CN104826209A - 味觉刺激装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种味觉刺激装置,其包括:上位机控制软件,用于设置控制参数;数据采集卡,用于将控制参数转化为控制指令;下位机控制模块,用于根据控制指令控制开启液体通路,刺激液体流出并开始向测试者进行味觉刺激;流量计,其安装于液体通路上,刺激液体流经流量计时产生脉冲波,脉冲波被发送至下位机控制模块,下位机控制模块的计数端开始对脉冲波进行计数,待计数达到设定值后,下位机控制模块关闭液体通路。本发明与现有技术相比,其可以实现对刺激液体的实时和定量输送,使得刺激液体可以根据需要有序、定量的进行,从而有效地解决现有技术中所述存在的液体量难以精确控制、刺激强度难以更改等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗仪器领域的感官系统刺激装置,具体涉及一种味觉刺激装置。
背景技术
脑是自然界中最复杂的物质,通过成像的方法对脑功能的研究一直是科学家不懈探索的领域。进行脑功能成像首先需要对目标脑功能区进行最大程度的激活,并尽量排除无关刺激的干扰,实现功能活动的单一化和理想化,同时还要对刺激投送和脑激活图像采集实现精确的时间同步,图像采集可以通过PET、CT、MRI等仪器完成。脑功能成像刺激引起人脑功能活动、得到相应的信息,绝大部分是通过感官系统获得的,因此目标脑功能区的激活需要对人类的五种基本感官(视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉)施加刺激作用,就需要通过相应的辅助刺激系统来实现。
目前视听觉的刺激装置较为成熟,已有多家公司提供视听觉刺激系统产品。但是除视、听觉以外的,其他基本感官刺激用到的装置都是自行搭建的,极少出现商用化产品,而其中味觉刺激装置存在液体量难以精确控制、刺激强度难以更改等问题,刺激装置的设计和制作显得更加困难。味觉刺激装置需要满足多路刺激、单一刺激、自动控制、电磁屏蔽、成像同步等要求。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种可以形成温度觉刺激的温度觉刺激装置。
为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:
味觉刺激装置,其包括:
上位机控制软件,用于对刺激液体的刺激参数进行设置并形成相应的控制参数;
数据采集卡,用于将控制参数转化为控制指令并发送至下位机控制模块;
下位机控制模块,用于接收控制指令,并根据该控制指令控制开启液体通路上的继电器,该继电器驱动液体通路上的电磁阀开启,刺激液体流出并开始向测试者进行味觉刺激;
流量计,其安装于液体通路上,刺激液体流经流量计时,对该流量计产生脉冲波,该脉冲波被发送至下位机控制模块,下位机控制模块的计数端开始对脉冲波进行计数,待计数达到下位机控制模块内的设定值后,下位机控制模块通过继电器和电磁阀关闭液体通路;
电源模块,用于向各单元提高多种幅值的电压。
本发明主要设置了上位机控制软件、数据采集卡、下位机控制模块和流量计,通过上位机控制软件实现对控制参数的设定,通过数据采集卡将该控制参数转换成可以被下位机控制模块识别的控制指令,下位机控制模块根据该控制指令控制启动继电器和电磁阀,液体通路内的液体随即被释放至测试者处,再通过液体通路上的流量计进行脉冲波的采集,然后反馈至下位机控制模块内,下位机控制模块将采集的计数与设定值进行比较,达到设定值后,下位机控制模块控制关闭液体通路。
因此,本发明与现有技术相比,其可以实现对刺激液体的实时和定量输送,使得刺激液体可以根据需要有序、定量的进行,从而有效地解决现有技术中所述存在的液体量难以精确控制、刺激强度难以更改等问题,满足味觉刺激装置所需要的多路刺激、单一刺激、自动控制、电磁屏蔽、成像同步等要求。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以作如下改进:
作为优选的方案,上述的上位机控制软件包括:
味觉刺激序列显示模块,用于输入刺激参数;
味觉刺激序列呈现模块,用于在刺激执行过程中分时显示工作状态。
采用上述优选的方案,可以实现上位机控制软件的更为细化的设置和功能。
作为优选的方案,上述的刺激参数包括味觉刺激工作时间、刺激液体种类、刺激液体种类释放先后顺序和/或刺激信息文件设置,刺激信息文件设置用于设定实验记录信息存放的“txt”所存放的目录。
采用上述优选的方案,可以实现对于控制参数的多样化设置。
作为优选的方案,上述的脉冲波还通过光电耦合和光电隔离模块进行处理,该光电耦合和光电隔离模块对脉冲波进行调理整形并调制脉冲波的占空比,该光电耦合和光电隔离模块再通过光电耦合和光电隔离效应将处理过的脉冲波发送至下位机控制模块。
采用上述优选的方案,可以在脉冲波的传递过程中,避免外界的干扰或者对信号的削弱现象。
作为优选的方案,上述的光电耦合和光电隔离模块还将处理过的脉冲波先行传递给3-8译码器的输入端,经该3-8译码器后再传递至下位机控制模块的引脚。
采用上述优选的方案,可以在少于8路液体刺激电路下分时使用同一个脉冲计数端,从而降低了对于微控制器的计数端个数的要求,从硬件性能需求方面降低了电路成本。
作为优选的方案,上述的味觉刺激装置还包括液体泵,用于驱动刺激液体存放单元内的刺激液体释放至液体通路内。
采用上述优选的方案,可以根据需要向液体通路通入所需要的刺激液体,同时还可以使刺激液体具有满足流量计测量范围内的流速。
作为优选的方案,上述的液体泵为12V医用直流液体泵。
采用上述优选的方案,可以为节省废液实现回收设计,实现在需要时液体泵才工作,同时还可以提高整套装置的工作效率。
作为优选的方案,上述的继电器向电磁阀发送的控制信号还经RC回路处理。
采用上述优选的方案,由于继电器的输出信号会产生毛刺,这时候会需要光电耦合和光电隔离模块的光电耦合部件对毛刺起隔离作用,而作为该光电耦合部件的替代方案或者补充方案,还可以利用RC回路减少毛刺信号,从而提高整个电路的抗干扰能力,增强控制系统的可靠性。
作为优选的方案,上述的下位机控制模块在刺激完成后还控制启动提示模块,该提示模块给予外界提醒。
采用上述优选的方案,可以提示外界注意味觉刺激的完成。
作为优选的方案,上述的流量计为涡轮流量计,通过其叶片的转动形成连续的呈矩形的脉冲波。
采用上述优选的方案,能够利用液体的流动驱动涡轮并以该涡轮的形式产生脉冲波。
附图说明
图1为本发明的味觉刺激装置的结构框图。
图2为本发明的味觉刺激装置在一种实施方式下的结构示意图。
图3为本发明的温度觉刺激装置的实施流程图。
其中,101.上位机控制软件 102.数据采集卡 103.电源模块 104.下位机控制模块 105.光电耦合和光电隔离模块 106.液体输送模块107.液体泵 201.流量计 202.继电器 203.电磁阀 204.刺激液体存放单元 205.医用长导管 206.一次性医用细管。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的,如图1-3所示,在本发明的味觉刺激装置的其中一些实施方式中,其包括:上位机控制软件101,用于对刺激液体的刺激参数进行设置并形成相应的控制参数;数据采集卡102,用于将控制参数转化为控制指令并发送至下位机控制模块104,具体可以为数据采集卡102接收上位机控制软件101设计的刺激序列,并通过串口方式发送至其数字输入/输出端,下位机控制模块104的微处理器以外部中断的方式接收数据采集卡102传输的控制指令,无刺激要求时,下位机控制模块104处于待机状态;下位机控制模块104,用于接收控制指令,并根据该控制指令控制开启液体通路上的继电器202,该继电器202驱动液体通路上的电磁阀203开启,具体可以为通过继电器202开闭改变电磁阀203所在电路的通断,来实现控制液体通路的通断的目的,从而刺激液体流出并开始向测试者进行味觉刺激;流量计201,其安装于液体通路上,刺激液体流经流量计201时,对该流量计201产生脉冲波,该脉冲波被发送至下位机控制模块104,下位机控制模块104的计数端开始对脉冲波进行计数,待计数达到下位机控制模块104内的设定值后,下位机控制模块104通过继电器202和电磁阀203关闭液体通路;电源模块103,用于向各单元提高多种幅值的电压,从而上述电路可以通多扩展多条液体输送通路提供多种刺激液体。
其中,上位机控制软件可以采用LabVIEW软件进行编程,实现用户自定义的刺激序列,该刺激序列可以包括味觉刺激序列显示模块和味觉刺激序列呈现模块,味觉刺激序列显示模块主要用来输入刺激序列的各种刺激参数,包括刺激种类、刺激序列参数(具体的刺激序列及刺激时间)、刺激总时间及刺激信息文件设置,“刺激信息文件设置”用于设定实验记录信息存放的txt所在的目录,味觉刺激序列呈现模块用于在刺激执行过程中分时显示工作状态,具体为用一个按钮在刺激执行过程中分时显示“开始”和“停止”两种状态;流量计201、继电器202和电磁阀203构成液体输送模块106,继电器(202)是常见的中间控制装置,是一种用低电压、小电流来控制高电压、大电流的自动开关,电磁阀(203)是典型的电控设备,所在通路闭合,电磁阀(203)开启、液体输送通路接通;液体通路在一种实施方式下可以包括医用长导管205和一次性医用细管206,也可以包括其他类型的管体。
本装置主要设置了上位机控制软件、数据采集卡、下位机控制模块和流量计,通过上位机控制软件实现对控制参数的设定,通过数据采集卡将该控制参数转换成可以被下位机控制模块识别的控制指令,下位机控制模块根据该控制指令控制启动继电器和电磁阀,液体通路内的液体随即被释放至测试者处,再通过液体通路上的流量计进行脉冲波的采集,然后反馈至下位机控制模块内,下位机控制模块将采集的计数与设定值进行比较,达到设定值后,下位机控制模块控制关闭液体通路。因此,本装置与现有技术相比,其可以实现对刺激液体的实时和定量输送,使得刺激液体可以根据需要有序、定量的进行,从而有效地解决现有技术中所述存在的液体量难以精确控制、刺激强度难以更改等问题,满足味觉刺激装置所需要的多路刺激、单一刺激、自动控制、电磁屏蔽、成像同步等要求。
为了进一步地优化本发明的实施效果,如图1和2所示,在本发明的味觉刺激装置的另一些实施方式中,在上述内容的基础上,上述的脉冲波还通过光电耦合和光电隔离模块105进行处理,该光电耦合和光电隔离模块105对脉冲波进行调理整形并调制脉冲波的占空比,该光电耦合和光电隔离模块105再通过光电耦合和光电隔离效应将处理过的脉冲波发送至下位机控制模块104。采用该实施方式的方案,可以在脉冲波的传递过程中,避免外界的干扰或者对信号的削弱现象。
为了进一步地优化本发明的实施效果,如图1和2所示,在本发明的味觉刺激装置的另一些实施方式中,在上述内容的基础上,上述的光电耦合和光电隔离模块105还将处理过的脉冲波先行传递给3-8译码器(未示出)的输入端,经该3-8译码器后再传递至下位机控制模块104的引脚。采用该实施方式的方案,可以在少于8路液体刺激电路下分时使用同一个脉冲计数端,从而降低了对于微控制器的计数端个数的要求,从硬件性能需求方面降低了电路成本。
为了进一步地优化本发明的实施效果,如图1和2所示,在本发明的味觉刺激装置的另一些实施方式中,在上述内容的基础上,上述的味觉刺激装置还包括液体泵107,用于驱动刺激液体存放单元内的刺激液体释放至液体通路内。采用该实施方式的方案,可以根据需要向液体通路通入所需要的刺激液体,同时还可以使刺激液体具有满足流量计测量范围内的流速。其中,该液体泵107可以具体为12V医用直流液体泵,可以为节省废液实现回收设计,实现在需要时液体泵才工作,同时还可以提高整套装置的工作效率。
为了进一步地优化本发明的实施效果,如图1和2所示,在本发明的味觉刺激装置的另一些实施方式中,在上述内容的基础上,上述的继电器向电磁阀发送的控制信号还经RC回路处理(未示出)。采用该实施方式的方案,由于继电器的输出信号会产生毛刺,这时候会需要光电耦合和光电隔离模块的光电耦合部件对毛刺起隔离作用,而作为该光电耦合部件的替代方案或者补充方案,还可以利用RC回路减少毛刺信号,从而提高整个电路的抗干扰能力,增强控制系统的可靠性。
为了进一步地优化本发明的实施效果,如图1和2所示,在本发明的味觉刺激装置的另一些实施方式中,在上述内容的基础上,上述的下位机控制模块104在刺激完成后还控制启动提示模块(未示出),该提示模块给予外界提醒,该提示模块具体可以以提示音给予必要的提醒,播放设备可以采用耳机。采用该实施方式的方案,可以提示外界注意味觉刺激的完成。
为了进一步地优化本发明的实施效果,如图1和2所示,在本发明的味觉刺激装置的另一些实施方式中,在上述内容的基础上,上述的流量计为涡轮流量计,通过其叶片的转动形成连续的呈矩形的脉冲波。采用该实施方式的方案,能够利用液体的流动驱动涡轮并以该涡轮的形式产生脉冲波。
其中,101.上位机控制软件102.数据采集卡103.电源模块104.下位机控制模块105.光电耦合和光电隔离模块106.液体输送模块107.液体泵201.流量计202.继电器203.电磁阀204.刺激液体存放单元205.医用长导管206.一次性医用细管。
本味觉刺激装置的工作流程如下:
味觉刺激装置与fMRI(功能磁共振成像)结合使用时,还需要使用刺激液体存储装置204、医用长导管205和一次性医用细管206,以保证实验条件符合医学实验要求。
结合图1-3所示,该工作流程如下:
(1)fMRI实验中,有三路液体刺激通路:开启电源模块103,电磁阀203开启、液体泵107工作,使三路液体通路(医用长导管205及一次性医用细管206)中分别通满刺激液体;
(2)用户在PC上的上位机软件101中编写刺激用的序列:填写软件界面中需要的参数信息及刺激信息文件保存目录;
(3)在fMRI图像开始采集的同时点击上位机控制软件101上的“开始”按钮,与fMRI仪器同步开始刺激;
(4)LabVIEW编写的刺激序列按照时间参数通过数据采集卡102转化为控制指令传送给下位机控制模块104,下位机控制模块104以外部中断的方式接收这些指令,并进行判断需要开启哪路液体通路中的继电器202,继电器202的开启导致相应通路中的电磁阀203闭合、开始工作,液体流通,流通的液体推动流量计201的叶片、产生一定频率的脉冲波,这些脉冲波经过相应电路的处理传至下位机控制模块104的计数端开始计数,待计数达到下位机控制模块104内设定的阈值后,反馈信号传至下位机控制模块104,下位机控制模块104控制关闭相应的液体通路,下位机控制模块104重新进入待机状态,等待数据采集卡102传输的下一次控制指令;
(5)在人体脑功能实验中,需要在液体刺激完成后,通过刺激完成提示音提示人体自行完成吞咽动作,吞咽动作需要在规定时间内完成,等待进入下一个刺激周期。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.味觉刺激装置,其特征在于,包括:
上位机控制软件,用于对刺激液体的刺激参数进行设置并形成相应的控制参数;
数据采集卡,用于将所述控制参数转化为控制指令并发送至下位机控制模块;
下位机控制模块,用于接收所述控制指令,并根据所述控制指令控制开启液体通路上的继电器,所述继电器驱动所述液体通路上的电磁阀开启,刺激液体流出并开始向测试者进行味觉刺激;
流量计,其安装于所述液体通路上,所述刺激液体流经所述流量计时,对所述流量计产生脉冲波,所述脉冲波被发送至所述下位机控制模块,所述下位机控制模块的计数端开始对所述脉冲波进行计数,待所述计数达到所述下位机控制模块内的设定值后,所述下位机控制模块通过所述继电器和电磁阀关闭所述液体通路;
电源模块,用于向各单元提高多种幅值的电压。
2.根据权利要求1所述的味觉刺激装置,其特征在于,所述上位机控制软件包括:
味觉刺激序列显示模块,用于输入所述刺激参数;
味觉刺激序列呈现模块,用于在刺激执行过程中分时显示工作状态。
3.根据权利要求1或2所述的味觉刺激装置,其特征在于,所述刺激参数包括味觉刺激工作时间、刺激液体种类、刺激液体种类释放先后顺序和/或刺激信息文件设置,所述刺激信息文件设置用于设定实验记录信息存放的“txt”所存放的目录。
4.根据权利要求1所述的味觉刺激装置,其特征在于,所述脉冲波还通过光电耦合和光电隔离模块进行处理,所述光电耦合和光电隔离模块对所述脉冲波进行调理整形并调制所述脉冲波的占空比,所述光电耦合和光电隔离模块再通过光电耦合和光电隔离效应将处理过的所述脉冲波发送至所述下位机控制模块。
5.根据权利要求4所述的味觉刺激装置,其特征在于,所述光电耦合和光电隔离模块还将处理过的所述脉冲波先行传递给3-8译码器的输入端,经所述3-8译码器后再传递至所述下位机控制模块的引脚。
6.根据权利要求1所述的味觉刺激装置,其特征在于,还包括液体泵,用于驱动刺激液体存放单元内的刺激液体释放至所述液体通路内。
7.根据权利要求6所述的味觉刺激装置,其特征在于,所述液体泵为12V医用直流液体泵。
8.根据权利要求1所述的味觉刺激装置,其特征在于,所述继电器向所述电磁阀发送的控制信号还经RC回路处理。
9.根据权利要求1所述的味觉刺激装置,其特征在于,所述下位机控制模块在刺激完成后还控制启动提示模块,所述提示模块给予外界提醒。
10.根据权利要求1所述的味觉刺激装置,其特征在于,所述流量计为涡轮流量计,通过其叶片的转动形成连续的呈矩形的所述脉冲波。
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EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |