一、產(chǎn)品介紹背景
Jet Ball Phenosys動(dòng)物虛擬行為學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種新型虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。它基于一個(gè)氣墊球跑步機(jī)，固定的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可以通過這個(gè)氣墊跑步機(jī)在虛擬空間里運(yùn)動(dòng)。虛擬現(xiàn)實(shí)提供了一個(gè)完全可控的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可以用于研究導(dǎo)航，認(rèn)知，學(xué)習(xí)和記憶。
Jet Ball可以和電生理、光遺傳、成像系統(tǒng)結(jié)合使用，在虛擬現(xiàn)實(shí)中觀察動(dòng)物簡單或復(fù)雜的行為。
電生理，成像等技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于研究腦功能的實(shí)驗(yàn)中，但是由于技術(shù)要求的局限性，在體的研究中主要是通過麻醉的動(dòng)物上實(shí)現(xiàn)的，而如何對自由活動(dòng)的動(dòng)物進(jìn)行研究成為目前的科研難點(diǎn)。Phenosys動(dòng)物虛擬行為學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用頭顱固定的方式，因此可結(jié)合電生理，光遺傳或成像技術(shù)，對動(dòng)物在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行簡單或復(fù)雜的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)。

二、產(chǎn)品組成
TFT環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)：
1. 虛擬現(xiàn)實(shí)場景通過TFT環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。TFT環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)由6個(gè)19寸的顯示器以270度的科學(xué)精算角度（無盲點(diǎn)）圍成八角形，同時(shí)，顯示器的高分辨率（1280（x3）x 1024pixels），對比度（2000：1）以及反饋時(shí)間（20ms），這些都使得實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在虛擬世界中處于真實(shí)的環(huán)境。
2. TFT顯示器設(shè)置了四個(gè)音響支架，可選擇性的放置音箱提供聲音效果以及聽覺刺激
3. 可以在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中設(shè)定規(guī)定時(shí)間中的標(biāo)記對實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)刺激
4. 環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)上方有足夠的空間搭建其他設(shè)備，如顯微鏡等。

氣流懸浮球系統(tǒng):
1.氣流懸浮球系統(tǒng)包括一個(gè)鋁制球架，球架底部備有壓縮氣體供氣裝置，通過供氣使得聚苯乙烯球懸浮。
可選擇兩種規(guī)格：
球體直徑20cm用于小鼠研究；
球體直徑30cm用于幼年大鼠研究；
可定制：球體直徑50cm用于成年大鼠。


可伸縮裝置:
可伸縮裝置用于控制獎(jiǎng)勵(lì)懲罰機(jī)制。
1.X/Y運(yùn)動(dòng)感應(yīng)裝置:X/Y運(yùn)動(dòng)感應(yīng)裝置探測用于懸浮球的二維坐標(biāo)，并協(xié)調(diào)懸浮球與虛擬世界的真實(shí)性。
2.觸覺刺激系統(tǒng):
當(dāng)實(shí)驗(yàn)大\小鼠在虛擬迷宮中遇到虛擬屏障時(shí)，觸覺刺激裝置會(huì)吹出氣體刺激大小鼠胡須，模擬真實(shí)環(huán)境中的碰觸墻壁的效果，給予實(shí)驗(yàn)動(dòng)物真實(shí)的觸覺迷宮環(huán)境。Phenosys動(dòng)物虛擬行為學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
3.聽覺刺激系統(tǒng):
聽覺刺激系統(tǒng)包括4個(gè)環(huán)形圓頂高頻揚(yáng)聲器組成的3D立體聲系統(tǒng)，放大器，音頻接口及軟件。
4.味覺刺激系統(tǒng):
味覺刺激系統(tǒng)由一套液體舔舐傳感裝置和一個(gè)蠕動(dòng)泵組成,通過球架上的可伸縮裝置進(jìn)行控制,從而可對實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行味覺刺激或者獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的設(shè)定。
5.嗅覺刺激系統(tǒng):
嗅覺刺激系統(tǒng)由一個(gè)高靈敏度的8通道嗅覺測量器組成.通過球架上的可伸縮裝置對實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行嗅覺刺激.
6.頭部固定裝置:
頭部固定裝置用于固定在懸浮球上運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，固定器重量僅為2g，方便實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。固定器的支架可方便靈活的調(diào)節(jié)角度和位置。固定器的孔可定制。
7.懲罰機(jī)制系統(tǒng):
可伸縮裝置通過控制迎面的air puff 可作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的一個(gè)懲罰機(jī)制。
8.獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制系統(tǒng):
可伸縮裝置通過控液體舔舐傳感裝置可以在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。
9.挫折感機(jī)制系統(tǒng):
可人為的通過剎車裝置讓運(yùn)動(dòng)中的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物無法繼續(xù)行走，產(chǎn)生挫折感。



三、技術(shù)參數(shù)
1.系統(tǒng)提供一組6個(gè)19寸屏幕組成的環(huán)繞TFT屏幕，其環(huán)繞角度完全覆蓋嚙齒類動(dòng)物270度的視角.對比度達(dá)到2000:1，明亮度達(dá)到300cd/m2，能夠清晰的顯示虛擬環(huán)境，
2.提供兩種不同規(guī)格的球架，適合大小鼠實(shí)驗(yàn)： M：直徑為20cm的球（適用于小鼠）；L：直徑為30cm的球（適用于幼年大鼠）；
3．Ball holder具有8個(gè)平均分布的出氣孔，能夠平穩(wěn)的浮起浮球。Head holder提供5個(gè)維度的刻度值，能夠準(zhǔn)確記錄動(dòng)物的位置。
4.提供控制組件:提供一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一個(gè)封閉電路。并提供壓力調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)來控制壓縮氣體供氣裝置。
5.提供基礎(chǔ)軟件：通過圖形界面來控制硬件組件，能夠編輯T迷宮，十字迷宮，徑向臂迷宮，曠場等，并可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求構(gòu)建自定義的迷宮（大小、地標(biāo)、顏色和紋理）。用流程圖或狀態(tài)圖來顯示實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，并可自定義編程條件反射可操作性和虛擬場景；
6.提供12-bit 8通道的模擬信號(hào)通道，提供xy坐標(biāo)的輸出和聽覺，味覺，觸覺等事件觸發(fā)
7.提供2個(gè)24通道的TTL數(shù)字信號(hào)輸出端口，實(shí)時(shí)同步輸出事件觸發(fā)刺激信息。例如：腦刺激產(chǎn)生的時(shí)間標(biāo)記、位置、速度等結(jié)果，兼容MATLAB控制operant device的觸發(fā)
8. XY-motion sensor的分辨率能夠達(dá)到200-5700dpi，30G的*大加速度和達(dá)到4.19m/second的追蹤速度，能夠準(zhǔn)確提供虛擬空間中的坐標(biāo)和真實(shí)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。
9.基本球架裝置配備可伸縮操作裝置，一個(gè)舔舐傳感器和一個(gè)用來輸送液體作為獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的蠕動(dòng)泵。也可選配作為懲罰機(jī)制的air puff。
10.提供3D聲學(xué)系統(tǒng)：*多可配4個(gè)環(huán)型圓頂高音音響，配有音頻接口和軟件，頻率達(dá)到1500-40000Hz，共鳴頻率為500Hz，提供24-bit/96kHzd的8個(gè)模擬信號(hào)通道。
11.嗅覺刺激：提供多通道氣味調(diào)節(jié)閥快速響應(yīng)嗅覺刺激，*多可配8個(gè)平行通道，
12.觸覺刺激（胡須刺激）：當(dāng)動(dòng)物遇到虛擬屏障時(shí)，會(huì)有氣體從左側(cè)或者右側(cè)吹出，刺激動(dòng)物胡須。
13.提供懲罰機(jī)制，通過迎面氣體刺激來實(shí)現(xiàn)懲罰
14.提供制動(dòng)系統(tǒng)，并可以通過軟件控制，給予動(dòng)物挫折感
15. 提供小于2g的金屬bar（頭部固定裝置）。