여기서는 프로토콜 인간의 정신 물리학 적 방법을 이용하여 진동을 검출 임계 값과 촉각 시력을 결정하기 위해 제시한다.
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이 논문에서
요약
초록
진동 및 격자 방향에 대한 정신 물리학적 임계값을 정확하게 결정할 수 있는 테스트는 임상 진단 및 기초 연구와 관련된 기계 감각 기능에 대한 귀중한 정보를 제공합니다. 여기에서는 진동 감지 임계값(자동화 시스템)과 촉각 공간 예민성(휴대용 장치)을 결정하기 위해 고안된 두 가지 정신물리학적 테스트에 대해 설명합니다. 두 절차 모두 2-interval forced-choice 및 transformed-rule up and down 실험 패러다임을 구현합니다. 이러한 검사는 쌍둥이 또는 감각신경성 난청이 있는 사람과 같은 별개의 인간 코호트에 속한 개인에 대한 기계 감각 프로파일을 얻는 데 사용되었습니다.
서론
피부 속의 특수화된 기계감각 수용체(mechanosensory receptor)는 진동과 격자 방향에 대한 인식을 매개합니다. 각 기계감각 수용체 유형은 촉각 자극1,2의 뚜렷한 특징을 감지하도록 조정됩니다. 이 속성은 단순한 정현파 진동(진동) 또는 미세한 격자를 전달하는 테스트를 사용하여 기계 감각 기능에 대한 차별화된 평가를 위한 정신물리학적 기반을 제공합니다. 진동 인식을 위한 정신물리학적 임계값은 저주파 진동보다 고주파 진동에서 더 낮은 것으로 알려져 있습니다3,4. 마이스너(Meissner)와 파시니안 미립자(Pacinian corpuscle)와 관련된 두 가지 유형의 빠르게 적응하는 기계수용체(mechanoreceptor)는 주로 저주파(10-40Hz) 및 고주파(100-200Hz) 진동 자극을 각각 감지한다5. 진동 인식에 대한 정신 물리학적 임계 값은 최상의 주파수6,7에서이 두 세트의 기계 수용체의 활성화에 상당한 정도로 의존하는 것으로 생각됩니다. 촉각 공간 예리함은 격자 방향 작업에 의해 테스트되어 피험자 7-9에 의해 방향을 구별할 수 있는 가장 미세한 격자를 결정합니다. Merkel cell-neurite complex 구심성은 격....
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프로토콜
시험 프로토콜은 샤리 테-Universitätsmedizin 윤리위원회에 의해 승인되었다.
1. 진동 감지 임계 값 (VDT)
- 장치 및 테스트 프로토콜 조립 - 사전 테스트
- 도 1A에 따른 디바이스의 부품을 조립한다. 테이블에 매끄러운 표면이 보드 (40cm X 80cm)를 놓습니다. 보드의 황동 줄을 놓습니다.
- 제어부에 압전 액츄에이터 (진동 자극)을 연결한다.
- 응답 상자 및 데이터 수집 시스템에 모니터 장치를 연결 (기업 코드 파일 참조).
- 컴퓨터 (노트북)로 데이터 수집 시스템을 연결하고, 액추에이터 제어부 피에조.
- 사용자 정의 만든 압전 액추에이터의 가동 부분에 프로브를 자극 (프로브의 특성은 재료를 볼에 대한)를 나사.
- 균형 황동 바의 프로브와 압전 액추에이터를 탑재합니다.
- 테스트 프로토콜
- 스크립트 최대 및 방법 아래 두 간격 강제 선택과 변화 - 규칙을 구현하는 테스트 프로토콜입니다. 스크립트의 개요에 대한 보충 코드 파일을 참조하십시오.
- 상승과 특성을 넘어, 정현파로 진동 자극의 파형을 구축하고 자극 지속 시간을....
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결과
압전 액츄에이터는 피사체의 진동 자극을 제공한다. 진동 자극이 1.8 초 총 지속 기간을 가지며, 첫 번째 또는 두 번째 구간 (도 2A) 동안 시험 중에 한번만 제공된다. 상승과 발병에서 하강 시간과 자극의 오프셋 (offset)는 각각 위치 기능 (1-E -bt) ∙ 진폭 ∙ 사인 (주파수) 및 (e -bt) ∙ 진폭 ∙ 사인 (주파수)에 의해 결정된다 (b)은 9.1로 설정된다. 상승 및 발병 하강 시간은 각각 500 및 600 밀리 초 오프셋 및 시험 주파수 및 진폭 독립적이다. 과 발병 사이의 자극의 지속 기간은 위상 오프셋 700 밀리 초입니다. 점진적 상승 및 하강 부드러운 자극 전달을 보장합니다.
그들은 다른 열차에 의해 매개되기 때문에 진동 검출 임계 자극 주파수에 의존스피 .......
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토론
VDT을 평가하는 데 사용되는 기술은 기기 사양, 하드웨어 및 테스트 프로토콜에 따라 달라질. 국제 표준화기구는 진동계의 다양한 구성 요소에 대한 권장 사항 (ISO 13091-1 2 26, 27)을 포함한 촉각 임계 값을 분석하고 해석하는 방법 및 절차를 지정 기재된 테스트 시스템은 테스트 주파수 범위에 대한 관련 ISO 권장 사항을 준수 (4-125 Hz에서), 방법, 프로브 크기 (상하 계단 및 강제 선택의 변형) (부드러운 평면과 원형 예리), 실온에서 테스트. 셋업은 프로브의 위치 및 이동을 결정하는 센서를 구비 할 수 있고, 임의적으로 진동 자극을 단리 확고한 서라운드를 구비 할 수있다.
설명 된 장치의 특징은 다음과 거짓말의 장점 : 가용성 및 구성 요소의 쉬운 조립; 조정 가능한 주파수 범위 1-500 Hz에서; 넓은 진폭범위 (5 nm의 90 μm의 변위); 다중 프로브 크기; 진동 자극의 크기와 지속 시간의 프로그래밍; 다양한 적응 방법으.......
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
위에서 설명한 진동 테스트로 이어지는 연구 개발은 유럽 연구 위원회(ERC, ADG 294678)와 독일 연구 위원회(보조금, SFB665)의 자금 지원을 받았습니다. 이 프로젝트에 귀중한 도움을 주신 Max-Delbrück-Center 기술 및 지원 직원인 Mr. R. Fischer, B. Neumann 및 Mr. M. Pflaume에게 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 피에조 액추에이터 | Physik Instrument, 독일 | P-602.1L | 위치 센서와 모션 증폭기가 통합된 선형 압전 액추에이터에는 전압이 가해질 때 늘어나고 수축하는 피에조 세라믹 재료가 포함되어 있습니다. 압전 액추에이터는 최대 100μm까지 이동합니다. 액추에이터에는 기울어짐이나 측면 오프셋 없이 직선 움직임을 보장하는 굴곡 가이드가 장착되어 있습니다. 변위는 선형이며 보정은 제조업체에서 수행하고 확인합니다. 프로브의 축상 이동을 현미경으로 확인하는 것이 좋습니다. 제조업체에 따르면 자극 진폭은 1000Hz의 진동 주파수에서 20% 미만으로 감쇠됩니다. 이는 힘 또는 변위 측정 장치(예: Kleindiek의 힘 변환기)를 사용하여 확인할 수 있습니다. |
| 피에조 증폭기/서보 컨트롤러 | Physik Instrument, 독일 | E-665 | E-665 증폭기/컨트롤러는 센서 위치 피드백(SGS 센서)이 있는 시스템에서 저전압 압전 액추에이터의 변위를 구동하고 제어합니다. 서보 컨트롤러는 폐쇄 루프 작동을 위한 옵션을 제공합니다. 사인파 및 진동 자극을 적용할 때 진폭 신호는 설정된 진폭에서 벗어나 500Hz에서 시작하여 1000Hz에서 최대 20% 감소에 도달합니다. |
| LabChart Software | ADInstruments, USA | LabChart 7, MLU60/8 | 정신물리학적 테스트 알고리즘의 매크로를 생성, 저장 및 실행할 수 있습니다. |
| PowerLab | ADInstruments, USA | PowerLab 4/35 PL3504 | 데이터 수집 하드웨어. LabChart 소프트웨어와 함께 사용됩니다. |
| 황동 바 | 맞춤형 | 바의 무게는 15.5kg입니다. peizoelectric actuator가 황동 막대에 장착될 때 피부 표면에 30g 무게의 힘을 가해야 합니다. | |
| 모니터 | 맞춤 제작 | 1차 및 2차 간격을 표시합니다. 모니터는 자극이 나타날 수 있는 시간 간격을 피험자에게 표시합니다. | |
| 맞춤 제작된 | 응답 상자 | 주어는 자극이 발생한 간격을 나타냅니다. | |
| 이사회 | 맞춤 제작 | 상면은 매끄러워야 하며(플라스틱), 하부 표면은 자극 포브로 전달되지 않도록 부유 진동을 방지하기 위해 폼으로 만들어져야 합니다. | |
| 프로브 | 주문 제작 | : 나사 머리에 부착된 매끄러운 모서리(열가소성 재료)가 있는 평평한 원형 프로브입니다. 나사는 압전 액추에이터의 움직이는 부분에 직접 조일 수 있는 적절한 크기여야 합니다. 프로브의 크기는 선호도에 따라 달라질 수 있습니다. 우리의 경우 직경 8.21mm, 표면적 52.9mm2. | |
| Labchart 스크립트 | 요청 시 보낼 수 있습니다. 보충 코드 파일을 참조하십시오. | ||
| 촉각 시력 큐브 | MedCore | 큐브는 너비가 0.75, 1.25, 1.75, 3.0, 4.5, 그리고 6.0 mm인 격자(막대와 홈)를 포함하는 6개의 면으로 구성되어 있습니다. |
참고문헌
- Poole, K., Herget, R., Lapatsina, L., Ngo, H. D., Lewin, G. R. Tuning Piezo ion channels to detect molecular-scale movements relevant for fine touch. Nat Commun. 5, 3520(2014).
- Lechner, S. G., Lewin, G. R. Hairy sensation. Physiology (Bethesda). 28 (3), 142-150 (2013). <....
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