专利名称：小动物代谢监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种代谢监控系统，特别涉及一种高可靠性的小动物代谢监控系 统。
背景技术：
由于鼠类是药物开发的必用实验动物，作为药物研发的临床前实验动物，在科研 和教学实验中成为使用最广泛的实验动物，特别是在药物毒性、药效及药理实验中用量很 大，每种药物的临床前研究都离不开老鼠实验。一般在各种药物的研发实验中，都需要严密 监测实验鼠的进食量、饮水量、运动量和排泄物情况，并对实验鼠的排泄物进行检验，记录 下各种指标。这就需要用到可精确收集动物排泄物的实验用笼具。为了达到上述目的，现有的鼠类实验通常是在代谢笼中进行。现有的代谢笼一般 是由鼠笼、喂食器、饮水器和排泄物收集器等几部分组成，其通过对排泄物的化验达到监测 实验鼠的目的，但是现有的代谢笼会存在以下缺点1、目前尚没有一种代谢笼可以对鼠类的饮食、饮水、尿液收集等指标进行统一全 面地监测，实验结果不完整。2、目前的代谢笼一般都是底部中空，且具有一定的高度，从而使其中的实验鼠产 生恐惧，并经常躲避在角落中，影响实验效果。3、目前的代谢笼硬件基本上还是基于8位或16位单片机的硬件系统，功能单一， 仅能对小动物的运动进行监测。处理速度不快，无法控制众多的实验笼，实时性受到限制。4、目前的代谢笼由于众多终端共享有限的RS232串口资源，一旦其中某个终端出 现问题，容易导致其它终端受到影响，有丢失数据的现象，RS232传输距离不远，不利于多终 端远程控制，RS232系统的数据传输速率不高，而且基于8位或16位单片机的硬件系统一 旦成型，不容易升级，系统兼容性欠佳。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种小动物代谢监控系统，以解决现有的代谢监控系统 监测不全面、数据传输不准确、实验效果不理想的问题。本实用新型提出一种小动物代谢监控系统，用于对小动物进行监测实验，包括用 于为小动物提供一活动空间的隔离装置、排泄物收集装置、EDA主机、至少一个终端盒、步进 电机、至少一个运动控制盒和至少一个称重设备。EDA主机采用电子设计自动化技术。终端 盒通过RS485串行线与EDA主机相连，且每个终端盒均嵌入有32位的微控制器。步进电机 与终端盒的微控制器相连。运动控制盒通过RS232串行线与该终端盒相连。称重设备通过 RS232串行线与终端盒相连。依照本实用新型较佳实施例所述的小动物代谢监控系统，其还包水量测量装置， 其与运动控制盒相连。依照本实用新型较佳实施例所述的小动物代谢监控系统，水量测量装置为水滴计
3数器。依照本实用新型较佳实施例所述的小动物代谢监控系统，称重设备为天平。依照本实用新型较佳实施例所述的小动物代谢监控系统，运动控制盒内设置有复 数个红外线LED传感器，些红外线LED传感器均勻间隔分布于运动控制盒内。依照本实用新型较佳实施例所述的小动物代谢监控系统，其还包括至少一喂食机 构，其设置于隔离装置的隔板外侧，且通过隔板上设置的喂食通道与隔离装置内部相连通。依照本实用新型较佳实施例所述的小动物代谢监控系统，喂食机构还包括至少一 格栅和阻挡棒。格栅用于防止食槽中的食物被抓出，其设置在喂食通道上，并将喂食通道分 隔成至少两个小通道。阻挡棒用于限制动物肢体活动，其设置在食槽的进口处下方。依照本实用新型较佳实施例所述的小动物代谢监控系统，喂食机构还包括可活动 的隔门，其设置在喂食通道上。依照本实用新型较佳实施例所述的小动物代谢监控系统，排泄物收集装置进一步 包括外壳、尿液出口、粪便出口、漏斗结构及弧面导尿板。尿液出口设置在外壳下端。粪便 出口设置在外壳下端。漏斗结构由倾斜的内壁构成，其设置在外壳内，并与隔离装置的底部 相连，且漏斗结构的下端出口对应粪便出口。弧面导尿板用于引导尿液，其一端与漏斗结构 下端出口相连，另一端延伸至尿液出口。依照本实用新型较佳实施例所述的小动物代谢监控系统，漏斗结构包括四块导 板，且四块导板两两相连，并围成漏斗形状。本实用新型的有益效果是1、本实用新型的小动物代谢监控系统可以将饮食、饮水、运动、尿粪收集等动物代 谢指标进行了有效的整合，确保了实验数据的完整性和准确性。2、本实用新型将排泄物收集装置设置在隔离装置的底部，使隔离装置底部不会呈 现中空，防止小动物出现恐惧感，有利于实验的顺利完成。3、本实用新型可以有效地对小动物的排泄物进行尿液和粪便的分离，从而可以针 对粪便或尿液进行分别化验，具有很好的实验效果。4、本实用新型的喂食机构灵活利用了隔网、隔门、格栅和阻挡棒的阻碍作用，使小 动物的排泄物与食物不会相互混入，进一步提高了实验数据的准确性。5、本实用新型主机应用的EDA技术与现有应用8位或16单片机技术的硬件系统 相比，不仅提高系统实时性与稳定性，而且还提高了系统的兼容性，扩展了更多功能。当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
图1为本实用新型实施例的一种小动物代谢监控设备结构图；图2为图1的分解图；图3为本实用新型实施例的一种排泄物收集装置剖面图；图4为本实用新型实施例的一种喂食机构分解示意图；图5为本实用新型实施例的一种小动物代谢监控系统整体框架图。
具体实施方式
本实用新型所述的EDA(Electronic Design Automation，电子设计自动化)技 术是一种从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算 机辅助工程(CAE)的概念发展而来的技术。本实用新型的EDA主机优选的采用Altera的 MAX II系列的CPLD EPM1270T144C5与用VHDL描述的硬件状态机实现。
以下结合附图，具体说明本实用新型。请参见图5，其为本实用新型实施例的一种小动物代谢监控系统整体框架图。EDA主机通过RS232接口与PC相连，并通过RS485接口与终端盒相连，本实施例 中，终端盒为一个，终端盒最多可以扩展到24个。终端盒通过PWM技术控制步进电机，实现 设备控制步进电机，减少外部驱动电路。本实用新型可以采用了 NXP LPC2000系列32位ARM 微控制器LPC2194单片机，用该芯片的PWM技术实现对步进电机的控制。终端盒通过RS232 接口与称重设备和运动控制盒相连并传输数据，一个终端盒可以与两组称重设备和运动控 制盒相连，本实施例为连接一组称重设备和运动控制盒。运动控制盒通过RS232接口与水 滴计数器相连。此外，EDA主机应用的EDA技术是基于32位嵌入式单片机的实时操作系统，仅需 0. 4秒数据就可以更新一次，提高了系统的实时性；采用EDA技术与基于32位嵌入式单片 机的实时操作系统，各通讯通道独立，任务调度实时可靠，数据无丢失，提高了系统的稳定 性采用EDA技术与基于32位嵌入式单片机的实时操作系统，除了监测小动物的运动外，还 监测了小动物的饮水与饮食，增加了系统的扩展功能；EDA技术可以根据用户需求，灵活的 更改硬件设计，实现小动物代谢监测系统的其它附加功能，增加了系统的兼容性。本实用新型的运动控制盒以及称重设备均属于小动物代谢监控设备的一部分，请 参见图1及图2，图1为本实用新型实施例的一种小动物代谢监控设备结构图，图2为图1 的分解图。此小动物代谢监控设备用于对小动物进行监测实验，包括用于为小动物提供活 动空间的隔离装置1、排泄物收集装置2、喂食机构3、称重设备4、运动控制盒30、供水装置 5及水量测量装置6。喂食机构3设置于隔离装置1的外侧，在隔离装置1的一侧隔板上设 置有喂食通道，使喂食机构3与隔离装置1内部相通。称重设备4设置在喂食机构3的下 端，用来实时监测喂食机构3中食物的重量，在本实施例中，称重设备4是一台天平。供水 装置5通过管道7与隔离装置1内部连通，用来向小动物提供饮用水，本实施例中，供水装 置5是一只饮水瓶。水量测量装置6与供水装置5相连，其用于实时监测小动物饮水量的 状况，本实施例中，水量测量装置6是一个水滴计数器。运动控制盒30设置于隔离装置1外侧四周，其内分布若干红外线LED传感器，这 些红外线LED传感器均勻分布在所述运动控制盒30内，这样红外线LED传感器发射的红外 线可均勻分布于所述的隔离装置1内，X轴Y轴都均勻分布，这样小鼠运动中触及红外线， 即可作为检测小鼠运动量的参考。在做实验时，将小动物(例如老鼠)置于隔离装置1中，并通过喂食机构3和供水 装置5向其提供食物和饮用水。隔离装置1内的活动空间可以设置成方形的，小动物可在 其中自由运动，便于其尽快适应。并且在实验期间，通过称重设备4对喂食机构3中的食物 重量进行实时监测，从而可以掌握小动物的进食情况。同时通过水量测量装置6对供水装 置5中的水量也进行实时监测，并掌握小动物的饮水情况。而小动物的排泄物会经过排泄
5物收集装置2进行回收，以供化验分析。因此本实施例将饮食、饮水、运动、尿粪收集等动物 代谢指标进行了有效的整合，可以为实验提供准确完整的数据。在本实施例中，隔离装置1 的下端设置有四条支撑腿8，使整个小动物代谢监控设备保持稳定。另外，排泄物收集装置 2设置为倒锥型，其作用是使得隔离装置1底部不会呈现中空，防止小动物出现恐惧感。本实用新型的排泄物收集装置2可以将小动物的排泄物进行尿粪分离的处理，请 参见图3，其为本实用新型实施例的一种排泄物收集装置剖面图。此排泄物收集装置2包 括一个倒锥形的外壳9，在外壳9的下端分别设置有粪便出口 10与尿液出口 11。而外壳9 的内部设置有一个漏斗结构12，其是由倾斜的内壁构成，本实施例的漏斗结构12是通过四 块导板所围成的(图3中只绘示出导板13和导板14)。而漏斗结构12的上端开口与隔离 装置1的底部相连，下端出口 15对应粪便出口 10。另外，构成漏斗结构12的其中一块导板 14下端连接一块弧形的弧面导尿板16，弧面导尿板16的一端与漏斗结构12下端出口 15 相连，另一端延伸至尿液出口 11。在尿粪收集过程中，小动物的排泄物由上部的隔离装置1进入漏斗结构12，然后 顺着漏斗结构12的内壁到达其下端出口 15。粪便会直接从下端出口 15落入粪便出口 10。 而尿液会被引流到弧面导尿板16上，由于尿液的表面张力，使其能在弧面导尿板16上粘附 一段时间，并顺着弧面导尿板16的另一端滴入尿液出口 11。这样便实现了尿液和粪便的自 然分离。针对在小动物监测过程中食物容易抛洒的问题，本实用新型提出了解决方案，请 参见图4，其为本实用新型实施例的一种喂食机构分解示意图。此喂食机构3包括一个食槽 18，在食槽18上设置有隔网19，而食槽18与隔网19由一个饮食密封罩(图4中未绘示) 覆盖。饮食密封罩设置于隔离装置1的外侧，并通过隔板20上设置的喂食通道21与隔离 装置1内部相连通。并且，在喂食通道21上还设置有多根格栅22，并将喂食通道21分隔成 多个小通道。另外，在隔板20内侧还设置有隔门23，其可以上下活动，以控制喂食通道21 的大小。此外，喂食通道21下方还设置有阻挡棒24，可进一步限制小动物活动，预防小动 物活动将食物抛洒出去。当小动物进食的时候，其经过喂食通道21后从食槽18中获取食物，而由于有隔网 19的阻碍作用，因此只允许小动物的嘴部进入食槽18，防止小动物将食物叼出，同时也避 免了叼出后抛洒的食物混入排泄物中而进入排泄物收集装置2，从而保证了排泄物化验结 果的准确性。另外，当小动物要从食槽18中获取食物时，调整隔门23到适当的高度，并配 合格栅22的阻碍作用，使得小动物进入食槽18的空间被限制在一定范围内，仅允许其躯干 的前部分进入食槽18的区域。隔门23与格栅22的作用在于，避免了小动物的躯体过多地 进入食槽18区域，从而防止其排泄物混入食物中，影响对小动物进食量的监测。另外，对于 鼠类等躯体较长的小动物，格栅22的阻碍作用也有效地防止了其用前爪抓取食物，避免食 物被任意抛洒。此外，这种代谢监控设备可以随时添加第二套喂食机构，用于食物偏好实验。本实用新型的有益效果是1、本实用新型的小动物代谢监控系统可以将饮食、饮水、运动、尿粪收集等动物代 谢指标进行了有效的整合，确保了实验数据的完整性和准确性。
6[0047]2、本实用新型将排泄物收集装置设置在隔离装置的底部，使隔离装置底部不会呈 现中空，防止小动物出现恐惧感，有利于实验的顺利完成。3、本实用新型可以有效地对小动物的排泄物进行尿液和粪便的分离，从而可以针 对粪便或尿液进行分别化验，具有很好的实验效果。4、本实用新型的喂食机构灵活利用了隔网、隔门、格栅和阻挡棒的阻碍作用，使小 动物的排泄物与食物不会相互混入，进一步提高了实验数据的准确性。5、本实用新型主机应用的EDA技术与现有应用8位或16单片机技术的硬件系统 相比，不仅提高系统实时性与稳定性，而且还提高了系统的兼容性，扩展了更多功能。以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但本实用新型并非局限于此，任 何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本实用新型的保护范围内。
权利要求一种小动物代谢监控系统，用于对小动物进行监测实验，包括用于为小动物提供一活动空间的一隔离装置及一排泄物收集装置，其特征在于，还包括一EDA主机，其采用电子设计自动化技术；至少一个终端盒，通过RS485串行线与该EDA主机相连，且每个终端盒均嵌入有32位的一微控制器；一步进电机，与该终端盒的该微控制器相连；至少一个运动控制盒，通过RS232串行线与该终端盒相连；至少一个称重设备，通过RS232串行线与该终端盒相连。
2.如权利要求1所述的小动物代谢监控系统，其特征在于，其还包一水量测量装置，其 与该运动控制盒相连。
3.如权利要求2所述的小动物代谢监控系统，其特征在于，该水量测量装置为一水滴 计数器。
4.如权利要求1所述的小动物代谢监控系统，其特征在于，该称重设备为一天平。
5.如权利要求1所述的小动物代谢监控系统，其特征在于，该运动控制盒内设置有复 数个红外线LED传感器，该些红外线LED传感器均勻间隔分布于该运动控制盒内。
6.如权利要求1所述的小动物代谢监控系统，其特征在于，其还包括至少一喂食机构， 其设置于该隔离装置的一隔板外侧，且通过该隔板上设置的一喂食通道与该隔离装置内部 相连通。
7.如权利要求6所述的小动物代谢监控系统，其特征在于，该喂食机构还包括用于防止食槽中的食物被抓出的至少一格栅，其设置在该喂食通道上，并将该喂食通 道分隔成至少两个小通道；以及用于限制动物肢体活动的一阻挡棒，其设置在食槽的进口处下方。
8.如权利要求6所述的小动物代谢监控系统，其特征在于，该喂食机构还包括可活动 的一隔门，其设置在该喂食通道上。
9.如权利要求1所述的小动物代谢监控系统，其特征在于，该排泄物收集装置进一步 包括一夕卜壳；一尿液出口，其设置在该外壳下端；一粪便出口，其设置在该外壳下端；由倾斜的内壁构成的一漏斗结构，其设置在该外壳内，并与该隔离装置的底部相连，且 该漏斗结构的下端出口对应该粪便出口；用于引导尿液的一弧面导尿板，其一端与该漏斗结构下端出口相连，另一端延伸至该 尿液出口。
10.如权利要求9所述的小动物代谢监控系统，其特征在于，该漏斗结构包括四块导 板，且四块导板两两相连，并围成漏斗形状。专利摘要本实用新型提出一种小动物代谢监控系统，用于对小动物进行监测实验，包括用于为小动物提供一活动空间的隔离装置、排泄物收集装置、EDA主机、至少一个终端盒、步进电机、至少一个运动控制盒和至少一个称重设备。EDA主机采用电子设计自动化技术。终端盒通过RS485串行线与EDA主机相连，且每个终端盒均嵌入有32位的微控制器。步进电机与终端盒的微控制器相连。运动控制盒通过RS232串行线与该终端盒相连。称重设备通过RS232串行线与终端盒相连。本实用新型可以将饮食、饮水、运动、排泄物收集等动物代谢指标进行了有效的整合，并通过硬件系统进行控制和向终端进行数据传输统计，确保了实验数据的完整性和准确性。
文档编号A01K29/00GK201624782SQ2010201325
公开日2010年11月10日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者柯远楠, 董超, 郭衍壮 申请人:上海瑞曼信息科技有限公司