A - سلبية الآلي اللمس فنجر محفز (TAPS)
Summary
نحن تصف جهاز الكمبيوتر التي تسيطر عليها عن التحقيق في حاسة اللمس : اللمس في الأصابع الآلي سلبية محفز (TAPS). نحن تصف مكونات TAPS ، وتبين كيفية استخدام TAPS لإدارة لمدة الفاصل الزمني للخيار التوجه القسري صريف اللمس الاختبار.
Abstract
على الرغم من أن تستخدم عن طريق اللمس اختبارات حدة الأبحاث المكانية في علم الأعصاب على حد سواء والتقييم السريري ، والأجهزة الآلية المتبعة لتقديم بعض الحوافز للرقابة تنظيما مكانيا على الجلد. وبالتالي ، والمحققين كثيرا ما تنطبق المنبهات اللمسية يدويا. دليل تطبيق الحافز هو مضيعة للوقت ، ويتطلب عناية كبيرة والتركيز على جزء من المحقق ، ويترك العديد من المعلمات التحفيز غير المنضبط. نحن هنا وصف الكمبيوتر التي تسيطر عليها نظام التحفيز عن طريق اللمس ، واللمس الآلي سلبية الاصبع محفز (الصنابير) ، الذي ينطبق مكانيا المحفزات منظم على الجلد ، والسيطرة على سرعة ظهور قوة الاتصال ومدة الاتصال. TAPS هو تنوعا ، ونظام للبرمجة ، وقادرة على القيام بكفاءة مجموعة متنوعة من الإجراءات النفسية. نحن تصف مكونات TAPS ، وتبين كيفية استخدام TAPS لإدارة لمدة الفاصل الزمني للخيار التوجه القسري صريف اللمس الاختبار.
المقابلة المؤلف : دانيال Goldreich
Protocol
مقدمة واللمس الآلي سلبية الاصبع محفز (TAPS) هو نظام الكمبيوتر الذي يسيطر عليه المطابع السطوح منظم ضد الجلد من أجل تقييم البراعة الشخص المكاني عن طريق اللمس. نحن تصميم وبناء جهاز في جامعة دوكين ، وتعديله إلى شكلها الحالي في جامعة ماكماستر. هنا ، ونحن نقدم لمحة عامة عن وظيفة من الصنابير. ثم تصف لنا مكونات الجهاز ، من أجل تسهيل الاستنساخ من قبل باحثين آخرين. أخيرا ، وتبين لنا كيفية استخدام TAPS لإجراء التجربة النفسية. 1. نظرة عامة على جهاز TAPS يستخدم للضغط الجاذبية على سطح التحفيز على الجلد (الشكل 1). ذراع الشخص المعني تقع في موقف مريح عرضة على الطاولة. الإصبع (أو غيرها من مساحة الجلد لفحصها) وتقع فوق نفق في الجدول. تحت الطاولة ، والسائر المحرك يدور قرص يحمل ما يصل الى 40 قطعة التحفيز ، وتحديد المواقع واحدة من القطع تحت النفق. خطورة تمارس قوة النزولي على كتلة معلقة واحدة من نهاية قضيب للتدوير. وتمتد من العارضة لنقل المحرك الخطي يمنع قضيب من التحرك. كما المحركات المحرك إلى الأمام ، ومحاور قضيب تحت تأثير الجاذبية ، والضغط على قطعة التحفيز التصاعدي خلال النفق وعلى الجلد. الفيزياء بسيطة تتعلق سرعة المحرك إلى السرعة التي يرتفع سطح التحفيز للاتصال الجلد ، ووزن كتلة شنقا لقوة ثابتة من التحفيز عن طريق اللمس. كما عكس اتجاه المحرك للعودة العصا إلى موقعها انطلاق ، قطعة تحفيز قطرات. وبالتالي ، فإن الجهاز ينطبق المنبهات اللمسية مع قوة للرقابة ، والسرعة ، مدة الاتصال ، والفاصل الزمني بين التحفيز. موضوع تحديد زر مع جهة غير المختبرة لتسجيل الاستجابة. TAPS بالكشف عن الاستجابة والعائدات لتوفير الحافز المقبل. الشكل 1. فيزياء الصنابير. TAPS ضوابط كلا من سرعة ظهور وقوة ثابتة للدولة من التحفيز. بداية السرعة : كما العارضة من المحرك الخطي (الحمراء) ينتقل إلى الحق مع سرعة الخامس 1 ، والطرف الأيسر من قضيب الدورية يسقط تحت تأثير الجاذبية ، والطرف الأيمن من قضيب بالتالي يضغط على قطعة صعودا نحو التحفيز الاصبع الخامس مع سرعة 2 = V 1 (2 L / L 3). منذ الخامس 1 تحت السيطرة الكمبيوتر ، قد يتم تعيين أي الخامس من 2 الى القيمة المطلوبة من قبل المحقق. القوة : قوة الجاذبية يمارس النزولي ، F 1 = المغنيسيوم ، على M الشامل (حيث ز = 9،8 م / ث 2). هذا يتسبب في قطعة التحفيز للضغط على الاصبع مع قوة التصاعدي ، F 2. لقضيب عديمة الكتلة ، F 2 = F 1 (L 1 / L 2). منذ رود ليست في الواقع عديمة الكتلة ، يتم تحديد F 2 تجريبيا ، من خلال قياس مع جهاز استشعار القوة. لإجراء تعديلات على غرامة F 2 ، يمكن للمحقق تغيير موقف M على طول قضيب. F 2 زيادات طفيفة كما تم نقل M إلى اليسار (زيادة L 1) ، وانخفاض طفيف لأنها انتقلت إلى اليمين M (تناقص L 1). لجعل أكبر تعديلات F 2 ، ويمكن تغيير الشامل. 2. مكونات وتفاصيل الأجهزة وظيفة ط أجزاء متحركة TAPS يستخدم اثنين السائر المحركات ، محرك واحد لنقل المحرك الخطي ، وأخرى لتدوير القرص الذي يحتوي على قطع التحفيز. هذه المحركات نظامين للتحكم كل أجزاء TAPS "التحرك. هذه الأجزاء تقع على أقل الجدول الذي تم uncoupled ميكانيكيا العلوي من الجدول الذي ذراع مساند لهذا الموضوع. لأن uncoupled الجدولين والاهتزازات الناجمة عن المحركات لا نقل للجلد. يتم محاذاة الجداول بعناية بحيث النفق خلال الجدول العلوي يقع مباشرة فوق قطعة التحفيز التي اتصلت بها قضيب بالتناوب. نحن تشكيله 40 فتحات مربعة حول محيط القرص بالتناوب ، لاستيعاب القطع التحفيز. نحن شيدت قطعة من التحفيز قضبان البلاستيك الجولة ، وتصنيع الآلات وقضبان لاعمدة مربعة تنسجم مع فتحات القرص. هذا يضمن أن القطع لا تدوير داخل فتحاتها كما يدور القرص. خفضنا السطوح التحفيز في وجوه مستديرة من القطع. عندما نقل المحركات المحرك إلى الأمام ، في نهاية قضيب الدورية قبالة الشامل معلقة ترتفع إلى الاتصال أسفل قطعة التحفيز المحدد. لأن قضيب يصف قوس كما يتأرجح صعودا ، هو أنها تناسب مع عجلة بلاستيكية خفيفة الوزن واضعة للقضاء على الاحتكاك مع الجزء السفلي من قطعة والتحفيز. هذه العجلة تدور البلاستيك قليلا لأنه يدفع لياليtimulus قطعة التصاعدي ، وبدون عجلة من البلاستيك ، في نهاية قضيب ستسحب قاعدة قطعة أفقيا قليلا (نحو اليسار في الشكل 1) ، مما تسبب في ازدحام على قطعة داخل النفق من خلال الجدول العلوي. لمزيد من ضمان سلاسة مسار التصاعدي لهذه القطعة ، ولا يصلح النفق مع ذوي الياقات البيضاء البلاستيكية التي يتم مشطوف لتوجيه قطعة نحو وسط النفق باعتباره قطعة يرتفع. ب. مجسات TAPS يجعل من استخدام ستة أجهزة استشعار لضمان حسن سير العمل : أجهزة الاستشعار منزل اثنين ، مجسات تحد الثلاثة ، وجهاز استشعار القوة. المحرك والمجسات المنزل القرص إشارة إلى الكمبيوتر الذي نقل المحرك والقرص في مواقفها المبدئية المطلوبة في بداية التجربة. جهاز استشعار المحرك المنزل عبارة عن مستشعر قاعة التأثير ، واستشعار المنزل القرص جهاز استشعار على شكل حرف U الكهروضوئية ، التي نشطت عندما قطعة من الورق شديدة لصقها على حافة القرص تكسر شعاع استشعار الأشعة تحت الحمراء. عندما كان القرص في موقف المنزل ، ويتم محاذاة فتحة معينة مباشرة تحت نفق في الجدول العلوي. يتم إجراء كافة العمليات الحسابية لاحقا حركة القرص النسبية لهذا الموقف المعروف البداية. أجهزة الاستشعار حد الثلاثة بمثابة ميزات السلامة في حالة حدوث خلل. لمنع حركة نقل الهاربين من المحرك في حال من غير المحتمل حدوث عطل التحكم ، يصلح المحرك مع مجسات تحد إلى الأمام وعكس (قاعة التأثير أجهزة الاستشعار). إذا تفعيلها ، وهذه السلطة لقطع المحرك. لمنع حركة القرص في حال قطعة التحفيز يصبح عالقا في النفق ، يتم إرفاق الأشعة تحت الحمراء عاكسة للضوء استشعار على السطح السفلي من الجدول العلوي. هذا هو قطعة مرتفعة بما فيه الكفاية للدخول في نفق فواصل يلقي شعاع الأشعة تحت الحمراء من قبل هذا الاستشعار ، والفولتية الأمر كتل من الوصول إلى القرص السائر المحركات. مجس السادس والأخير هو استشعار القوة التي تقع بلطف على الأظافر لهذا الموضوع (الشكل 2). هذا الاستشعار بالكشف عن أسفل (داخل النفق) ، إلى الخلف أو إلى الأمام حركة الأصابع. البرنامج يتجاهل التجارب التي وقعت الحركة. لأن تعلق استشعار لذراع الجامدة ، بالإضافة إلى أنه يمنع الاصبع من التحرك صعودا بشكل سلبي على اتصال مع ارتفاع قطعة. منذ نستخدم TAPS لاختبار (الاصبع ثابتة) عن طريق اللمس السلبي حدة مكانية ، واستشعار القوة هي العنصر الحاسم. كإجراء وقائي النهائي ضد حركة الإصبع ، ونحن نضع حواجز بلاستيكية بلطف ضد جانبي ساكنا لمنع التحركات الجانبية. الشكل 2. مثال باء استشعار للكشف عن قوة حركة الأصابع. ألف جهاز استشعار قوة يضغط على درجة 90 على سطح الأظافر ، بالقرب من إهاب ، مع قوة تتراوح بين 50 و 80 غراما. استشعار قوة تتبع تظهر ثانية واحدة السابقة الاتصال قطعة التحفيز مع الاصبع ، تليها ثانية واحدة من الحفاظ على الاتصال مع الاصبع ثابتة. لاحظ أنه عند الاتصال (الوقت = 0) ، وقوة الحافز قطعة من أسفل الاصبع يدفع أكثر بحزم ضد المجس (المنحدر الصاعد في تتبع القوة). جيم إذا كان موضوع محاولات لتحريك الإصبع إلى أسفل ليشعر على نحو أفضل سطح التحفيز ، ثم القوة بين ظفر والاستشعار يقلل (السهم). مجس يسجل أيضا تقلبات القوة اذا موضوع التحركات الاصبع الى الوراء أو إلى الأمام. TAPS مبرمجة لتجاهل أي محاكمات فيه قوة للاتصال بين أجهزة الاستشعار ويتقلب ظفر بأكثر من مبلغ عتبة (على سبيل المثال ، 20 غراما) ، بينما الجلد هو على اتصال مع سطح التحفيز. صوت باستخدام الحاسوب ولدت ، ويمكن اختياريا TAPS تحذير الموضوع الذي تم الكشف عن الحركة. ج. الاهتزاز والصوت التثبيط TAPS "السائر المحركات تنتج الاهتزاز ، وهذا بدوره يؤدي الصوت. كل من الاهتزاز والصوت غير مرغوب فيها. الاهتزاز ، وإذا أحيلت إلى الجلد ، يمكن أن تتداخل مع قدرة الشخص المعني لتنفيذ المهمة عن طريق اللمس. مع مرور الوقت ، يمكن أيضا أن يسبب اهتزاز الاستقرار في المكونات الميكانيكية TAPS. ويمكن تشتيت الصوت في الموضوع. لهذه الأسباب ، اتخذنا تدابير للحد من الاهتزاز والصوت على حد سواء ، ومنع أي اهتزاز من الوصول الى هذا الموضوع. الأهم من ذلك ، الجداول السفلي والعلوي لا اتصال بينها. أنها ترتبط فقط بمعنى أن كلا منهما الاتصال الكلمة. وبالتالي ، والاهتزاز من المحركات ، والتي ترتكز على أقل الجدول ، غير متوفرة لتسليح هذا الموضوع ، والتي تقع على الطاولة العليا. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل الاهتزاز والصوت على النحو التالي : ستارة من الألياف الزجاجية أرفق الجدول السفلي فوهات صوت الجهاز ؛ خ / فايعززت نوفمبر مضادة للاهتزاز منصات تقع بين المحرك وقاعدتها استيعاب بعض من اهتزاز المحرك المنتجة ، وقاعدة المحرك يتصاعد يجلس على المطاط four ساندويتش أسطواني التي تعمل على تخفيف مزيد من الاهتزاز ، والقرص السائر المحركات أيضا على قاعدة يجلس يتصاعد المطاط ( حقنة المكبس المطاط) ، وحلقات السيليكون O – تحيط مهاوي من القطع التحفيز ، والحد من قعقعة كقرص المنعطفات. رابعا. قطع التحفيز TAPS يستخدم تعديل قضبان قطرها نصف بوصة منظم للضغط على السطوح مكانيا على الجلد (الشكل 3). يتم تشكيله قضبان لاعمدة مربعة. وجوه مستديرة لقضبان تحتوي على السطوح التحفيز ، واعمدة مربعة من قضبان تنسجم مع فتحات 40 مربعا حول محيط القرص الدورية ، وضمان الحفاظ على السطوح التحفيز توجهاتها الصحيحة ويدور القرص. ويمكن تشكيله أي السطوح التحفيز في وجوه قضيب. وقد استخدمنا TAPS أساسا لتطبيق حواجز شبكية موجة مربعة (أي التلال والأخاديد الموازية). لإنشاء هذه ، بدأنا مع 0.5 "قضبان قطرها Delrin أسطواني من البلاستيك ، 3" طويلة. باستخدام آلة طحن Sherline ، وقطع قضبان نحن إلى 2.75 "لفترة طويلة ، مع 2" طويلة مهاوي – مقطع عرضي مربع (8.7 X 8.7 ملم) ، و0.75 "الطويل ، وقطره 12.74 مم جولة رئيس أسطواني ، ونحن المضروب ثم الأخاديد في مواجهة الجولة لإنشاء السطوح التحفيز ، ولكل سطح التحفيز وعلى قدم المساواة وعرض الحرف الأخدود. قمنا بعرض القطع مع الأخدود تتراوح 0،25-3،10 0.15 ملم في زيادات ملم. جعلنا قطعتين التحفيز مماثلة لكل من هذه الاعراض 20 الأخدود ، مما أدى إلى مجموع 40 قطعة ، ونحن بعد ذلك إدخال القطع في فتحات مربعة من القرص بحيث مثلت كل عرض الأخدود في كل من العمودي (محور مواز لفترة طويلة من الاصبع) والأفقي (العرضي إلى المحور الطويل للأصابع ) التوجه. الشكل 3. قطعة التحفيز. غير المقشور كل سطح التحفيز في وجه قضيب القطر Delrin 0.5 بوصة. يتم قطع قاعدة للقضيب أن يكون المقطع العرضي مربعا ، والسماح لها تنسجم مع القواطع مربع في القرص الدوار. سطح قطعة معروضة هو مقضب مربع الموجة ، مع أخاديد متوازية ومتساوية العرض التلال. ضد الكمبيوتر التحكم TAPS هو مؤتمتة بالكامل ، والكمبيوتر التي تسيطر عليها النظام. ويمكن استخدام العديد من أجهزة الكمبيوتر والبرمجيات تكوينات للسيطرة على الجهاز. نستخدم حاليا تشغيل ماكنتوش G3 ابفيو (LabVIEW) 6.1 (الصكوك الوطنية). يتصل الكمبيوتر عبر لوحة تحكم المحرك مع سائق السيارات السائر لقيادة المحرك ومحركات الأقراص ، وأجهزة استشعار لقراءة مفاتيح المنزل والحد. والحصول على البيانات PCI متن يقرأ استشعار القوة واستجابة أزرار الموضوع. سادسا. القوة والقصور التوقيت قوة طائفة : لقد استخدمت لتقديم محفزات TAPS مع القوات تتراوح بين 10 إلى 50 غراما. نشك أن الاحتكاك في مكونات من شأنه أن يعرقل تسليم من المحفزات في القوات التي تعمل تحت حوالي 5 غرامات ، وهذا نوع من عدم الاستقرار الميكانيكية ستنشأ لقوات تزيد على 100 غرام تقريبا. بين التحفيز الفاصل الزمني (ISI) : المسافة بين السطوح والتحفيز الاصبع ، وبسرعة ثابتة من المحرك الخطي والقرص المحرك السائر ، تعيين الحد الأدنى معا على أن جهاز المخابرات يمكن تحقيقه. نحن نقدر هذا الحد في حوالي 1.5 ثانية. وبالتالي ، فإن الجهاز غير مناسب لتطبيقات مثل اخفاء التجارب ، والتي تتطلب الفرعي الثاني ISI. 3. إجراء تجربة نحن هنا وصف للبروتوكول واحد والتي يمكن استخدامها TAPS : ثنائي الفاصل اضطر للاختيار (2 – IFC) صريف مهمة التوجه (GOT) مع تتبع بايزي التكيفية. يمكن برمجتها لTAPS النفسية العديد من البروتوكولات الأخرى كذلك. لقد اعتدنا عليه في السابق لاجراء تجارب 2 ومؤسسة التمويل الدولية مع 1،2 تتبع وسلم مع أسلوب ثابت من المحفزات. بطبيعة الحال ، وأنها قادرة على إجراء نعم / لا ، فضلا عن الإجراءات IFC – 2. ل2 – GOT مهمة مؤسسة التمويل الدولية ، ونحن نستخدم حواجز شبكية موجة مربعة الاتصال البعيدة لوحة من الاصبع مع 4 سم / ثانية سرعة ظهور ، 50 جم اتصال القوة ، و 1 ثانية مدة الاتصال. كل محاكمة يتكون من اثنين من العروض التحفيزية المتسلسل (ISI : 2 ثانية) مع حواجز شبكية من عرض الأخدود متطابقة ، ولكن اختلاف 90 درجة في اتجاه. في واحدة العرض ، يتم محاذاة الأخاديد عموديا (الموازية) ، وفي الأخرى ، أفقيا (عرضية). إلى المحور الطويل للأصابع يتم اختيار النظام التحفيز عشوائيا بواسطة برنامج كمبيوتر. الموضوع يشير إلى ما إذا كان الاتجاه الأفقي وقعت في الفترة الأولى أو الثانية ، عن طريق الضغط على واحد من اثنين من الأزرار مع جهة غير المختبرة. وهناك طريقة بايزي التكيف يضبط زعرض roove من المحاكمة إلى المحاكمة. نحن TAPS المبرمجة مع نسخة معدلة من طريقة (Ψ) رطل ، خوارزمية التكيف بايزي 3. هذا الأسلوب له ميزات عديدة عبر الأساليب التقليدية على التكيف ، مثل أساليب الدرج. أولا ، الطريقة رطل التقديرات ليست مجرد نقطة واحدة على وظيفة النفسية (على سبيل المثال ، عتبة 71 ٪ المقدرة عن طريق درج 2 – 1 – أسفل لأعلى) ، ولكن الدالة بأكمله البسيخومتري. الثانية ، وطريقة الغلة بايزي التوزيعات الاحتمالية الخلفي (وبالتالي فواصل الثقة) للمعلمات وظيفة البسيخومتري. أخيرا ، فإن هذه الطريقة فعالة. انها تحمل في ذاكرة العديد من آلاف الأشكال الممكنة الدالة النفسية ، وتحديثات احتمال الخلفي من كل وظيفة بعد كل إجابة. ويستخدم بعد ذلك من المتوقع إجراء خفض الكون لاختيار الحوافز المقبل ، وهذا هو ، فإنه يختار التحفيز على كل المحاكمة التي يتوقع ان تحقيق أقصى قدر من الحصول على معلومات. التالية Kontsevich وتايلر 3 ، على غرار نحن د العقاري بوصفها وظيفة السلطة من مستوى التحفيز ، ووظيفة كل موضوع في البسيخومتري — ف ج (خ) ، واحتمال وجود استجابة الصحيحة بوصفها وظيفة من مستوى التحفيز ، والعاشر — وخليط من تراكمية العادي (الاحتمالية) وظيفة ومعدل مدة انقضاء : هنا ، هو العتبة (مستوى التحفيز المناظرة إلى 76 ٪ احتمال الإجابة الصحيحة ، د العقاري = 1) ، و (ب) هو المنحدر ، وظيفة هذا الموضوع في البسيخومتري. نحن تعديل الخوارزمية Ψ عن طريق التعامل مع معدل مرور (دلتا) كمعلمة القيمة غير معروف ، وحساب "عامل التخمين بايز" بعد كل تجربة : هذا العامل هو بايز نسبة احتمال أن يقارن احتمال البيانات تحت فرضية 1 ، أن هذا الموضوع هو التخمين ، إلى احتمال والبيانات تحت فرضية 2 ، على أن تخضع لديه وظيفة البسيخومتري. البسط هو احتمال البيانات الموجودة في الموضوع ، D (الاستجابات الصحيحة وغير الصحيحة في كل من الاعراض الأخدود قدم) نظرا إلى أن هذا الموضوع هو مجرد تخمين (50 ٪ الاحتمال الصحيح) على جميع التجارب وبما يصل إلى المحاكمة الحالية. القاسم هو احتمال البيانات الواردة أفضل تقدير الخوارزمية من وظيفة تخضع لنفسي. في تجربتنا ، لمواضيع معظم الشباب عامل بايز النهج بسرعة صفر ويتقدم للاختبار الكتلة ، مشيرا إلى أن أداء هذا الموضوع ليتوافق مع وظيفة البسيخومتري. بالنسبة لبعض الموضوعات القديمة ، وعامل بايز يرتفع فوق واحد ، مشيرا الى ان هذا الموضوع غير قادر على أداء المهمة. يمكن برمجتها TAPS لإنهاء الاختبار إذا كانت كتلة عامل بايز التخمين تجاوزت قيمة عتبة بعد عدد محدد من المحاكمات. 4. النتائج ويبين الشكل 4 كتلة تجريبية تتألف من 40 تجربة من تجربة 2 ومؤسسة التمويل الدولية حصلت. وتألفت هذه المجموعة من 40 محاكمة 80 المحفزات إلى الاصبع الوسطى في موضوع الحق ، والثانية مدتها 1 و 2 اتصال الثانية والاتصالات بين المخابرات الباكستانية في محاكمة واحدة. وكان عتبة هذا الموضوع صحيح بنسبة 76 ٪ 1.7 ملم ، كما يدل على ذلك النمط من احتمال الكثافة وظيفة الخلفي (PDF) للمعلمة عتبة (لوحة C). وكان فاصل الثقة 95 ٪ للمعلمة عتبة هذا الموضوع ، والتي أشار إليها عرض PDF الخلفي ، 1،3-1،9 مم. الشكل 4. نتائج من 2 فاصل اضطر للاختيار صريف مهمة التوجيه. ألف لبنة التجريبية ، التي تتألف من 40 تجربة تطبق في هذه الحالة إلى الاصبع الوسطى الحق. يتم رسم (رموز زائد) هذا الموضوع صحيح والاستجابات غير صحيحة (الدوائر المغلقة) في الأخدود بعرض مختلفة ضد عدد المحاكمة. تحديد أسلوب بايزي التكيفية (انظر النص) بعرض تسلسل الأخدود أن تطبق ، على أساس الأداء في هذا الموضوع. باء وظيفة أفضل تناسب النفسية لهذا الموضوع. جيم كثافة الاحتمال مؤخره وظيفة لهذا الموضوع وعرض 76 ٪ الأخدود الصحيح ( وظيفة معلمة البسيخومتري ، الموافق 1 = د العقاري).
Discussion
والتسليم المراقب من المحفزات الميكانيكية تنظيما مكانيا تحديات لا تواجهها في تقديم محفزات بصرية أو سمعية ، والتي يمكن أن تستخدم المعدات المتاحة تجاريا (شاشات الكمبيوتر ، ومكبرات الصوت). لهذا السبب ، لا تزال تتم عن طريق اللمس كثير من التجارب الفيزياء النفسية باستخدام دليل التسليم التحفيز.
تقديم دليل من المحفزات اللمس هو مضيعة للوقت ، ويحتاج إلى عناية كبيرة والتركيز على جزء من المحقق. على سبيل المثال ، Bleyenheuft آخرون 4 التقرير أنه "تم استخدام تطبيق دليل حوالي 1-2 ملم من تشوه الجلد عمودي… الفاحص كان منتبها بشكل خاص لتجنب أي إجهاد القص بين الجلد وصريف التي يمكن أن تشوه هذا الاجراء. .. " ربما لأن الحوافز دليل التسليم بطيئة نسبيا والتركيز المكثف ، قد استخدمت العديد من الدراسات باستخدام هذا الأسلوب نعم / لا (واحد فقط حافزا لكل محاكمة) بدلا من اثنين فاصل بروتوكولات الاختيار القسري.
للأسف ، حتى عندما يتم أخذ الحذر الشديد ، دليل التسليم التحفيز يترك العديد من المعلمات التحفيز غير المنضبط. وتشمل هذه المعايير قوة التحفيز ، سرعة ظهور ، والمدة ، واستقرار السطح التحفيز على الجلد. من هذه المعلمات ، وربما أفضل درس فيما يتعلق تأثيرها على قوة الأداء هو التحفيز. البشر تظهر تحسنا تدريجيا في اتجاه التمييز مقضب على الإصبع على أنها تغييرات عمق المسافة البادئة 500-1200 ميكرون 5 ؛ أداء أفضل في قوة مما كانت عليه في 10 غرام 50 غرام النفاذ 1 ، على الرغم من ملاحظة وجود مزيد من التحسن بين 50 غراما و 200 غراما 6. لتطبيقات أخرى ، مثل الكشف عن صريف (تمييز على نحو سلس من سطح مخدد) ، ويزيد في قوة الأداء تحسن بشكل كبير في جميع أنحاء تتراوح بين 10 و 200 جرام 2،6.
للتغلب على هذه التحديات المرتبطة الاختبار اليدوي ، قمنا بتطوير نظام آلي ، صنابير. وكان هدفنا في بناء TAPS لإنشاء بسيطة ، جهاز آمن وتنوعا وفعالية وبأسعار معقولة للرقابة تطبيق التحفيز عن طريق اللمس. استخدام تسيطر الجاذبية هي وسيلة بسيطة وآمنة لتطبيق التحفيز عن طريق اللمس. وتكفل السلامة ، وذلك لأن القوة ضد الجلد لا يمكن أن تتجاوز بسبب الجاذبية. خطي المحرك القوي يخدم فقط لنقل قوة الجاذبية على الجلد ، ومن ثم سحب جهة الاتصال. الجهاز متعدد الاستخدامات ، كما أنه سيتم استيعاب أي السطوح تشكيله في التحفيز (أو تعلق على) نهايات نصف قطرها بوصة قضبان ، ويمكن برمجتها لتشغيل مجموعة متنوعة من البروتوكولات النفسية. TAPS تتسم بالكفاءة ، وينتشر بسرعة المحفزات ، ويمكن للوقت تشغيل خوارزميات التكيفية. وأخيرا ، فإن مكونات TAPS هي في متناول أصحاب المنح الصغيرة. تكلفة المحركات حوالي 1500 $ ، والمكونات الكهربائية (باستثناء الكمبيوتر ، ولكن بما في ذلك المجالس PCI والسائر السائق المحرك) ، ما يقرب من 6،000 دولار. ويمكن شراء آلة صغيرة الطحن والملحقات لحوالي 1،000 دولار ، أو يمكن استأجرت الماكنه المهنية لمطحنة القطع التحفيز وجعل أجزاء صغيرة أخرى.
نأمل أن تكون منسوخة هذا النظام من قبل الآخرين ، وتعمل على تعزيز التحرك نحو اختبار للرقابة عن طريق اللمس ، والتي في السنوات الأخيرة شهدت تقدما واعدا 5،7،8،9.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل المعهد الوطني للعيون R15 1 غرانت EY13649 – 01 ، وقبل اكتشاف المنح الفردية من العلوم الطبيعية والهندسة مجلس البحوث كندا (NSERC). شكر خاص لغيليسبي ديدا لتشكيل المعادن ، وللتشاور بشأن تصميم الجهاز والبناء.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Delrin plastic rods 0.5” diameter 3” long | Small Parts | ZRD-08 | Rods from which the stimulus pieces are made | |
| Chrome-steel bearing, 0.5″ bore diameter | Small Parts | BR-08-01 | Pivot for the rotating rod | |
| Plastic bearing, 0.5” bore, 1.125” outer diameter, 0.25” thick | Small Parts | BRP-08-01 | Wheel at end of rotating rod | |
| Fiberglass curtain, 0.75” thick | McMaster-Carr | 9781T83 | Sound absorbing curtain around lower table | |
| Silicone O-rings 5/16″ inside diameter | McMaster-Carr | AS568A- 011 | To reduce vibration of stimulus pieces | |
| Anti-Vibration Pads 2″x 2″, 93 PSI max | McMaster-Carr | 60105K61 | Put under the linear actuator | |
| Rubber sandwich mounts 1/2″ H x 3/8″ W | McMaster-Carr | 9378K11 | Put under linear actuator base | |
| Stepper motor Nema 23, 3-stack | Industrial Devices | S23 | For rotating the stimulus disk | |
| Linear rodless actuator | Industrial Devices | R2S23N-105A-18-l-M35M | To control rotating bar movement | |
| 1 Hall effect switch “normally open” config. | Industrial Devices | RP1 | Actuator home sensor | |
| 2 Hall effect switches “normally closed” config. | Industrial Devices | RP2 | Actuator limit sensors | |
| Micro switch | Honeywell | FSG15N1A | Finger force sensor | |
| Retro-reflective sensor | Honeywell | FE7B-RB6VG-M | Piece position sensor | |
| Motor controller board, closed-loop control | National Instruments | PCI-step-4CX | Mediates communication between computer and Nudrive | |
| Nudrive stepper motor driver | National Instruments | Nudrive 4SX-211 | Sends command voltages to the linear actuator and disk stepper motors | |
| Data acquisition board | National Instruments | PCI-MIO-16E-1 | Reads finger force sensor | |
| LabVIEW | National Instruments | Programming language | ||
| Valuemotion library | National Instruments | Motor control routines | ||
| Photoelectric sensor | Panasonic | PM-K53-C1 | Disk home sensor | |
| Mini milling machine | Sherline | 2010-DRO | For machining the stimulus surfaces | |
| Ohaus precision mass set | Edmund Scientific | Mass on rotating bar | ||
| Parrish Magic Line aluminum cake pan bottom, 9” diam. | Sur La Table | Rotating disk machined with square cut-outs to hold the stimulus pieces |
References
- Goldreich, D. &. a. m. p. ;. a. m. p., Kanics, I. M. Tactile acuity is enhanced in blindness. J. Neurosci. 23, 3439-3445 (2003).
- Goldreich, D. &. a. m. p. ;. a. m. p., Kanics, I. M. Performance of blind and sighted humans on a tactile grating detection task. Percept. Psychophys. 68, 1363-1371 (2006).
- Kontsevich, L. L. &. a. m. p. ;. a. m. p., Tyler, C. W. Bayesian adaptive estimation of psychometric slope and threshold. Vision. Res. 39, 2729-2737 (1999).
- Bleyenheuft, Y., Cols, C., Arnould, C. &. a. m. p. ;. a. m. p., Thonnard, J. L. Age-related changes in tactile spatial resolution from 6 to 16 years. Somatosens. Mot. Res. 23, 83-87 (2006).
- Johnson, K. O. &. a. m. p. ;. a. m. p., Phillips, J. R. Tactile spatial resolution. I. Two-point discrimination, gap detection, grating resolution, and letter recognition. J. Neurophysiol. 46, 1177-1192 (1981).
- Gibson, G. O. &. a. m. p. ;. a. m. p., Craig, J. C. The effect of force and conformance on tactile intensive and spatial sensitivity. Exp. Brain Res. 170, 172-181 (2006).
- Johnson, K. O. &. a. m. p. ;. a. m. p., Phillips, J. R. A rotating drum stimulator for scanning embossed patterns and textures across the skin. J. Neurosci. Methods. 22, 221-231 (1988).
- Craig, J. C. Grating orientation as a measure of tactile spatial acuity. Somatosens. Mot. Res. 16, 197-206 (1999).
- Killebrew, J. H. A dense array stimulator to generate arbitrary spatio-temporal tactile stimuli. J. Neurosci. Methods. 161, 62-74 (2007).
Tags
Tactile Automated Passive-finger StimulatorTAPSSpatial Acuity TestsNeuroscience ResearchClinical AssessmentAutomated DevicesTactile StimuliManual Stimulus ApplicationComputer-controlled Tactile Stimulus SystemOnset VelocityContact ForceContact DurationPsychophysical ProceduresTwo-interval Forced-choice Tactile Grating Orientation TestDaniel Goldreich
Cite This Article
Goldreich, D., Wong, M., Peters, R. M., Kanics, I. M. A Tactile Automated Passive-Finger Stimulator (TAPS). J. Vis. Exp. (28), e1374, doi:10.3791/1374 (2009).