CN104374877B - 一种基于脑电的服装触感捕捉刺激器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于脑电的服装触感捕捉刺激器，包括箱体，PLC,箱体的顶部开有手指孔，箱体底部固定有电机，该电机转动轴上固定圆盘，圆盘上沿着圆周均匀分布固定有可伸缩的包裹头，该包裹头上套有织物；圆盘中间位置靠近每个包裹头位置对应开有通光孔，靠近通光孔的光电传感器的发射器和接收器固定在箱体的支架上；PLC控制电机带动圆盘上的包裹头上的织物与手指接触时，光电传感器接通，光电信号通过与光电传感器的接收器连接的鼠标电路，转化为鼠标的左键触发信号，作为ERPs脑电仪的刺激信号。本发明不仅可以准确捕捉面料和皮肤接触的时间点；而且可以作为基于脑电技术的服装面料触感测试的平台，将不同的试样面料按随机的顺序与手指接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于脑电技术的服装触感捕捉刺激器，特别是能辅助脑电仪检测服装面料触感的仪器。
背景技术
基于脑电技术的服装面料触感测试与分析时，捕捉皮肤与面料接触的瞬间至关重要。因为触感发生的时间仅仅在几百毫秒内，而事件相关电位仪(脑电仪器)对触感的捕捉，需要将几十次到一百多次记录下的同一外部刺激形成的脑电位数据信号进行放大和叠加，从脑电波中将事件相关电位(ERP)提取出来。这就要求准确标记出触觉发生的起点，所以标识皮肤与面料接触瞬间是采用脑电技术检测触觉舒适性的关键。
目前，基于脑电的服装触感捕捉刺激器都应用了光电传感器，通过光量的变化确定其接触时间。试样挂在一个横杆上，慢慢移动，最后滑过手臂，横杆移至快要接触手臂皮肤时，光被挡住，接收器检测到光量变化，从而记录下接触时间点。然而由于试样布条的柔性，光被遮挡的时刻与布条－皮肤接触的时刻存在不确定因素；而且是反复的短时间接触刺激，没有随机性，受试者容易产生感觉记忆，影响数据的准确性。
发明内容
为了克服现有基于脑电的服装触感捕捉刺激方案捕捉接触时间点不准确和接触不稳定等不足，本发明提出一种新型基于脑电的服装触感捕捉刺激器，该装置不仅能准确标示出接触时间点，还能使多种试样面料随机的与手指皮肤接触，消除受试者的感觉记忆，而且也能调节试样面料与皮肤的接触距离和接触速度。
为实现上述目的，本发明可通过以下技术方案予以解决：
一种基于脑电的服装触感捕捉刺激器，包括一箱体,PLC(可编程控制器),所述箱体的顶部开有手指孔，箱体底部固定有一电机，该电机转动轴上固定一圆盘，圆盘的一面上沿着圆周均匀分布固定有若干可伸缩的包裹头，该可伸缩的包裹头上套有织物；所述圆盘中间位置靠近每个所述可伸缩的包裹头位置对应开有通光孔,一靠近所述通光孔的光电传感器的发射器和接收器固定在一所述箱体的支架上；所述PLC控制电机带动所述圆盘上的可伸缩的包裹头上的织物与手指接触时，所述光电传感器接通，光电信号通过与所述光电传感器的接收器连接的鼠标电路，转化为鼠标的左键触发信号，作为ERPs脑电仪(事件相关电位仪)的刺激信号，这也就是触觉发生的起点。
作为优选的技术方案：
本发明的一种基于脑电的服装触感捕捉刺激器，所述每个通光孔的中心点分别在与其对应的可伸缩的包裹头的轴线上。
本发明的一种基于脑电的服装触感捕捉刺激器，所述PLC随机产生所述圆盘的转动顺序序列，根据该顺序序列使所述织物与手指接触。
本发明的一种基于脑电的服装触感捕捉刺激器，所述织物与手指接触时转速是1r/min，非接触时转速是2-3r/min。
本发明的一种基于脑电的服装触感捕捉刺激器，所述若干可伸缩的包裹头为3-6个。
由于采用以上技术方案，本发明的有益效果是，不仅可以准确捕捉面料和皮肤接触的时间点；而且可以作为基于脑电技术的服装面料触感测试的平台，将不同的试样面料按随机的顺序与手指接触，辅助脑电仪测试脑电波；有利于消除肌电位和感觉记忆的影响，实验方便，省时。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的简图；
图2是本发明的装置机械图；
图3是本发明的装置机械半剖图；
图4是本发明的装置中圆盘的机械剖面图；
图5是本发明专利的PLC程序流程图；
图6是本发明专利的电气控制接线图。
图中：1为箱体，2为手指孔，3为可伸缩的包裹头，4为圆盘，5为光电传感器，6为直流无刷电机，7为光电鼠标，8为织物，9为手指，10为通光孔
具体实施方式
下面根据附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明：
如图1-4所示，一种基于脑电的服装触感捕捉刺激器，包括一箱体1,PLC,箱体1的顶部开有手指孔2，用于透过手指皮肤，箱体1底部固定有一电机，其为直流无刷电机6，该电机转动轴上固定圆盘4，圆盘4的一面上沿着圆周均匀分布固定有若干可伸缩的包裹头3，根据需要可任意设计个数，最佳为3-6个，太多了的话，实验的时候被试者反应不过来，本实施例中，设计6个，该可伸缩的包裹头3上套有织物8，面料包裹头是由现有的螺旋测微器改装而成，可上下自由升降，可以细微调节织物8与手指9皮肤的接触面积；圆盘4中间位置靠近每个可伸缩的包裹头3位置对应开有通光孔10，且每个通光孔10的中心点分别在与其对应的可伸缩的包裹头3的轴线上，一靠近通光孔10的光电传感器5的发射器和接收器固定在一箱体的支架上；PLC控制电机6带动圆盘4上的可伸缩的包裹头3上的织物与手指接触时，光电传感器5接通，光电脉冲信号通过与光电传感器5的接收器连接的鼠标电路(鼠标通过USB接口与ERPs脑电仪连接)，转化为鼠标的左键触发信号，作为ERPs脑电仪(事件相关电位仪)的刺激信号，这也就是触觉发生的起点。
电路连接如图6所示，光电传感器5接收器的信号端接入到PLC数字量输入端I0.5，PLC数字量输出端Q0.1接到鼠标7采集芯片左键处的复位开关端子。当圆盘4上的试样织物8与手指孔2的手指9皮肤接触时，通光孔10透过光线，光电传感器5的接收器探测到发射器发来的信号时，信号端的电势为高电势5V，如同按下鼠标7左键，左键信号经过USB接口传递到脑电仪中，作为诱发事件相关电位的刺激，从而记录下了接触瞬间的时间点。PLC模拟量输出端连接无刷控制器的三芯调速线，用来调控无刷电机6的转速。无刷电机控制器的相位脉冲输出端A、B接入PLC高数计数器的输入端I0.1，用来获取电机6转动的角位移，即试样织物的即时位置，相关参数由触摸屏作为输入设置和输出显示。
具体实施例：
在室内温度25℃、相对湿度50％的ERPs实验室中。开启服装触感捕捉刺激器，被试者(男性大学生20名)佩戴国际上通用的10-20系统的电极帽，坐在椅子上，处于闭眼静坐状。右手中指自然摆放在服装触感捕捉刺激器顶部的孔内，露出的手指皮肤正好与划过的试样面料相接触，采集电脑采集脑电波。
电机转速等参数由触摸屏输入进PLC中，如图5PLC程序流程图所示，试样面料与皮肤接触顺序由PLC中的随机函数产生，也可以人为任意给定。判断所要执行的下一部运动，也就是判断哪块试样织物将要与手指接触，电机带动圆盘转动执行相应的运动子程序。当试样织物转到图1所示的位置，试样织物与顶孔内的手指皮肤接触，通光孔透过光线，光电传感器的接收器探测到发射器发来的信号时，信号端的电势为高电势5V，如同按下鼠标左键，左键信号经过USB接口传递到ERPs脑电仪中，在ERPs脑电仪记录的脑电波图上标记刺激发生的时间点。脑电波分析时，将以这些标记的时间点为事件相关电位发生的起点，进行脑电波的分段和叠加。重复进行至少30次试验。ERPs脑电仪根据这个标示的时间点，对30多次接触的脑电波进行叠加，分离出事件相关电位图，用来进行服装面料触感分析。
但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
Claims (5)
1.一种基于脑电的服装触感捕捉刺激器，包括一箱体和PLC,其特征在于：所述箱体的顶部开有手指孔，箱体底部固定有一电机，该电机转动轴上固定一圆盘，圆盘的一面上沿着圆周均匀分布固定有若干可伸缩的包裹头，该包裹头上套有织物；所述圆盘中间位置靠近每个所述可伸缩的包裹头位置对应开有通光孔,一靠近所述通光孔的光电传感器的发射器和接收器固定在一所述箱体的支架上；所述PLC控制电机带动所述圆盘上的可伸缩的包裹头上的织物与手指接触时，所述光电传感器接通，光电信号通过与所述光电传感器的接收器连接的鼠标电路，转化为鼠标的左键触发信号，左键信号经过USB接口传递到脑电仪中，作为诱发事件相关电位的刺激，从而记录下了接触瞬间的时间点，作为ERPs脑电仪的刺激信号。
2.根据权利要求1所述的服装触感捕捉刺激器，其特征在于：每个所述通光孔的中心点分别在与其对应的可伸缩的包裹头的轴线上。
3.根据权利要求1所述的服装触感捕捉刺激器，其特征在于：所述PLC随机产生所述圆盘的转动顺序序列，根据该顺序序列使所述织物与手指接触。
4.根据权利要求3所述的服装触感捕捉刺激器，其特征在于：所述织物与手指接触时转速是1r/min，非接触时转速是2-3r/min。
5.根据权利要求1所述的服装触感捕捉刺激器，其特征在于：所述若干可伸缩的包裹头为3-6个。
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