一种神经元信号传递模拟装置的制作方法

本实用新型涉及科普展品技术领域，尤其涉及一种神经元信号传递模拟装置。

背景技术：

科学技术馆（简称科技馆）是以展览教育为主要功能的公益性科普教育机构。主要通过常设和短期展览，以参与、体验、互动性的展品及辅助性展示手段，以激发科学兴趣、启迪科学观念为目的，对公众进行科普教育；也可举办其它科普教育、科技传播和科学文化交流活动。

神经元，又名神经细胞，基本构造由树突、轴突、髓鞘、细胞核组成。神经冲动的传导过程是电化学的过程，是在神经纤维上顺序发生的电化学变化：在受到足够刺激时其外隔膜会产生峰值电压，这些电压脉冲沿着神经轴传播，激发大脑中其他化学信号的释放。神经冲动在神经纤维上是双向传导的，但是在突触部分，神经冲动是单向传导的，来自相反方向的冲动不能通过，因而神经冲动只能朝一个方向运行。

大脑神经元组成了复杂而庞大的网络，这一网络控制着我们的行为和情绪。研究这些巨大的网络对于理解大脑如何工作是至关重要的。因此，针对神经冲动传导理论，从科技馆展览教育角度出发，本实用新型旨在提供一种神经元信号传递模拟装置，以提高学习相关内容的趣味性，激发观众对神经系统这一领域的好奇心。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种神经元信号传递模拟装置，以提高学习相关内容的趣味性，激发观众对神经系统这一领域的好奇心。

为解决上述问题，本实用新型所述的一种神经元信号传递模拟装置包括模拟胞体部分的螺旋轨道、设在所述螺旋轨道内的小球、与所述螺旋轨道相连模拟轴突部分的中间立柱以及连接所述螺旋轨道终点与起点的提升传送机构；所述小球能够从所述螺旋轨道的起点自由滚动到终点，所述提升传送机构工作时能够将所述小球从所述螺旋轨道的终点提升运送至起点；所述螺旋轨道上间隔设有第二灯组件，每个该灯组件能够在所述小球经过时被触发点亮；所述中间立柱连接在所述螺旋轨道最后一个所述第二灯组件之后的位置上，并且其上间隔设有第一灯组件，所有该灯组件能够在所述小球经过最后一个所述第二灯组件时被触发从低到高依次点亮。

优选的，所述第一灯组件、所述第二灯组件均包括灯泡、连通所述灯泡与电源的继电器以及根据具体情况控制所述继电器开闭的控制器，所述第二灯组件具有设在所述螺旋轨道上用于被所述小球触发的光电传感器。

优选的，所述第一灯组件、所述第二灯组件还包括承载多个所述灯泡的椭圆状壳体，所壳体分别套设在所述中间立柱和所述螺旋轨道上。

优选的，所述光电传感器为npn型漫反射红外开关。

优选的，所述中间立柱、所述螺旋轨道均包括数根并行设置的条状件和将所述条状件进行限位固定的限位环。

优选的，所述提升传送机构包括旋转驱动组件、设在所述旋转驱动组件上的转盘、设在所述螺旋轨道终点处用于供所述小球停留的停留平台、设在所述转盘上沿周向均匀分布用于将所述小球吸附带走的数个磁铁以及设在所述螺旋轨道起点处用于阻挡所述小球并使其进入所述螺旋轨道内的挡件。

优选的，所述旋转驱动组件为依靠电力进行工作的设备，其具有供人为操作的启动机构。

优选的，所述旋转驱动组件包括外圈为柱状且位置固定的安装座、套设在所述安装座外围并能相对其转动的从动链轮、设在所述从动链轮下方的主动链轮、连接主从链轮的链条以及设在所述主动链轮上的减速机，所述启动机构与所述减速机相连；所述转盘套设在所述安装座外围并与所述从动链轮相连，其能够跟随所述从动链轮的转动而相对所述安装座进行旋转。

优选的，所述安装座为中空结构，所述减速机的启闭由控制器控制，所述旋转驱动组件的启动机构包括穿设于所述安装座内部并能相对其转动的中心旋转轴，分别设在所述中心旋转轴超出所述安装座部分以及所述安装座边缘并相互配合的磁性件和干簧管传感器，所述干簧管传感器与控制器相连。

优选的，所述中心旋转轴远离供人为操作的一端设有旋转阻尼器。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型中，互动时观众操作启动提升传送机构将小球从螺旋轨道终点带入上侧起点，随即小球沿轨道前进，利用小球在螺旋轨道上的滚动触发第二灯组件依次亮起，在小球经过最后一个第二灯组件时中间立柱上的第一灯组件衔接最后一个第二灯组件的光亮从低到高依次点亮，观众可以看到由灯光传递所演示的神经元内神经冲动（即神经信号）传递的原理，简单直观、具有互动性且趣味性强，利于激发观众对神经系统这一领域的好奇心。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例提供的模拟装置的总成主视图。

图2为本实用新型实施例提供的模拟装置的总成俯视图。

图3为本实用新型实施例提供的模拟装置的总成侧视图。

图4为本实用新型实施例提供的提升传送机构的结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的旋转驱动组件部分的截面图，也是图6中a-a向视图。

图6为图5的完整右视图。

图7为本实用新型实施例提供的停留平台的结构示意图。

图中：1—第一灯组件，2—中间立柱，3—螺旋轨道，4—第二灯组件，5—支撑杆，6—小球，7—限位环，8—提升传送机构，9—光电传感器；

81—停留平台，82—磁铁，83—转盘，84—外壳，85—旋转驱动组件，86—底座，87—手柄；

85a—压盖，85b—干簧管传感器，85c—第一深沟球轴承，85d—磁性件安装片，85e—旋转阻尼器，85f—第二深沟球轴承，85g—从动链轮安装座，85h—安装座，85i—中心旋转轴，85j—大轴承座，85k—链条，85l—主动链轮，85m—减速机；注意，“85l”中的“l”是l的小写。

具体实施方式

实施例1神经元信号传递模拟装置

参考图1至图3，本实用新型实施例提供了一种神经元信号传递模拟装置，其主要包括模拟胞体部分的螺旋轨道3、设在螺旋轨道3内的小球6、与螺旋轨道3相连模拟轴突部分的中间立柱2以及连接螺旋轨道3终点与起点的提升传送机构8。可以理解的是，螺旋轨道3终点在提升传送机构8上的位置低于起点在提升传送机构8上的位置。

中间立柱2、螺旋轨道3均包括数根并行设置的条状件和将条状件进行限位固定的限位环7，结构简单，能够直观观察到小球在轨道上的运动。实际应用中条状件和限位环7均可以采用钢制材料，两者焊接连接。

小球6可以采用钢球，其能够在自身重力的作用下从螺旋轨道3的起点自由向前滚动到终点；提升传送机构8工作时能够将小球6从螺旋轨道3的终点提升运送至起点。提升传送机构8的启动由人为操作实现，一方面让观众有参与感，另一方面也可以让整个装置在没有需求时处于“待机”状态，避免做无用功。

螺旋轨道3上间隔设有第二灯组件4，每个该灯组件能够在小球6经过时被触发点亮。中间立柱2上间隔设有第一灯组件1，所有该灯组件能够在小球6经过最后一个第二灯组件4时被触发从低到高依次点亮，中间立柱2与螺旋轨道3的连接处位于最后一个第二灯组件4之后，以实现在最后一个第二灯组件4被点亮之后衔接上灯光传递，符合实际的神经冲动传递情况；中间立柱2与螺旋轨道3衔接的水平段根据距离长度也可以相适应设置第一灯组件1，以实现灯光的顺畅传递。

第一灯组件1、第二灯组件4均包括灯泡、连通灯泡与电源的继电器以及根据具体情况控制继电器开闭的控制器，第二灯组件4具有设在螺旋轨道3上用于被小球6触发的光电传感器9。当小球6经过第二灯组件4时与该第二灯组件4相应的光电传感器9会被触发，向控制器发送一个开关信号，控制器收到这个开关信号后控制相应的继电器触点吸合，连通该第二灯组件4与电源使该第二灯组件4点亮，其它第二灯组件4原理类似。当小球6经过最后一个第二灯组件4时，控制器一方面控制该第二灯组件4亮灯，同时控制所有第一灯组件1从低到高依次点亮。在实际应用中，光电传感器9具体可以采用npn型漫反射红外开关，当其被小球6经过触发时向控制器输出一个低电平信号作为开关信号。

第一灯组件1、第二灯组件4中的灯泡可以为一个体积比较大的灯泡，也可以是如图所示由多个小灯泡组成，针对这种小灯泡的情况这两种灯组件还包括承载多个小灯泡的椭圆状壳体，壳体分别套设在中间立柱2和螺旋轨道3上，工作时每个灯组件上的所有小灯泡同时点亮。壳体底部设在对螺旋轨道3起支撑作用的支撑杆5的顶部，一一对应设置。

在非工作状态下，小球6停留在螺旋轨道3的终点处，互动时观众操作提升传送机构将小球6从螺旋轨道3终点处带入上侧起点，随即小球6沿轨道前进，所经途中的第二灯组件4依次亮起，在小球6经过最后一个第二灯组件4时第一灯组件1衔接最后一个第二灯组件4的光亮从低到高依次点亮，以此实现由灯光传递所演示的神经元内神经冲动传递的原理。

实施例2模拟装置中提升传送机构8

基于上述实施例公开的模拟装置，本实用新型以下内容对模拟装置中的提升传送机构8的具体结构进行详细说明。

参考图4和图7，提升传送机构8主要包括旋转驱动组件85、设在旋转驱动组件85上的转盘83、设在螺旋轨道3终点处用于供小球6停留的停留平台81、设在转盘83上沿周向均匀分布用于将小球6吸附带走的数个磁铁82以及设在螺旋轨道3起点处用于阻挡小球6并使其进入螺旋轨道3内的挡件。

在实际应用中还包括对这些结构进行承载和封装的外壳84，以及对这个外壳84起支撑固定作用的底座86。停留平台81上表面呈向下凹陷的圆弧状并且低于螺旋轨道3终点的开口，即小球6到达螺旋轨道3终点时从开口处落入停留平台81，等待磁铁82的吸附。螺旋轨道3起点处的开口面向小球6转动过来的方向，背离小球6转动过来的方向的位置向前继续延伸用作将小球6挡入螺旋轨道3的挡件。可以理解的是，这种设置方式需要小球6沿单向旋转，实际应用中在外壳84上标注正确的旋转方向即可，同时还可在展台上标注类似“1.转动圆盘，利用磁铁将小球提升至轨道内；2.观察小球滑落时周边灯带的亮起情况”操作方式提示语，并通过宣传板或者多媒体显示神经元神经冲动传导相关的知识。

实施例3提升传送机构8中旋转驱动组件85

基于上述各实施例公开的的模拟装置，本实用新型以下内容对提升传送机构8中旋转驱动组件85的具体结构进行详细说明。

为保证小球6运送的稳定性和准确性，旋转驱动组件85为依靠电力进行自动工作的设备，其具有供人为操作的启动机构。旋转驱动组件85每次的工作时长根据能够将小球6成功从螺旋轨道3的终点提升运送至起点进行相适应设置。

参考图5和图6，旋转驱动组件85包括外圈为柱状且位置固定（不能旋转）的安装座85h、套设在安装座85h外围并能相对其转动的从动链轮85g、设在从动链轮85g下方的主动链轮85l、连接主从链轮的链条85k以及设在主动链轮85l上的减速机85m，启动机构与减速机85m相连、用于对其进行启动；转盘83套设在安装座85h外围并与从动链轮85g相连，其能够跟随从动链轮85g的转动而旋转。在实际应用中，主动链轮85l、减速机85m可以通过设置相应支撑件设在展台下方即观众从展品外观上不可视，保证美观度。

对于从动链轮85g、转盘83在安装座85h上的设置方式，可以这样：安装座85h外围过盈套设第二深沟球轴承85f并用大轴承座85j和压盖85a配合固定住第二深沟球轴承85f的位置；大轴承座85j与从动链轮85g、转盘83之间通过螺栓连接实现固定。通过第二深沟球轴承85f的设置使得转盘83平滑稳定旋转。

实施例4旋转驱动组件85的启动机构

基于上述实施例3公开的旋转驱动组件85，本实用新型以下内容对相应启动机构的具体结构进行详细说明。

参考图5，安装座85h为中空结构，减速机85m的启闭由控制器控制，旋转驱动组件85的启动机构包括穿设于安装座85h内部并能相对其转动的中心旋转轴85i，分别设在中心旋转轴85i超出安装座85h部分以及安装座85h边缘并相互配合的磁性件和干簧管传感器85b，干簧管传感器85b与控制器相连。

中心旋转轴85i的外壁与安装座85h内壁之间一前一后分别过盈设置第一深沟球轴承85c，结构紧凑，转动平稳顺畅。

磁性件和干簧管传感器85b的位置关系可以是如图所示，磁性件设在中心旋转轴85i上，干簧管传感器85b设在安装座85h边缘（磁性件可以是磁铁，通过磁性件安装片85d设在中心旋转轴85i上），也可以是反过来。

中心旋转轴85i一端设有供人为操作的部件，该部件可以为如图所示的手柄87，也可以是方向盘，方便观众直接用手操作实现转动即可。另一端设有旋转阻尼器85e，使得中心旋转轴85i获得获得平缓的机械运动。

使用时，安装座85h静止、中心旋转轴85i在外力驱动下进行旋转使磁性件和干簧管传感器85b相互靠近，磁性件靠近干簧管传感器85b后，因磁吸原理，干簧管传感器85b被触发形成一个闭合的开关信号并发送给控制器，当控制器收到这个信号后，给减速机85m发启动信号使其转动进入工作状态。可以理解的是，减速机85m每次的工作时长根据能够将小球6成功从螺旋轨道3的终点提升运送至起点进行相适应设置。

这里需要说明的是，本实用新型要求保护的重点在于上述具有特定功能的各设备的组合，单个设备比如控制器根据情况对各继电器进行相应功能的实现均是现有技术中电学领域的常规手段，参考现有相关技术即可。

以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的结构及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。