一种实验动物的智能化管理方法及智能化处理系统

本发明涉及动物实验，尤其涉及一种实验动物的智能化管理方法及智能化处理系统。

背景技术：

1、疾病动物模型在医学和基础研究中发挥不可替代的作用，可以模拟疾病的发展过程和临床表现，揭示病理生理过程中的关键分子机制、信号通路和致病因素，为治疗手段的设计和优化提供科学依据，此外还可以有效评估潜在药物的疗效和安全性，以及用于测试新型诊断工具的效果。

2、在动物模型建立和研究过程中，经常需要收集动物体液样本，包括粪便和尿液，但由于实验动物非驯养动物，其排泄习惯不确定，并且有攻击性等异常行为，难以保障实验人员安全，给样品收集带来困难，加之受实验动物所处环境影响，所收集样本质量不稳定，易受时间和环境等因素的干扰，严重影响研究结果。

3、因此，目前亟需一种实验动物的智能化管理方法及智能化处理系统。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种实验动物的智能化管理方法及智能化处理系统，其解决了现有技术中实验动物非驯养动物，其排泄习惯不确定，且有攻击性等异常行为，难以保障实验人员安全且收集样本质量不稳定的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、第一方面，本发明实施例提供一种实验动物的智能化管理方法，用于对处于未驯化阶段的实验动物进行管理，所述方法包括：

6、s10、实时获取待监测实验动物的视频流，以及实时获取实验动物活动区域及排泄区域的环境参数；

7、s20、根据所述视频流中实验动物的姿态信息和/或行为模式，确定当前实验动物是否处于待排泄状态；

8、s30、若确定处于待排泄状态，则向排泄引导装置发送排泄引导控制指令，以使排泄引导装置根据排泄引导控制指令向指定的排泄区域发送引导信息，所述引导信息用于引导实验动物运动至指定的排泄区域；

9、s40、若实验动物在指定的排泄区域完成排泄，则根据无排泄物时排泄区域的环境参数和存在排泄物时排泄区域的环境参数，以及排泄物的状态，获取清理模式，将获取的清理模式发送至自动清理装置，使自动清理装置根据清理模式进行自动清理；

10、和/或，将清理模式发送至无菌收集装置，使无菌收集装置根据清理模式进行排泄物的合理收集，并在收集之后将收集完成的信息发送至自动清理装置，使自动清理装置根据清理模式进行自动清理。

11、可选地，所述s30之后，s40之前，所述方法还包括：

12、s30a、若实验动物在指定的排泄区域完成排泄，则向奖励装置发送奖励指令，使奖励装置根据奖励指令向实验动物发送奖励信息，所述奖励信息用于强化实验动物在指定排泄区域进行排泄的行为；

13、所述奖励信息包括：向实验动物投放奖励食物，或者向实验动物播放欢乐音乐，或者向实验动物投放玩具；

14、和/或，

15、所述s20之前，所述方法还包括：

16、预先收集实验动物的各种待排泄状态的姿态信息，以及预先收集实验动物的各种待排泄状态的行为模式；根据所述姿态信息、行为模式以及历史实验动物的排泄数据，获取用于推测排泄间隔的时间预测模型；

17、所述行为模式包括下述的一种或多种：活动频率、运动轨迹、停留时间、身体姿态。

18、可选地，所述s20包括：

19、提取所述视频流中的关键帧，将关键帧进行二值化处理，获取二值化处理后的图像；将所述二值化处理后的图像与预先收集的姿态信息进行对比，当相似度大于第一指定阈值时，确定当前实验动物处于待排泄状态；

20、或者，采用自强化学习模型学习预先收集的实验动物的各种待排泄状态的行为模式，采用学习后的自强化学习模型识别当前实验动物的状态，确定当前实验动物是否处于待排泄状态；所述自强化学习模型为边学习边调整优化的模型；

21、或者，根据视频流中实验动物的姿态信息、行为模式以及预先获取的该实验动物的时间预测模型，确定当前实验动物是否处于待排泄状态。

22、可选地，所述s30还包括：

23、若确定处于待排泄状态，则向排泄引导装置发送排泄引导控制指令，以及，向管理者发出报警信息；

24、所述排泄引导控制指令包括：当前实验动物所敏感的特定气味的嗅觉引导信息。

25、可选地，所述环境参数包括下述的一项或多项：空间温度参数、空间湿度参数、排泄区域的排泄物的粘稠度/干燥度、排泄物的体积/重量；

26、所述s40包括：

27、根据排泄区域的压力传感器的反馈，确定实验动物在指定的排泄区域完成排泄；

28、当所述空气温度参数大于20℃，空气湿度参数大于第一湿度值，排泄区域的排泄物的粘稠度小于第一粘稠度，且排泄物的重量大于第一重量时，选择深度清理模式；

29、当所述空气温度参数大于20℃，空气湿度参数小于第一湿度值，粘稠度大于第一粘稠度，且排泄物的重量大于第一重量时，选择中度清理模式；

30、当所述空气温度参数大于20℃，空气湿度参数大于第一湿度值，粘稠度大于第一粘稠度，且排泄物的重量小于第一重量时，选择轻度清理模式；

31、所述深度清理模式、中度清理模式以及轻度清理模式的清理频率不同，风量不同。

32、第二方面，本发明实施例的一种实验动物的智能化处理系统，用于对未驯化阶段的实验动物进行智能化管理，所述智能化管理系统对实验动物的活动区域和排泄区域进行实时监控，并引导实验动物在排泄区域进行排泄，并实现自动清理排泄区域，所述系统包括：

33、主控装置，用于执行上述权利要求1至5任意所述的实验动物的智能化管理方法；

34、第一监测装置，用于实时监测实验动物，实时获取待监测实验动物的视频流，并发送至主控装置；

35、环境参数采集装置，用于实时采集实验动物活动区域和排泄区域的环境参数，并发送至主控装置；

36、排泄引导装置，用于根据主控装置的排泄引导控制指令在指定的排泄区域向实验动物发送引导信息；

37、自动清理装置，用于根据主控装置的清理指令，对排泄区域的排泄物进行自动清理。

38、可选地，所述系统还包括：无菌收集装置；所述无菌收集装置用于根据主控装置的收集指令和清理指令，对排泄区域的排泄物进行收集，并在收集之后向自动清理装置发送清理指令；所述收集指令和清理指令均包括清理模式；

39、和/或，

40、所述环境参数采集装置包括：活动区域的温度传感器和湿度传感器、排泄区域的温度传感器和湿度传感器，排泄区域的压力传感器以及粘稠度感应器；

41、所述第一监测装置包括：两个及两个以上的视频采集装置。

42、可选地，无菌收集容器包括：固体排泄物无菌收集容器和液体排泄物无菌收集容器；所述无菌收集装置包括：

43、收集移动组件、收集支架、液体排泄物收集组件、固体排泄物收集组件以及固液分离组件；

44、其中，收集移动单元安装在收集支架的底部，用于驱动收集支架移动；液体排泄物收集组件、固体排泄物收集组件以及固液分离组件均安装在收集支架上；

45、液体排泄物收集组件用于将液体排泄物抽吸进液体排泄物无菌收集组件；固体排泄物收集组件用于将固体排泄物收集进固体排泄物无菌收集容器；固液分离组件用于采集固液混合排泄物，将其进行固液分离后，将固体排泄物收集进固体排泄物无菌收集容器中，将分离后的液体排泄物收集进液体排泄物无菌收集容器。

46、可选地，所述自动清理装置包括：

47、清理移动组件、清理支架、固体排泄物清理组件、冲洗组件以及洗涤剂喷洒组件；

48、其中，清理移动组件安装在清理支架的底部，用于驱动清理支架移动；固体排泄物清理组件、冲洗组件以及洗涤剂喷洒组件均安装在清理支架上；

49、固体排泄物清理组件用于将固体排泄物清理至废弃物容器；冲洗组件用于将排泄物或排泄物残留物冲洗至废弃物容器；洗涤剂喷洒组件用于喷洒清洁剂或消毒剂至排泄物或排泄物残留物所在位置。

50、可选地，所述系统还包括：奖励装置；

51、所述奖励装置包括：食物投放装置、玩具投放装置以及音乐播放器；

52、所述食物投放装置、玩具投放装置以及音乐播放器设置在排泄区域门口的第一侧，用于在实验动物进行排泄后，对实验动物投放食物、玩具，同时播放音乐；

53、和/或，

54、所述排泄引导装置包括：

55、气味释放装置以及用于均匀气味的雾化装置；

56、所述气味释放装置以及雾化装置安装在排泄区域的入口处，用于释放当前实验动物所敏感的特定气味，同时将该特定气味向排泄区域内部扩散。

57、(三)有益效果

58、本发明的有益效果是：本发明的一种实验动物的智能化管理方法及智能化处理系统，能够提高科学研究结果的准确性，通过智能化管理方法和智能化处理装置，能够及时收集实验动物的排泄物，最大限度保证样品新鲜度，并减少样本污染机会，增强科学研究结果的可信度和准确性；

59、通过智能化训练实验动物排便排尿的智能化处理装置，实现了实验动物的排泄物的自动清理和收集，减少了人工操作成本和劳动强度，提高了环境卫生管理的效率；

60、另外，通过引入奖赏机制，对动物完成排泄行为进行积极强化，激发其自主性，有助于建立良好的排泄习惯，更好的驯化实验动物，且促进实验动物健康与舒适。

61、本发明的智能化处理系统，还能够减少人为操作，避免直接接触排泄物，有效的降低了感染疾病的风险，保障了动物的生存环境卫生；同时减少了清洁用品的消耗，节省了资源成本，提高了生产效率；

62、进一步的，本发明的智能化管理方法能够针对不同体型的实验动物设计相应规格的排泄物无菌收集装置，实现智能化管理和个性化适配，提高系统的灵活性和适用性。