冷热板动物行为示差检测仪

一、简介

冷热板示差法的主要设计思想是通过无扰的监测方式，客观评价动物对环境温度的趋向行为，属于动物行为学评价方法。由于行为学试验很容易受到外界影响因素的干扰，为了提高研究结果的重现性和可靠性，课题组在研制冷热板示差系统时，采用了三个方面的特别设计：高精度温控模块：通过PLC自动控制半导体控温装置，实现动物活动板区的控温误差小于±0.5℃，降低仪器系统误差；实验隔离箱体及空调模块：通过相对密闭的空间将实验动物与外界环境隔离开，并通过空调系统控制实验箱体的温度恒定，避免外界温度波动对实验动物的干扰；视频遥测及智能识别模块：通过视频遥测避免观察者对实验动物行为的干扰，并通过计算机软件智能识别，实现动物运动行为的实时在线处理和分析，提高系统的分析效能和检测准确度。

二、系统组成

根据上述设计理念，冷热板动物行为示差检测仪由三个部分组成：

（1）自动温控系统

包括高精度半导体控温装置、PLC控制器、冷热板（动物活动板）和实验箱体组成。冷热板系由三块相互隔温而又连接在一起金属板，每块金属板的温度由一个独立的控温装置控制，设置为不同的温度值后形成三个相对恒定的温区（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区）。根据研究需要，也可设置二个温区。在温控板上，放置一个六通道隔板，从而可同时容纳6只动物在不同温区间选择活动。隔板上放置透明盖板（带通气孔），防止动物逃逸。

（2）远程监测系统

包括高分辨率数码摄像机和电脑系统组成。实验时，通过安装在箱体顶部的摄像头，将实验动物的运动行为拍摄下来，避免操作人员现场观测对动物行为的干扰。通过由远程监测软件控制的摄像头远程跟踪监测动物对各温区的趋向性变化，输出视频图像的同时，将跟踪信号转化为原始实验数据。

（3）软件系统

包括动物行为智能识别和数据记录、管理及统计分析等软件功能。动物行为智能识别采用基于视频颜色差值分析的方法，将实验动物与观测背景区分开来，计算动物轮廓重心，确定动物实时坐标，然后将坐标数据记录下来，即得到了动物运动行为的时间轨迹。通过软件分析动物运动轨迹在不同温度区间的频次，计算出动物在不同温区的停留比例等指标，进而评判动物的温度趋向性。视频识别软件参考Aguiar Paulo文献中的算法，数据分析软件采用Visual Basic 6.0语言编制。

动物运动轨迹记录窗口（实时数据）      数据处理及结果分析界面

图3  控制软件及动物行为视频识别软件界面

三、温控模块技术说明

试验箱调温板调节范围10~50℃，调节精度±0.5℃，总功率小于2000W，采用PLC控制，照明灯时序控制开关48小时任意可调。中控机远程监控。每块温度调节板温度的设定、显示，温度数据采样及历史记录的操作全部在计算机上完成。

四、视频采集及软件模块技术说明

视频采集系统由工业摄像头和视频识别软件组成，工业摄像头视频帧数>30帧。视频识别软件随机附赠（软件著作权：软著登字第0203995号）。

五、外部箱体技术说明

产品为立柜式，带有脚轮可随时移动。产品分为上下层，下层为设备层，内为一套温控系统，安装好设备后不需对设备进行操作，两侧有散热孔或网，后部有电源线、网线、摄像头线出口，设备层底面无隔板；上层为实验观察层，内部底面是3块纵向温控板，上有6条横向跑道，跑道上放入小白鼠，跑道互相隔离。两侧分别有一灯管用于观察室照明，顶部中心安有1摄像头。实验观察层前面为一透明柜门，其他三面封闭。

图4  冷热板动物行为示差检测仪外观图及真机照片