CN110974167A - 一种滚动式触滑觉刺激装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种滚动式触滑觉刺激装置，包括动力装置、滚筒、导电柱、导电件以及导电板，滚筒，与动力装置的输出端固定连接；滚筒外壁设有间隔设置的第一纹理材料、第二纹理材料；导电柱设置于滚筒内，且与滚筒同轴设置；导电柱与滚筒转动连接；导电件嵌设于滚筒上，位于第一纹理材料与第二纹理材料之间；导电件的一端为接触端，另一端穿入滚筒内与导电柱接触；导电板通过导线与导电柱连接；导电板上设有用于实验动物、导电板、导电柱以及导电件形成通路时，在数据线上输出高电平的晶体管‑晶体管逻辑电路。本发明提供的一种滚动式触滑觉刺激装置，可以提供稳定的滑触觉刺激，并实现了触滑觉刺激和电生理信号的同步。

Description

一种滚动式触滑觉刺激装置
技术领域
本发明属于传感器技术领域，更具体的说，是涉及一种用于触滑觉诱发的生理电信号(例如肌电、脑电)感知实验的刺激装置。
背景技术
通过手指的触摸滑动可以感知物体的不同纹理、材质等微观表面结构和质地，最小分辨精度从几十纳米到几十微米。现有的研究表明手指可以获取各种传感信号，然后大脑进行整合得到产生不同的神经元放电活动。但是，这方面的生理学实验，主要依靠蒙眼或遮挡眼睛之后主动抓握或被动抓握，即将各种物体通过实验操作员手持触碰实验者，或者实验者通过摸索找到目标物体后进行触碰，操作起来比较繁琐，而且不能实现与电生理信号进行实时同步，为后续数据处理增加难度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，为研究大脑神经系统在手指触摸各种纹理材料时的电生理活动，提供了一种滚动式触滑觉刺激装置，旨在解决现有的涉及触滑觉的电生理实验中刺激不稳定、刺激时刻无法与电生理信号同步的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种滚动式触滑觉刺激装置，包括：
动力装置；
滚筒，与所述动力装置的输出端固定连接；所述滚筒外壁设有间隔设置且分别用于与实验动物的皮肤接触时，使动物皮肤产生相应触滑觉刺激的第一纹理材料、第二纹理材料；
导电柱，设置于所述滚筒内，且与所述滚筒同轴设置；所述导电柱与所述滚筒转动连接；
导电件，嵌设于所述滚筒上，位于所述第一纹理材料与所述第二纹理材料之间；所述导电件的一端为接触端，另一端穿入所述滚筒内与所述导电柱接触；以及
导电板，通过导线与所述导电柱连接；所述导电板上设有用于实验动物、所述导电板、所述导电柱以及所述导电件形成通路时，在数据线上输出高电平的晶体管-晶体管逻辑电路。
作为本申请另一实施例，所述滚筒为空心筒体结构，所述滚筒与所述动力装置固定连接的一侧封闭；所述滚筒的另一侧开口，用于所述导电柱设置于所述滚筒内。
作为本申请另一实施例，所述导电柱通过轴承与所述滚筒转动连接。
作为本申请另一实施例，所述动力装置包括：
电机；
转动轴，一端所述电机的输出端固定连接，另一端与所述滚筒固定连接。
作为本申请另一实施例，所述转动轴通过联轴器与所述电机的输出端固定连接；所述转动轴通过法兰与所述滚筒固定连接。
作为本申请另一实施例，所述转动轴上设有用于为所述转动轴提供支撑的第一轴承座。
作为本申请另一实施例，所述第一纹理材料、所述第二纹理材料、所述导电件分别设置在所述滚筒中间位置；所述第一纹理材料、所述第二纹理材料、所述导电件在所述滚筒外壁的宽度相同。
作为本申请另一实施例，所述第一纹理材料、所述第二纹理材料由尼龙、硅胶等材质制成；所述第一纹理材料、所述第二纹理材料分别以间隔点、条纹为纹理。
作为本申请另一实施例，所述滚筒由聚丙乙烯制成。
作为本申请另一实施例，所述滚筒外壁上设有用于分别镶嵌所述第一纹理材料、所述第二纹理材料的凹槽。
本发明提供的一种滚动式触滑觉刺激装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的一种滚动式触滑觉刺激装置，采用滚动方式提供触滑觉刺激，与传统主动触摸或被动触摸相比，该滚动式触滑觉装置采用全自动方式，可以提供稳定的滑触觉刺激。该滚动式触滑觉刺激装置利用生物体的导电性，构造了一条连接导电件、导电柱、导线、导电板和生物体的闭环电路，当滚筒上的导电件转动到生物体手指位置接触手指时，晶体管-晶体管逻辑电路产生高电平为两种刺激件之间的切换打上事件标记，事件打标为触滑觉刺激和电生理信号的同步提供事件对齐点，实现了触滑觉刺激和电生理信号的同步。该滚动式触滑觉刺激装置通过类似电刷的结构，使导电件经过固定不转的导电柱与导线相连接，防止导线拧结，从而可以进行长时程实验。该滚动式触滑觉刺激装置还具有结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且操作简单等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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一种滚动式触滑觉刺激装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种滚动式触滑觉刺激装置的整体结构爆炸图；
图3为本发明实施例所采用的电机与转动轴连接关系的结构示意图；
图4为本发明实施例所采用的电机与电机支撑板连接关系的爆炸图；
图5为本发明实施例所采用导电柱支撑板的爆炸图；
图6为本发明实施例所采用的导电柱与导电板连接关系的结构示意图。
图中：1、电机；2、联轴器；3、转动轴；4、第一轴承座；5、法兰；6、第一纹理材料；7、导电件；8、第二纹理材料；9、滚筒；10、导电柱；11、第二轴承座；12、导电板；13、导线；14、第一平键；15、第二平键；17、螺栓；18、螺母；19、轴承；20、第一垫块；21、电机支撑板；22、第二垫块；23、导电柱支撑板；24、晶体管-晶体管逻辑电路。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的一种滚动式触滑觉刺激装置进行说明。所述一种滚动式触滑觉刺激装置，包括动力装置、滚筒9、导电柱10、导电件7以及导电板12，滚筒9与动力装置的输出端固定连接；滚筒9外壁设有间隔设置且分别用于与实验动物的皮肤接触时，使动物皮肤产生相应触滑觉刺激的第一纹理材料6、第二纹理材料8；导电柱10设置于滚筒9内，且与滚筒9同轴设置；导电柱10与滚筒9转动连接；导电件7嵌设于滚筒9上，位于第一纹理材料6与第二纹理材料8之间；导电件7的一端为接触端，另一端穿入滚筒9内与导电柱10接触；导电板12通过导线13与导电柱10连接；导电板12上设有用于实验动物、导电板12、导电柱10以及导电件7形成通路时，在数据线上输出高电平的晶体管-晶体管逻辑电路24。
本实施例滚动式滑触觉实验装置的结构为：由滚筒9和位于滚筒9上的第一纹理材料6和第二纹理材料8构成刺激框架，由动力装置为滚筒9的滚动提供动力，镶嵌在滚筒9上的导电件7通过导线13与导电板12相连。
进行电生理学实验时，导电板12上站立实验动物，实验动物的手指固定在滚筒9下方与滚筒9表面的第一纹理材料6、导电件7以及第二纹理材料8轮流接触。当手指接触到导电件7时由于生物体的导电性，会在导电件7、导电柱10、导线13、导电板12和生物体之间形成闭环电路，并在晶体管-晶体管逻辑电路24触发下产生高电平构成事件打标输出。
本发明提供的一种滚动式触滑觉刺激装置，与现有技术相比，该滚动式触滑觉刺激装置采用滚动方式提供触滑觉刺激，与传统主动触摸或被动触摸相比，该滚动式触滑觉装置采用全自动方式，可以提供稳定的滑触觉刺激。该滚动式触滑觉刺激装置利用生物体的导电性，构造了一条连接导电件7、导电柱10、导线13、导电板12和生物体的闭环电路，当滚筒9上的导电件7转动到生物体手指位置接触手指时，晶体管-晶体管逻辑电路24产生高电平为两种刺激件之间的切换打上事件标记，事件打标为触滑觉刺激和电生理信号的同步提供事件对齐点，触滑觉刺激能与电生理信号实现同步。该滚动式触滑觉刺激装置通过类似电刷的结构，使导电件7经过固定不转的导电柱10与导线13相连接，防止导线13拧结，从而可以进行长时程实验。该滚动式触滑觉刺激装置还具有结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且操作简单等优点。
需要说明的是，滚筒9与导电柱10保持同轴心，但是导电柱10的外壁与滚筒9的内壁并不产生接触，滚筒9与导电柱10之间的空间留给导电件7，使导电件7镶嵌在滚筒9上且与导电柱10始终接触。滚筒9进行滚动过程中，导电件7随之滚动但是始终与导电柱10保持接触，作用是防止导线13拧结。
在本实例中，滚筒9表面设有用于嵌套导电件7的贯穿孔。导线13由铜质制成。
在本实施例中，晶体管-晶体管逻辑电路24设置在导电板12内，提高晶体管-晶体管逻辑电路24的隐蔽性，避免外界环境对晶体管-晶体管逻辑电路24的影响。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1及图2，滚筒9为空心筒体结构，滚筒9与动力装置固定连接的一侧封闭；滚筒9的另一侧开口，用于导电柱10设置于滚筒9内。滚筒9为空心结构，方便了导电柱10设置于滚筒9内，降低了整个装置的质量。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，第一纹理材料6、第二纹理材料8分别通过螺栓结构或抱箍结构与滚筒9可拆卸连接。第一纹理材料6或/和第二纹理材料8的拆卸安装方便快捷，有利于电生理实验的开展，进一步扩展刺激参数研究的范围，第一纹理材料6、第二纹理材料8是产生触滑觉的重要因素，可以通过更换至其他类型的第一纹理材料6或/和第二纹理材料8从而产生更多的触滑觉刺激，第一纹理材料6或/和第二纹理材料8的拆卸安装方便快捷，有利于电生理实验的开展，进一步扩展刺激参数研究的范围；
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1及图2，导电柱10通过轴承19与滚筒9转动连接。轴承19降低了导电柱10与滚筒9之间产生相对运动时需要克服的摩擦力，使得导电柱10与滚筒9的转动连接更平滑。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图4，动力装置包括电机1以及转动轴3，转动轴3一端与电机1的输出端固定连接，另一端与滚筒9固定连接。电机1通过转动轴3控制滚筒9的转动方向和转动速度。
在本实施例中，滚筒9、导电柱10和转动轴3保持同轴心，提高导电柱10、滚筒9以及转动轴3同步转动时的平稳性，防止转动过程中滚筒9和导电柱10产生撞击。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图4，转动轴3通过联轴器2与电机1的输出端固定连接，转动轴3与电机1连接关系简单，方便作业人员对转动轴3的更换。转动轴3通过法兰5与滚筒9固定连接，转动轴3与滚筒9连接关系简单，方便转动轴3与滚筒9的连接或分离。
在本实例中，转动轴3为圆柱体，在两端各有一个凹槽分别用于与电机1和法兰5的连接，从而为滚筒9提供转动力；如图3所示，四个螺母18配合四个螺栓17用于将法兰5固定在滚筒9的侧面，第一平键14和第二平键15用于电机1通过联轴器2与转动轴3的连接；如图3所示，本实施例中，法兰5的基座为圆柱体结构，四周均匀分布四个孔洞，用于将螺母18和螺栓17固定法兰5到滚筒9上，法兰基座中心凸起有用于与转动轴3连接的圆柱体。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图3，第一纹理材料6、第二纹理材料8、导电件7分别设置在滚筒9中间位置；第一纹理材料6、第二纹理材料8、导电件7在滚筒9外壁的宽度相同。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，第一纹理材料6、第二纹理材料8由尼龙、硅胶等材质制成；第一纹理材料6、第二纹理材料8分别以间隔点、条纹为纹理。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，滚筒9由聚丙乙烯制成。滚筒9质地较轻，绝缘，方便对滚筒9的移动。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，滚筒9外壁上设有用于分别镶嵌第一纹理材料6、第二纹理材料8的凹槽。凹槽可以防止第一纹理材料6、第二纹理材料8在滚筒9转动过程中产生滑动。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图6，转动轴3上设有用于为转动轴3提供支撑的第一轴承座4。第一轴承座4提高了转动轴3转动过程中的稳定性。
在本实施例中，电机1通过第一轴承座4和第一垫块20经电机支撑板21固定，从而保证电机1转动过程中的稳定安全。
在本实例中，导电柱10的整体为圆柱体结构，为了组装方便，在导电柱10的两端分别构造R为10mm的切角，并分别有直径为60mm和50mm的凸起，用于与第一轴承座4的结合。
在本实施例中，导电柱10通过第二轴承座11、第二垫块22和导电柱支撑板23固定，从而保证导电柱10的稳定、安全；其中，第二垫块22坐落于导电柱支撑板23的短边中心处，第二轴承座11位于第二垫块22的长边处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滚动式触滑觉刺激装置，其特征在于，包括：
动力装置；
滚筒，与所述动力装置的输出端固定连接；所述滚筒外壁设有间隔设置且分别用于与实验动物的皮肤接触时，使动物皮肤产生相应触滑觉刺激的第一纹理材料、第二纹理材料；
导电柱，设置于所述滚筒内，且与所述滚筒同轴设置；所述导电柱与所述滚筒转动连接；
导电件，嵌设于所述滚筒上，位于所述第一纹理材料与所述第二纹理材料之间；所述导电件的一端为接触端，另一端穿入所述滚筒内与所述导电柱接触；以及
导电板，通过导线与所述导电柱连接；所述导电板上设有用于实验动物、所述导电板、所述导电柱以及所述导电件形成通路时，在数据线上输出高电平的晶体管-晶体管逻辑电路。
2.如权利要求1所述的一种滚动式触滑觉刺激装置，其特征在于：所述滚筒为空心筒体结构，所述滚筒与所述动力装置固定连接的一侧封闭；所述滚筒的另一侧开口，用于所述导电柱设置于所述滚筒内。
3.如权利要求2任一项所述的一种滚动式触滑觉刺激装置，其特征在于：所述导电柱通过轴承与所述滚筒转动连接。
4.如权利要求1所述的一种滚动式触滑觉刺激装置，其特征在于，所述动力装置包括：
电机；以及
转动轴，一端与所述电机的输出端固定连接，另一端与所述滚筒固定连接。
5.如权利要求4所述的一种滚动式触滑觉刺激装置，其特征在于：所述转动轴通过联轴器与所述电机的输出端固定连接；所述转动轴通过法兰与所述滚筒固定连接。
6.如权利要求4所述的一种滚动式触滑觉刺激装置，其特征在于：所述转动轴上设有用于为所述转动轴提供支撑的第一轴承座。
7.如权利要求1所述的一种滚动式触滑觉刺激装置，其特征在于：所述第一纹理材料、所述第二纹理材料、所述导电件分别设置在所述滚筒中间位置；所述第一纹理材料、所述第二纹理材料、所述导电件在所述滚筒外壁的宽度相同。
8.如权利要求1所述的一种滚动式触滑觉刺激装置，其特征在于：所述第一纹理材料、所述第二纹理材料由尼龙、硅胶等材质制成；所述第一纹理材料、所述第二纹理材料分别以间隔点、条纹为纹理。
9.如权利要求1所述的一种滚动式触滑觉刺激装置，其特征在于：所述滚筒由聚丙乙烯制成。
10.如权利要求1-9任一项所述的一种滚动式触滑觉刺激装置，其特征在于：所述滚筒外壁上设有用于分别镶嵌所述第一纹理材料、所述第二纹理材料的凹槽。
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