基于生物电信息分配和驱动VR场景的闭环神经调控装置的制作方法

基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置
技术领域
1.本发明涉及神经调控装置领域，具体是基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置。


背景技术：

2.随着医学技术水平的不断进步，神经调控的概念被引出并应用于神经性医学治疗，神经调控是利用植入性或非植入性技术，采用电刺激或药物手段改变中枢神经、外周神经或自主神经系统活性从而来改善患病人群的症状，提高生命质量，现有的神经调控主体是脑深部刺激器(dbs)、脊髓刺激器(scs)、骶神经刺激器(sns)、迷走神经刺激器(vns)等，人工耳蜗、人工视觉系统也被逐渐的利用于相关的神经调控治疗。
3.在现有的主体设备发挥神经调控的效果时，大多需要精细的植入手术或佩戴安装，植入或佩戴的脑深部刺激器(dbs)、脊髓刺激器(scs)通过传输装置等可实时记录患者对神经刺激的反应，从而便于根据具体的神经反馈进行必要的调节，调整刺激的性能、强度，改善治疗神经系统疾病的疗效；在该类装置的研发及实验中，需要大量的进行神经反馈的数据，记录在各类的临时外部刺激下，现有的神经调控主体设备的运行参数，从而对设备进行具体的改良和优化。
4.现有的装置多采用单点的外部接触式刺激，植入或佩戴神经调控主体设备的实验者对于外部的接触存在一定的预见性，导致的神经反馈有限，无法起到对真实情况的逼真模拟，基于此，需要一种改良的神经调控装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置，包括vr装置架，所述vr装置架包括主架、固定连接在主架上顶板和与顶板相对的底箱，所述顶板和底箱间设有一组竖直的转动杆件，两转动杆件围绕顶板和底箱的截面中心转动的安装在顶板和底箱间，所述转动杆件上均转动的安装有用于接触实验者、对进行vr模拟的实验者进行接触刺激的接触部，所述顶板中设有驱动两转动杆件进行转动的转动驱动结构，所述驱动结构中还设有用于控制转动杆件带动接触部转动的电磁离合部，所述底箱中设有驱动接触部进行随机高度抬升的气动升降组件。
8.作为本发明进一步的方案：所述顶板及底箱上均设有与转动杆件相匹配的环形转动槽。
9.作为本发明再进一步的方案：所述顶板中的转动驱动结构包括驱动部中的驱动组件、主动齿轮和从动间歇齿轮，所述驱动部的驱动组件的输出端竖直向下设置且连接转动板，所述转动板转动安装在顶板中，转动板的下端中心处设有转动安装在顶板中的主动齿
轮，主动齿轮的两侧对称的设置有从动间歇齿轮，所述从动间歇齿轮通过连接轴转动的安装在转动板下端，连接轴的下端伸出顶板外固定连接转动杆件，所述从动间歇齿轮上设有与主动齿轮相啮合的齿纹，所述驱动部的驱动组件与主动齿轮间设有电磁离合部。
10.作为本发明再进一步的方案：所述驱动部中的驱动组件包括电机、第一斜齿轮和第二斜齿轮，所述电机安装在顶板上端的驱动箱中，电机的输出端连接水平的驱动转轴，第一斜齿轮安装在驱动转轴上，所述第二斜齿轮安装在竖直设置的输出转轴上且与第二斜齿轮相互啮合，所述输出转轴的下端伸入顶板中固定连接转动板。
11.作为本发明再进一步的方案：所述电磁离合部包括离合转轴、副电磁块、传动盘、主电磁块和接触盘，所述传动盘安装在输出转轴的端头，接触盘与传动盘间隔相对设置且通过导向轴套滑动套接在离合转轴上，所述离合转轴上安装有主动齿轮，所述接触盘上设有若干圆弧状的楔形块，传动盘上设有与楔形块数量相对应的且与楔形块相互配合的卡槽，所述接触盘中心处设有贯穿套接孔，套接孔内通过若干连杆连接副电磁块，所述副电磁块竖直活动的安装在离合转轴中的安装槽中，副电磁块通过若干弹簧连接在安装槽中，所述传动盘上设有与副电磁块相对的主电磁块。
12.作为本发明再进一步的方案：所述底箱中的气动升降组件包括导向筒、连接套、活塞环、存置箱和鼓气组件，所述转动杆件的下端均安装在导向筒中，导向筒的下端固定连接连通导向筒的导气柱，所述导气柱安装在存置箱的排气口处，所述存置箱转动安装在底箱内的隔板上，所述导向筒中的转动杆件上套接有与导向筒相匹配的活塞环，所述活塞环通过套接在转动杆件上的连接套连接接触部，所述存置箱上还连接若干泄气管，所述底箱上设有若干与泄气管相对的安全孔，所述安全孔呈环形且非均匀分布，所述存置箱的下端中心处设有进气口且通过输气管连接鼓气组件的输出端。
13.作为本发明再进一步的方案：所述存置箱的下端设有滚轮，隔板上设有环形的、与存置箱的滚轮相匹配的导轨。
14.作为本发明再进一步的方案：所述接触部包括连接架和接触杆，所述连接架转动安装在连接套上，所述连接架与连接套的转动连接处设有扭簧，所述接触杆连接在连接架上。
15.作为本发明再进一步的方案：所述接触杆还设有弹性包裹层。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.该装置通过在现有的vr模拟设备中的改进，使实验者进行真实场景的模拟，在此间对其进行双点式接触神经刺激，相较于传统的单点式接触，双点刺激不仅仅增加了另一条神经反馈的输出量，同时还需要进行对比、分配等复杂的神经信号处理，便于获取丰富的神经反馈的数据和神经调控主体设备的运行参数，便于对备进行具体的改良和优化，且在此过程中，接触式刺激的进行不仅实现了相较于实验者的接触角度随机，其接触的高度亦随机处理，使得接触点存在不可预判性，从而逼真的获取足量的、精准的神经反馈信息。
附图说明
18.图1为基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置的结构示意图。
19.图2为基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置中驱动部的结构示意图。
20.图3为基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置中转动板的结构示意图。
21.图4为基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置中电磁离合部的结构示意图。
22.图5为基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置中接触盘的结构示意图。
23.图6为基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置中楔形块和卡槽的结构示意图。
24.图7为基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置中底箱的结构示意图。
25.图8为基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置中安全孔的结构示意图。
26.图9为基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置中接触部的结构示意图。
27.其中：1、主架；2、顶板；3、底箱；4、驱动部；401、驱动箱；402、电机；403、驱动转轴；404、第一斜齿轮；405、第二斜齿轮；406、输出转轴；5、转动杆件；6、接触部；601、连接架；602、接触杆；7、电磁离合部；701、离合转轴；702、副电磁块；703、弹簧；704、安装槽；705、传动盘；706、主电磁块；707、接触盘；708、导向轴套；709、楔形块；710、连杆；711、卡槽；8、连接轴；9、从动间歇齿轮；10、主动齿轮；11、导向筒；12、连接套；13、活塞环；14、泄气管；15、存置箱；16、导气柱；17、鼓气组件；18、输气管；19、安全孔；20、转动板；21、隔板。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
29.实施例1：
30.请参阅图1～图8，本发明实施例中，基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置，包括vr装置架，所述vr装置架包括主架1、固定连接在主架1上且具有一定水平高度的顶板2和与顶板2相对的底箱3，所述顶板2和底箱3间形成了供实验者进行vr模拟的活动空间，所述顶板2和底箱3间设有一组竖直的转动杆件5，两转动杆件5围绕顶板2和底箱3的截面中心转动的安装在顶板2和底箱3间，所述转动杆件5上均转动的安装有用于接触实验者、对进行vr模拟的实验者进行接触刺激的接触部6，所述顶板2中设有驱动两转动杆件5进行转动的转动驱动结构，所述驱动结构中还设有用于控制转动杆件5带动接触部6转动的电磁离合部7，所述底箱3中设有驱动接触部6进行随机高度抬升的气动升降组件。
31.具体的，所述顶板2中驱动两转动杆件5进行转动的转动驱动结构包括驱动部4中的驱动组件、主动齿轮10和从动间歇齿轮9，所述驱动部4的驱动组件的输出端竖直向下设置且连接转动板20，所述转动板20转动安装在顶板2中，转动板20的下端中心处设有转动安装在顶板2中的主动齿轮10，主动齿轮10的两侧对称的设置有从动间歇齿轮9，所述从动间
歇齿轮9通过连接轴8转动的安装在转动板20下端，连接轴8的下端伸出顶板2外固定连接转动杆件5，所述从动间歇齿轮9上设有与主动齿轮10相啮合的齿纹，所述驱动部4的驱动组件与主动齿轮10间设有电磁离合部7，通过电磁离合部7控制驱动部4的驱动组件输出的转动向主动齿轮10的传递；在驱动部4中驱动组件向转动板20输出转动时，转动板20跟随转动，其下端连接在从动间歇齿轮9跟随转动，从而带动连接轴8连接转动杆件5转动，顶板2及底箱3上均设有与转动杆件5相匹配的环形转动槽，当电磁离合部7工作使主动齿轮10接受驱动开始转动后，在转动初始状态下，从动间歇齿轮9的齿纹段均处于与主动齿轮10相啮合状态，从而在啮合转动的作用下，使从动间歇齿轮9和连接轴8转动，连接轴8下端转动杆件5发生自传，带动安装的接触部6进行水平转动，实现与实验者的接触。
32.其中，所述从动间歇齿轮9均为间歇齿轮，从动间歇齿轮9在接受驱动时，在不同的方位同时带动接触部6向站立在底箱3上的实验者转动，通过其间歇齿纹的作用，接触部6受驱动转动的角度小于360度，不进行连续的转动，优选的可设定为180度，从而在从动间歇齿轮9转动脱离齿纹接触后，停止接触部6的转动，实现了接触部6转动一定角度、对实验者进行接触刺激后即停止的效果，避免不必要的连续转动及接触部6过度转动给实验者带来损伤。
33.作为补充的，所述驱动部4中的驱动组件包括电机402、第一斜齿轮404和第二斜齿轮405，所述电机402安装在顶板2上端的驱动箱401中，电机402的输出端连接水平的驱动转轴403，第一斜齿轮404安装在驱动转轴403上，所述第二斜齿轮405安装在竖直设置的输出转轴406上且与第二斜齿轮405相互啮合，所述输出转轴406的下端伸入顶板2中固定连接转动板20；在电机402被启动后，通过第一斜齿轮404和第二斜齿轮405的啮合传动，实现对输出转轴406的驱动，从而将转动输送至顶板2中的转动驱动结构中。
34.具体的，如图4、图5和图6所示，所述电磁离合部7包括离合转轴701、副电磁块702、传动盘705、主电磁块706和接触盘707，所述传动盘705安装在输出转轴406的端头，接触盘707与传动盘705间隔相对设置且通过导向轴套708滑动套接在离合转轴701上，所述离合转轴701上还安装有主动齿轮10，所述接触盘707上设有若干圆弧状的楔形块709，传动盘705上设有与楔形块709数量相对应的且与楔形块709相互配合的卡槽711，所述接触盘707中心处设有贯穿套接孔，套接孔内通过若干连杆710连接副电磁块702，所述副电磁块702竖直活动的安装在离合转轴701中的安装槽704中，安装槽704为与副电磁块702相匹配的竖直内槽，副电磁块702通过若干弹簧703连接在安装槽704中，所述传动盘705上设有与副电磁块702相对的、电性连接的主电磁块706；在输出转轴406被驱动部4中的驱动组件带动转动时，其直接带动顶板2中的转动板20转动，由于主动齿轮10连接的离合转轴701与输出转轴406间隔设置，因此主动齿轮10保持静止并使得两侧的从动间歇齿轮9静止，在需要下一步动作进行时，主电磁块706及副电磁块702被接电启动，产生电磁吸附力，副电磁块702克服弹簧703的弹力束缚，使弹簧703被拉伸并向主电磁块706靠近并最终接触，带动接触盘707在导向轴套708的导向下，沿着离合转轴701竖直向上运动，直至与传动盘705接触，在传动盘705的转动作用下，实现楔形块709与卡槽711的完全配合状态，从而使得传动盘705的转动传递至楔形块709上，带动离合转轴701进行转动，主动齿轮10即接收到转动驱动，为从动间歇齿轮9带动转动杆件5和接触部6的自传提供动力。
35.其中，所述导向轴套708滑动安装在离合转轴701上且固定连接接触盘707，为接触
盘707的竖直方向运动提供导向并将接触盘707的转动传递至离合转轴701上，为了保证其转动的有效传递，其设有若干轴向的连接块，离合转轴701上设有与连接块相匹配的开槽。
36.具体的，所述底箱3中的气动升降组件包括导向筒11、连接套12、活塞环13、存置箱15和鼓气组件17，所述转动杆件5的下端均安装在导向筒11中，导向筒11的下端固定连接连通导向筒11的导气柱16，所述导气柱16安装在存置箱15的排气口处，所述存置箱15转动安装在底箱3内的隔板21上，存置箱15的下端设有滚轮，隔板21上设有环形的、与存置箱15的滚轮相匹配的导轨，所述导向筒11中的转动杆件5上套接有与导向筒11相匹配的活塞环13，所述活塞环13通过套接在转动杆件5上的连接套12连接接触部6，所述存置箱15上还连接若干泄气管14，泄气管14可竖直设置或水平设置，所述底箱3上设有若干与泄气管14相对的安全孔19，所述安全孔19呈环形分布且非均匀分布，所述存置箱15的下端中心处设有进气口且通过输气管18连接鼓气组件17的输出端；在气动升降组件发挥作用时，鼓气组件17通过输气管18向存置箱15中集中的输入气体，使存置箱15中的压强增大，其必然会对连接在存置箱15的出气口上的活塞环13产生向上的推力，使活塞环13带动连接套12和接触部6向上运动，在导向筒11内形成畅通的排气通道，直至存置箱15内部压强回复稳定，在这过程中，存置箱15中的气流还通过泄气管14及与泄气管14相对的安全孔19排出，一方面保证了内部的安全稳定，另一方面，由于安全孔19的非均匀分布，导致存置箱15内部的气流必然不会实现对活塞环13的等量作用，总是呈现出两侧的活塞环13的位移量不等的情况，使活塞环13进行随机高度的抬升，实现接触部6作用时的高度随机性。
37.作为补充的，所述鼓气组件17优选的为空气炮组件，其可以一次性的输出爆发性的气流，满足对活塞环13进行高度抬升的使用需求，所述存置箱15中设有弹性气囊组件，充分保障鼓气组件17输出气流时内部的结构安全，且隔板21中还需要填充相应的隔音组件。
38.在具体的工作时：
39.植入或佩戴脑深部刺激器(dbs)、脊髓刺激器(scs)、骶神经刺激器(sns)、迷走神经刺激器(vns)等神经调控主体设备的实验者位于vr装置架中并穿戴相应的vr模拟组件，进行vr场景模拟；
40.驱动部4中电机402首先启动，通过第一斜齿轮404和第二斜齿轮405的传动，实现对输出转轴406对顶板2中的转动板20的驱动，转动板20的转动带动连接在其下端的连接轴8转动，从而在实验者的周围形成两组转动的转动杆件5，此时转动杆件5上的接触部6位于转动杆件5下部且朝向外侧设置，转动时并不接触实验者；
41.在vr场景模拟到某个节点时，需要采集相应的神经反射信息时，顶板2中的电磁离合部7工作，电磁离合部7中的主电磁块706及副电磁块702被接电启动，产生电磁吸附力，副电磁块702克服弹簧703的弹力束缚，使弹簧703被拉伸并向主电磁块706靠近并最终接触，带动接触盘707在导向轴套708的导向下，沿着离合转轴701竖直向上运动，直至与传动盘705接触，在传动盘705的转动作用下，实现楔形块709与卡槽711的完全配合状态，使原先与输出转轴406间隔的、静止的主动齿轮10接收到转动驱动，主动齿轮10两侧从动间歇齿轮9的齿纹段初始状态时均处于与主动齿轮10相啮合状态，在主动齿轮10受到驱动的第一时间，从动间歇齿轮9和连接轴8即跟随转动，连接轴8下端转动杆件5发生自传，带动安装的接触部6进行水平转动，实现与实验者的接触，其中所述从动间歇齿轮9均为间歇齿轮，从动间歇齿轮9在接受驱动时，在不同的方位同时带动接触部6向站立在底箱3上的实验者转动，通
过其间歇齿纹的作用，在从动间歇齿轮9转动脱离齿纹接触后，停止接触部6的转动，实现了接触部6转动一定角度、对实验者进行接触刺激后即停止的效果，避免不必要的连续转动及接触部6过度转动给实验者带来损伤；
42.在上述的转动接触刺激进行的同时，底箱3中的气动升降组件也开始进行工作，鼓气组件17通过输气管18向存置箱15中集中的输入气体，使存置箱15中的压强增大，其必然会对连接在存置箱15的出气口上的活塞环13产生向上的推力，使活塞环13带动连接套12和接触部6向上运动，在导向筒11内形成畅通的排气通道，直至存置箱15内部压强回复稳定，在这过程中，存置箱15中的气流还通过泄气管14及与泄气管14相对的安全孔19排出，一方面保证了内部的安全稳定，另一方面，由于安全孔19的非均匀分布，导致存置箱15内部的气流必然不会实现对活塞环13的等量作用，总是呈现出两侧的活塞环13的位移量不等的情况，使活塞环13进行随机高度的抬升，从而在两组转动杆件5中，在随机的不同高度对实验者进行所需的接触式刺激；
43.该装置通过在现有的vr模拟设备中的改进，使实验者进行真实场景的模拟，在此间对其进行双点式接触神经刺激，相较于传统的单点式接触，双点刺激不仅仅增加了另一条神经反馈的输出量，同时还需要进行对比、分配等复杂的神经信号处理，便于获取丰富的神经反馈的数据和神经调控主体设备的运行参数，便于对备进行具体的改良和优化，且在此过程中，接触式刺激的进行不仅实现了相较于实验者的接触角度随机，其接触的高度亦随机处理，使得接触点存在不可预判性，从而逼真的获取足量的、精准的神经反馈信息。
44.实施例2：
45.请参阅图9，本发明实施例在实施例1的基础上，进一步提升基于生物电信息分配和驱动vr场景的闭环神经调控装置的工作效果，具体为：
46.所述接触部6包括连接架601和接触杆602，所述连接架601转动安装在连接套12上，连接套12套接在转动杆件5外侧，所述连接架601与连接套12的转动连接处设有扭簧，从而保持连接套12处于水平状态，所述接触杆602连接在连接架601上；
47.此外，为了对实验者进行保护，所述接触杆602还设有弹性包裹层。
48.在工作时，相较于接触部6的固定水平连接，采用连接架601及扭簧的转动连接，在接触部6整体受到驱动进行竖直高度的随意位移时，在重力及运动惯性的作用下，会使得连接架601发生摆动，在摆动发生后，扭簧还提供了必要的回复里，这就实现了接触杆602的倾斜角度的去实验者的接触，且这种角度的倾斜与接触时机、接触高度等均相关，使其成为另一个随机变量，进一步丰富了该装置的接触式神经刺激的效果。
49.此外，为了对实验者进行保护，所述接触杆602还设有弹性包裹层。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
51.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
52.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。