CN109106370A - 触觉刺激装置及触觉脑图谱测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种触觉刺激装置及触觉脑图谱测量系统，涉及功能脑图谱测量设备的技术领域。本发明提供的触觉刺激装置包括：刺激组件、驱动端固定件和终端固定件，刺激组件包括伸缩驱动件、导管和导丝；导管一端连接于驱动端固定件，另一端连接于终端固定件；导丝穿入导管；伸缩驱动件与导丝的第一端连接，用于驱动导丝相对于导管运动，使导丝的第二端从导管中向外伸出或者向内退回。通过本发明提供的触觉刺激装置，缓解现有技术中施加触觉刺激的装置所存在的响应速度较慢，触觉刺激位点的施加精度较低的技术问题。

Description

触觉刺激装置及触觉脑图谱测量系统

技术领域

本发明涉及功能脑图谱测量设备的技术领域，尤其是涉及一种触觉刺激装置及触觉脑图谱测量系统。

背景技术

功能磁共振作为一种新兴的神经影响学方式，其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变，已广泛应用在探究人类的视觉、听觉和躯体感觉等功能脑图谱的研究中。

触觉是以客观事物为对象通过皮肤上的触觉感受器产生不同的动作电位，将外界的物理量转化为神经信号，传递至大脑体感皮质激发触觉脑功能，从而产生感觉、认知的复杂过程。

进行触觉脑图谱测量，需要对皮肤施加刺激，引发神经元活动。皮肤的个体差异较大，对触觉刺激位点进行精准定位是提高触觉脑图谱测量的准确性的重要因素。

功能磁共振设备周围具有强大磁场，铁磁性的物品不仅会对磁场产生干扰，而且具有极大的危险，因此，铁磁性的物品均不可置入核磁室。在测量过程中，被试者需要进入核磁室内，施加触觉刺激的装置靠近被试者。这就要求施加触觉刺激的装置具有核磁兼容性。

另外，大脑的活动是瞬时变化的，延时会降低测量的准确性，施加触觉刺激的装置需要具有较高的时间响应速度，对触觉刺激的控制需要快速响应。

但是，现有技术中的施加触觉刺激的装置响应速度较慢，触觉刺激位点的施加精度较低，触觉脑功能研究仪器研制滞后，使得触觉脑功能的研究相对落后于视觉和空间认知等脑功能研究的发展。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种触觉刺激装置及触觉脑图谱测量系统，以缓解现有技术中施加触觉刺激的装置所存在的响应速度较慢，触觉刺激位点的施加精度较低的技术问题。

本发明第一方面提供一种触觉刺激装置，用于触觉脑图谱测量，本发明提供的触觉刺激装置包括：刺激组件、驱动端固定件和终端固定件，刺激组件包括伸缩驱动件、导管和导丝；导管一端连接于驱动端固定件，另一端连接于终端固定件；导丝穿入导管；伸缩驱动件与导丝的第一端连接，用于驱动导丝相对于导管运动，使导丝的第二端从导管中向外伸出或者向内退回。

进一步的，驱动端固定件包括第一支座、第一支架和支架调位机构；导管的端部固定于第一支架；伸缩驱动件连接于第一支座，导丝的第一端连接于伸缩驱动件；第一支架连接于第一支座，并且支架调位机构与第一支架连接，用于带动第一支架相对于第一支座移动，以调整导管的端部与伸缩驱动件之间的距离。

进一步的，支架调位机构包括螺杆；第一支架滑动连接于第一支座；螺杆螺纹连接于第一支座，且与第一支架转动连接；相对于第一支座转动螺杆，可带动第一支架相对于第一支座移动。

进一步的，终端固定件包括导管连接板和导丝连接板；导管连接板上设置有导管穿出孔，导丝连接板上设置有导丝穿出孔；导丝连接板连接于导管连接板，并且导丝穿出孔与导管穿出孔相对；导管连接于导管穿出孔，导丝伸入导丝穿出孔。

进一步的，导管连接板和导丝连接板之间设置有空腔，导管穿过导管穿出孔，伸入空腔中；并且导管穿出孔与导丝穿出孔相错开。

进一步的，本发明提供的触觉刺激装置包括多个刺激组件；导管连接板设置有多个导管穿出孔，导丝连接板上设置有多个与导管穿出孔一一对应的导丝穿出孔；多个刺激组件中，导管分别一一对应地连接于导管穿出孔，导丝分别一一对应地连接于导丝穿出孔。

进一步的，多个导丝穿出孔在导丝连接板上均匀间隔分布。

进一步的，本发明提供的触觉刺激装置还包括控制组件，各个伸缩驱动件均与控制组件连接，控制组件可分别独立地控制各个伸缩驱动件的启停。

进一步的，伸缩驱动件包括气缸，控制组件包括多个电磁阀，电磁阀与气缸一一对应。

本发明第二方面提供一种触觉脑图谱测量系统，本发明提供的触觉脑图谱测量系统包括：核磁机和上述的触觉刺激装置；驱动端固定件和伸缩驱动件设置于核磁机外，终端固定件设置于核磁机内。

本发明提供的触觉刺激装置及触觉脑图谱测量系统，涉及功能脑图谱测量设备的技术领域。本发明提供的触觉刺激装置包括：刺激组件、驱动端固定件和终端固定件，刺激组件包括伸缩驱动件、导管和导丝；导管一端连接于驱动端固定件，另一端连接于终端固定件；导丝穿入导管；伸缩驱动件与导丝的第一端连接，用于驱动导丝相对于导管运动，使导丝的第二端从导管中向外伸出或者向内退回。将本发明提供的触觉刺激装置用于触觉脑图谱测量，终端固定件设置于核磁机内，驱动端固定件设置于核磁机外；伸缩驱动件连接于驱动端固定件；导管和导丝从核磁机外延伸至核磁机内。伸缩驱动件带动导丝在导管中沿导管移动，导丝靠近终端固定件的一端作伸缩运动，对被试者的皮肤进行按压，用作施加触觉刺激。

相比于气流冲击，导丝的横截面较小，与皮肤的接触面积小，触觉刺激位点的定位精度更高。

导丝从核磁机外延伸至核磁机外，使伸缩驱动件可设置于核磁机外，以避免伸缩驱动件受磁场干扰，且避免伸缩驱动件对核磁机内的磁场环境产生干扰，从而减小对测量结果的影响。

同时，导丝刚度较高，不易被压缩或拉伸。因此，在伸缩驱动件带动导丝的第一端运动时，导丝的第二端会快速产生相应的运动，对被试者的皮肤施加刺激，响应速度快。

综上所述，通过本发明提供的触觉刺激装置，缓解现有技术中施加触觉刺激的装置所存在的响应速度较慢，触觉刺激位点的施加精度较低的技术问题。

所述的触觉脑图谱测量系统与上述的触觉刺激装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

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触觉刺激装置的第一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的触觉刺激装置中驱动端固定件和伸缩驱动件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的触觉刺激装置中驱动固定件和刺激组件的第二种实施方式的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的触觉刺激装置中终端固定件的结构示意图。

图标：01-导丝；02-导管；03-气缸；041-第一支座；042-第一支架；043-螺杆；044-盒体；051-导丝连接板；052-导管连接板；06-导丝穿出孔。

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。

本发明实施例第一方面提供一种触觉刺激装置，用于触觉脑图谱测量，请参照图1-3，本发明实施例提供的触觉刺激装置包括：刺激组件、驱动端固定件和终端固定件，刺激组件包括伸缩驱动件、导管02和导丝01；导管02一端连接于驱动端固定件，另一端连接于终端固定件；导丝01穿入导管02；伸缩驱动件与导丝01的第一端连接，用于驱动导丝01相对于导管02运动，使导丝01的第二端从导管02中向外伸出或者向内退回。

具体地，将本发明实施例提供的触觉刺激装置用于触觉脑图谱测量，终端固定件设置于核磁机内，驱动端固定件设置于核磁机外；伸缩驱动件连接于驱动端固定件；导管02和导丝01从核磁机外延伸至核磁机内。伸缩驱动件带动导丝01在导管02中沿导管02移动，导丝01靠近终端固定件的一端作伸缩运动，对被试者的皮肤进行按压，用作施加触觉刺激。

相比于气流冲击，导丝01的横截面较小，与皮肤的接触面积小，触觉刺激位点的定位精度更高。

导丝01从核磁机外延伸至核磁机外，使伸缩驱动件可设置于核磁机外，以避免伸缩驱动件受磁场干扰，且避免伸缩驱动件对核磁机内的磁场环境产生干扰，从而减小对测量结果的影响。

同时，导丝01刚度较高，不易被压缩或拉伸。因此，在伸缩驱动件带动导丝01的第一端运动时，导丝01的第二端会快速产生相应的运动，对被试者的皮肤施加刺激，响应速度快。

具体地，终端驱动件、导管02和导丝01均采用非铁磁材料。

在一些实施例中，终端驱动件采用聚甲醛板材制成；导管02采用聚四氟乙烯制成，导丝01采用聚酯线材制成。

作为另一种实施方式，导丝01采用钢丝制成。

具体地，导丝01与导管02的内壁之间光滑配合，以减小导丝01在导管02中运动的阻力，使导丝01可在伸缩驱动件的推拉作用下，在导管02中顺畅运动。

具体地，伸缩驱动件的伸缩方向，与导管02连接于驱动端固定件的一端的开口的朝向平行，以有利于伸缩驱动件朝向导管02运动时推动导丝01向导管02内运动。

在一些实施例中，导丝01的第一端伸出导管02外，并且嵌入伸缩驱动件的运动部中，以使运动部向导管02运动，易于推动导丝01向导管02内运动。

作为另一种实施方式，刺激组件还包括连接柱，连接柱的一端伸入导管02中，可在导管02中移动，导丝01连接于连接柱；连接柱的另一端伸出导管02外，与伸缩驱动件连接。连接柱的刚度大于导丝01；伸缩驱动件带动连接柱在导管02中沿连接柱的长度方向移动，连接柱带动导丝01运动。

在一些实施例中，伸缩驱动件包括气缸03，气缸03结构简单，控制方便。并且，本发明实施例提供的触觉刺激装置，气缸03设置于核磁室外，缩短了与气源之间的距离，减小了供气管路的长度，从而减小了气动装置因气路中的气体受压缩而产生的运动延时。

作为另一种实施方式，伸缩驱动件还可以采用直线电机，导丝01与直线电机的动子连接。

作为另一种实施方式，伸缩驱动件还可以包括电动机和传动组件，电动机通过传动组件带动导丝01的第一端往复直线运动。

在一些实施例中，传动组件包括丝杠组件。

在一些实施例中，传动组件包括齿轮齿条传动组件。

进一步的，驱动端固定件包括第一支座041、第一支架042和支架调位机构；导管02的端部固定于第一支架042；伸缩驱动件连接于第一支座041，导丝01的第一端连接于伸缩驱动件；第一支架042连接于第一支座041，并且支架调位机构与第一支架042连接，用于带动第一支架042相对于第一支座041移动，以调整导管02的端部与伸缩驱动件之间的距离。

具体地，通过调整导管02的端部与伸缩驱动件之间的距离，可调节导丝01的第一端伸出导管02的部分的长度，从而调节导丝01的第二伸出导管02的长度，以调节导丝01伸出的行程，实现对导丝01施加于皮肤的触觉刺激的强度进行调整。

具体地，第一支座041可在第一支架042上平移，并且第一支座041相对于第一支架042移动的方向，平行于导管02连接于第一支架042的一端的开口的朝向。

进一步的，支架调位机构包括螺杆043；第一支架042滑动连接于第一支座041；螺杆043螺纹连接于第一支座041，且与第一支架042转动连接；相对于第一支座041转动螺杆043，可带动第一支架042相对于第一支座041移动。

具体地，螺杆043的一端插入第一支架042中，并可相对于第一支架042绕自身轴线转动。螺杆043相对于第一支座041转动，使自身相对于第一支座041沿自身轴线方向移动，并带第一支架042移动。

在一些实施例中，第一支座041上设置有条形孔，条形孔沿螺杆043的长度方向延伸；第一支架042上设置有与条形孔配合的螺纹孔，螺栓穿过条形孔，与该螺纹孔配合，可通过该螺栓将第一支架042与第一支座041之间锁紧。

在一些实施例中，驱动端固定件还包括盒体044；伸缩驱动件包括气缸03，气缸03的缸体固定于第一支座041，第一支座041固定于盒体044的一侧，导丝01穿过盒体044；第一支架042可相对于盒体044沿螺杆043的长度方向移动。

进一步的，终端固定件包括导管连接板052和导丝连接板051；导管连接板052上设置有导管穿出孔，导丝连接板051上设置有导丝穿出孔06；导丝连接板051连接于导管连接板052，并且导丝穿出孔06与导管穿出孔相对；导管02连接于导管穿出孔，导丝01伸入导丝穿出孔06。

具体地，导管02的端部固定于导管穿出孔；导丝01在伸缩驱动件的驱动下，从导丝穿出孔06伸出至导丝连接板051的外侧，或者第二端退回至导丝穿出孔06中。这样，受试者的手指或者手掌等受试区域贴近导丝连接板051，导丝01可对受试区域的皮肤施加触觉刺激。

在一些实施例中，导管02的端部卡接于导管穿出孔。

在一些实施例中，导管连接板052和导丝连接板051之间设置有空腔，导管02穿过导管穿出孔，伸入空腔中；并且导管穿出孔与导丝穿出孔06相错开。

具体地，一根导管02从一个导管穿出孔穿出，向相应的导丝穿出孔06延伸，导管02中的导丝01伸入导丝穿出孔06中。导管02在导管连接板052和导丝连接板051之间的部分发生弯折，该弯折的部分可阻止导管02沿导管穿出孔的轴线方向移动，从而使导管02的端部连接于导管穿出孔。

在将导管02安装到导管连接板052的过程中，可先使导丝穿出孔06与导管穿出孔正对设置，便于将导管02顺畅地穿入导管穿出孔中；然后相对于导管连接板052，推动导丝连接板051，使导管穿出孔与导丝穿出孔06发生错位，带动导管连接板052与导丝连接板051之间的导管02发生弯折；将导管连接板052与导丝连接板051之间锁紧固定，实现导管02的端部连接于导管穿出孔。这样，可简化导管02的连接结构，提高装配效率。

进一步的，本发明实施例提供的触觉刺激装置包括多个刺激组件；导管连接板052设置有多个导管穿出孔，导丝连接板051上设置有多个与导管穿出孔一一对应的导丝穿出孔06；多个刺激组件中，导管02分别一一对应地连接于导管穿出孔，导丝01分别一一对应地连接于导丝穿出孔06。

具体地，多个刺激组件中的导丝01可分别对受试区域的不同位置施加触觉刺激，便于触觉脑图谱测量的进行。

进一步的，多个导丝穿出孔06在导丝连接板051上均匀间隔分布。

具体地，请参照图4，导丝穿出孔06在导丝连接板051上的分布区域设置为矩形。

具体地，可根据受试区域的面积大小和形状等特点，来选取不同的导丝连接板051和导管连接板052，来满足对导丝穿出孔06在导丝连接板051上的分布区域的形状和分布密度的要求。

进一步的，本发明实施例提供的触觉刺激装置还包括控制组件，各个伸缩驱动件均与控制组件连接，控制组件可分别独立地控制各个伸缩驱动件的启停。

具体地，各个导丝01的运动可独立控制，便于测量试验中，灵活地对受试区域的皮肤的不同位置施加触觉刺激。

在一部分测试实验中，可先使受试者的手指按压导丝连接板051，手指覆盖导丝连接板051上的一部分导丝01；被手指覆盖的导丝01，在手指的按压作用下，导丝01的第二端向导管02内运动，导丝01的第一端向导管02外运动；导丝连接板051上未被手指覆盖的导丝01，第二端则保持伸出至导丝连接板051外，第一端也未因手指的按压而发生运动。

本发明实施例提供的触觉刺激装置，各个伸缩驱动件可单独控制；这样，可根据导丝01的第一端是否发生运动，对与未被手指覆盖的导丝01连接的伸缩驱动件进行锁紧，以使这部分导丝01保持伸出导丝连接板051外，这部分导丝01围绕于受试者的手指外，形成与手指相配合的形状，可便于对手指进行定位，有利于使多次重复试验中，受试区域接受触觉刺激的位置保持一致。并且，由于不同个体的手指的形状差异性较大，本发明实施例提供的触觉刺激装置，多个导丝01相配合，对手指进行定位，易于与不同个体相适应，提高了装置的通用性。

进一步的，伸缩驱动件包括气缸03，控制组件包括多个电磁阀，电磁阀与气缸03一一对应。

具体地，请参照图3，多个气缸03的缸体均固定于盒体044，各个刺激组件中的导丝01分别与相对应的气缸03的活塞杆连接。

在一部分测试实验中，在开始测试前，控制组件控制各个气缸03均驱动导丝01伸出至导丝连接板051外；然后控制各个气缸03的进气口和出气口相连通或者均与外界连接，以使气缸03的活塞杆可相对于缸体自由移动，以便于被手指按压的一部分导丝01，推动活塞杆向缸体内退回。手指按压后，对未被导丝01驱动的气缸03，将进气口和出气口均关闭，以使这部分导丝01的第二端保持伸出状态。

本发明实施例第二方面提供一种触觉脑图谱测量系统，本发明实施例提供的触觉脑图谱测量系统包括：核磁机和上述的触觉刺激装置；驱动端固定件和伸缩驱动件设置于核磁机外，终端固定件设置于核磁机内。

具体地，驱动端固定件和伸缩驱动件位于核磁机外，可减少与磁场之间的影响；导丝01和导管02延伸至核磁机内，对受试者施加触觉刺激。核磁机利用磁振造影，来测量受试者在被施加触觉刺激后，神经元活动所引发之血液动力的改变。

最后应说明的是：本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可；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；在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。而这些修改、替换或者组合，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)

1.一种触觉刺激装置，用于触觉脑图谱测量，其特征在于，包括：刺激组件、驱动端固定件和终端固定件，所述刺激组件包括伸缩驱动件、导管和导丝；

所述导管一端连接于所述驱动端固定件，另一端连接于所述终端固定件；所述导丝穿入所述导管；

所述伸缩驱动件与所述导丝的第一端连接，用于驱动所述导丝相对于所述导管运动，使所述导丝的第二端从所述导管中向外伸出或者向内退回。

2.根据权利要求1所述的触觉刺激装置，其特征在于，所述驱动端固定件包括第一支座、第一支架和支架调位机构；

所述导管的端部固定于所述第一支架；

所述伸缩驱动件连接于所述第一支座，所述导丝的第一端连接于所述伸缩驱动件；

所述第一支架连接于所述第一支座，并且所述支架调位机构与所述第一支架连接，用于带动所述第一支架相对于所述第一支座移动，以调整所述导管的端部与所述伸缩驱动件之间的距离。

3.根据权利要求2所述的触觉刺激装置，其特征在于，所述支架调位机构包括螺杆；所述第一支架滑动连接于所述第一支座；

所述螺杆螺纹连接于所述第一支座，且与所述第一支架转动连接；相对于所述第一支座转动所述螺杆，可带动所述第一支架相对于所述第一支座移动。

4.根据权利要求1所述的触觉刺激装置，其特征在于，所述终端固定件包括导管连接板和导丝连接板；

所述导管连接板上设置有导管穿出孔，所述导丝连接板上设置有导丝穿出孔；

所述导丝连接板连接于所述导管连接板，并且所述导丝穿出孔与所述导管穿出孔相对；

所述导管连接于所述导管穿出孔，所述导丝伸入所述导丝穿出孔。

5.根据权利要求4所述的触觉刺激装置，其特征在于，所述导管连接板和所述导丝连接板之间设置有空腔，所述导管穿过所述导管穿出孔，伸入所述空腔中；

并且所述导管穿出孔与所述导丝穿出孔相错开。

6.根据权利要求4所述的触觉刺激装置，其特征在于，所述触觉刺激装置包括多个所述刺激组件；

所述导管连接板设置有多个所述导管穿出孔，所述导丝连接板上设置有多个与所述导管穿出孔一一对应的所述导丝穿出孔；

多个所述刺激组件中，所述导管分别一一对应地连接于所述导管穿出孔，所述导丝分别一一对应地连接于所述导丝穿出孔。

7.根据权利要求6所述的触觉刺激装置，其特征在于，多个所述导丝穿出孔在所述导丝连接板上均匀间隔分布。

8.根据权利要求7所述的触觉刺激装置，其特征在于，所述触觉刺激装置还包括控制组件，各个所述伸缩驱动件均与所述控制组件连接，所述控制组件可分别独立地控制各个所述伸缩驱动件的启停。

9.根据权利要求8所述的触觉刺激装置，其特征在于，所述伸缩驱动件包括气缸，所述控制组件包括多个电磁阀，所述电磁阀与所述气缸一一对应。

10.一种触觉脑图谱测量系统，其特征在于，包括：核磁机和如权利要求1-9任一项所述的触觉刺激装置；

所述驱动端固定件和所述伸缩驱动件设置于所述核磁机外，所述终端固定件设置于所述核磁机内。