一种用于近红外脑成像味觉测试的液态食品口腔自动进样系统

本发明涉及食品设备领域，特别是涉及一种用于近红外脑成像味觉测试的液态食品口腔自动进样系统。

背景技术：

0、技术背景

1、作为五大古老的感觉之一，味觉对人类生存至关重要。对味觉的探究可以为食品生产、改良、感官评价、营销等提供新思路，同时在食品安全等领域也有着广泛的应用潜力。味觉物质与味觉受体结合产生的信号经过转导以及传入神经传递分级传送至高级处理中枢，经过整合编码投射到大脑皮层的味觉感受皮层最终产生味觉感觉。味觉系统中神经整合和大脑认知部分一直是一些人类研究的焦点。神经影像学的发展为该问题的解决打下了良好的基础。

2、功能性近红外光谱(fnirs)技术以其方便携带、价格便宜、使用安全、参与者可以在正常条件下接受扫描、对运动伪影的敏感度较低等特点，近些年来逐渐被应用到味觉脑科学探究上来。现有探究中，多是在不同的实验范式下要求受试者对液态食品质量、愉悦感或强度等进行评价，或完成其他的认知任务。不同范式的实验都涉及到刺激的注入量、注入时机、注入间隔的设定。在味觉脑科学探究中，多是通过手动送入、人工注射来实现味觉刺激，被试手部、头部的移动会引起较大的运动伪影；而商用设备(味觉计)便携度差，固定化的大型设备灵活性和可拓展性不高。

技术实现思路

1、为了解决目前近红外脑成像味觉研究过程中存在的运动伪影大、注入量不稳定、注入时间点及时间间隔不精准、灵活性和拓展性不高的问题，本发明提供了一种用于近红外脑成像味觉测试的液态食品口腔自动进样系统，能够实现将液态食品自动送入受试者口腔中，避免受试者移动产生运动伪影信号。同时，通过精准、快速的进样显著的提高了试验准确率和效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种用于近红外脑成像味觉测试的液态食品口腔自动进样系统，其特征在于：包括进样控制模块、进样驱动模块、液态食品输送模块；

4、所述进样控制模块与所述进样驱动模块连接，用于系统进样时序、启动延时参数的设置，实现系统启停、进样时间、进样间隔指令的发送；

5、所述进样驱动模块与所述进样控制模块连接，用于进样时间、进样间隔控制指令的接收，实现对所述液态食品输送模块按所设置进样要求工作的驱动；

6、所述液态食品输送模块与所述进样驱动模块连接，用于进样时序任务的执行，实现液态食品到受试者口腔的自动输送。

7、进一步地，所述进样控制模块包括上位机人机交互系统、can总线和下位机进样控制器；所述下位机进样控制器通过can总线与上位机人机交互系统连接；

8、所述上位机人机交互系统包括用户登陆、系统操作说明、串口设置、蠕动泵参数设置、自动进样参数设置、进样工作情况监视功能；

9、所述蠕动泵参数包括进样时间、进样间隔、进样频率；所述自动进样参数包括进样时序和启动延时；进样工作情况包括上位机人机交互系统通过can总线向下位机进样控制器发送进样时间、进样间隔、进样频率、进样时序、启动延时进样指令，下位机进样控制器通过can总线向上位机人机交互系统返回信息。

10、进一步地，所述进样驱动模块包括第一步进电机驱动器和第二步进电机驱动器；

11、所述第一步进电机驱动器和第二步进电机驱动器分别连接下位机进样控制器的独立数字输出端口，第一步进电机驱动器的功率端口与所述液态食品输送模块的一号蠕动泵控制端连接，第二步进电机驱动器的功率端口与所述液态食品输送模块的二号蠕动泵控制端连接。

12、进一步地，所述液态食品输送模块包括液态食品容器、口腔清洗液容器、一号蠕动泵和二号蠕动泵；所述液态食品容器上加工有液态食品输出孔，所述口腔清洗液容器上加工有口腔清洗液输出孔；

13、所述液态食品容器中的液态食品输出孔通过液态食品输送管与一号蠕动泵输入口连接，一号蠕动泵输出口依次连接液态食品输送管和一次性液态食品输送管；所述口腔清洗液容器中的口腔清洗液输出孔通过口腔清洗液输送管与二号蠕动泵输入口连接，二号蠕动泵输出口依次连接口腔清洗液输送管和一次性口腔清洗液输送管；

14、所述一号蠕动泵用于为液态食品传送提供动力，使液态食品按照预先设定的进样时间、进样间隔由液态食品容器经液态食品输送管、一次性液态食品输送管自动输送至受试者口腔中；

15、所述二号蠕动泵用于为口腔清洗液传送提供动力，使口腔清洗液按照预先设定的进样时间、进样间隔由口腔清洗液容器经口腔清洗液输送管、一次性口腔清洗液输送管自动输送至受试者口腔中。

16、进一步地，所述传送进样控制模块用于接收用户预先定义的进样序列，按照用户要求向所述进样驱动模块发送进样时间、进样间隔指令，所述进样驱动模块根据指令驱动液态食品输送模块将液态食品输送至受试者口腔中。

17、根据以上技术方案，本发明带来的有益效果是：采用微控制可实现将液态食品自动送入受试者口腔中，避免受试者移动产生运动伪影信号；同时结合嵌入式计算机控制系统，保证了近红外脑成像味觉实验中液态食品的稳定、精准注入；采用进样驱动模块，能够根据不同实验设计范式调整液态食品传送要求；最后，模块化、小型化的设计，当实验在不同地点时也同样适用，增强了系统的灵活性、便携性和实用性。

技术特征：

1.一种用于近红外脑成像味觉测试的液态食品口腔自动进样系统，其特征在于：包括进样控制模块、进样驱动模块、液态食品输送模块；

2.根据权利要求1所述的一种用于近红外脑成像味觉实验的液态食品口腔自动进样系统，其特征在于：所述进样控制模块包括上位机人机交互系统(1)、can总线(2)和下位机进样控制器(3)；所述下位机进样控制器(3)通过can总线(2)与上位机人机交互系统(1)连接；

3.根据权利要求1所述的一种用于近红外脑成像味觉实验的液态食品口腔自动进样系统，其特征在于：所述进样驱动模块包括第一步进电机驱动器(4)和第二步进电机驱动器(5)；

4.根据权利要求1所述的一种用于近红外脑成像味觉实验的液态食品口腔自动进样系统，其特征在于：所述液态食品输送模块包括液态食品容器(6)、口腔清洗液容器(7)、一号蠕动泵(11)和二号蠕动泵(12)；所述液态食品容器(6)上加工有液态食品输出孔，所述口腔清洗液容器(7)上加工有口腔清洗液输出孔；

5.根据权利要求1所述的一种用于近红外脑成像味觉实验的液态食品口腔自动进样系统，其特征在于：所述传送进样控制模块用于接收用户预先定义的进样序列，按照用户要求向所述进样驱动模块发送进样时间、进样间隔指令，所述进样驱动模块根据指令驱动液态食品输送模块将液态食品输送至受试者口腔中。

技术总结
本发明公开了一种用于近红外脑成像味觉测试的液态食品口腔自动进样系统，属于食品设备领域。包括进样控制模块、进样驱动模块、液态食品输送模块；进样控制模块与进样驱动模块连接，用于系统进样时序、启动延时参数的设置，实现系统启停、进样时间、进样间隔指令的发送；进样驱动模块与进样控制模块连接，用于进样时间、进样间隔控制指令的接收，实现对液态食品输送模块按所设置进样要求工作的驱动；液态食品输送模块与进样驱动模块连接，用于进样时序任务的执行，实现液态食品到受试者口腔的自动输送。本发明能够在近红外脑成像味觉测试中实现自动将液态食品送入受试者口腔中，避免了因受试者身体移动产生运动伪影信号，效率高。

技术研发人员：韦真博,麦家瑜,孙毅,王俊,程绍明,郭军辉
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13