Phenosys动物虚拟行为学实验系统

一、产品介绍背景
Jet Ball Phenosys动物虚拟行为学实验系统是一种新型虚拟现实实验系统。它基于一个气垫球跑步机，固定的实验动物可以通过这个气垫跑步机在虚拟空间里运动。虚拟现实提供了一个完全可控的实验环境，可以用于研究导航，认知，学习和记忆。
Jet Ball可以和电生理、光遗传、成像系统结合使用，在虚拟现实中观察动物简单或复杂的行为。
电生理，成像等技术已经被广泛应用于研究脑功能的实验中，但是由于技术要求的局限性，在体的研究中主要是通过麻醉的动物上实现的，而如何对自由活动的动物进行研究成为目前的科研难点。Phenosys动物虚拟行为学实验系统采用头颅固定的方式，因此可结合电生理，光遗传或成像技术，对动物在虚拟现实的环境中进行简单或复杂的行为学实验。

二、产品组成
TFT环绕监视系统：
1. 虚拟现实场景通过TFT环绕监视系统来实现。TFT环绕监视系统由6个19寸的显示器以270度的科学精算角度（无盲点）围成八角形，同时，显示器的高分辨率（1280（x3）x 1024pixels），对比度（2000：1）以及反馈时间（20ms），这些都使得实验动物在虚拟世界中处于真实的环境。
2. TFT显示器设置了四个音响支架，可选择性的放置音箱提供声音效果以及听觉刺激
3. 可以在虚拟现实场景中设定规定时间中的标记对实验动物进行实验刺激
4. 环绕监视系统上方有足够的空间搭建其他设备，如显微镜等。

气流悬浮球系统:
1.气流悬浮球系统包括一个铝制球架，球架底部备有压缩气体供气装置，通过供气使得聚苯乙烯球悬浮。
可选择两种规格：
球体直径20cm用于小鼠研究；
球体直径30cm用于幼年大鼠研究；
可定制：球体直径50cm用于成年大鼠。


可伸缩装置:
可伸缩装置用于控制奖励惩罚机制。
1.X/Y运动感应装置:X/Y运动感应装置探测用于悬浮球的二维坐标，并协调悬浮球与虚拟世界的真实性。
2.触觉刺激系统:
当实验大\小鼠在虚拟迷宫中遇到虚拟屏障时，触觉刺激装置会吹出气体刺激大小鼠胡须，模拟真实环境中的碰触墙壁的效果，给予实验动物真实的触觉迷宫环境。Phenosys动物虚拟行为学实验系统
3.听觉刺激系统:
听觉刺激系统包括4个环形圆顶高频扬声器组成的3D立体声系统，放大器，音频接口及软件。
4.味觉刺激系统:
味觉刺激系统由一套液体舔舐传感装置和一个蠕动泵组成,通过球架上的可伸缩装置进行控制,从而可对实验动物进行味觉刺激或者奖励机制的设定。
5.嗅觉刺激系统:
嗅觉刺激系统由一个高灵敏度的8通道嗅觉测量器组成.通过球架上的可伸缩装置对实验动物进行嗅觉刺激.
6.头部固定装置:
头部固定装置用于固定在悬浮球上运动的实验动物，固定器重量仅为2g，方便实验动物在虚拟现实场景中进行运动。固定器的支架可方便灵活的调节角度和位置。固定器的孔可定制。
7.惩罚机制系统:
可伸缩装置通过控制迎面的air puff 可作为实验动物的一个惩罚机制。
8.奖励机制系统:
可伸缩装置通过控液体舔舐传感装置可以在虚拟现实系统对实验动物进行奖励机制。
9.挫折感机制系统:
可人为的通过刹车装置让运动中的实验动物无法继续行走，产生挫折感。



三、技术参数
1.系统提供一组6个19寸屏幕组成的环绕TFT屏幕，其环绕角度完全覆盖啮齿类动物270度的视角.对比度达到2000:1，明亮度达到300cd/m2，能够清晰的显示虚拟环境，
2.提供两种不同规格的球架，适合大小鼠实验： M：直径为20cm的球（适用于小鼠）；L：直径为30cm的球（适用于幼年大鼠）；
3．Ball holder具有8个平均分布的出气孔，能够平稳的浮起浮球。Head holder提供5个维度的刻度值，能够准确记录动物的位置。
4.提供控制组件:提供一台计算机和一个封闭电路。并提供压力调节阀和流量计来控制压缩气体供气装置。
5.提供基础软件：通过图形界面来控制硬件组件，能够编辑T迷宫，十字迷宫，径向臂迷宫，旷场等，并可根据实验要求构建自定义的迷宫（大小、地标、颜色和纹理）。用流程图或状态图来显示实验进度，并可自定义编程条件反射可操作性和虚拟场景；
6.提供12-bit 8通道的模拟信号通道，提供xy坐标的输出和听觉，味觉，触觉等事件触发
7.提供2个24通道的TTL数字信号输出端口，实时同步输出事件触发刺激信息。例如：脑刺激产生的时间标记、位置、速度等结果，兼容MATLAB控制operant device的触发
8. XY-motion sensor的分辨率能够达到200-5700dpi，30G的*大加速度和达到4.19m/second的追踪速度，能够准确提供虚拟空间中的坐标和真实运动坐标。
9.基本球架装置配备可伸缩操作装置，一个舔舐传感器和一个用来输送液体作为奖励机制的蠕动泵。也可选配作为惩罚机制的air puff。
10.提供3D声学系统：*多可配4个环型圆顶高音音响，配有音频接口和软件，频率达到1500-40000Hz，共鸣频率为500Hz，提供24-bit/96kHzd的8个模拟信号通道。
11.嗅觉刺激：提供多通道气味调节阀快速响应嗅觉刺激，*多可配8个平行通道，
12.触觉刺激（胡须刺激）：当动物遇到虚拟屏障时，会有气体从左侧或者右侧吹出，刺激动物胡须。
13.提供惩罚机制，通过迎面气体刺激来实现惩罚
14.提供制动系统，并可以通过软件控制，给予动物挫折感
15. 提供小于2g的金属bar（头部固定装置）。