模拟人脑回路的实验装置及方法与流程

本发明涉及一种实验装置。特别是涉及一种能够模拟人脑不同功能状态的模拟人脑回路的实验装置及方法。

背景技术：

1、在当前的艺术装置与电子控制技术领域，已存在多种尝试将技术与艺术融合的装置。特别是在模拟人脑功能或展示复杂生物学概念方面，艺术家和工程师们已经开发出多种创意解决方案。这些解决方案大多利用静态或基本的动态元素，例如通过雕塑、画作或简单的机械装置来表达人脑的复杂性。虽然这些方法在艺术表达上具有价值，但它们在动态展示和模拟人脑功能状态方面存在局限性。

2、此外，已有一些技术尝试使用电子控制系统来增强这种动态表现，例如使用程序化灯光和音效来模拟神经活动。然而，这些系统往往缺乏直观性和深刻的教育意义，无法充分模拟和展示人脑在不同功能状态下的复杂性。

3、目前相关技术的主要问题和缺点是：

4、缺乏直观性：现有技术无法直观地展示人脑功能状态的复杂性和动态变化。

5、教育价值有限：虽然某些装置在艺术表现上有所创新，但在教育和科普方面的应用受限。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，为克服现有技术的不足，提供一种既直观又富有教育意义模拟人脑回路的实验装置及方法。

2、本发明所采用的技术方案是：一种模拟人脑回路的实验装置，包括有支撑框架，所述支撑框架内的底部设置有石膏大脑模型，所述支撑框架内位于所述石膏大脑模型的上方分别设置有通过管路与所述石膏大脑模型内部相连通的：用于表示人脑状态的液态水流路、用于表示人脑状态的固态水流路以及用于表示人脑形而上性状态的汽态水流路，在水流路中所述的液态水、固态水和汽态水是采用三种不同颜色表示，还设置有控制电路，所述控制电路的电源输入端连接电源，所述控制电路的控制输出端分别连接液态水流路、固态水流路和汽态水水流路，所述控制电路是在构成开关模块的第一微触开关、第二微触开关和第三微触开关的触动下启动与所述第一微触开关、第二微触开关和第三微触开关相对应的液态水流路、固态水流路和汽态水流路，使所述的液态水、固态水和汽态水注入石膏大脑模型，在石膏大脑模型内形成三种色彩的分布，用以表示被试者的感性、理性和形而上性的大脑感知分布状态。

3、一种模拟人脑回路的实验装置的控制方法，包括：分别读取第一微触开关、第二微触开关和第三微触开关的开关状态，其中，

4、1、对于第一微触开关

5、当第一微触开关处于高电平状态时，打开直流继电器模块中的第4、5个继电器，开启用于打开液态水流路中的两个第一电磁水阀，使第一液体存储器中的水流出，持续3-5秒；关闭直流继电器模块中的第4、5个继电器，关闭液态水流路中的两个第一电磁水阀；

6、当第一微触开关处于低电平状态时，液态水流路无动作。

7、2、对于第二微触开关

8、当第二微触开关处于高电平状态时，打开电机驱动模块，固态水流路中的步进电机旋转，使落冰箱内的冰块按设定的量下落，持续旋转5-10秒；关闭电机驱动模块，步进电机停止旋转；

9、当第二微触开关处于低电平状态时，固态水流路无动作；

10、3、对于第三微触开关

11、当第三微触开关处于高电平状态时：

12、(1)打开交流继电器模块，开启汽态水流路中的蒸汽喷射装置持续5-10秒，使蒸汽喷出；关闭交流继电器模块，关闭蒸汽喷射装置；

13、(2)打开直流继电器模块中的第1、2、3个继电器，对应开启显示蒸汽颜色的低压灯带、和用于打开汽态水流路中第二液体存储器的两个第二电磁水阀，持续3-5秒，使与蒸汽喷射装置相连的过汽管内的低压灯带发光，以及使液体注入汽液混合容器；关闭直流继电器模块中的第1、2、3个继电器，低压灯带和两个第二电磁水阀；

14、当第三微触开关处于低电平状态时，汽态水流路无动作。

15、本发明的模拟人脑回路的实验装置及方法，通过使用水的液态、固态和气态这三种物理状态，象征人脑的理性、感性和形而上性状态，用以模拟人脑的不同功能状态。本发明提供了一种新颖的视角来理解和展示人脑功能。此外，本发明通过结合精密的电路控制和互动设计，提高了使用者的参与感和教育体验。本发明具有如下显著的有益效果和优点：

16、1、直观的思维模式展示：本发明通过物理元素(水、气体、固体)在大脑模型中的动态变化，直观地展示了参与者的思维模式。这种可视化方式使得抽象的概念(如感性、理性和形而上)更易于理解和感知。

17、2、创新的艺术和技术结合：本发明的设计融合了艺术设计和电子工程技术，展现了艺术与科技结合的创新可能性。这种跨学科的融合为艺术装置领域带来了新的发展方向。

18、3、个性化的艺术作品生成：通过参与者对三个微触开关不同组合的选择，都会创造出独一无二的大脑图案，这种个性化的艺术创作方式增加了艺术作品的独特性和价值。

19、4、社交互动与分享：本发明允许参与者分享他们的体验和创作的大脑图案，增强了社交互动和共享体验。这不仅增加了装置的吸引力，也扩大了其影响范围。

技术特征：

1.一种模拟人脑回路的实验装置，包括有支撑框架(1)，其特征在于，所述支撑框架(1)内的底部设置有石膏大脑模型(2)，所述支撑框架(1)内位于所述石膏大脑模型(2)的上方分别设置有通过管路与所述石膏大脑模型(2)内部相连通的：用于表示人脑状态的液态水流路(3)、用于表示人脑状态的固态水流路(4)以及用于表示人脑形而上性状态的汽态水流路(5)，在水流路中所述的液态水、固态水和汽态水是采用三种不同颜色表示，还设置有控制电路(6)，所述控制电路(6)的电源输入端连接电源，所述控制电路(6)的控制输出端分别连接液态水流路(3)、固态水流路(4)和汽态水水流路(5)，所述控制电路(6)是在构成开关模块(7)的第一微触开关(7.1)、第二微触开关(7.2)和第三微触开关(7.3)的触动下启动与所述第一微触开关(7.1)、第二微触开关(7.2)和第三微触开关(7.3)相对应的液态水流路(3)、固态水流路(4)和汽态水流路(5)，使所述的液态水、固态水和汽态水注入石膏大脑模型(2)，在石膏大脑模型(2)内形成三种色彩的分布，用以表示被试者的感性、理性和形而上性的大脑感知分布状态。

2.根据权利要求1所述的一种模拟人脑回路的实验装置，其特征在于，所述的液态水流路(3)、固态水流路(4)中的液态水和固态水是采用不同颜色的水区分，所述汽态水流路(5)的汽态水是在汽体流路上设置低压灯带(9)进行显示，所述低压灯带(9)的颜色是与液态水和固态水的颜色都不相同的颜色，当汽体转成液体后的液体颜色是与低压灯带(9)的颜色相同，所述低压灯带(9)的控制输入端连接控制电路(6)。

3.根据权利要求1所述的一种模拟人脑回路的实验装置，其特征在于，所述的支撑框架(1)包括有顶部空间(1.1)和下部空间(1.2)，以及设置在所述下部空间(1.2)内左右两侧的左侧纵向支架(1.3)和右侧纵向支架(1.4)；所述下部空间(1.2)内位于底部设置有液体收集容器(8)，所述的石膏大脑模型(2)设置在所述液体收集容器(8)的上面，从而使注入石膏大脑模型(2)内的液态水、固态水和汽态水最终流入所述的液体收集装置(8)内。

4.根据权利要求1所述的一种模拟人脑回路的实验装置，其特征在于，所述的液态水流路(3)包括有设置在支撑框架(1)的顶部空间(1.1)内的第一液体存储器(3.1)，设置在第一液体存储器(3.1)出液端的两个结构相同的第一电磁水阀(3.2)，两个所述的第一电磁水阀(3.2)各通过一个上导液管(3.3)连接液体流动阶梯(3.4)的入口端，所述液体流动阶梯(3.4)的出口端通过两条第一下导液管(3.5)连接石膏大脑模型(2)的液体入液口，依次连接的所述上导液管(3.3)、液体流动阶梯(3.4)和第一下导液管(3.5)均设置在支撑框架(1)的下部空间(1.2)内，所述液体流动阶梯(3.4)固定在支撑框架(1)的左侧纵向支架(1.3)上，所述的两个结构相同的第一电磁水阀(3.2)的控制输入端分别连接所述控制电路(6)的控制输出端。

5.根据权利要求1所述的一种模拟人脑回路的实验装置，其特征在于，所述的固态水流路(4)包括有内装有冰块的落冰箱(4.1)，与所述落冰箱(4.1)的出冰口相连用于控制冰块按设定的量下落的步进电机(4.2)，输入口连接在落冰箱(4.1)的出冰口处的道尔顿板(4.3)，所述道尔顿板(4.3)的用于表示左脑的出冰口依次通过左脑漏斗(4.4)和左脑冰管(4.6)连接所述石膏大脑模型(2)，所述道尔顿板(4.3)的用于表示右脑的出冰口依次通过右脑漏斗(4.5)和右脑冰管(4.7)连接所述石膏大脑模型(2)，所述步进电机(4.2)的控制输入端连接所述控制电路(6)的控制驱动端，所述道尔顿板(4.3)位于所述左侧纵向支架(1.3)和右侧纵向支架(1.4)之间，且两侧分别固定在所述左侧纵向支架(1.3)和右侧纵向支架(1.4)上。

6.根据权利要求2所述的一种模拟人脑回路的实验装置，其特征在于，所述的汽态水流路(5)包括有设置在支撑框架(1)的顶部空间(1.1)内的第二液体存储器(5.1)和蒸汽喷射装置(5.3)，所述第二液体存储器(5.1)的两个出液端分别依次通过一个第二电磁水阀(5.2)和一个上导汽管(5.4)连接汽液混合容器(5.6)的两个入液口，所述蒸汽喷射装置(5.3)的出汽口通过汽管(5.5)连接汽液混合容器(5.6)的入汽口，所述汽液混合容器(5.6)的两个出液口分别通过一个第二下导液管(5.7)连接石膏大脑模型(2)的汽液混合入液口，两个结构相同的第二电磁水阀(5.2)以及蒸汽喷射装置(5.3)的控制输入端分别连接所述控制电路(6)的控制输出端，所述上导汽管(5.4)、汽液混合容器(5.6)和第二下导液管(5.7)均设置在所述支撑框架(1)的下部空间(1.2)内，所述汽液混合容器(5.6)固定在所述支撑框架(1)上，所述上导汽管(5.4)上设置有用于显示汽体颜色的低压灯带(9)，所述第二液体存储器(5.1)内液体的颜色与低压灯带(9)所显示的颜色相同。

7.根据权利要求1所述的一种模拟人脑回路的实验装置，其特征在于，所述的控制电路(6)包括有电源模块(6.1)，与电源模块(6.1)输出端相连的控制模块(6.2)，所述控制模块(6.2)的开关输入端连接开关模块(7)，所述控制模块(6.2)的输出端分别连接交流继电器模块(6.3)、直流继电器模块(6.4)和电机驱动模块(6.5)，所述交流继电器模块(6.3)的输出连接蒸汽喷射装置(5.3)，所述直流继电器模块(6.4)的输出分别连接两个第一电磁水阀(3.2)、两个第二电磁水阀(5.2)和低压灯带(9)，其中，所述交流继电器模块(6.3)、直流继电器模块(6.4)、电机驱动模块(6.5)、蒸汽喷射装置(5.3)、两个第一电磁水阀(3.2)、两个第二电磁水阀(5.2)和低压灯带(9)都连接电源模块(6.1)输出端。

8.根据权利要求7所述的一种模拟人脑回路的实验装置，其特征在于，所述的电源模块(6.1)包括有输入端连接在交流电源(vac)的vac-l端和vac-r端的第一开关电源(6.1.1)和第二开关电源(6.1.2)，所述第一开关电源(6.1.1)的lrs-1-4输出端和lrs-1-3输出端分别连接控制模块(6.2)、直流继电器模块(6.4)的线圈侧、交流继电器模块(6.3)的线圈侧，所述第二开关电源(6.1.2)的tb-1输出端分别连接电机驱动模块(6.5)、液态水流路(3)中的两个第一电磁水阀(3.2)、汽态水流路(5)中的两个第二电磁水阀(5.2)和低压灯带(9)，所述第二开关电源(6.1.2)的t b-2输出端分别连接电机驱动模块(6.5)和直流继电器模块(6.4)的开关输入端，所述交流电源(vac)的vac-l端连接交流继电器模块(6.3)中开关侧的输入端，所述交流电源(vac)的vac-r端连接蒸汽喷射装置(5.3)。

9.根据权利要求7所述的一种模拟人脑回路的实验装置，其特征在于，所述的直流继电器模块(6.4)包括有五个结构相同的直流高低频触发继电器，每个直流高低频触发继电器线圈的两端分别连接电源模块(6.1)的lrs-1-4输出端和lrs-1-3输出端，每个直流高低频触发继电器开关侧的输入端均连接电源模块(6.1)的t b-2输出端，五个直流高低频触发继电器开关侧的输出端对应连接低压灯带(9)、液态水流路(3)中的两个第一电磁水阀(3.2)和汽态水流路(5)中的两个第二电磁水阀(5.2)，五个直流高低频触发继电器的控制端分别连接控制模块(6.2)的控制输出端。

10.一种权利要求1所述的模拟人脑回路的实验装置的控制方法，其特征在于，包括：分别读取第一微触开关(7.1)、第二微触开关(7.2)和第三微触开关(7.3)的开关状态，其中，

技术总结模拟人脑回路的实验装置及方法，在支撑框架内的底部设置石膏大脑模型，支撑框架内位于石膏大脑模型的上方分别设置通过管路与石膏大脑模型内部相连通的：液态水流路、固态水流路以及汽态水流路，在水流路中液态水、固态水和汽态水是采用三种不同颜色表示，控制电路的电源输入端连接电源，控制电路的控制输出端分别连接液态水流路、固态水流路和汽态水水流路，控制电路是在构成开关模块的第一微触开关、第二微触开关和第三微触开关的触动下启动与三个微触开关相对应的三个水流路，使其水注入石膏大脑模型，在石膏大脑模型内形成三种色彩的分布，用以表示被试者的感性、理性和形而上性的大脑感知分布状态。本发明可以模拟人脑的不同功能状态。技术研发人员：简呈洋,李凡,杨国平,刘斌,吴云舒,李芸其,童静雯受保护的技术使用者：阿基古鲁教育科技（杭州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17