【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于實驗動物溫控，尤其涉及一種用于小動物實驗的非接觸式溫控方法及系統。
技術介紹
1、軀體感覺系統是機體最復雜的感覺系統之一，而溫度覺作為軀體感覺的重要組成部分倍受中外研究者的關注。2021年的諾貝爾生理學或醫學獎授予了在溫痛覺感受器研究方面做出突出貢獻的神經科學家dav?id?ju?l?i?us。理解溫度信息傳遞的前提是可以在動物實驗中精確控制溫度刺激的幅度及范圍。但目前這方面的實驗裝置較為缺乏，不能達到實驗要求。
2、目前常用的加熱方式是通過水浴加熱等接觸式的方法給予皮膚冷或者熱刺激，但這種加熱方式因為皮膚與水或者其它加熱媒介直接接觸，會導致一部分機械感受器的激活，且加熱范圍偏大。并且常見的實驗類溫控刺激裝置的溫控反饋測量的是輸出端的溫度。因此目前的實驗動物溫控系統存在接觸式加熱的弊端以及輸出端的溫控反饋測量的精確度不高的問題。
技術實現思路
1、本專利技術實施例提供一種用于小動物實驗的非接觸式溫控方法及系統。旨在解決現有的溫控系統采用接觸式加熱、以及溫度不能實時準確檢測的問題。本專利技術提供的溫控裝置采取激光加熱的方法，避免了接觸式加熱的弊端；并裝置配有的紅外測溫模塊所測量的是目標皮膚的實時溫度，從而使得溫度控制得更準確。
2、本專利技術的技術方案是這樣實現的：
3、一種用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，具體包括以下步驟：
4、s01.對實驗小動物進行固定，使實驗小動物的待加熱的目標區位與激光加熱單元的距離在1mm-2
5、s02.設置預設溫度，采用激光加熱單元對目標區位進行加熱，通過調節激光加熱單元的輸出功率和聚焦距離，實現對目標區位的非接觸式加熱；
6、s03.采用紅外測溫單元精確檢測目標區位的溫度，將實時檢測溫度反饋給控制系統單元，控制系統單元通過比對實時檢測溫度與預設溫度的差異；控制系統單元調控激光加熱單元的輸出功率溫度；
7、s04.在紅外測溫單元的實時檢測溫度等于預設溫度時，穩定激光加熱單元的溫度；并根據實驗需要進行加熱溫度維持；從而實現對實驗小動物目標區位精準的非接觸式溫控。
8、優選的，在步驟s01中，所述目標區位的直徑范圍為1mm-8mm。
9、在步驟s01中，由于實驗小動物的大小形狀以及目標區位的不同，待加熱的目標區位與激光加熱單元的距離在1mm-20mm之間，并不能保證每次實驗的距離完全一致，會導致激光加熱單元的相同輸出功率對不同目標區位的實時溫度會有所不同；因此對于溫控要求較高的動物實驗，就需要更精確的溫控控制系統。
10、優選的，在步驟s02中，
11、所述激光加熱單元包括匹配設置的激光發生器和聚焦透鏡；調整聚焦透鏡的位置，使激光發生器發射的激光能量集中到目標區位，實現非接觸式加熱。通過激光發生器、聚焦透鏡和目標區位之間的相對位置關系保證了激光能量的高效傳遞和目標區位的精確加熱。
12、所述預設溫度值的范圍優選為40℃-52℃。
13、所述激光加熱單元的起始加熱功率所達到的加熱溫度比預設溫度小2-3℃；這樣避免由于前期激光加熱單元的起始加熱溫度高于預設溫度，對實驗小動物造成過高溫刺激，影響實驗結果；而低于預設溫度2-3℃，在后續的紅外測溫單元精準檢測，反饋給控制系統單元后，通過控制系統單元對激光加熱單元的小步長的逐步加熱，會平穩的將溫度升至預設溫度，而不會對實驗小動物造成超過預設溫度的過溫刺激。
14、優選的，在步驟s03中，
15、所述紅外測溫單元在對目標區位進行實時溫度檢測時，所述控制系統單元暫停激光加熱單元的激光輸出，并在紅外測溫單元完成一次實時溫度檢測后，恢復激光加熱單元的激光輸出。通過控制系統單元對激光加熱單元的精準控制，避免激光加熱單元的激光輸出影響到紅外測溫單元所檢測到的目標區位實時監測溫度的真實性。
16、優選的，步驟s03中，所述控制系統單元調控激光加熱單元的輸出功率溫度，具體為：當實時檢測溫度小于預設溫度＞3℃時，按照增溫步長為溫度差值的50％進行步長增溫調整；當實時檢測溫度與預設溫度的溫度差值＜3℃時，按照增溫步長為0.1℃進行步長增溫調整；當實時檢測溫度與預設溫度的差值小于0.1℃時，停止控制系統的調整，完成溫度調整過程；其中，增溫步長時間間隔為1s。通過上述控制系統的調控，在實時檢測溫度與預設溫度差異較大時，通過差額溫度的半量(50％)增溫，能夠快速提高溫度，而當溫度提升至實時檢測溫度小于預設溫度＜3℃時，通過0.1℃步長進行慢速精準增溫，避免了快速增溫造成的過溫刺激；并且整個調節過程時間短可在30s內完成，最終的實時監測溫度與預期溫度實現小于0.1℃的精準溫控效果。
17、優選的，在步驟s04中，
18、所述維持達到預設的維持時長時，關閉激光加熱單元，加熱和溫度控制過程結束。
19、一種小動物實驗的非接觸式溫控系統，包括：
20、激光加熱單元，通過調節激光加熱單元產生激光的輸出功率和聚焦距離，用于對目標區位進行非接觸式加熱；
21、紅外測溫單元，實時監測目標區位的溫度，將適時溫度信號傳輸至控制系統；
22、控制系統單元，根據紅外測溫單元發送的實時溫度信號，通過實施溫度信號與目標預設溫度比對，調整激光加熱單元的輸出功率和聚焦距離，實現閉環控制，確保目標區位的溫度達到預設值。
23、優選的，所述激光加熱單元為非接觸式激光加熱。
24、進一步優選的，所述激光加熱單元，包括激光發生器和聚焦透鏡；所述聚焦透鏡可調距的設置于所述激光發生器的前端，所述激光發生器產生激光，對目標區位進行非接觸式加熱；所述聚焦透鏡對激光進行聚焦調節，使其能量集中到目標區位。
25、所述紅外測溫單元，優選為非接觸紅外測溫傳感器。
26、優選的，所述控制系統單元為基于atmega?168p單片機的控制系統。
27、本專利技術的溫控系統由激光發生器產生激光，經過聚焦透鏡將能量集中到實驗小動物的目標區位進行非接觸式加熱；紅外測溫傳感器實時監測目標區位的溫度，并將溫度信號傳輸至基于atmega?168p單片機的控制系統?？刂葡到y根據溫度信號，調整激光發生器的輸出功率，以保證目標區位的溫度達到預設值。通過這一過程，本專利技術實現了非接觸式溫度刺激和實時精確的溫度控制。
28、本專利技術的技術方案與現有技術相比具有以下有益效果：
29、1.本專利技術的小動物實驗的非接觸式溫控方法和系統，避免接觸式加熱帶來的弊端：與傳統的水浴加熱等接觸式方法相比，本專利技術采用非接觸式的激光加熱方法，避免了皮膚與加熱媒介的直接接觸。這種非接觸式加熱方式減少了機械感受器的激活，降低了加熱范圍，使得加熱更加精確和局部。特別適用于小動物實驗，可以更有效地研究溫度刺激對實驗樣本的影響。
30、2.本專利技術的小動物實驗的非接觸式溫控方法和系統，實現更準確的溫度控制：與常見的實驗類溫控刺激本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟S01中，所述目標區位的直徑范圍為1mm-8mm。
3.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟S02中，所述激光加熱單元包括匹配設置的激光發生器和聚焦透鏡；調整聚焦透鏡的位置，使激光發生器發射的激光能量集中到目標區位，實現非接觸式加熱。
4.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟S02中，所述預設溫度值的范圍優選為40℃-52℃。
5.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟S02中，所述激光加熱單元的起始加熱功率所達到的加熱溫度比預設溫度小2-3℃。
6.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟S03中，所述紅外測溫單元在對目標區位進行實時溫度檢測時，所述控制系統單元暫停激光加熱單元的激光輸出，并在紅外測溫單元完成一次實時溫度檢測后，恢復激光
7.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟S03中，所述控制系統單元調控激光加熱單元的輸出功率溫度，具體為：當實時檢測溫度小于預設溫度＞3℃時，按照增溫步長為溫度差值的50％進行步長增溫調整；當實時檢測溫度與預設溫度的溫度差值＜3℃時，按照增溫步長為0.1℃進行步長增溫調整；當實時檢測溫度與預設溫度的差值小于0.1℃時，停止控制系統的調整，完成溫度調整過程；其中，增溫步長時間間隔為1s。
8.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟S04中，所述維持達到預設的維持時長時，關閉激光加熱單元，加熱和溫度控制過程結束。
9.一種小動物實驗的非接觸式溫控系統，其特征在于：應用于權利要求1-8任一項所述的溫控方法，包括：
10.根據權利要求9所述的小動物實驗的非接觸式溫控系統，其特征在于：所述激光加熱單元，包括激光發生器和聚焦透鏡；所述聚焦透鏡可調距的設置于所述激光發生器的前端，所述激光發生器產生激光，對目標區位進行非接觸式加熱；所述聚焦透鏡對激光進行聚焦調節，使其能量集中到目標區位；
...【技術特征摘要】
1.一種用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟s01中，所述目標區位的直徑范圍為1mm-8mm。
3.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟s02中，所述激光加熱單元包括匹配設置的激光發生器和聚焦透鏡；調整聚焦透鏡的位置，使激光發生器發射的激光能量集中到目標區位，實現非接觸式加熱。
4.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟s02中，所述預設溫度值的范圍優選為40℃-52℃。
5.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟s02中，所述激光加熱單元的起始加熱功率所達到的加熱溫度比預設溫度小2-3℃。
6.根據權利要求1所述的用于小動物實驗的非接觸式溫控方法，其特征在于：在步驟s03中，所述紅外測溫單元在對目標區位進行實時溫度檢測時，所述控制系統單元暫停激光加熱單元的激光輸出，并在紅外測溫單元完成一次實時溫度檢測后，恢復激光加熱單元的激光輸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高昕妍，劉允，朱兵，劉坤，
申請(專利權)人：中國中醫科學院針灸研究所，
類型：發明
國別省市：
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