CN104382559A - 一种压力刺激试验装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力刺激试验装置、系统及方法，其中上述系统主要包括压力刺激试验装置、PC控制系统、PLC控制器和步进电机驱动器；在具体结构中压力刺激试验装置由包括施力组件和所述施力组件同轴排布设置的测力组件。本发明提供的压力刺激试验装置、系统及方法，通过控制系统对压力刺激试验装置进行自动化控制，通过自动化控制压力刺激试验装置可进行精确施加压力的控制，并通过实际反馈的压力测量信号进行反馈调节和再补偿；确保压力刺激试验的试验压力结果都是准确真实的，并可以提供得到真实精确的试验结果，达到了试验要求。

Description

一种压力刺激试验装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械装备技术领域，尤其是涉及一种压力刺激试验装置、系统及方法。

背景技术

临床医学以及基础医学领域中，在制造实验模型、疼痛程度评估、疼痛相关表情、行为以及生理参数变化等系列疼痛科学研究中往往需要对人体或动物体施加压力，以期达到压力刺激诱发的痛觉。传统的机械性伤害性压力刺激诱发疼痛的设备不能达到远程控制、精准控制的要求，通常需要实验人员手持操作，且在压力刺激诱发疼痛的过程中，存在压力值及时间变量的可控制性差，精准度低，数据反馈不完整等问题，从而影响疼痛科学研究、疼痛临床评价的准确性。

因此，现有技术的压力刺激诱发疼痛的方式所施加的压力值精准度低、可调节性差，痛觉刺激的持续时间以及相邻刺激的间隔时间都无法准确控制，而且不具备压力反馈及再调节功能，实验过程中的安全性能差。同时，实验人员的现场操作在一定程度上对受试者或实验动物产生心理影响，很显然现有技术的压力刺激诱发疼痛的方式无法实现预期目标。

综上所述，如何克服现有技术中的技术缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力刺激试验装置、系统及方法，以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供的一种压力刺激试验装置，包括施力组件和所述施力组件同轴排布设置的测力组件，其中：

所述施力组件包括依次设置的电机、丝杠、滚珠丝杠螺母、连接板、直线轴承、光杠、压力弹簧、承力台和承力板；所述电机与所述丝杠同轴转动连接；所述丝杠与所述滚珠丝杠螺母螺纹连接；所述连接板的一端固定连接在所述滚珠丝杠螺母的顶部；所述连接板的另一端固定连接在所述直线轴承的顶部；所述直线轴承、所述连接板和所述压力弹簧沿着所述光杠自下而上依次套接，且所述连接板接触连接所述压力弹簧的底部；所述压力弹簧上端与所述承力台下端接触连接；所述承力台与所述承力板接触连接；

所述测力组件包括自上而下依次设置的顶盖、称重测力传感器、压力接触头；其中，所述顶盖的底部设置有用于作为所述承力台滑动的轨道腔体；所述顶盖的所述轨道腔体内自上而下依次排列设置所述称重测力传感器、所述压力接触头、所述承力板和所述承力台；所述称重测力传感器设置在所述顶盖的底面与所述压力接触头之间，并与所述压力接触头电连接；所述压力接触头的底部与所述承力板的顶面贴合，实际工作状态下可分离；实际工作状态下，所述压力接触头的底部与所述承力板的顶面之间分离，形成试验腔体，所述试验腔体用于固定受力人体部位。

优选的，作为一种可实施方案，所述压力刺激试验装置还包括机架；所述施力组件还包括设置在所述电机的底部的承接板，所述承接板分别与所述机架和所述电机固定连接；所述机架还与所述丝杆的两端通过轴承固定连接。

优选的，作为一种可实施方案，所述施力组件还包括设置在所述电机的底部的联轴器：所述联轴器的两端分别与所述电机的输出轴与所述丝杠键连接。

优选的，作为一种可实施方案，所述施力组件还包括设置在所述丝杠的顶端的深沟球轴承，所述深沟球轴承与所述丝杠的顶端成轴承配合连接。

优选的，作为一种可实施方案，所述施力组件还包括设置所述丝杠的尾端的止推轴承，所述止推轴承与所述丝杠的尾端成轴承配合连接。

优选的，作为一种可实施方案，所述测力组件还包括直线轴承；所述直线轴承竖直固定连接在所述机架上，且所述直线轴承与所述连接板滑动连接。

优选的，作为一种可实施方案，在所述测力组件结构中，所述压力接触头与所述承力板可拆卸连接。所述连接板为钢板。

优选的，作为一种可实施方案，在所述施力组件结构中，所述电机为步进电机；所述压力弹簧为圆柱螺旋状压力弹簧。

相应地，本发明还提供了一种压力刺激试验系统，包括上述的压力刺激试验装置，还包括控制系统；

所述控制系统具体包括PC控制系统、PLC控制器和步进电机驱动器，其中：所述PC控制系统包括PC输入界面、计算模块和指令控制模块和反馈模块；

所述PC输入界面模块，用于接收用户输入的预设的压力值、次数、时间的输入参数值；

所述计算模块，用于根据所述输入参数值，计算得到控制所述PLC控制器的参变量；

所述指令控制模块，用于根据所述PLC控制器的参变量生成控制指令发给所述PLC控制器；

所述PLC控制器，用于接收所述指令控制模块发送且生成的控制指令产生系列脉冲输出信号，并输出所述系列脉冲输出信号，对所述步进电机驱动器进行逻辑控制；

所述步进电机驱动器，用于接收所述PLC控制器发来的所述系列脉冲输出信号，对所述电机进行驱动控制；

所述反馈模块，用于接收所述称重测力传感器检测的实际输出压力值；

其中：所述PLC控制器的参变量包括指定频率和时长；所述系列脉冲输出信号包括指定频率信号和时长信号。

相应地，本发明还提供了一种压力刺激试验方法，使用上述的压力刺激试验系统，所述压力刺激试验方法具体包括如下步骤：

PC控制系统接收用户输入的预设的压力值、次数、时间的输入参数值；根据输入参数值，计算得到控制PLC控制器的参变量；再根据PLC控制器的参变量生成控制指令发给PLC控制器；

PLC控制器接收指令控制模块发送且生成的控制指令产生系列脉冲输出信号，并输出系列脉冲输出信号，对步进电机驱动器进行控制逻辑控制；

步进电机驱动器接收PLC控制器发来的系列脉冲输出信号，对电机进行驱动控制；

PC控制系统最后接收称重测力传感器检测的实际输出压力值。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种压力刺激试验装置、系统及方法，分析上述压力刺激试验系统结构可知，其主要有机械执行部分和控制部分两部分组成；其中控制部分主要由PC控制系统、PLC控制器和步进电机驱动器等组成；

上述PC控制系统在其PC硬件的基础上通过软件应用(包括各个处理模块)实现的控制：首先，PC输入界面模块可以接收用户输入的预设的压力值、次数、时间的输入参数值；计算模块可以根据所述输入参数值，计算得到控制所述PLC控制器的参变量；指令控制模块可以根据所述PLC控制器的参变量生成控制指令发给PLC控制器；PLC控制器(即可编程逻辑控制器主要用于控制机械的生产过程)作为实现对步进电机进行逻辑控制的器件，其可以通过调节指定频率和时长等控制节点，实现对步进电机的数字逻辑控制。即PC机通过软件平台(即应用模块)控制PLC的脉冲信号发生器端产生系列输出信号，对步进电机驱动器和步进电机进行控制，形成动力源(随后动力源经过一系列机械联动和动力转换，将输入转动机械能量转化为弹簧压缩量，产生不同大小的压力，实现了不同压力的痛觉刺激。)，在此过程中控制系统完成了对步进电机的转速、指定频率和时长、扭矩等进行调节控制；然而步进电机其转速、指定频率和时长、扭矩等因素都会决定上述施力组件驱动对侧的测力组件中的圆柱螺旋状压力弹簧的弹性形变量(进而影响其施加压力的大小)；最终通过控制系统即可实现精确的压力刺激(即定量的施加压力痛觉刺激)，与此同时改变和调节PLC控制器上的指定频率和时长的控制节点，便可以实现单次“痛觉刺激持续时间”以及多次“痛觉刺激施加间隔时间”的精确控制调节。

最后，PC控制系统还可以接收称重测力传感器检测的实际输出压力值(即反馈信号)；随后对反馈信号进行判别，决定是否对力进行补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的压力刺激试验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的压力刺激试验系统的结构原理示意图；

图3为本发明实施例提供的压力刺激试验方法的步骤流程示意图；

附图标记：

1-电机；            2-承接板；               3-联轴器；

4-深沟球轴承；      5-丝杠；                 6-滚珠丝杠螺母；

7-止推轴承；        8-光杠；                 9-直线轴承；

10-连接板；         11-压力弹簧；            12-承力台；

13-承力板；         14-压力接触头；          15-称重测力传感器；

16-顶盖；           100-压力刺激试验装置；   101-PC控制系统；

102-PLC控制器；     103-步进电机驱动器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参见图1，本发明实施例提供的一种压力刺激试验装置，包括施力组件和所述施力组件同轴排布设置的测力组件，其中：

所述施力组件包括依次设置的电机1、丝杠5、连接板10、滚珠丝杠螺母6、光杠8、直线轴承9、压力弹簧11、承力台12和承力板13；所述电机1与所述丝杠5同轴转动连接；所述丝杠5与所述滚珠丝杠螺母6螺纹连接；所述连接板10的一端固定连接在所述滚珠丝杠螺母6的顶部；所述连接板10的另一端固定连接在所述直线轴承9的顶部；所述直线轴承9、所述连接板10和所述压力弹簧11沿着所述光杠8自下而上依次套接，且所述连接板10接触连接所述压力弹簧11的底部；所述压力弹簧11上端与所述承力台12下端接触连接；所述承力台12与所述承力板13接触连接；需要说明的是，连接板即用于连接固定施力组件和测力组件的基板，其可以选择使用多种材料，例如：作为一种优选的可实施方式选择使用钢板作为连接板；上述电机可以选择伺服电机或是步进电机、变频电机等，并不局限于使用步进电机；只是作为最优选的可实施方式，可以选择使用步进电机作为驱动动力源。

所述测力组件包括自上而下依次设置的顶盖16、称重测力传感器15和压力接触头14；其中，所述顶盖16的底部设置有用于作为所述承力台12滑动的轨道腔体；所述顶盖16的所述轨道腔体内自上而下依次排列设置所述称重测力传感器15、所述压力接触头14、所述承力板13和所述承力台12；所述称重测力传感器15设置在所述顶盖16的底面与所述压力接触头14之间，并与所述压力接触头14电连接；所述压力接触头14的底部与所述承力板13的顶面贴合，实际工作状态下可分离；实际工作状态下，所述压力接触头14的底部与所述承力板13的顶面之间分离，所述试验腔体用于固定受力人体部位。

需要说明的是，上述连接板、上述圆柱螺旋压力弹簧和上述承力台排列设置；所述承力台用于承接下方所述圆柱螺旋压力弹簧传递的压力，顺序传递给承力板上面的受力物(如手指，手指即可以作为人体实现痛感试验的身体部位)；顶盖还可以起到一定的防尘、固定作用，与此同时上述顶盖将作为承力台滑动轨道。

需要说明的是，本发明实施例中的关于电机是如何进行控制可以选择多种控制方式，例如：配合使用PLC控制器和电机驱动器对电机进行控制，也可以选用变频器或是模拟电路对伺服电机进行控制；但是作为一种优选的可实施方案，应该选用PLC控制器和电机驱动器以及步进电机的组合方式。

下面对本发明实施例提供的压力刺激试验装置的具体结构做一下详细说明：

在具体的压力刺激试验装置的结构中，上述压力刺激试验装置具体还包括机架；所述施力组件还包括设置在所述电机的底部的承接板2，所述承接板2分别与所述机架和所述电机1固定连接；即承接板的主要是将电机固定在机架上；所述机架还与所述丝杆的两端通过轴承固定连接。

具体地，所述施力组件还包括设置在所述电机的底部的联轴器3：所述联轴器3的两端分别与所述电机1的输出轴与所述丝杠5键连接。

需要说明的是，即通过上述键连接的连接方式可知：上述联轴器主要起动力传递作用，其可以将电机转动扭矩传递给丝杠，进而实现丝杠的同轴转动(即同轴转动连接)；

具体地，所述施力组件还包括设置在所述丝杠5的顶端的深沟球轴承4，所述深沟球轴承4与所述丝杠5的顶端成轴承配合连接。所述施力组件还包括设置所述丝杠的尾端的止推轴承7，所述止推轴承7与所述丝杠5的尾端成轴承配合连接。

需要说明的是，即上述深沟球轴承主要用于固定丝杠的顶端。然而止推轴承其可以承受竖直方向的载荷，其主要用于固定丝杠的尾端；止推轴承是用来专门承受轴向力的专用轴承，其承受轴平行的方向的力载荷的能力和作用更加突出。

具体地，所述测力组件还包括直线轴承9；所述直线轴承9竖直固定连接在所述机架上，且所述直线轴承9与所述连接板10滑动连接。

具体地，在所述测力组件结构中，所述压力接触头14与所述承力板13可拆卸连接。需要说明的是，通过不同的压力接触头的调换，可以实现最合适的施压条件；

具体地，在所述施力组件结构中，所述电机1为步进电机；所述压力弹簧11为圆柱螺旋状压力弹簧。

如图1所示，下面对本发明实施例中的压力刺激试验装置的具体各个组成结构构造分别做一下简要介绍：

电机1(在其中一个实施方式中为步进电机)：由步进电机驱动器直接控制，是机械系统部分的输入端、动力源；承接板2：将步进电机固定在机架上；联轴器3：起动力传递作用，将电机转动传递给丝杠转动；深沟球轴承4：固定丝杠；丝杠5：运动形式转化，将丝杠转动转化为滚珠丝杠螺母的直线运动；滚珠丝杠螺母6：与丝杠形成滚珠丝杠螺母副；止推轴承7：固定丝杠、承受竖直方向的载荷；光杠8：(1)、传递直线运动，为直线轴承和承力板提供直线运动的轨道(2)、作为弹簧的导杆，防止弹簧失稳；直线轴承9：传递直线运动；连接板10(即钢板)：固联滚珠丝杠螺母和直线轴承；压力弹簧11(即在一种优选的可实施方式中其特指圆柱螺旋压力弹簧)：能量转换，将直线位移转化为弹簧势能实现指定压力；承力台12：承接下方弹簧压力，传递给承力板上面的受力物(如手指)；承力板13：固定受力物位置；压力接触头14：通过不同的压力接触头的调换，实现最合适的施压条件；称重测力传感器15：检测力、反馈力；顶盖16：防尘、固定、作为承力台滑动轨道。

需要说明的是，分析上述压力刺激试验装置的机械执行机构可知：电机作为测力组件中直接的动力输出设备其被固定在机架上，其在旋转过程中将会带动联轴器以及丝杠同轴转动；由于丝杠与滚珠丝杠螺母螺纹连接，这样上述这些零件组成了“螺纹螺杆传动机构”。在丝杠以不同的转动方向转动时，其丝杠上配合的滚珠丝杠螺母也将进行竖直向上或是竖直向下的移动；例如：在连接板竖直向上移动时(在此过程中由于连接板的一端固定连接在滚珠丝杠螺母的顶部；连接板的另一端固定连接了侧力组件中的压力弹簧上；即压力弹簧和连接板的另一端沿着光杠自下而上依次套接)，测量组件中的压力弹簧也将受压变形产生弹性变形。最后通过承力台、承力板、压力接触头、称重测力传感器、顶盖实现逐级的压力传递。由于承力板的底面与承力台的顶面之间形成试验腔体用于固定受力物(例如，人体手指)；在此过程中电机输出动力经过一系列机械联动和动力转换，将输入转动机械能量转化为弹簧压缩量，产生不同大小的压力，实现了不同压力的痛觉刺激。其中，当压力最终传递给称重测力传感器时，称重测力传感器还可以根据所受压力检测得到实际输出的压力值；

需要说明的是，PC控制系统与称重测力传感器和PLC控制器均建立的通信连接(即图2中串口线示意了相关连接关系)；具体地，称重测力传感器与PC控制系统存在接口连接(例如：RS232总线串口、RS485总线串口等其他总线串口方式)；本发明实施例中的PLC控制器可以采用不同的通讯协议与上位机(即PC机或称PC控制系统)连接，可以通过RS232的串口通讯，或者通过RS485串行通讯，当用上位机(即PC机)和PLC控制器通讯的时候不但可以采用传统的D形式的串行通讯，还可以采用更适合工业控制的双线的PROFIBUS-DP通讯。关于通信模板的选择属于本领域技术人员能够理解的公知常识，本发明实施例对此不再赘述。即PC机或称PC控制系统通过串口线直接与现场可编程逻辑控制器进行通信，在PC机配置过程中需设置串口属性与现场PLC串口匹配，串口属性主要有：波特率、停止位、奇偶校验、数据位、流控制。在建立无线通信链路前，设置网络通信协议(所述网络通信协议为传输控制协议/互联网协议(TCP/IP))，成功建立通讯后，PLC控制器接收所采集的数据及从服务器(即PC控制系统)接收到的控制指令，实现实时控制。这样通过通讯接口以及称重测力传感器检测的压力大小反馈给控制系统以便于实现后续的压力补偿。

具体地，PC控制系统(即PC机)对反馈信号进行判别，决定是否对力进行补偿；即PC控制系统判断当实际输出压力值小于所要求输出压力值时，可以再通过PLC控制器实现压力补偿控制；PC控制系统判断当实际输出压力值大于所要求输出压力值时，可以再通过PLC控制器减少对压力输入的控制。

相应地，参见图2，本发明实施例还提供了一种压力刺激试验系统，包括上述的压力刺激试验装置100，还包括控制系统；

所述控制系统具体包括PC控制系统101、PLC控制器102和步进电机驱动器103，其中：所述PC控制系统包括PC输入界面、计算模块和指令控制模块和反馈模块；

所述PC输入界面模块，用于接收用户输入的预设的压力值、次数、时间的输入参数值；

所述计算模块，用于根据所述输入参数值，计算得到控制所述PLC控制器的参变量；

所述指令控制模块，用于根据所述PLC控制器的参变量生成控制指令发给所述PLC控制器；

所述PLC控制器，用于接收所述指令控制模块发送且生成的控制指令产生系列脉冲输出信号，并输出所述系列脉冲输出信号，对所述步进电机驱动器进行控制逻辑控制；

所述步进电机驱动器，用于接收所述PLC控制器发来的所述系列脉冲输出信号，对所述电机进行驱动控制；

所述反馈模块，用于接收所述称重测力传感器检测的实际输出压力值；

其中：所述PLC控制器的参变量包括指定频率和时长；所述系列脉冲输出信号包括指定频率信号和时长信号。

分析上述压力刺激试验系统结构可知，其主要有机械执行部分和控制部分两部分组成；其中控制部分主要由PC控制系统、PLC控制器和步进电机驱动器等组成；

上述PC控制系统在其PC硬件的基础上通过软件应用(包括各个处理模块)实现的控制：首先，PC输入界面模块可以接收用户输入的预设的压力值、次数、时间的输入参数值；计算模块可以根据所述输入参数值，计算得到控制所述PLC控制器的参变量；指令控制模块可以根据所述PLC控制器的参变量生成控制指令发给PLC控制器；PLC控制器(即可编程逻辑控制器主要用于控制机械的生产过程)作为实现对步进电机进行逻辑控制的器件，其可以通过调节指定频率和时长等控制节点，实现对步进电机的数字逻辑控制。即PC机通过软件平台(即应用模块)控制PLC的脉冲信号发生器端产生系列输出信号，对步进电机驱动器和步进电机进行控制，形成动力源(随后动力源经过一系列机械联动和动力转换，将输入转动机械能量转化为弹簧压缩量，产生不同大小的压力，实现了不同压力的痛觉刺激。)，在此过程中控制系统完成了对步进电机的转速、指定频率和时长、扭矩等进行调节控制；然而步进电机其转速、指定频率和时长、扭矩等因素都会决定上述施力组件驱动对侧的测力组件中的圆柱螺旋状压力弹簧的弹性形变量(进而影响其施加压力的大小)；最终通过控制系统即可实现精确的压力刺激(即定量的施加压力痛觉刺激)，与此同时改变和调节PLC控制器上的指定频率和时长的控制节点，便可以实现单次“痛觉刺激持续时间”以及多次“痛觉刺激施加间隔时间”的精确控制调节。

最后，PC控制系统还可以接收称重测力传感器检测的实际输出压力值(即反馈信号)；随后对反馈信号进行判别，决定是否对力进行补偿。

本发明实施例提供的上述压力刺激试验系统，自动化程度高，其结合压力刺激试验装置以及控制系统可进行精确施加压力的控制，并通过实际反馈的压力测量信号进行反馈调节和再补偿；确保压力刺激试验的试验压力结果都是准确真实的，并可以提供得到真实精确的试验结果，达到了试验要求。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种压力刺激试验方法，由于此方法解决问题的原理与前述一种压力刺激试验系统的各项功能相似，因此，此方法的实施可以通过前述系统具体功能实现，重复之处不再赘述。

相应地，参见图3，本发明实施例还提供了一种压力刺激试验方法，使用上述的压力刺激试验系统，具体包括如下步骤：

步骤S100、所述PC控制系统接收用户输入的预设的压力值、次数、时间的输入参数值；根据所述输入参数值，计算得到控制PLC控制器的参变量；再根据所述PLC控制器的参变量生成控制指令发给所述PLC控制器；

步骤S200、所述PLC控制器接收所述指令控制模块发送且生成的控制指令产生系列脉冲输出信号，并输出所述系列脉冲输出信号，对所述步进电机驱动器进行控制逻辑控制；

步骤S300、所述步进电机驱动器接收所述PLC控制器发来的所述系列脉冲输出信号，对所述电机进行驱动控制；

步骤S400、所述PC控制系统最后接收所述称重测力传感器检测的实际输出压力值。

下面简述一下整个系统的控制动作说明：1、向pc界面中输入预设的压力值、次数、时间等参数；2、软件算法生成一段程序输入至PLC；3、PLC脉冲信号发生器发出指定频率、时长的信号至步进电机驱动器；4、步进电机驱动器驱动步进电机转动；5、步进电机带动滚珠丝杠螺母副，将转动转化为直线运动；6、直线轴承将直线位移转化为弹簧压缩量，产生所需压力；7、压力通过传感器反馈给pc软件，若力的大小不在指定范围内，则重新发出信号进行补偿；

最后需要说明的是，本发明实施例提供的压力刺激试验系统：1、采用了软件系统平台进行远程控制，减少施加痛觉刺激试验过程中的干扰因素。2、控制系统的传递者为可编程PLC控制器，可通过多种形式施加痛觉刺激。比如：以5s为一个阶段，施加三个阶段逐渐加强的力。3、采用了转动转化为位移的方式，使得输出端的输出力更容易控制，反馈补偿性能更好。4、采用了机械和软件的双重安全保险措施，降低误操作导致受测人受伤。

本发明实施例提供的压力刺激试验装置、系统及方法，其中应用压力刺激试验系统可以根据实验需求，控制施加相应大小的力，从而实现指定等级的痛觉刺激。与此同时，其结合巧妙的机械结构设计以及自动化控制系统实现了定量的施加压力痛觉刺激控制，单次“痛觉刺激持续时间”的控制以及多次“痛觉刺激施加间隔时间”的精准控制。通过本仪器的控制系统，可实现多次、定时、定频、定量的精准痛觉刺激。因此，本发明实施例提供的压力刺激试验装置、系统及方法，可实现的功能更为多样，操作更加便捷，且试验结果真实可靠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种压力刺激试验装置，其特征在于，

包括施力组件和所述施力组件同轴排布设置的测力组件，其中：

所述施力组件包括依次设置的电机、丝杠、滚珠丝杠螺母、连接板、直线轴承、光杠、压力弹簧、承力台和承力板；所述电机与所述丝杠同轴转动连接；所述丝杠与所述滚珠丝杠螺母螺纹连接；所述连接板的一端固定连接在所述滚珠丝杠螺母的顶部，所述连接板的另一端固定连接在所述直线轴承的顶部；所述直线轴承、所述连接板和所述压力弹簧沿着所述光杠自下而上依次套接，且所述连接板接触连接所述压力弹簧的底部；所述压力弹簧上端与所述承力台下端接触连接；所述承力台与所述承力板接触连接；

所述测力组件包括自上而下依次设置的顶盖、称重测力传感器、压力接触头；其中，所述顶盖的底部设置有用于作为所述承力台滑动的轨道腔体；所述顶盖的所述轨道腔体内自上而下依次排列设置所述称重测力传感器、所述压力接触头、所述承力板和所述承力台；所述称重测力传感器设置在所述顶盖的底面与所述压力接触头之间，并与所述压力接触头电连接；所述压力接触头的底部与所述承力板的顶面贴合，实际工作状态下可分离；实际工作状态下，所述压力接触头的底部与所述承力板的顶面之间分离，形成试验腔体，所述试验腔体用于固定受力人体部位。

2.根据权利要求1所述的压力刺激试验装置，其特征在于，

所述压力刺激试验装置还包括机架；所述施力组件还包括设置在所述电机的底部的承接板，所述承接板分别与所述机架和所述电机固定连接；所述机架还与所述丝杆的两端通过轴承固定连接。

3.根据权利要求1所述的压力刺激试验装置，其特征在于，

所述施力组件还包括设置在所述电机的底部的联轴器：所述联轴器的两端分别与所述电机的输出轴与所述丝杠键连接。

4.根据权利要求1所述的压力刺激试验装置，其特征在于，

所述施力组件还包括设置在所述丝杠的顶端的深沟球轴承，所述深沟球轴承与所述丝杠的顶端成轴承配合连接。

5.根据权利要求1所述的压力刺激试验装置，其特征在于，

所述施力组件还包括设置所述丝杠的尾端的止推轴承，所述止推轴承与所述丝杠的底端成轴承配合连接。

6.根据权利要求1所述的压力刺激试验装置，其特征在于，

所述测力组件还包括直线轴承；所述直线轴承竖直固定连接在所述连接板上，且所述直线轴承与所述光杠滑动连接。

7.根据权利要求1所述的压力刺激试验装置，其特征在于，

在所述测力组件结构中，所述压力接触头与所述承力板可拆卸连接；所述连接板为钢板。

8.根据权利要求1所述的压力刺激试验装置，其特征在于，

在所述施力组件结构中，所述电机为步进电机；所述压力弹簧为圆柱螺旋状压力弹簧。

9.一种压力刺激试验系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的压力刺激试验装置，还包括控制系统；

所述控制系统具体包括PC控制系统、PLC控制器和步进电机驱动器，其中：所述PC控制系统包括PC输入界面模块、计算模块和指令控制模块和反馈模块；

所述PC输入界面模块，用于接收用户输入的预设的压力值、次数、时间的输入参数值；

所述计算模块，用于根据所述输入参数值，计算得到控制所述PLC控制器的参变量；

所述指令控制模块，用于根据所述PLC控制器的参变量生成控制指令发给所述PLC控制器；

所述PLC控制器，用于接收所述指令控制模块发送且生成的控制指令产生系列脉冲输出信号，并输出所述系列脉冲输出信号，对所述步进电机驱动器进行控制逻辑控制；

所述步进电机驱动器，用于接收所述PLC控制器发来的所述系列脉冲输出信号，对所述电机进行驱动控制；

所述反馈模块，用于接收所述称重测力传感器检测的实际输出压力值；

其中：所述PLC控制器的参变量包括指定频率和时长；所述系列脉冲输出信号包括指定频率信号和时长信号。

10.一种压力刺激试验方法，其特征在于，使用如权利要求9所述的压力刺激试验系统，所述压力刺激试验方法具体包括如下步骤：

所述PC控制系统接收用户输入的预设的压力值、次数、时间的输入参数值；根据所述输入参数值，计算得到控制PLC控制器的参变量；再根据所述PLC控制器的参变量生成控制指令发给所述PLC控制器；

所述PLC控制器接收所述指令控制模块发送且生成的控制指令产生系列脉冲输出信号，并输出所述系列脉冲输出信号，对所述步进电机驱动器进行控制逻辑控制；

所述步进电机驱动器接收所述PLC控制器发来的所述系列脉冲输出信号，对所述电机进行驱动控制；

所述PC控制系统最后接收所述称重测力传感器检测的实际输出压力值。