專利名稱:一種壓力刺激試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種壓力刺激試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)，其中上述系統(tǒng)主要包括壓力刺激試驗(yàn)裝置、PC控制系統(tǒng)、PLC控制器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；在具體結(jié)構(gòu)中壓力刺激試驗(yàn)裝置由包括施力組件和所述施力組件同軸排布設(shè)置的測力組件。本實(shí)用新型提供的壓力刺激試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)對(duì)壓力刺激試驗(yàn)裝置進(jìn)行自動(dòng)化控制，通過自動(dòng)化控制壓力刺激試驗(yàn)裝置可進(jìn)行精確施加壓力的控制，并通過實(shí)際反饋的壓力測量信號(hào)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)和再補(bǔ)償；確保壓力刺激試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力結(jié)果都是準(zhǔn)確真實(shí)的，并可以提供得到真實(shí)精確的試驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到了試驗(yàn)要求。
【專利說明】一種壓力刺激試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械裝備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種壓力刺激試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]臨床醫(yī)學(xué)以及基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，在制造實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⑻弁闯潭仍u(píng)估、疼痛相關(guān)表情、行為以及生理參數(shù)變化等系列疼痛科學(xué)研宄中往往需要對(duì)人體或動(dòng)物體施加壓力，以期達(dá)到壓力刺激誘發(fā)的痛覺。傳統(tǒng)的機(jī)械性傷害性壓力刺激誘發(fā)疼痛的設(shè)備不能達(dá)到遠(yuǎn)程控制、精準(zhǔn)控制的要求，通常需要實(shí)驗(yàn)人員手持操作，且在壓力刺激誘發(fā)疼痛的過程中，存在壓力值及時(shí)間變量的可控制性差，精準(zhǔn)度低，數(shù)據(jù)反饋不完整等問題，從而影響疼痛科學(xué)研宄、疼痛臨床評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。
[0003]因此，現(xiàn)有技術(shù)的壓力刺激誘發(fā)疼痛的方式所施加的壓力值精準(zhǔn)度低、可調(diào)節(jié)性差，痛覺刺激的持續(xù)時(shí)間以及相鄰刺激的間隔時(shí)間都無法準(zhǔn)確控制，而且不具備壓力反饋及再調(diào)節(jié)功能，實(shí)驗(yàn)過程中的安全性能差。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員的現(xiàn)場操作在一定程度上對(duì)受試者或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物產(chǎn)生心理影響，很顯然現(xiàn)有技術(shù)的壓力刺激誘發(fā)疼痛的方式無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。
[0004]綜上所述，如何克服現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)缺陷是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種壓力刺激試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)問題。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本實(shí)用新型提供的一種壓力刺激試驗(yàn)裝置，包括施力組件和所述施力組件同軸排布設(shè)置的測力組件，其中:
[0008]所述施力組件包括依次設(shè)置的電機(jī)、絲杠、滾珠絲杠螺母、連接板、直線軸承、光杠、壓力彈簧、承力臺(tái)和承力板；所述電機(jī)與所述絲杠同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述絲杠與所述滾珠絲杠螺母螺紋連接；所述連接板的一端固定連接在所述滾珠絲杠螺母的頂部；所述連接板的另一端固定連接在所述直線軸承的頂部；所述直線軸承、所述連接板和所述壓力彈簧沿著所述光杠自下而上依次套接，且所述連接板接觸連接所述壓力彈簧的底部；所述壓力彈簧上端與所述承力臺(tái)下端接觸連接；所述承力臺(tái)與所述承力板接觸連接；
[0009]所述測力組件包括自上而下依次設(shè)置的頂蓋、稱重測力傳感器、壓力接觸頭；其中，所述頂蓋的底部設(shè)置有用于作為所述承力臺(tái)滑動(dòng)的軌道腔體；所述頂蓋的所述軌道腔體內(nèi)自上而下依次排列設(shè)置所述稱重測力傳感器、所述壓力接觸頭、所述承力板和所述承力臺(tái)；所述稱重測力傳感器設(shè)置在所述頂蓋的底面與所述壓力接觸頭之間，并與所述壓力接觸頭電連接；所述壓力接觸頭的底部與所述承力板的頂面貼合，實(shí)際工作狀態(tài)下可分離；實(shí)際工作狀態(tài)下，所述壓力接觸頭的底部與所述承力板的頂面之間分離，形成試驗(yàn)腔體，所述試驗(yàn)腔體用于固定受力人體部位。
[0010]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，所述壓力刺激試驗(yàn)裝置還包括機(jī)架；所述施力組件還包括設(shè)置在所述電機(jī)的底部的承接板，所述承接板分別與所述機(jī)架和所述電機(jī)固定連接；所述機(jī)架還與所述絲桿的兩端通過軸承固定連接。
[0011]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，所述施力組件還包括設(shè)置在所述電機(jī)的底部的聯(lián)軸器:所述聯(lián)軸器的兩端分別與所述電機(jī)的輸出軸與所述絲杠鍵連接。
[0012]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，所述施力組件還包括設(shè)置在所述絲杠的頂端的深溝球軸承，所述深溝球軸承與所述絲杠的頂端成軸承配合連接。
[0013]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，所述施力組件還包括設(shè)置所述絲杠的尾端的止推軸承，所述止推軸承與所述絲杠的尾端成軸承配合連接。
[0014]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，所述測力組件還包括直線軸承；所述直線軸承豎直固定連接在所述機(jī)架上，且所述直線軸承與所述連接板滑動(dòng)連接。
[0015]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，在所述測力組件結(jié)構(gòu)中，所述壓力接觸頭與所述承力板可拆卸連接。所述連接板為鋼板。
[0016]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，在所述施力組件結(jié)構(gòu)中，所述電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)；所述壓力彈簧為圓柱螺旋狀壓力彈簧。
[0017]相應(yīng)地，本實(shí)用新型還提供了一種壓力刺激試驗(yàn)系統(tǒng)，包括上述的壓力刺激試驗(yàn)裝置，還包括控制系統(tǒng)；
[0018]所述控制系統(tǒng)具體包括PC控制系統(tǒng)、PLC控制器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
[0019]所述PC控制系統(tǒng)分別與所述PLC控制器和所述稱重測力傳感器串口通信連接；
[0020]所述PLC控制器與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電連接；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與所述電機(jī)電連接。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0022]本實(shí)用新型提供的一種壓力刺激試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)，分析上述壓力刺激試驗(yàn)裝置的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)可知:電機(jī)作為測力組件中直接的動(dòng)力輸出設(shè)備其被固定在機(jī)架上，其在旋轉(zhuǎn)過程中將會(huì)帶動(dòng)聯(lián)軸器以及絲杠同軸轉(zhuǎn)動(dòng)；由于絲杠與滾珠絲杠螺母螺紋連接，這樣上述這些零件組成了 “螺紋螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)”。在絲杠以不同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其絲杠上配合的滾珠絲杠螺母也將進(jìn)行豎直向上或是豎直向下的移動(dòng)；例如:在連接板豎直向上移動(dòng)時(shí)(在此過程中由于連接板的一端固定連接在滾珠絲杠螺母的頂部；連接板的另一端固定連接了側(cè)力組件中的壓力彈簧上；即壓力彈簧和連接板的另一端沿著光杠自下而上依次套接)，測量組件中的壓力彈簧也將受壓變形產(chǎn)生彈性變形。最后通過承力臺(tái)、承力板、壓力接觸頭、稱重測力傳感器、頂蓋實(shí)現(xiàn)逐級(jí)的壓力傳遞。由于承力板的底面與承力臺(tái)的頂面之間形成試驗(yàn)腔體用于固定受力物(例如，人體手指)；在此過程中電機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)過一系列機(jī)械聯(lián)動(dòng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)換，將輸入轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為彈簧壓縮量，產(chǎn)生不同大小的壓力，實(shí)現(xiàn)了不同壓力的痛覺刺激)。其中，當(dāng)壓力最終傳遞給稱重測力傳感器時(shí)，稱重測力傳感器還可以根據(jù)所受壓力檢測得到實(shí)際輸出的壓力值，并傳送給與其通信連接的PC控制系統(tǒng)(即PC機(jī)，或稱上位機(jī)，具體連接方式屬于現(xiàn)有技術(shù))。

【附圖說明】

[0023]為了更清楚地說明本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓力刺激試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓力刺激試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0026]附圖標(biāo)記:
[0027]1-電機(jī)；2-承接板；3-聯(lián)軸器；
[0028]4-深溝球軸承； 5-絲杠；6-滾珠絲杠螺母；
[0029]7-止推軸承；8-光杠；9-直線軸承；
[0030]10-連接板；11-壓力彈簧；12-承力臺(tái)；
[0031]13-承力板；14-壓力接觸頭；15-稱重測力傳感器；
[0032]16-頂蓋；100-壓力刺激試驗(yàn)裝置；101-PC控制系統(tǒng)；
[0033]102-PLC控制器； 103-步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0035]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0036]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0037]下面通過具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0038]參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種壓力刺激試驗(yàn)裝置，包括施力組件和所述施力組件同軸排布設(shè)置的測力組件，其中:
[0039]所述施力組件包括依次設(shè)置的電機(jī)1、絲杠5、連接板10、滾珠絲杠螺母6、光杠8、直線軸承9、壓力彈簧11、承力臺(tái)12和承力板13 ;所述電機(jī)I與所述絲杠5同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述絲杠5與所述滾珠絲杠螺母6螺紋連接；所述連接板10的一端固定連接在所述滾珠絲杠螺母6的頂部；所述連接板10的另一端固定連接在所述直線軸承9的頂部；所述直線軸承9、所述連接板10和所述壓力彈簧11沿著所述光杠8自下而上依次套接，且所述連接板10接觸連接所述壓力彈簧11的底部；所述壓力彈簧11上端與所述承力臺(tái)12下端接觸連接；所述承力臺(tái)12與所述承力板13接觸連接；需要說明的是，連接板即用于連接固定施力組件和測力組件的基板，其可以選擇使用多種材料，例如:作為一種優(yōu)選的可實(shí)施方式選擇使用鋼板作為連接板；上述電機(jī)可以選擇伺服電機(jī)或是步進(jìn)電機(jī)、變頻電機(jī)等，并不局限于使用步進(jìn)電機(jī)；只是作為最優(yōu)選的可實(shí)施方式，可以選擇使用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源。
[0040]所述測力組件包括自上而下依次設(shè)置的頂蓋16、稱重測力傳感器15和壓力接觸頭14 ;其中，所述頂蓋16的底部設(shè)置有用于作為所述承力臺(tái)12滑動(dòng)的軌道腔體；所述頂蓋16的所述軌道腔體內(nèi)自上而下依次排列設(shè)置所述稱重測力傳感器15、所述壓力接觸頭14、所述承力板13和所述承力臺(tái)12 ;所述稱重測力傳感器15設(shè)置在所述頂蓋16的底面與所述壓力接觸頭14之間，并與所述壓力接觸頭14電連接；所述壓力接觸頭14的底部與所述承力板13的頂面貼合，實(shí)際工作狀態(tài)下可分離；實(shí)際工作狀態(tài)下，所述壓力接觸頭14的底部與所述承力板13的頂面之間分離，所述試驗(yàn)腔體用于固定受力人體部位。
[0041]需要說明的是，上述連接板、上述圓柱螺旋壓力彈簧和上述承力臺(tái)排列設(shè)置；所述承力臺(tái)用于承接下方所述圓柱螺旋壓力彈簧傳遞的壓力，順序傳遞給承力板上面的受力物(如手指，手指即可以作為人體實(shí)現(xiàn)痛感試驗(yàn)的身體部位)；頂蓋還可以起到一定的防塵、固定作用，與此同時(shí)上述頂蓋將作為承力臺(tái)滑動(dòng)軌道。
[0042]需要說明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例中的關(guān)于電機(jī)是如何進(jìn)行控制可以選擇多種控制方式，例如:配合使用PLC控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，也可以選用變頻器或是模擬電路對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制；但是作為一種優(yōu)選的可實(shí)施方案，應(yīng)該選用PLC控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及步進(jìn)電機(jī)的組合方式。
[0043]下面對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓力刺激試驗(yàn)裝置的具體結(jié)構(gòu)做一下詳細(xì)說明:
[0044]在具體的壓力刺激試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)中，上述壓力刺激試驗(yàn)裝置具體還包括機(jī)架；所述施力組件還包括設(shè)置在所述電機(jī)的底部的承接板2，所述承接板2分別與所述機(jī)架和所述電機(jī)I固定連接；即承接板的主要是將電機(jī)固定在機(jī)架上；所述機(jī)架還與所述絲桿的兩端通過軸承固定連接。
[0045]具體地，所述施力組件還包括設(shè)置在所述電機(jī)的底部的聯(lián)軸器3:所述聯(lián)軸器3的兩端分別與所述電機(jī)I的輸出軸與所述絲杠5鍵連接。
[0046]需要說明的是，即通過上述鍵連接的連接方式可知:上述聯(lián)軸器主要起動(dòng)力傳遞作用，其可以將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩傳遞給絲杠，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)絲杠的同軸轉(zhuǎn)動(dòng)(即同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接)；
[0047]具體地，所述施力組件還包括設(shè)置在所述絲杠5的頂端的深溝球軸承4，所述深溝球軸承4與所述絲杠5的頂端成軸承配合連接。所述施力組件還包括設(shè)置所述絲杠的尾端的止推軸承7，所述止推軸承7與所述絲杠5的尾端成軸承配合連接。
[0048]需要說明的是，即上述深溝球軸承主要用于固定絲杠的頂端。然而止推軸承其可以承受豎直方向的載荷，其主要用于固定絲杠的尾端；止推軸承是用來專門承受軸向力的專用軸承，其承受軸平行的方向的力載荷的能力和作用更加突出。
[0049]具體地，所述測力組件還包括直線軸承9 ;所述直線軸承9豎直固定連接在所述機(jī)架上，且所述直線軸承9與所述連接板10滑動(dòng)連接。
[0050]具體地，在所述測力組件結(jié)構(gòu)中，所述壓力接觸頭14與所述承力板13可拆卸連接。需要說明的是，通過不同的壓力接觸頭的調(diào)換，可以實(shí)現(xiàn)最合適的施壓條件；
[0051]具體地，在所述施力組件結(jié)構(gòu)中，所述電機(jī)I為步進(jìn)電機(jī)；所述壓力彈簧11為圓柱螺旋狀壓力彈簧。
[0052]如圖1所示，下面對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的壓力刺激試驗(yàn)裝置的具體各個(gè)組成結(jié)構(gòu)構(gòu)造分別做一下簡要介紹:
[0053]電機(jī)I (在其中一個(gè)實(shí)施方式中為步進(jìn)電機(jī)):由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直接控制，是機(jī)械系統(tǒng)部分的輸入端、動(dòng)力源；承接板2:將步進(jìn)電機(jī)固定在機(jī)架上；聯(lián)軸器3:起動(dòng)力傳遞作用，將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)；深溝球軸承4:固定絲杠；絲杠5:運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)化，將絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾珠絲杠螺母的直線運(yùn)動(dòng)；滾珠絲杠螺母6:與絲杠形成滾珠絲杠螺母副；止推軸承7:固定絲杠、承受豎直方向的載荷；光杠8: (I)、傳遞直線運(yùn)動(dòng)，為直線軸承和承力板提供直線運(yùn)動(dòng)的軌道(2)、作為彈簧的導(dǎo)桿，防止彈簧失穩(wěn)；直線軸承9:傳遞直線運(yùn)動(dòng)；連接板10(即鋼板):固聯(lián)滾珠絲杠螺母和直線軸承；壓力彈簧11 (即在一種優(yōu)選的可實(shí)施方式中其特指圓柱螺旋壓力彈簧):能量轉(zhuǎn)換，將直線位移轉(zhuǎn)化為彈簧勢能實(shí)現(xiàn)指定壓力；承力臺(tái)12:承接下方彈簧壓力，傳遞給承力板上面的受力物(如手指)；承力板13:固定受力物位置；壓力接觸頭14:通過不同的壓力接觸頭的調(diào)換，實(shí)現(xiàn)最合適的施壓條件；稱重測力傳感器15:檢測力、反饋力；頂蓋16:防塵、固定、作為承力臺(tái)滑動(dòng)軌道。
[0054]需要說明的是，分析上述壓力刺激試驗(yàn)裝置的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)可知:電機(jī)作為測力組件中直接的動(dòng)力輸出設(shè)備其被固定在機(jī)架上，其在旋轉(zhuǎn)過程中將會(huì)帶動(dòng)聯(lián)軸器以及絲杠同軸轉(zhuǎn)動(dòng)；由于絲杠與滾珠絲杠螺母螺紋連接，這樣上述這些零件組成了“螺紋螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)”。在絲杠以不同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其絲杠上配合的滾珠絲杠螺母也將進(jìn)行豎直向上或是豎直向下的移動(dòng)；例如:在連接板豎直向上移動(dòng)時(shí)(在此過程中由于連接板的一端固定連接在滾珠絲杠螺母的頂部；連接板的另一端固定連接了側(cè)力組件中的壓力彈簧上；即壓力彈簧和連接板的另一端沿著光杠自下而上依次套接)，測量組件中的壓力彈簧也將受壓變形產(chǎn)生彈性變形。最后通過承力臺(tái)、承力板、壓力接觸頭、稱重測力傳感器、頂蓋實(shí)現(xiàn)逐級(jí)的壓力傳遞。由于承力板的底面與承力臺(tái)的頂面之間形成試驗(yàn)腔體用于固定受力物(例如，人體手指)；在此過程中電機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)過一系列機(jī)械聯(lián)動(dòng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)換，將輸入轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為彈簧壓縮量，產(chǎn)生不同大小的壓力，實(shí)現(xiàn)了不同壓力的痛覺刺激。)。其中，當(dāng)壓力最終傳遞給稱重測力傳感器時(shí)，稱重測力傳感器還可以根據(jù)所受壓力檢測得到實(shí)際輸出的壓力值；
[0055]需要說明的是，PC控制系統(tǒng)與稱重測力傳感器和PLC控制器均建立的通信連接(即圖2中串口線示意了相關(guān)連接關(guān)系)；具體地，稱重測力傳感器與PC控制系統(tǒng)存在接口連接(例如:RS232總線串口、RS485總線串口等其他總線串口方式)；本實(shí)用新型實(shí)施例中的PLC控制器可以采用不同的通訊協(xié)議與上位機(jī)(即PC機(jī)或稱PC控制系統(tǒng))連接，可以通過RS232的串口通訊，或者通過RS485串行通訊，當(dāng)用上位機(jī)(即PC機(jī))和PLC控制器通訊的時(shí)候不但可以采用傳統(tǒng)的D形式的串行通訊，還可以采用更適合工業(yè)控制的雙線的PROFIBUS-DP通訊。關(guān)于通信模板的選擇屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的公知常識(shí)，本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)此不再贅述。即PC機(jī)或稱PC控制系統(tǒng)通過串口線直接與現(xiàn)場可編程邏輯控制器進(jìn)行通信，在PC機(jī)配置過程中需設(shè)置串口屬性與現(xiàn)場PLC串口匹配，串口屬性主要有:波特率、停止位、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、流控制。在建立無線通信鏈路前，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(所述網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP))，成功建立通訊后，PLC控制器接收所采集的數(shù)據(jù)及從服務(wù)器(即PC控制系統(tǒng))接收到的控制指令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。這樣通過通訊接口以及稱重測力傳感器檢測的壓力大小反饋給控制系統(tǒng)以便于實(shí)現(xiàn)后續(xù)的壓力補(bǔ)償。
[0056]具體地，PC控制系統(tǒng)(即PC機(jī))對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行判別，決定是否對(duì)力進(jìn)行補(bǔ)償；即PC控制系統(tǒng)判斷當(dāng)實(shí)際輸出壓力值小于所要求輸出壓力值時(shí)，可以再通過PLC控制器實(shí)現(xiàn)壓力補(bǔ)償控制；PC控制系統(tǒng)判斷當(dāng)實(shí)際輸出壓力值大于所要求輸出壓力值時(shí)，可以再通過PLC控制器減少對(duì)壓力輸入的控制(上述即可通過上位機(jī)、PLC控制器的連接方式即可實(shí)現(xiàn)，關(guān)于程序部分均屬于現(xiàn)有成熟技術(shù)，對(duì)此本實(shí)用新型實(shí)施例不再一一贅述)。
[0057]相應(yīng)地，參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種壓力刺激試驗(yàn)系統(tǒng)，包括上述的壓力刺激試驗(yàn)裝置100，還包括控制系統(tǒng)；
[0058]所述控制系統(tǒng)具體包括PC控制系統(tǒng)101、PLC控制器102和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器103，
[0059]所述PC控制系統(tǒng)分別與所述PLC控制器和所述稱重測力傳感器串口通信連接；
[0060]所述PLC控制器與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電連接；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與所述電機(jī)電連接。
[0061]分析上述壓力刺激試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可知，其主要有機(jī)械執(zhí)行部分和控制部分兩部分組成；其中控制部分主要由PC控制系統(tǒng)、PLC控制器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等組成；
[0062]上述PC控制系統(tǒng)在其PC硬件的基礎(chǔ)上通過軟件應(yīng)用(包括各個(gè)處理模塊)實(shí)現(xiàn)的控制:首先通過用戶設(shè)置的預(yù)設(shè)的壓力值、次數(shù)、時(shí)間的輸入?yún)?shù)值再有PLC控制器控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。PLC控制器的脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生系列輸出信號(hào)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，形成動(dòng)力源(隨后動(dòng)力源經(jīng)過一系列機(jī)械聯(lián)動(dòng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)換，將輸入轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為彈簧壓縮量，產(chǎn)生不同大小的壓力，實(shí)現(xiàn)了不同壓力的痛覺刺激。)，在此過程中控制系統(tǒng)完成了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、指定頻率和時(shí)長、扭矩等進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；然而步進(jìn)電機(jī)其轉(zhuǎn)速、指定頻率和時(shí)長、扭矩等因素都會(huì)決定上述施力組件驅(qū)動(dòng)對(duì)側(cè)的測力組件中的圓柱螺旋狀壓力彈簧的彈性形變量(進(jìn)而影響其施加壓力的大小)；最終通過控制系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)精確的壓力刺激(即定量的施加壓力痛覺刺激)，與此同時(shí)改變和調(diào)節(jié)PLC控制器上的指定頻率和時(shí)長的控制節(jié)點(diǎn)，便可以實(shí)現(xiàn)單次“痛覺刺激持續(xù)時(shí)間”以及多次“痛覺刺激施加間隔時(shí)間”的精確控制調(diào)節(jié)(關(guān)于PLC控制器時(shí)間節(jié)點(diǎn)、頻率節(jié)點(diǎn)的控制屬于公知技術(shù)，對(duì)此本實(shí)用新型實(shí)施例不予保護(hù))。
[0063]最后，PC控制系統(tǒng)還可以接收稱重測力傳感器檢測的實(shí)際輸出壓力值(即反饋信號(hào))；隨后對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行判別，決定是否對(duì)力進(jìn)行補(bǔ)償。
[0064]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上述壓力刺激試驗(yàn)系統(tǒng)，主要通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(即對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制，本實(shí)用新型實(shí)施例不僅僅限定于PLC控制器、PC機(jī)組成的控制系統(tǒng)，還可以是模擬電路的控制系統(tǒng)，還可以是變頻器等設(shè)備)結(jié)合壓力刺激試驗(yàn)裝置可進(jìn)行精確施加壓力的控制，并通過實(shí)際反饋的壓力測量信號(hào)進(jìn)行測量反饋；確保壓力刺激試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力結(jié)果都是準(zhǔn)確真實(shí)的，并可以提供得到真實(shí)精確的試驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到了試驗(yàn)要求。
[0065]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓力刺激試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)，其中應(yīng)用壓力刺激試驗(yàn)系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，控制施加相應(yīng)大小的力，從而實(shí)現(xiàn)指定等級(jí)的痛覺刺激。與此同時(shí)，其結(jié)合巧妙的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了定量的施加壓力痛覺刺激控制，單次“痛覺刺激持續(xù)時(shí)間”的控制以及多次“痛覺刺激施加間隔時(shí)間”的精準(zhǔn)控制。通過本儀器的控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多次、定時(shí)、定頻、定量的精準(zhǔn)痛覺刺激。因此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓力刺激試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)的功能更為多樣，操作更加便捷，且試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)可靠。
[0066]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力刺激試驗(yàn)裝置，其特征在于， 包括施力組件和測力組件，其中: 所述施力組件包括依次設(shè)置的電機(jī)、絲杠、滾珠絲杠螺母、連接板、直線軸承、光杠、壓力彈簧、承力臺(tái)和承力板；所述電機(jī)與所述絲杠同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述絲杠與所述滾珠絲杠螺母螺紋連接；所述連接板的一端固定連接在所述滾珠絲杠螺母的頂部；所述連接板的另一端固定連接在所述直線軸承的頂部；所述直線軸承、所述連接板和所述壓力彈簧沿著所述光杠自下而上依次套接，且所述連接板接觸連接所述壓力彈簧的底部；所述壓力彈簧上端與所述承力臺(tái)下端接觸連接；所述承力臺(tái)與所述承力板接觸連接； 所述測力組件包括自上而下依次設(shè)置的頂蓋、稱重測力傳感器、壓力接觸頭；其中，所述頂蓋的底部設(shè)置有用于作為所述承力臺(tái)滑動(dòng)的軌道腔體；所述頂蓋的所述軌道腔體內(nèi)自上而下依次排列設(shè)置所述稱重測力傳感器、所述壓力接觸頭、所述承力板和所述承力臺(tái)；所述稱重測力傳感器設(shè)置在所述頂蓋的底面與所述壓力接觸頭之間，并與所述壓力接觸頭電連接；所述壓力接觸頭的底部與所述承力板的頂面貼合，實(shí)際工作狀態(tài)下可分離；實(shí)際工作狀態(tài)下，所述壓力接觸頭的底部與所述承力板的頂面之間分離，形成試驗(yàn)腔體，所述試驗(yàn)腔體用于固定受力人體部位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力刺激試驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述壓力刺激試驗(yàn)裝置還包括機(jī)架；所述施力組件還包括設(shè)置在所述電機(jī)的底部的承接板，所述承接板分別與所述機(jī)架和所述電機(jī)固定連接；所述機(jī)架還與所述絲桿的兩端通過軸承固定連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力刺激試驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述施力組件還包括設(shè)置在所述電機(jī)的底部的聯(lián)軸器:所述聯(lián)軸器的兩端分別與所述電機(jī)的輸出軸與所述絲杠鍵連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力刺激試驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述施力組件還包括設(shè)置在所述絲杠的頂端的深溝球軸承，所述深溝球軸承與所述絲杠的頂端成軸承配合連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力刺激試驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述施力組件還包括設(shè)置所述絲杠的尾端的止推軸承，所述止推軸承與所述絲杠的尾端成軸承配合連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力刺激試驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述測力組件還包括直線軸承；所述直線軸承豎直固定連接在所述機(jī)架上，且所述直線軸承與所述連接板滑動(dòng)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力刺激試驗(yàn)裝置，其特征在于， 在所述測力組件結(jié)構(gòu)中，所述壓力接觸頭與所述承力板可拆卸連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力刺激試驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述連接板為鋼板。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力刺激試驗(yàn)裝置，其特征在于， 在所述施力組件結(jié)構(gòu)中，所述電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)；所述壓力彈簧為圓柱螺旋狀壓力彈簧。10.一種壓力刺激試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9所述的壓力刺激試驗(yàn)裝置，還包括控制系統(tǒng)； 所述控制系統(tǒng)具體包括PC控制系統(tǒng)、PLC控制器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器； 所述PC控制系統(tǒng)分別與所述PLC控制器和所述稱重測力傳感器串口通信連接； 所述PLC控制器與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電連接；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與所述電機(jī)電連接。
【文檔編號(hào)】A61B5-00GK204293135SQ201420736951
【發(fā)明者】于生元, 謝敬聃, 白逸冰, 王志強(qiáng), 劉若卓, 董釗 [申請(qǐng)人]于生元, 謝敬聃