我们描述了一个计算机控制的设备,为调查触觉:自动化被动手指触觉刺激器(TAPS)。我们描述的水龙头组件,并展示如何使用水龙头管理两个区间被迫选择触觉光栅方向测试。
虽然触觉空间视力测试是在神经科学的研究和临床评估的存在,少数自动化设备提供控制空间结构的刺激皮肤。因此,调查通常适用于手动触觉刺激。手动刺激应用程序费时,需要极大的关怀和浓度对调查的一部分,并留下许多刺激参数失控。我们在这里描述的一个计算机控制的触觉刺激系统,自动化被动手指的触觉刺激器(TAPS),适用于空间结构对皮肤的刺激,发病速度,接触力和接触时间,控制。水龙头一个功能强大的可编程系统,能够有效地开展各种心理物理学程序。我们描述的水龙头组件,并展示如何使用水龙头管理两个区间被迫选择触觉光栅方向测试。
通讯作者:丹尼尔Goldreich
空间结构的机械性刺激的控制下交付对面临的挑战不是在视觉或听觉刺激,可以使用市售的设备(电脑屏幕,音响喇叭)的交付。出于这个原因,许多触觉心理物理学实验仍然使用手册刺激交付。
触觉刺激的手动交付是费时,而且需要极大的关怀和对调查的一部分浓度。例如,Bleyenheuft等4报告说,“大约1-2毫米的皮肤垂直变形的手动应用… …考官特别注意,以避免任何可能扭曲措施之间的皮肤和光栅的剪应力。 … …“也许是因为人工刺激交付相对缓慢和集中密集,使用这种方法的许多研究都受雇于是/否(只是每一个试验的刺激),而不是两个区间被迫选择协议。
不幸的是,即使采取非常谨慎的,人工刺激交付留下许多的刺激参数失控。这些参数包括刺激的力量,发病速度,持续时间,和对皮肤的刺激表面的稳定。这些参数的,也许是最好的研究及其对性能的影响是刺激力。人类在光栅上的指尖从500到1200微米5压痕深度变化的倾向歧视逐步改善;性能比50克力 1,10克力之间的50克和200 克 6的观察虽然没有进一步改善。对于其他应用,如光栅检测(区分从沟槽表面的光滑),有效的增加显着提高整个10至200克2,6范围内的性能。
为了克服这些挑战与手工测试相关,我们开发的自动化系统,水龙头。我们在建设水龙头的目的是创建一个简单,安全,多功能,高效和负担得起的的设备控制的触觉刺激的应用。重力控制的使用是一种简单,安全的办法适用于触觉刺激。安全保证,因为对皮肤的力量不能超过,由于重力的作用。强大的线性驱动器,转移到皮肤上的重力,然后撤回接触。该设备是通用的,因为它会容纳任何刺激表面到半英寸直径的棒的两端(或附加上)加工,并可以通过编程来运行各种心理物理学的协议。水龙头高效,迅速部署的刺激,可以运行省时的自适应算法。最后,水龙头组件小额赠款持有人负担得起。电机成本约为1,500元;(不包括计算机,但包括PCI板和步进电机驱动器),电子元件,约6000美元。约$ 1,000可购买一个微型铣床及配件,或专业的机械师可以聘请到轧机的刺激件和其他小零件。
我们希望这个系统将被他人复制,并有助于促进对触觉控制的测试,这在近年来已经看到了可喜的进展 5,7,8,9移动。
这项工作得到了全国眼科研究所资助1 R15的EY13649 – 01,个人从自然科学和加拿大工程研究理事会(NSERC)发现格兰特。特别感谢德达吉莱斯皮为金属加工,设备的设计和施工咨询。
Material Name | Tipo | Company | Catalogue Number | Comment |
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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 |