一種喂食機構分解示意圖；圖5為本實用新型實施例的一種小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)整體框架圖。
具體實施方式
本實用新型所述的EDA(Electronic Design Automation，電子設計自動化)技 術是一種從計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)和計算 機輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的技術。本實用新型的EDA主機優(yōu)選的采用Altera的 MAX II系列的CPLD EPM1270T144C5與用VHDL描述的硬件狀態(tài)機實現(xiàn)。
以下結合附圖，具體說明本實用新型。請參見圖5，其為本實用新型實施例的一種小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)整體框架圖。EDA主機通過RS232接口與PC相連，并通過RS485接口與終端盒相連，本實施例 中，終端盒為一個，終端盒最多可以擴展到24個。終端盒通過PWM技術控制步進電機，實現(xiàn) 設備控制步進電機，減少外部驅動電路。本實用新型可以采用了 NXP LPC2000系列32位ARM 微控制器LPC2194單片機，用該芯片的PWM技術實現(xiàn)對步進電機的控制。終端盒通過RS232 接口與稱重設備和運動控制盒相連并傳輸數(shù)據(jù)，一個終端盒可以與兩組稱重設備和運動控 制盒相連，本實施例為連接一組稱重設備和運動控制盒。運動控制盒通過RS232接口與水 滴計數(shù)器相連。此外，EDA主機應用的EDA技術是基于32位嵌入式單片機的實時操作系統(tǒng)，僅需 0. 4秒數(shù)據(jù)就可以更新一次，提高了系統(tǒng)的實時性；采用EDA技術與基于32位嵌入式單片 機的實時操作系統(tǒng)，各通訊通道獨立，任務調度實時可靠，數(shù)據(jù)無丟失，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定 性采用EDA技術與基于32位嵌入式單片機的實時操作系統(tǒng)，除了監(jiān)測小動物的運動外，還 監(jiān)測了小動物的飲水與飲食，增加了系統(tǒng)的擴展功能；EDA技術可以根據(jù)用戶需求，靈活的 更改硬件設計，實現(xiàn)小動物代謝監(jiān)測系統(tǒng)的其它附加功能，增加了系統(tǒng)的兼容性。本實用新型的運動控制盒以及稱重設備均屬于小動物代謝監(jiān)控設備的一部分，請 參見圖1及圖2，圖1為本實用新型實施例的一種小動物代謝監(jiān)控設備結構圖，圖2為圖1 的分解圖。此小動物代謝監(jiān)控設備用于對小動物進行監(jiān)測實驗，包括用于為小動物提供活 動空間的隔離裝置1、排泄物收集裝置2、喂食機構3、稱重設備4、運動控制盒30、供水裝置 5及水量測量裝置6。喂食機構3設置于隔離裝置1的外側，在隔離裝置1的一側隔板上設 置有喂食通道，使喂食機構3與隔離裝置1內部相通。稱重設備4設置在喂食機構3的下 端，用來實時監(jiān)測喂食機構3中食物的重量，在本實施例中，稱重設備4是一臺天平。供水 裝置5通過管道7與隔離裝置1內部連通，用來向小動物提供飲用水，本實施例中，供水裝 置5是一只飲水瓶。水量測量裝置6與供水裝置5相連，其用于實時監(jiān)測小動物飲水量的 狀況，本實施例中，水量測量裝置6是一個水滴計數(shù)器。運動控制盒30設置于隔離裝置1外側四周，其內分布若干紅外線LED傳感器，這 些紅外線LED傳感器均勻分布在所述運動控制盒30內，這樣紅外線LED傳感器發(fā)射的紅外 線可均勻分布于所述的隔離裝置1內，X軸Y軸都均勻分布，這樣小鼠運動中觸及紅外線， 即可作為檢測小鼠運動量的參考。在做實驗時，將小動物(例如老鼠)置于隔離裝置1中，并通過喂食機構3和供水 裝置5向其提供食物和飲用水。隔離裝置1內的活動空間可以設置成方形的，小動物可在 其中自由運動，便于其盡快適應。并且在實驗期間，通過稱重設備4對喂食機構3中的食物 重量進行實時監(jiān)測，從而可以掌握小動物的進食情況。同時通過水量測量裝置6對供水裝 置5中的水量也進行實時監(jiān)測，并掌握小動物的飲水情況。而小動物的排泄物會經(jīng)過排泄
5物收集裝置2進行回收，以供化驗分析。因此本實施例將飲食、飲水、運動、尿糞收集等動物 代謝指標進行了有效的整合，可以為實驗提供準確完整的數(shù)據(jù)。在本實施例中，隔離裝置1 的下端設置有四條支撐腿8，使整個小動物代謝監(jiān)控設備保持穩(wěn)定。另外，排泄物收集裝置 2設置為倒錐型，其作用是使得隔離裝置1底部不會呈現(xiàn)中空，防止小動物出現(xiàn)恐懼感。本實用新型的排泄物收集裝置2可以將小動物的排泄物進行尿糞分離的處理，請 參見圖3，其為本實用新型實施例的一種排泄物收集裝置剖面圖。此排泄物收集裝置2包 括一個倒錐形的外殼9，在外殼9的下端分別設置有糞便出口 10與尿液出口 11。而外殼9 的內部設置有一個漏斗結構12，其是由傾斜的內壁構成，本實施例的漏斗結構12是通過四 塊導板所圍成的(圖3中只繪示出導板13和導板14)。而漏斗結構12的上端開口與隔離 裝置1的底部相連，下端出口 15對應糞便出口 10。另外，構成漏斗結構12的其中一塊導板 14下端連接一塊弧形的弧面導尿板16，弧面導尿板16的一端與漏斗結構12下端出口 15 相連，另一端延伸至尿液出口 11。在尿糞收集過程中，小動物的排泄物由上部的隔離裝置1進入漏斗結構12，然后 順著漏斗結構12的內壁到達其下端出口 15。糞便會直接從下端出口 15落入糞便出口 10。 而尿液會被引流到弧面導尿板16上，由于尿液的表面張力，使其能在弧面導尿板16上粘附 一段時間，并順著弧面導尿板16的另一端滴入尿液出口 11。這樣便實現(xiàn)了尿液和糞便的自 然分離。針對在小動物監(jiān)測過程中食物容易拋灑的問題，本實用新型提出了解決方案，請 參見圖4，其為本實用新型實施例的一種喂食機構分解示意圖。此喂食機構3包括一個食槽 18，在食槽18上設置有隔網(wǎng)19，而食槽18與隔網(wǎng)19由一個飲食密封罩(圖4中未繪示) 覆蓋。飲食密封罩設置于隔離裝置1的外側，并通過隔板20上設置的喂食通道21與隔離 裝置1內部相連通。并且，在喂食通道21上還設置有多根格柵22，并將喂食通道21分隔成 多個小通道。另外，在隔板20內側還設置有隔門23，其可以上下活動，以控制喂食通道21 的大小。此外，喂食通道21下方還設置有阻擋棒24，可進一步限制小動物活動，預防小動 物活動將食物拋灑出去。當小動物進食的時候，其經(jīng)過喂食通道21后從食槽18中獲取食物，而由于有隔網(wǎng) 19的阻礙作用，因此只允許小動物的嘴部進入食槽18，防止小動物將食物叼出，同時也避 免了叼出后拋灑的食物混入排泄物中而進入排泄物收集裝置2，從而保證了排泄物化驗結 果的準確性。另外，當小動物要從食槽18中獲取食物時，調整隔門23到適當?shù)母叨?，并?合格柵22的阻礙作用，使得小動物進入食槽18的空間被限制在一定范圍內，僅允許其軀干 的前部分進入食槽18的區(qū)域。隔門23與格柵22的作用在于，避免了小動物的軀體過多地 進入食槽18區(qū)域，從而防止其排泄物混入食物中，影響對小動物進食量的監(jiān)測。另外，對于 鼠類等軀體較長的小動物，格柵22的阻礙作用也有效地防止了其用前爪抓取食物，避免食 物被任意拋灑。此外，這種代謝監(jiān)控設備可以隨時添加第二套喂食機構，用于食物偏好實驗。本實用新型的有益效果是1、本實用新型的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)可以將飲食、飲水、運動、尿糞收集等動物代 謝指標進行了有效的整合，確保了實驗數(shù)據(jù)的完整性和準確性。
6[0047]2、本實用新型將排泄物收集裝置設置在隔離裝置的底部，使隔離裝置底部不會呈 現(xiàn)中空，防止小動物出現(xiàn)恐懼感，有利于實驗的順利完成。3、本實用新型可以有效地對小動物的排泄物進行尿液和糞便的分離，從而可以針 對糞便或尿液進行分別化驗，具有很好的實驗效果。4、本實用新型的喂食機構靈活利用了隔網(wǎng)、隔門、格柵和阻擋棒的阻礙作用，使小 動物的排泄物與食物不會相互混入，進一步提高了實驗數(shù)據(jù)的準確性。5、本實用新型主機應用的EDA技術與現(xiàn)有應用8位或16單片機技術的硬件系統(tǒng) 相比，不僅提高系統(tǒng)實時性與穩(wěn)定性，而且還提高了系統(tǒng)的兼容性，擴展了更多功能。以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但本實用新型并非局限于此，任 何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本實用新型的保護范圍內。
權利要求一種小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，用于對小動物進行監(jiān)測實驗，包括用于為小動物提供一活動空間的一隔離裝置及一排泄物收集裝置，其特征在于，還包括一EDA主機，其采用電子設計自動化技術；至少一個終端盒，通過RS485串行線與該EDA主機相連，且每個終端盒均嵌入有32位的一微控制器；一步進電機，與該終端盒的該微控制器相連；至少一個運動控制盒，通過RS232串行線與該終端盒相連；至少一個稱重設備，通過RS232串行線與該終端盒相連。
2.如權利要求1所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其還包一水量測量裝置，其 與該運動控制盒相連。
3.如權利要求2所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該水量測量裝置為一水滴 計數(shù)器。
4.如權利要求1所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該稱重設備為一天平。
5.如權利要求1所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該運動控制盒內設置有復 數(shù)個紅外線LED傳感器，該些紅外線LED傳感器均勻間隔分布于該運動控制盒內。
6.如權利要求1所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其還包括至少一喂食機構， 其設置于該隔離裝置的一隔板外側，且通過該隔板上設置的一喂食通道與該隔離裝置內部 相連通。
7.如權利要求6所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該喂食機構還包括用于防止食槽中的食物被抓出的至少一格柵，其設置在該喂食通道上，并將該喂食通 道分隔成至少兩個小通道；以及用于限制動物肢體活動的一阻擋棒，其設置在食槽的進口處下方。
8.如權利要求6所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該喂食機構還包括可活動 的一隔門，其設置在該喂食通道上。
9.如權利要求1所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該排泄物收集裝置進一步 包括一夕卜殼；一尿液出口，其設置在該外殼下端；一糞便出口，其設置在該外殼下端；由傾斜的內壁構成的一漏斗結構，其設置在該外殼內，并與該隔離裝置的底部相連，且 該漏斗結構的下端出口對應該糞便出口；用于引導尿液的一弧面導尿板，其一端與該漏斗結構下端出口相連，另一端延伸至該 尿液出口。
10.如權利要求9所述的小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該漏斗結構包括四塊導 板，且四塊導板兩兩相連，并圍成漏斗形狀。專利摘要本實用新型提出一種小動物代謝監(jiān)控系統(tǒng)，用于對小動物進行監(jiān)測實驗，包括用于為小動物提供一活動空間的隔離裝置、排泄物收集裝置、EDA主機、至少一個終端盒、步進電機、至少一個運動控制盒和至少一個稱重設備。EDA主機采用電子設計自動化技術。終端盒通過RS485串行線與EDA主機相連，且每個終端盒均嵌入有32位的微控制器。步進電機與終端盒的微控制器相連。運動控制盒通過RS232串行線與該終端盒相連。稱重設備通過RS232串行線與終端盒相連。本實用新型可以將飲食、飲水、運動、排泄物收集等動物代謝指標進行了有效的整合，并通過硬件系統(tǒng)進行控制和向終端進行數(shù)據(jù)傳輸統(tǒng)計，確保了實驗數(shù)據(jù)的完整性和準確性。
文檔編號A01K29/00GK201624782SQ2010201325
公開日2010年11月10日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權日2010年3月16日
發(fā)明者柯遠楠, 董超, 郭衍壯 申請人:上海瑞曼信息科技有限公司