一種基于仿生口腔的力學檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于仿生口腔的力學檢測裝置，包括支撐導柱、口腔上頜、仿生舌頭、口腔下頜、底座殼體、數據采集手柄和計算機，支撐導柱固定在底座殼體上，二者均為空心，其內部空間相通；支撐導柱套接有兩個管夾，上方的管夾一端與口腔上頜相連，下方的管夾與口腔下頜相連，仿生舌頭置于口腔上頜和口腔下頜之間，且通過尾桿與支撐導柱相連，支撐導柱上設有與尾桿相配合的支撐導柱管壁通孔，口腔上頜內表面以及所述仿生舌頭上表面均覆有陣列式傳感區域，陣列式傳感區域為若干平行等間距的行列導線交叉構成的壓力傳感點，行列導線引出線與數據采集手柄電連接。本發明能夠模擬人類舌頭在口腔上下頜之間運動從而感知檢測食品質地。
【專利說明】
一種基于仿生口腔的力學檢測裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種基于仿生口腔的力學檢測裝置。
【背景技術】
[0002]口腔作為一個相對獨立的與外界密切接觸的空間，是人類進食的重要器官。食物進入口腔后，不僅包含牙齒的咀嚼破碎，而且伴有舌部在上下頌之間的一些運動，此過程中食物碎塊主要受到舌頭上表面與口腔上頌之間的相對擠壓，舌面和口腔內表面都是比較發達的觸覺感受組織，像皮膚一樣具有感知觸覺的能力，這時口腔上頌和舌表面均會產生分布式的力學信息，人類可以通過感受這些復雜的力學信息來判斷食物的形狀、質地、細膩程度等。但目前模擬人類口腔環境研制的一些儀器主要針對牙齒對食物的咀嚼破碎力，檢測的只是整塊食物被擠壓破碎瞬間呈現出來的力學性能，而往往忽略被咀嚼后的食物碎塊進入口腔內部后伴隨舌頭的運動，被舌頭與口腔上頌擠壓的過程中在接觸面上呈現出來的分布式的力學信息。因此，模擬人類感知研發一種具有壓觸感知的仿生口腔用以檢測口腔內部的應力分布及大小對進一步分析食物的質地口感有極大幫助，對整個仿生領域的發展也有著非常重要的意義。
【發明內容】
[0003]為解決上述問題，本發明提供了一種能夠模擬人類舌頭在口腔上下頌之間運動從而感知檢測食品質地的仿生口腔。
[0004]為實現上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0005]—種基于仿生口腔的力學檢測裝置，包括支撐導柱、口腔上頌、仿生舌頭、口腔下頌、底座殼體、數據采集手柄和計算機，所述支撐導柱固定在底座殼體上，二者均為空心，其內部空間相通;所述支撐導柱套接有兩個管夾，上方的管夾一端與口腔上頌相連，下方的管夾與口腔下頌相連，可以調整兩個管夾的位置使所述口腔上頌及下頌之間相距合適的位置;所述仿生舌頭置于口腔上頌和口腔下頌之間，且通過尾桿與支撐導柱相連，支撐導柱上設有與尾桿相配合的支撐導柱管壁通孔，所述尾桿中部開設有圓通孔，圓通孔內貫穿有直線光軸，直線光軸兩端固定在支撐導柱管壁通孔內兩側對應的凹槽中，所述尾桿末端通過鉸接軸鉸接有連接桿，連接桿的底部通過吊環螺栓連接有幾字型鐵桿的一端，幾字型鐵桿的另一端通過連接桿軸套與電機動力聯接，電機轉動時會帶動幾字型鐵桿旋轉，從而使連接桿帶動仿生舌頭在所述口腔上下頌之間以直線光軸為軸相對擺動，所述口腔上頌內表面以及所述仿生舌頭上表面均覆有陣列式傳感區域，所述陣列式傳感區域為若干平行等間距的行列導線交叉構成的壓力傳感點，每個點相當于一個壓敏電阻，其阻值會隨作用在其上的力的變化而變化，行列導線引出線與數據采集手柄電連接，所述數據采集手柄另一端通過USB 口與所述計算機信號連接。
[0006]優選地，所述仿生舌頭、口腔上頌和口腔下頌均采用逆向工程技術實現的曲面重構，所述仿生舌頭、口腔上頌和口腔下頌采用3D打印機打印。
[0007]優選地，所述口腔上頌和口腔下頌尾端均設有一長方體連接桿，管夾與通過螺栓與長方體連接桿相連。
[0008]優選地，所述陣列式傳感區域通過以下步驟制作:
[0009]在所述口腔上頌內表面粘附一層聚酯薄膜，然后用導電銀漿在薄膜上印刷若干行帶狀導體，同時在另一片大小、厚度相同的聚酯薄膜上印刷若干列帶狀導體，每行(列)之間的距離相等，之后采用印刷工藝分別將壓敏電阻材料均勻覆蓋整個行、列帶狀導體及其所在表面，最后將印刷有列帶狀導體的聚酯薄膜垂直于舌面上印刷有行帶狀導體的聚脂薄膜放置，將二者壓制成一個整體。
[0010]優選地，所述數據采集手柄為艾動分布式薄膜壓力傳感器的專用數據采集裝置。
[0011]本發明具有以下有益效果:
[0012]能夠模擬被咀嚼后的食物碎塊進入口腔后，伴隨舌部的運動被舌頭和口腔上頌擠壓過程中接觸面上力學信息的變化，通過對口腔內部這些分布式的生物力學信息進行分析，可以檢測到食物的一些更為細微的質地特征、細膩程度等，使分析結果更接近人類感官描述，也為食品質地的客觀、準確、全面評價提供了一種新的檢測裝置。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明實施例一種基于仿生口腔的力學檢測裝置的整體結構示意圖；
[0014]圖2為圖1中仿生舌頭模型的示意圖；
[0015]圖3為本發明實施例中控制舌頭上下擺動的傳動裝置的結構示意圖；
[0016]圖4為圖1中口腔上頌模型的示意圖；
[0017]圖5為圖1中口腔下頌模型的示意圖；
[0018]圖6是本發明實施例中上表面覆有行列交叉傳感點的仿生舌頭示意圖；
[0019]圖7是本發明實施例中內表面覆有行列交叉傳感點的口腔上頌示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0021]如圖1-圖5所示，本發明實施例提供了一種基于仿生口腔的力學檢測裝置，其特征在于，包括支撐導柱1、口腔上頌2、仿生舌頭3、口腔下頌4、底座殼體5、數據采集手柄7和計算機8，所述支撐導柱I固定在底座殼體5上，二者均為空心，其內部空間相通;所述支撐導柱I套接有兩個管夾6，上方的管夾6—端與口腔上頌2相連，下方的管夾6與口腔下頌4相連，可以調整兩個管夾的位置使所述口腔上頌2及下頌4之間相距合適的位置;所述仿生舌頭3置于口腔上頌2和口腔下頌4之間，且通過尾桿9與支撐導柱I相連，支撐導柱I上設有與尾桿9相配合的支撐導柱管壁通孔，所述尾桿9中部開設有圓通孔，圓通孔內貫穿有直線光軸10，直線光軸10兩端固定在支撐導柱管壁通孔內兩側對應的凹槽中，所述尾桿9末端通過鉸接軸鉸接有連接桿11，連接桿11的底部通過吊環螺栓12連接有幾字型鐵桿13的一端，幾字型鐵桿13的另一端通過連接桿軸套與電機14動力聯接，電機14轉動時會帶動幾字型鐵桿13旋轉，從而使連接桿11帶動仿生舌頭3在所述口腔上下頌之間以直線光軸10為軸相對擺動，所述口腔上頌2內表面以及所述仿生舌頭3上表面均覆有陣列式傳感區域，所述陣列式傳感區域為若干平行等間距的行列導線交叉構成的壓力傳感點，每個點相當于一個壓敏電阻，其阻值會隨作用在其上的力的變化而變化，行列導線引出線與數據采集手柄7電連接，所述數據采集手柄7另一端通過USB 口與所述計算機8信號連接。
[0022]所述仿生舌頭3、口腔上頌2和口腔下頌4均采用逆向工程技術實現的曲面重構，所述仿生舌頭3、口腔上頌2和口腔下頌4采用3D打印機打印。
[0023]如圖4和圖5所示，另外為了方便所述管夾夾持，所述口腔上頌2和口腔下頌4尾端均設有一長方體連接桿，管夾6與通過螺栓與長方體連接桿相連。
[0024]如圖6-圖7所示，所述陣列式傳感區域通過以下步驟制作:
[0025]在所述口腔上頌2內表面粘附一層聚酯薄膜，然后用導電銀漿在薄膜上印刷若干行帶狀導體，同時在另一片大小、厚度相同的聚酯薄膜上印刷若干列帶狀導體，每行(列)之間的距離相等，之后采用印刷工藝分別將壓敏電阻材料均勻覆蓋整個行、列帶狀導體及其所在表面，最后將印刷有列帶狀導體的聚酯薄膜垂直于舌面上印刷有行帶狀導體的聚脂薄膜放置，將二者壓制成一個整體。大量的橫向導體和縱向導體的交叉點就形成了壓力感應點陣列。當外力作用到這些感應點上時，上下導體間的壓敏電阻材料的阻值會隨外力的變化而成比例變化，由此來反映感應點的壓力值。同樣的方法在所述仿生舌頭的上表面也制作一層行列交叉壓力傳感點，二者的行列引出線均與所述數據采集手柄7電連接，
[0026]本具體實施測試時，打開與壓力采集裝置配套的計算機軟件，將預處理后的食物碎塊放置在仿生舌頭的舌面上，調整支撐導柱上的兩個管夾，使上下頌外圍邊緣部分平行相距2cm(對應人的上下兩顆牙齒的高度)，啟動仿生口腔裝置底座殼體內的電機，使舌頭在口腔內上下活動，樣品被舌頭和口腔上頌擠壓的過程中，計算機軟件界面上會實時顯示舌面與口腔上頌內表面傳感區域各點的壓力變化并對壓力值進行保存，利用這些接觸面上的壓力數據，分析食品的質地特征、細膩程度等，全面評價食品的口感。
[0027]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于仿生口腔的力學檢測裝置，其特征在于，包括支撐導柱、口腔上頌、仿生舌頭、口腔下頌、底座殼體、數據采集手柄和計算機，所述支撐導柱固定在底座殼體上，二者均為空心，其內部空間相通;所述支撐導柱套接有兩個管夾，上方的管夾一端與口腔上頌相連，下方的管夾與口腔下頌相連，所述仿生舌頭置于口腔上頌和口腔下頌之間，且通過尾桿與支撐導柱相連，支撐導柱上設有與尾桿相配合的支撐導柱管壁通孔，所述尾桿中部開設有圓通孔，圓通孔內貫穿有直線光軸，直線光軸兩端固定在支撐導柱管壁通孔內兩側對應的凹槽中，所述尾桿末端通過鉸接軸鉸接有連接桿，連接桿的底部通過吊環螺栓連接有幾字型鐵桿的一端，幾字型鐵桿的另一端通過連接桿軸套與電機動力聯接，所述口腔上頌內表面以及所述仿生舌頭上表面均覆有陣列式傳感區域，所述陣列式傳感區域為若干平行等間距的行列導線交叉構成的壓力傳感點，每個點相當于一個壓敏電阻，行列導線引出線與數據采集手柄電連接，所述數據采集手柄另一端通過USB 口與所述計算機信號連接。2.根據權利要求1所述的一種基于仿生口腔的力學檢測裝置，其特征在于，所述仿生舌頭、口腔上頌和口腔下頌均采用逆向工程技術實現的曲面重構，所述仿生舌頭、口腔上頌和口腔下頌采用3D打印機打印。3.根據權利要求1所述的一種基于仿生口腔的力學檢測裝置，其特征在于，所述口腔上頌和口腔下頌尾端均設有一長方體連接桿，管夾與通過螺栓與長方體連接桿相連。4.根據權利要求1所述的一種基于仿生口腔的力學檢測裝置，其特征在于，所述陣列式傳感區域通過以下步驟制作: 在所述口腔上頌內表面粘附一層聚酯薄膜，然后用導電銀漿在薄膜上印刷若干行帶狀導體，同時在另一片大小、厚度相同的聚酯薄膜上印刷若干列帶狀導體，每行(列)之間的距離相等，之后采用印刷工藝分別將壓敏電阻材料均勻覆蓋整個行、列帶狀導體及其所在表面，最后將印刷有列帶狀導體的聚酯薄膜垂直于舌面上印刷有行帶狀導體的聚脂薄膜放置，將二者壓制成一個整體。5.根據權利要求1所述的一種基于仿生口腔的力學檢測裝置，其特征在于，所述數據采集手柄為艾動分布式薄膜壓力傳感器的專用數據采集裝置。
【文檔編號】G01N3/00GK106053204SQ201610328970
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】劉晶晶, 王偉, 唐媛媛, 劉付龍, 門洪
【申請人】東北電力大學