CN107765200A - 一种基于磁共振检测的液体投送装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁共振检测的液体投送装置，包括储液瓶、蠕动泵、送液控制部件和可以固定放置于口腔内的固定式口腔内送液部件，所述储液瓶与蠕动泵进液口连接，蠕动泵的出液口与所述固定式口腔内送液部件连接，所述蠕动泵还与所述送液控制部件连接，所述送液控制部件用于控制所述蠕动泵的工作过程。本发明设置有专用的固定式口腔内送液部件使得其在口腔中有最大的固定感和舒适感。本发明还可以通过送液控制部件中设置的不同的味觉刺激程序更加灵活的控制不同味觉液体的种类数、输送速度、顺序等，对味觉刺激的控制相对于人为操作更加精确。

Description

一种基于磁共振检测的液体投送装置

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种基于磁共振检测的液体投送装置。

背景技术

随着现代科技与医学的进步，功能性磁共振成为人类探索大脑功能区域的重要手段,在神经外科、神经内科、药理学和精神病学等领域的临床应用十分广泛。功能性磁共振成像具备的无损性、无放射性、可重复性等特点使其在精神病学的研究方面有很大的潜力，可以纵向地跟踪观察精神疾病的发病机制及发展动态，如精神分裂症(Schizophrenia)、抑郁症(Depression)、儿童孤独症(Autism)、儿童注意缺陷多动障碍等。而基于磁共振技术对味觉感知的评估可以更好的了解舌头对味觉刺激的反馈，以及各种味觉刺激对应的脑皮层的具体位置，从而有助于机理味觉感官分布数据库，研究精确的味觉感知。目前，在对味觉感知进行评估的过程中是将味觉实验用液体投送到被检测者的口中，以进行相应味觉感知评估检测。

现有的味觉实验液体投送过程中采用的方式是通过人工手动操作将相应的口腔液体接收器置于口腔中，以及手动操作进行实验液体的投送，因而现有的味觉实验液体投送装置在实际应用过程中存在如下的局限性：

(1)用于将实验用液体投送到口腔的接收器手动置于口腔中后容易对味蕾造成挤压，进而产生的触觉刺激对味觉实验过程造成干扰，影响实验结果的准确性；

(2)实验用液体的流量无法很好地进行控制，使得实验用液体投送到口腔中后易对实验者造成呛水等不适感,导致实验过程中被测试者体验不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁共振检测的液体投送装置，可以在进行味觉实验检测过程中更好地进行实验用液体的投送操作，提升被测试者的体验。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于磁共振检测的液体投送装置，包括储液瓶、蠕动泵、送液控制部件和能够固定放置于口腔内的固定式口腔内送液部件，所述储液瓶与蠕动泵进液口连接，蠕动泵的出液口与所述固定式口腔内送液部件连接，所述蠕动泵还与所述送液控制部件连接，所述送液控制部件用于控制所述蠕动泵的工作过程。

所述送液控制部件包括用于写入送液控制程序的单片机控制器，以及数模转换器，所述单片机控制器与数模转换器连接，所述数模转换器还与所述蠕动泵连接。

所述送液控制部件通过设置的稳压模块供电；所述单片机控制器连接有电源转换及复位电路连接，且通过SPI串口通信模块与所述数模转换器连接；所述数模转换器通过电压转换模块与所述蠕动泵的转速控制端连接，将数模转换器转换后的模拟信号输出至所述蠕动泵的控制端。

所述的固定式口腔内送液部件包括牙咬硅胶支架、连接多合一管道硅胶管和单向阀，所述连接多合一管道硅胶管安装于所述牙咬大硅胶支架上，且所述连接多合一管道硅胶管的入口侧设置有多合一管道，所述连接多合一管道硅胶管的出口侧设置于所述牙咬硅胶支架上位于口腔内部舌尖部位置处；所述多合一管道上设置有多路进液管路，且所述多路进液管路的每一路进液管路上分别设置有单向阀，并分别通过所述单向阀及管路与所述蠕动泵连接。

该装置还包括吸液部件，所述吸液部件包括吸液管和吸液器，所述吸液管安装于所述牙咬硅胶支架上位于口腔内部舌根部的一侧；所述吸液管一端端部管壁上设置有开孔及其该端部的底端设置有凹槽，且该端设置所述牙咬硅胶支架上位于口腔内部舌根部的一侧；所述吸液管的另一端与所述吸液器连接。

所述牙咬硅胶支架上还设置有口腔内外气压平衡硅胶管；所述口腔内外气压平衡硅胶管的一端端部管壁上设置有开孔及其该端部的底端设置有凹槽，且该端设置所述牙咬硅胶支架上位于口腔内部舌根部的一侧；所述口腔内外气压平衡硅胶管的另一端设置有可与所述多合一管道连接的连接接口，且该端设置所述牙咬硅胶支架上位于口腔外部的一侧。

所述连接多合一管道硅胶管和所述口腔内外气压平衡硅胶管分别采用可拆卸及可调节位置的方式安装于所述牙咬硅胶支架上。

该装置还包括移动操作平台，所述储液瓶、蠕动泵、送液控制部件安装设置于所述移动操作平台上，所述移动操作平台上设置的所述蠕动泵通过管路与所述固定式口腔内送液部件连接，所述移动操作平台上设置的吸液器通过管路与所述吸液管连接。

所述移动操作平台上还设置有电脑控制部件，所述电脑控制部件与所述送液控制部件连接，所述电脑控制部件的硬件包括中央处理器、显示屏及操作控制键盘，所述电脑控制部件的软件包括上位机控制平台。

所述储液瓶包括多个，且至少包括一个蒸馏水储液瓶。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种基于磁共振检测的液体投送装置，设置有专用的口腔支持器(即固定式口腔内送液部件)，使得其在口腔中有最大的固定感和舒适感。本发明实施例中还可以通过送液控制部件中设置的不同的味觉刺激程序更加灵活的控制不同味觉液体的种类数、输送速度、顺序等，对味觉刺激的控制相对于人为操作更加精确。另外，相应的吸液管的设置使得口腔内溶液保持定量，而且减少了口腔分泌的唾液对味觉实验的影响，在磁共振环境下，被测试者有更小的不适感，进而提供了更加人性化的味觉体验，提高了实验过程中人员的舒适度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的装置中的送液控制部件原理示意图；

图3为本发明实施例提供的装置中的固定式口腔内送液部件的结构示意图。

具体实施方式

下面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，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种新型的医疗器械，具体涉及一种应用于磁共振兼容的液体投送设置，适用于功能性磁共振引导下的味觉实验。

具体地，本发明实施例提供的一种基于磁共振检测的液体投送装置，其具体实现结构如1所示，包括储液瓶12、蠕动泵13、送液控制部件14和可以固定放置于口腔内的固定式口腔内送液部件17，所述储液瓶12与蠕动泵13进液口连接，蠕动泵13的出液口与所述固定式口腔内送液部件17连接，所述蠕动泵13还与所述送液控制部件14连接，所述送液控制部件14用于控制所述蠕动泵13的工作过程，如控制蠕动泵13是否工作及工作时的泵出液体流量、流速等。在该装置中，由于独立的固定式口腔内送液部件17仅通过管路与蠕动泵13连接，因而使得在磁共振检测过程中，仅有装置中的固定式口腔内送液部件17必需处于磁共振检测用屏蔽室内，其他各部分均可以放置在磁共振检测用屏蔽室外，从而避免其对磁共振成像的射频干扰。

进一步地，如图2所示，所述送液控制部件14包括用于写入送液控制程序的单片机控制器，以及数模转换器，所述单片机控制器与数模转换器连接，所述数模转换器还与所述蠕动泵13连接。可选地，所述送液控制部件14通过设置的稳压模块供电；所述单片机控制器连接有电源转换及复位电路连接，且通过SPI串口通信模块与所述数模转换器连接；所述数模转换器通过电压转换模块与所述蠕动泵13的转速控制端连接，以将数模转换器转换后的模拟信号输出至所述蠕动泵的控制端，进而控制蠕动泵13的工作与否及工作转速等。

具体地，如图3所示，所述的固定式口腔内送液部件17包括牙咬硅胶支架31、连接多合一管道硅胶管34和单向阀38，所述连接多合一管道硅胶管34安装于所述牙咬大硅胶支架31上，且所述连接多合一管道硅胶管34的入口侧设置有多合一管道39，所述连接多合一管道硅胶管34的出口侧设置于所述牙咬硅胶支架31上位于口腔内部舌尖部位置处；所述多合一管道39上设置有多路进液管路，且所述多路进液管路的每一路进液管路上分别设置有单向阀38，并分别通过所述单向阀38及管路与所述蠕动泵13连接，其中，每一路进液管路分别通过一个单向阀38与一个所述蠕动泵13连接，分别控制一路进液与否。本发明实施例中提供的专用的空腔支持器(即固定式口腔内送液部件)在口腔中有最大的固定感和舒适感；而且，各种实验用液体通过连接的单向阀38进入口腔的硅胶软管端，故具有反应时间很快、液体流量大及整个实验流程时间缩短的优点；固定式口腔内送液部件采用硅胶材质制成，故对舌头的刺激小，提高实验用户的舒适度，而且可以通过3D打印制作，使得制作而成的固定式口腔内送液部件与被测试者口腔具有更好的贴合度，进一步保证了实验用户的舒适感。

可选地，仍参照图1和图3所示，该装置还包括吸液部件，所述吸液部件包括吸液管32和吸液器16，所述吸液管32安装于所述牙咬硅胶支架31上位于口腔内部舌根部的一侧；所述吸液管32一端端部管壁上设置有开孔37及其该端部的底端设置有凹槽36，且该端设置所述牙咬硅胶支架31上位于口腔内部舌根部的一侧；所述吸液管32的另一端与所述吸液器16连接。

进一步地，如图3所示，所述牙咬硅胶支架31上还设置有口腔内外气压平衡硅胶管33；所述口腔内外气压平衡硅胶管33的一端端部管壁上设置有开孔37及其该端部的底端设置有凹槽36，且该端设置所述牙咬硅胶支架31上位于口腔内部舌根部的一侧；所述口腔内外气压平衡硅胶管33的另一端设置有可与所述多合一管道39连接的连接接口，且该端设置所述牙咬硅胶支架31上位于口腔外部的一侧，通过该连接接口可以将所述多合一管道39连接于所述口腔内外气压平衡硅胶管33，此时，便可以将该所述口腔内外气压平衡硅胶管33作为进液的管路，并可以将相应的连接多合一管道硅胶管34作为口腔内外气压平衡用的硅胶管，起到平衡口腔内外气压的作用。

上述吸液部件及口腔内外气压平衡硅胶管33的设计使得口腔内溶液保持定量，减少了口腔分泌的唾液对味觉实验的影响，以及令被测试者有更小的不适感。

为方便使用，所述连接多合一管道硅胶管34和所述口腔内外气压平衡硅胶管33分别采用可拆卸及可调节位置的方式安装于所述牙咬硅胶支架31上，以方便拆装及调节其位于口腔中的位置，合理的位置调节功能可以仅参与检测的被测试者的体验更好，同时还可以避免对被测试者味蕾的刺激进而提供检测结果的准确性。

具体地，为了便于移动使用该装置，该装置还可以包括移动操作平台11，所述储液瓶12、蠕动泵13、送液控制部件14安装设置于所述移动操作平台上，所述移动操作平台11上设置的所述蠕动泵13通过管路与图3所示的所述固定式口腔内送液部件17连接，所述移动操作平台11上设置的吸液器16通过管路与所述吸液管32连接。在进行磁共振检测过程中，该移动操作平台11可以放置于磁共振检测屏蔽室外，并仅通过管路与处于磁共振检测屏蔽室内的所述固定式口腔内送液部件17连接。

可选地，所述移动操作平台11上还设置有电脑控制部件15，所述电脑控制部件15与所述送液控制部件14连接，所述电脑控制部件15的硬件可以包括中央处理器、显示屏及操作控制键盘，所述电脑控制部件15的软件可以包括上位机控制平台，例如：Matlab及其他各种包含串口通信控制组件的上位机软件环境等。通过相应的电脑控制部件可以便于操作人员控制不同味觉实验用液体的种类数、输送速度、顺序等，对味觉刺激的控制相对于人为操作更加精确。

进一步地，所述储液瓶12包括多个，且至少包括一个蒸馏水储液瓶，从而可以在味觉刺激实验的空隙时间段内可以通过蒸馏水充分的冲洗味觉区域，消除上一次的味觉实验对下一次实验的影响；而且，对于包括多个储液瓶12可以通过所述送液控制部件14控制选择当前需要向口腔内送入液体的储液瓶12，并控制该储液瓶12对应的蠕动泵13开始工作以将相应的液体泵出并送入口腔中。也就是说，所述送液控制部件14可以通过控制多个蠕动泵13的工作顺序，进而控制多个储液瓶12中的实验用液体进入被测试者口腔顺序，以完成依次针对多种液体的味觉实验。例如，以需要五种实验用液体为例，所述送液控制部件14可以控制这五种实验用液体按照预定的测试需要的顺序送入被测试者口腔中，且可以准确控制每种实验用液体的流量、流速等；进一步地，还可以在一种实验用液体完成测试后控制相应的蠕动泵将蒸馏水储液瓶中的蒸馏水送入被测试者的口腔，之后再向被测试者口腔中送入下一种实验用液体。

本发明实施例中可以调整液体进入口腔中的位置，并可以基于不同味觉刺激程序控制液体的流量、流速，确保液体直接进入舌头的味觉区域，尽可能减少液体流速刺激舌头的触觉神经，减少实验干扰项，提高实验结果的准确性。而且，本发明实施例中的移动操作平台11可以位于磁共振扫描室外，通过硅胶软管和口腔内装置(即固定式口腔内送液部件)相连，其不需要磁共振兼容，故可以使得本发明实施例提供的装置的成本大大降低。进一步地，相应的液体通道数目可以随时变化，使得可以灵活调整实验过程中需要应用的液体的种类数量。本发明实施例中的操作平台控制软件(即送液控制部件)兼容性强，进而使得整个装置不仅实现成本低而且还具有可扩展性强的优点。

总之，本发明实施例提供一种可以通过电脑编程控制液体流量、投送顺序的液体投送装置，同时设计了用户体验好的口腔端液体接受器(即固定式口腔内送液部件)。

下面将结合附图对本发明实施例的具体实现方式进行详细的描述。

本发明实施例提供的装置如图1所示，包括可以移动的移动操作平台11、储液瓶12、蠕动泵13、送液控制部件(即控制电路)14、电脑控制部件15、吸液器(如吸痰器等)16、固定式口腔内送液部件17和输送溶液的硅胶管18，蠕动泵13通过输送溶液的硅胶管18与固定式口腔内送液部件17连接，多个蠕动泵13在送液控制部件14的控制下确定是否向固定式口腔内送液部件17送入各个储液瓶12中的液体，且具体可以通过电脑控制部件15控制送液控制部件14。各部件均设置于移动操作平台11上，故可以灵活地改变装置所处的位置，以将装置放置于最适合操作的位置处。

如图2所示，相应的送液控制部件14主要包括单片机控制器(即单片机控制模块)与多合一的DA转换器(即数模转换模块)的SPI串口通信模块、电源转换及复位电路、单片机控制模块、串口通信模块、多合一的DA转换器与单片机控制器的SPI串口通信模块、稳压模块、多路输出DA转换模块、电压转换电路。其中：

串口通信模块：包含usb接口，实现电脑串口和单片机的数据传输；

单片机控制模块：可以采用STM32单片机(即STM32芯片)，一个48位管脚的处理器，编写好控制模拟电压输出的单片机语言可以通过串口通信模块烧录到单片机控制模块中，同类型嵌入式控制器也应属于权利要求范围之内；

电源转换及复位电路：通过按键实现单片机语言的烧录和擦除；

SPI串口通信模块：实现单片机和16位DA转换模块的SPI数据传输，同类型串口通信方式也应属于权利要求范围之内；

DA转换模块：把单片机传送过来的多路数字信号转换为模拟信号，具体采用多路DAC转换芯片；

电压转换电路，5V为满量程电压，把模拟信号转换为电压输出，输入蠕动泵控制不同的转速；

稳压模块：把电源电压转换为24V供系统工作。

相应的送液控制部件14中具体可以通过多路24V低电平触发互锁开关与蠕动泵连接实现多路选一互锁控制，以控制多个蠕动泵中最多仅有一个处于工作状态。

如图3所示，固定式口腔内送液部件17主要包括牙咬硅胶支架31、连接吸痰器的硅胶管(即吸液管)32、平衡口腔内外气压的硅胶管33、连接多合一管道硅胶管34、连接硅胶管的鲁尔接头、防止硅胶管末端吸在口腔黏膜上开的凹槽36、多点注入溶液和吸走液体在管道上开的小开孔37(通过该开孔可以使液体进入味蕾更加均匀，液体被吸出口腔更加高效)、单向阀38(通过该单向阀可以保证多路液体管路中的每一路均不会出现返流的问题，即避免口腔中的液体返流到相应的管路中，影响后续的检测结果)以及多合一管道39。

本发明实施例中具体可以将送液控制部件14(设计好的控制电路)加工成PCB板，之后，将控制电路板固定在定做好的亚克力板盒子里，相应的亚克力板盒子可以固定在移动操作平台11上。在移动操作平台11上固定安装上蠕动泵13，并正确连接蠕动泵13和控制电路14之间的线路。每个蠕动泵13分别连接一个储液瓶12。本发明实施例中的吸液器16可以通过控制电路14进行控制，也可以单独通过相应的控制操作按键进行控制。

上述图3所示的牙咬硅胶支架31可以通过3D打印制作而成，例如，相应的牙咬硅胶支架31的尺寸参数可以为：长度为43.7mm，两侧牙套的长度为18mm，宽度为12mm，牙套所在平面距离整体平面8mm。

图3中的吸液管32的尺寸可以为：内径2mm，外径4mm，长度为140mm，材质可以采用透明食品级硅胶管，并可以采用玻璃胶粘合在牙咬硅胶支架31右侧，硅胶管末端距牙咬硅胶支架31末端31mm，在吸液管32下端开一个倾斜角45°的V字口(即凹槽36)，在距末端4.5mm,9.8mm的硅胶管内侧开2个高1.5mm，宽3mm的开孔37，硅胶管上端连接长18.5mm、宽10.5mm的鲁尔接头(公)35。

图3所示的牙咬硅胶支架31左侧粘上和右侧相同的口腔内外气压平衡硅胶管33，长度为10mm，末端V字口36和开孔37和右侧相同且镜面对称，上端不连接鲁尔接头。

图3所示的连接多合一管道硅胶管上连接多合一管道39，多合一管道39各进液端分别连接有单向阀38，单向阀38另一端连接输送溶液的硅胶管18输送溶液，保证多路只有一路溶液进入口腔内装置中。

在具体的味觉测试过程中，摆放好溶液瓶(即储液瓶12)，连接传送液体的硅胶管18到蠕动泵13再到6合1(此处仅以6合1为例，并不仅限于6合1，若实验用液体的种类多于6种，则可以选择更多种合1的接头)接头的6个输入端，6合1接头输出端连接长度17.6mm、宽度10.5mm的鲁尔接头(母)，用于连接到设置于连接多合一管道硅胶管上的鲁尔接头(公)上。以及，摆放好作为移动操作平台11的小推车、溶液瓶32、蠕动泵33、控制电路34、控制电脑(即电脑控制部件)35、吸痰器36、固定式口腔内送液部件17及输送溶液的硅胶管18，并连接各个电源，运行编写好的味觉实验专用程序。最后，将固定式口腔内送液部件17放入被测试者口中，被测试者进入的磁共振扫描室中，输送溶液的硅胶管18连接固定式口腔内送液部件17和图1所示的测试平台(即移动操作平台)，测试平台置于房间外侧，操作人员在附近根据需求操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于磁共振检测的液体投送装置，其特征在于，包括储液瓶、蠕动泵、送液控制部件和能够固定放置于口腔内的固定式口腔内送液部件，所述储液瓶与蠕动泵进液口连接，蠕动泵的出液口与所述固定式口腔内送液部件连接，所述蠕动泵还与所述送液控制部件连接，所述送液控制部件用于控制所述蠕动泵的工作过程。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述送液控制部件包括用于写入送液控制程序的单片机控制器，以及数模转换器，所述单片机控制器与数模转换器连接，所述数模转换器还与所述蠕动泵连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述送液控制部件通过设置的稳压模块供电；所述单片机控制器连接有电源转换及复位电路连接，且通过SPI串口通信模块与所述数模转换器连接；所述数模转换器通过电压转换模块与所述蠕动泵的转速控制端连接，将数模转换器转换后的模拟信号输出至所述蠕动泵的控制端。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述的固定式口腔内送液部件包括牙咬硅胶支架、连接多合一管道硅胶管和单向阀，所述连接多合一管道硅胶管安装于所述牙咬大硅胶支架上，且所述连接多合一管道硅胶管的入口侧设置有多合一管道，所述连接多合一管道硅胶管的出口侧设置于所述牙咬硅胶支架上位于口腔内部舌尖部位置处；所述多合一管道上设置有多路进液管路，且所述多路进液管路的每一路进液管路上分别设置有单向阀，并分别通过所述单向阀及管路与所述蠕动泵连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该装置还包括吸液部件，所述吸液部件包括吸液管和吸液器，所述吸液管安装于所述牙咬硅胶支架上位于口腔内部舌根部的一侧；所述吸液管一端端部管壁上设置有开孔及其该端部的底端设置有凹槽，且该端设置所述牙咬硅胶支架上位于口腔内部舌根部的一侧；所述吸液管的另一端与所述吸液器连接。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述牙咬硅胶支架上还设置有口腔内外气压平衡硅胶管；所述口腔内外气压平衡硅胶管的一端端部管壁上设置有开孔及其该端部的底端设置有凹槽，且该端设置所述牙咬硅胶支架上位于口腔内部舌根部的一侧；所述口腔内外气压平衡硅胶管的另一端设置有可与所述多合一管道连接的连接接口，且该端设置所述牙咬硅胶支架上位于口腔外部的一侧。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述连接多合一管道硅胶管和所述口腔内外气压平衡硅胶管分别采用可拆卸及可调节位置的方式安装于所述牙咬硅胶支架上。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该装置还包括移动操作平台，所述储液瓶、蠕动泵、送液控制部件安装设置于所述移动操作平台上，所述移动操作平台上设置的所述蠕动泵通过管路与所述固定式口腔内送液部件连接，所述移动操作平台上设置的吸液器通过管路与所述吸液管连接。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述移动操作平台上还设置有电脑控制部件，所述电脑控制部件与所述送液控制部件连接，所述电脑控制部件的硬件包括中央处理器、显示屏及操作控制键盘，所述电脑控制部件的软件包括上位机控制平台。

10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述储液瓶包括多个，且至少包括一个蒸馏水储液瓶。