一种基于仿生口腔的力学检测装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于仿生口腔的力学检测装置，包括支撑导柱、口腔上颌、仿生舌头、口腔下颌、底座壳体、数据采集手柄和计算机，支撑导柱固定在底座壳体上，二者均为空心，其内部空间相通；支撑导柱套接有两个管夹，上方的管夹一端与口腔上颌相连，下方的管夹与口腔下颌相连，仿生舌头置于口腔上颌和口腔下颌之间，且通过尾杆与支撑导柱相连，支撑导柱上设有与尾杆相配合的支撑导柱管壁通孔，口腔上颌内表面以及所述仿生舌头上表面均覆有阵列式传感区域，阵列式传感区域为若干平行等间距的行列导线交叉构成的压力传感点，行列导线引出线与数据采集手柄电连接。本发明能够模拟人类舌头在口腔上下颌之间运动从而感知检测食品质地。
【专利说明】
一种基于仿生口腔的力学检测装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于仿生口腔的力学检测装置。
【背景技术】
[0002]口腔作为一个相对独立的与外界密切接触的空间，是人类进食的重要器官。食物进入口腔后，不仅包含牙齿的咀嚼破碎，而且伴有舌部在上下颂之间的一些运动，此过程中食物碎块主要受到舌头上表面与口腔上颂之间的相对挤压，舌面和口腔内表面都是比较发达的触觉感受组织，像皮肤一样具有感知触觉的能力，这时口腔上颂和舌表面均会产生分布式的力学信息，人类可以通过感受这些复杂的力学信息来判断食物的形状、质地、细腻程度等。但目前模拟人类口腔环境研制的一些仪器主要针对牙齿对食物的咀嚼破碎力，检测的只是整块食物被挤压破碎瞬间呈现出来的力学性能，而往往忽略被咀嚼后的食物碎块进入口腔内部后伴随舌头的运动，被舌头与口腔上颂挤压的过程中在接触面上呈现出来的分布式的力学信息。因此，模拟人类感知研发一种具有压触感知的仿生口腔用以检测口腔内部的应力分布及大小对进一步分析食物的质地口感有极大帮助，对整个仿生领域的发展也有着非常重要的意义。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提供了一种能够模拟人类舌头在口腔上下颂之间运动从而感知检测食品质地的仿生口腔。
[0004]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0005]—种基于仿生口腔的力学检测装置，包括支撑导柱、口腔上颂、仿生舌头、口腔下颂、底座壳体、数据采集手柄和计算机，所述支撑导柱固定在底座壳体上，二者均为空心，其内部空间相通;所述支撑导柱套接有两个管夹，上方的管夹一端与口腔上颂相连，下方的管夹与口腔下颂相连，可以调整两个管夹的位置使所述口腔上颂及下颂之间相距合适的位置;所述仿生舌头置于口腔上颂和口腔下颂之间，且通过尾杆与支撑导柱相连，支撑导柱上设有与尾杆相配合的支撑导柱管壁通孔，所述尾杆中部开设有圆通孔，圆通孔内贯穿有直线光轴，直线光轴两端固定在支撑导柱管壁通孔内两侧对应的凹槽中，所述尾杆末端通过铰接轴铰接有连接杆，连接杆的底部通过吊环螺栓连接有几字型铁杆的一端，几字型铁杆的另一端通过连接杆轴套与电机动力联接，电机转动时会带动几字型铁杆旋转，从而使连接杆带动仿生舌头在所述口腔上下颂之间以直线光轴为轴相对摆动，所述口腔上颂内表面以及所述仿生舌头上表面均覆有阵列式传感区域，所述阵列式传感区域为若干平行等间距的行列导线交叉构成的压力传感点，每个点相当于一个压敏电阻，其阻值会随作用在其上的力的变化而变化，行列导线引出线与数据采集手柄电连接，所述数据采集手柄另一端通过USB 口与所述计算机信号连接。
[0006]优选地，所述仿生舌头、口腔上颂和口腔下颂均采用逆向工程技术实现的曲面重构，所述仿生舌头、口腔上颂和口腔下颂采用3D打印机打印。
[0007]优选地，所述口腔上颂和口腔下颂尾端均设有一长方体连接杆，管夹与通过螺栓与长方体连接杆相连。
[0008]优选地，所述阵列式传感区域通过以下步骤制作:
[0009]在所述口腔上颂内表面粘附一层聚酯薄膜，然后用导电银浆在薄膜上印刷若干行带状导体，同时在另一片大小、厚度相同的聚酯薄膜上印刷若干列带状导体，每行(列)之间的距离相等，之后采用印刷工艺分别将压敏电阻材料均匀覆盖整个行、列带状导体及其所在表面，最后将印刷有列带状导体的聚酯薄膜垂直于舌面上印刷有行带状导体的聚脂薄膜放置，将二者压制成一个整体。
[0010]优选地，所述数据采集手柄为艾动分布式薄膜压力传感器的专用数据采集装置。
[0011]本发明具有以下有益效果:
[0012]能够模拟被咀嚼后的食物碎块进入口腔后，伴随舌部的运动被舌头和口腔上颂挤压过程中接触面上力学信息的变化，通过对口腔内部这些分布式的生物力学信息进行分析，可以检测到食物的一些更为细微的质地特征、细腻程度等，使分析结果更接近人类感官描述，也为食品质地的客观、准确、全面评价提供了一种新的检测装置。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例一种基于仿生口腔的力学检测装置的整体结构示意图；
[0014]图2为图1中仿生舌头模型的示意图；
[0015]图3为本发明实施例中控制舌头上下摆动的传动装置的结构示意图；
[0016]图4为图1中口腔上颂模型的示意图；
[0017]图5为图1中口腔下颂模型的示意图；
[0018]图6是本发明实施例中上表面覆有行列交叉传感点的仿生舌头示意图；
[0019]图7是本发明实施例中内表面覆有行列交叉传感点的口腔上颂示意图。
【具体实施方式】
[0020]为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合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。
[0021]如图1-图5所示，本发明实施例提供了一种基于仿生口腔的力学检测装置，其特征在于，包括支撑导柱1、口腔上颂2、仿生舌头3、口腔下颂4、底座壳体5、数据采集手柄7和计算机8，所述支撑导柱I固定在底座壳体5上，二者均为空心，其内部空间相通;所述支撑导柱I套接有两个管夹6，上方的管夹6—端与口腔上颂2相连，下方的管夹6与口腔下颂4相连，可以调整两个管夹的位置使所述口腔上颂2及下颂4之间相距合适的位置;所述仿生舌头3置于口腔上颂2和口腔下颂4之间，且通过尾杆9与支撑导柱I相连，支撑导柱I上设有与尾杆9相配合的支撑导柱管壁通孔，所述尾杆9中部开设有圆通孔，圆通孔内贯穿有直线光轴10，直线光轴10两端固定在支撑导柱管壁通孔内两侧对应的凹槽中，所述尾杆9末端通过铰接轴铰接有连接杆11，连接杆11的底部通过吊环螺栓12连接有几字型铁杆13的一端，几字型铁杆13的另一端通过连接杆轴套与电机14动力联接，电机14转动时会带动几字型铁杆13旋转，从而使连接杆11带动仿生舌头3在所述口腔上下颂之间以直线光轴10为轴相对摆动，所述口腔上颂2内表面以及所述仿生舌头3上表面均覆有阵列式传感区域，所述阵列式传感区域为若干平行等间距的行列导线交叉构成的压力传感点，每个点相当于一个压敏电阻，其阻值会随作用在其上的力的变化而变化，行列导线引出线与数据采集手柄7电连接，所述数据采集手柄7另一端通过USB 口与所述计算机8信号连接。
[0022]所述仿生舌头3、口腔上颂2和口腔下颂4均采用逆向工程技术实现的曲面重构，所述仿生舌头3、口腔上颂2和口腔下颂4采用3D打印机打印。
[0023]如图4和图5所示，另外为了方便所述管夹夹持，所述口腔上颂2和口腔下颂4尾端均设有一长方体连接杆，管夹6与通过螺栓与长方体连接杆相连。
[0024]如图6-图7所示，所述阵列式传感区域通过以下步骤制作:
[0025]在所述口腔上颂2内表面粘附一层聚酯薄膜，然后用导电银浆在薄膜上印刷若干行带状导体，同时在另一片大小、厚度相同的聚酯薄膜上印刷若干列带状导体，每行(列)之间的距离相等，之后采用印刷工艺分别将压敏电阻材料均匀覆盖整个行、列带状导体及其所在表面，最后将印刷有列带状导体的聚酯薄膜垂直于舌面上印刷有行带状导体的聚脂薄膜放置，将二者压制成一个整体。大量的横向导体和纵向导体的交叉点就形成了压力感应点阵列。当外力作用到这些感应点上时，上下导体间的压敏电阻材料的阻值会随外力的变化而成比例变化，由此来反映感应点的压力值。同样的方法在所述仿生舌头的上表面也制作一层行列交叉压力传感点，二者的行列引出线均与所述数据采集手柄7电连接，
[0026]本具体实施测试时，打开与压力采集装置配套的计算机软件，将预处理后的食物碎块放置在仿生舌头的舌面上，调整支撑导柱上的两个管夹，使上下颂外围边缘部分平行相距2cm(对应人的上下两颗牙齿的高度)，启动仿生口腔装置底座壳体内的电机，使舌头在口腔内上下活动，样品被舌头和口腔上颂挤压的过程中，计算机软件界面上会实时显示舌面与口腔上颂内表面传感区域各点的压力变化并对压力值进行保存，利用这些接触面上的压力数据，分析食品的质地特征、细腻程度等，全面评价食品的口感。
[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于仿生口腔的力学检测装置，其特征在于，包括支撑导柱、口腔上颂、仿生舌头、口腔下颂、底座壳体、数据采集手柄和计算机，所述支撑导柱固定在底座壳体上，二者均为空心，其内部空间相通;所述支撑导柱套接有两个管夹，上方的管夹一端与口腔上颂相连，下方的管夹与口腔下颂相连，所述仿生舌头置于口腔上颂和口腔下颂之间，且通过尾杆与支撑导柱相连，支撑导柱上设有与尾杆相配合的支撑导柱管壁通孔，所述尾杆中部开设有圆通孔，圆通孔内贯穿有直线光轴，直线光轴两端固定在支撑导柱管壁通孔内两侧对应的凹槽中，所述尾杆末端通过铰接轴铰接有连接杆，连接杆的底部通过吊环螺栓连接有几字型铁杆的一端，几字型铁杆的另一端通过连接杆轴套与电机动力联接，所述口腔上颂内表面以及所述仿生舌头上表面均覆有阵列式传感区域，所述阵列式传感区域为若干平行等间距的行列导线交叉构成的压力传感点，每个点相当于一个压敏电阻，行列导线引出线与数据采集手柄电连接，所述数据采集手柄另一端通过USB 口与所述计算机信号连接。2.根据权利要求1所述的一种基于仿生口腔的力学检测装置，其特征在于，所述仿生舌头、口腔上颂和口腔下颂均采用逆向工程技术实现的曲面重构，所述仿生舌头、口腔上颂和口腔下颂采用3D打印机打印。3.根据权利要求1所述的一种基于仿生口腔的力学检测装置，其特征在于，所述口腔上颂和口腔下颂尾端均设有一长方体连接杆，管夹与通过螺栓与长方体连接杆相连。4.根据权利要求1所述的一种基于仿生口腔的力学检测装置，其特征在于，所述阵列式传感区域通过以下步骤制作: 在所述口腔上颂内表面粘附一层聚酯薄膜，然后用导电银浆在薄膜上印刷若干行带状导体，同时在另一片大小、厚度相同的聚酯薄膜上印刷若干列带状导体，每行(列)之间的距离相等，之后采用印刷工艺分别将压敏电阻材料均匀覆盖整个行、列带状导体及其所在表面，最后将印刷有列带状导体的聚酯薄膜垂直于舌面上印刷有行带状导体的聚脂薄膜放置，将二者压制成一个整体。5.根据权利要求1所述的一种基于仿生口腔的力学检测装置，其特征在于，所述数据采集手柄为艾动分布式薄膜压力传感器的专用数据采集装置。
【文档编号】G01N3/00GK106053204SQ201610328970
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】刘晶晶, 王伟, 唐媛媛, 刘付龙, 门洪
【申请人】东北电力大学