Summary
אנו מתארים מכשיר מבוקרת מחשב לחקירת חוש המישוש: ממריץ משושי אוטומטי פסיבי אצבעות (ברזים). אנו מתארים את המרכיבים של ברזים, ולהראות כיצד הברזים משמש כדי לנהל דו מרווח בכפייה בחירה במבחן מישוש אוריינטציה צורמת.
Abstract
למרות משושי בדיקות חדות מרחבית משמשים הן במחקר והן הנוירולוגיה הערכה קלינית, מכשירים אוטומטיים כמה קיים לאספקת גירויים מובנים מרחבית נשלט על העור. כתוצאה מכך, לעיתים קרובות החוקרים ליישם גירויים מישוש ידני. יישום גירוי ידני זמן רב, דורש טיפול רב ריכוז מצד החוקר, ועלים פרמטרים רבים גירוי בלתי מבוקרת. אנו מתארים כאן מערכת מבוקרת מחשב לגירוי חוש המישוש, ממריץ משושי אוטומטי פסיבי אצבעות (ברזים), כי חלה מרחבית גירויים מובנים לעור, שליטה על מהירות התפרצות, חיל הקשר, ומשך קשר. הברזים היא מערכת צדדי, לתכנות, שמסוגל לנהל ביעילות מגוון של הליכים פסיכופיסיות. אנו מתארים את המרכיבים של ברזים, ולהראות כיצד הברזים משמש כדי לנהל דו מרווח בכפייה בחירה במבחן מישוש אוריינטציה צורמת.
המחבר המקביל: דניאל גולדרייך
Protocol
הקדמה
ממריץ משושי אוטומטי פסיבי-Finger (ברזים) היא מערכת מבוקרת מחשב אשר לוחץ משטחים מובנה על העור כדי להעריך חדות מרחבית מישוש של האדם. אנו תוכנן ונבנה את המכשיר Duquesne האוניברסיטה, שונה אותו בצורתו הנוכחית ב אוניברסיטת מקמאסטר. כאן, אנו מספקים סקירה של הפונקציה של הברזים. לאחר מכן, אנו מתארים את המרכיבים של המכשיר, על מנת להקל הרבייה שלה על ידי חוקרים אחרים. לבסוף, אנו מראים כיצד הברזים משמש לערוך ניסוי פסיכופיסיות.
1. התקן סקירה
הברזים משתמש הכבידה ללחוץ על פני השטח גירוי על העור (איור 1). הזרוע של הנבדק מוטלת בנוחות במצב נוטה על השולחן. האצבע (או באזור אחר בעור להיבדק) שוכנת על מנהרה בטבלה. מתחת לשולחן, מנוע צעד מסתובב דיסק שמכיל עד 40 חתיכות גירוי, מיצוב אחת היצירות תחת המנהרה. הכבידה מפעיל כוח כלפי מטה על מסה תלויה מקצה אחד של מוט rotatable. המוט המשתרעת המרכבה של מפעיל ליניארי מונע את המוט לנוע. כאשר מפעיל מנועים קדימה, צירים מוט תחת השפעת הכבידה, לחיצה על חתיכת גירוי כלפי מעלה דרך המנהרה על העור. פיזיקה פשוטה מספרת את המהירות של מפעיל כדי המהירות שבה השטח הגירוי עולה לפנות את העור, ואת המשקל של המסה התלויה לכוח סטטי הגירוי מישוש. כאשר מפעיל היפוך כיוון כדי להחזיר את המוט לנקודת ההתחלה שלו, את חתיכת גירוי טיפות. לפיכך, התקן חל גירויים מישוש עם כוח מהירות מבוקרת, משך מגע, גירוי בין מרווח. הנושא בוחר כפתור ביד לא בדקה את לרשום תגובה. הברזים מזהה את התגובה ממשיך לספק את הגירוי הבא.
באיור 1. הפיזיקה של הברזים. הברזים שולטת הן את מהירות הופעת וכוח היציב של הגירוי.
הופעת מהירות: ככל למשקוף מ מפעיל ליניארי (אדום) נע ימינה במהירות V 1, את הקצה השמאלי של המוט המסתובב טיפות תחת השפעת הכבידה, את הקצה הימני של המוט ולכן לוחץ חתיכת גירוי כלפי מעלה אצבע במהירות V 2 = V 1 (L 2 / L 3). מאז V 1 נמצאת תחת שליטה במחשב, V 2 יכולים להיות מוגדר כל ערך הרצוי על ידי החוקר.
כוח: כוח הכבידה מפעיל כוח כלפי מטה, F = 1 מ"ג, על מסה M (כאשר g = 9.8 m / s 2). זה גורם לגירוי פיסת ללחוץ על האצבע עם כוח כלפי מעלה, F 2. עבור מוט חסרי מסה, F 2 = F 1 (1 L / L 2). מאז מוט אינו למעשה חסרי מסה, F 2 נקבע באופן אמפירי, על ידי מדידה עם חיישן כוח. כדי לבצע התאמות בסדר F 2, החוקר יכול לשנות את המיקום של M לאורך המוט. F 2 מגביר מעט M הוא זז שמאלה (הגדלת L 1), יורדת מעט M הוא נע ימינה (ירידה L 1). כדי לבצע התאמות גדולות יותר F 2, המסה יכולה להיות שונה.
2. רכיבים פרטים על התקן פונקציה
i. חלקים נעים
הברזים משתמשת בשני stepper מנועים, אחד לכונן המרכבה של מפעיל הליניארי, ועוד לסובב את הדיסק המכיל את החלקים גירוי. אלה שני מנועים לשלוט על כל חלקים נעים "הברזים. חלקים אלה לשכב על שולחן נמוך כי הוא זוגיים מכנית מהשולחן העליון שבו זרועו של נושא נשענת. בגלל שני שולחנות זוגיים, רעידות שנגרמו על ידי המנועים לא להעביר העור. השולחנות מיושרים בקפידה כך מנהרה דרך השולחן העליון שוכנת ישירות מעל פיסת הגירוי קשר מוט מסתובב.
אנו במכונה 40 חריצים רבועים סביב היקף של דיסק מסתובב, כדי להתאים את החלקים גירוי. אנחנו נבנה חתיכות גירוי מן מוטות פלסטיק עגולה, עיבוד מוטות יש פירים רבועים שמתאימים לתוך החריצים של הדיסק. הדבר מבטיח כי החלקים לא לסובב בתוך חריצי שלהם כדיסק הספינים. אנחנו חותכים את משטחי גירוי בפניהם עגול של החלקים.
כאשר המרכבה מפעיל מנועים קדימה, בקצה המוט המסתובב מול המסה התלויה עולה לפנות את החלק התחתון של היצירה את הגירוי שנבחר. בגלל מוט מתאר קשת כפי שהוא מניף כלפי מעלה, זה מתאים עם גלגל נושאות משקל פלסטיק כדי למנוע חיכוך עם התחתון של היצירה את הגירוי. זה גלגל מסתובב מפלסטיק מעט כפי שהוא דוחף את זהtimulus פיסת כלפי מעלה, ללא גלגל מפלסטיק, את הקצה של המוט היה למשוך את הבסיס של היצירה מעט רוחבית (שמאלה באיור 1.) גורם חתיכה ריבה בתוך המנהרה דרך השולחן העליון. כדי להמשיך להבטיח מסלול מעלה חלקה של היצירה, המנהרה הוא מתאים עם צווארון פלסטיק כי הוא משופעים לכוון את פיסת לכיוון מרכז המנהרה כמו חתיכת עולה.
ii. חיישנים
הברזים עושה שימוש של שישה חיישנים כדי להבטיח תפקוד תקין: שני חיישנים הביתה, שלושה חיישני גבול, וכן חיישן כוח.
מפעיל הביתה חיישנים דיסק אות למחשב כי המרכבה מפעיל את הדיסק נמצאים בעמדות הרצויות הראשונית שלהם בתחילת הניסוי. החיישן מפעיל הביתה הוא חיישן הול אפקט, חיישן הביתה דיסק הוא חיישן בצורת U הפוטואלקטרי, מופעלת כאשר פיסת נייר נוקשה דבוק לשפת הדיסק שוברת את קרן חיישן אינפרא אדום. כאשר הדיסק נמצא במצב הביתה, חריץ מסוים מיושר ישירות בטבלה העליונה תחת המנהרה. תנועת כל החישובים הבאים הדיסק נעשות ביחס לתפקיד זה החל ידוע.
שלושת החיישנים להגביל לשמש תכונות בטיחות במקרה של תקלה. כדי למנוע תנועה בורח המרכבה מפעיל במקרה הבלתי סביר של תקלה שליטה, מפעיל הוא מתאים עם חיישנים להגביל קדימה הפוכה (הול אפקט חיישנים). אם מופעל, אלה כוח לחתוך מפעיל. כדי למנוע תנועה הדיסק במקרה חתיכת גירוי הופך להיות תקוע במנהרה, חיישן אינפרא אדום בסגנון רטרו רפלקטיבי מחוברת אל פני השטח התחתון של הטבלה העליון. חתיכת כי הוא גבוה מספיק כדי להיכנס למנהרה שוברת את השחקנים קרן אינפרא אדום על ידי חיישן זה, חוסם מתח הפיקוד מלהגיע צעד דיסק המנוע.
החיישן השישי והאחרון הוא חיישן הכוח נשענת בעדינות על הציפורן של הנבדק (איור 2). חיישן זה מזהה כלפי מטה (לתוך המנהרה), אחורה או קדימה תנועת אצבע. התוכנית מבטלת את הניסויים שבו התרחשה התנועה. בגלל החיישן מחובר בזרוע נוקשה, זה בנוסף מונע את האצבע לנוע באופן פסיבי מעלה במגע עם חתיכת העולה. מאז אנו משתמשים כדי לבדוק את הברזים פסיבי חדות (אצבע נייח) משושי מרחבית, חיישן הכוח היא גורם מכריע. כאמצעי זהירות סופי נגד תנועת אצבע, אנחנו במקום מחסומי פלסטיק בעדינות על צדי אצבע כדי למנוע תנועות לרוחב.
2. איור חיישן חיל לזהות תנועת אצבע א. החיישן כוח לוחץ ב-90 מעלות אל פני השטח של הציפורן, סמוך לציפורן, עם כוח בין 50 ל 80 גרם. דוגמה ב 'כוח חיישן זכר מראה השני הקודמות הקשר של היצירה גירוי עם האצבע, ואחריה שנייה אחת של הקשר נשמר עם האצבע נייח. שים לב, במגע (זמן = 0), הכוח של היצירה גירוי מלמטה דוחף את האצבע יותר בתקיפות נגד החיישן (השיפוע עולה כוח זכר). C. אם הניסיונות נושא להזיז את האצבע כלפי מטה כדי להרגיש טוב יותר את פני השטח גירוי, אז הכוח בין הציפורן ואת חיישן פוחתת (חץ). החיישן גם רושם תנודות בכוח אם הנושא מעביר את האצבע אחורה או קדימה. הברזים מתוכנת למחוק את כל הניסויים שבהם הכוח של קשר בין החיישן לבין משתנה ציפורן על ידי יותר מסכום סף (למשל, 20 גרם) תוך העור במגע עם פני השטח את הגירוי. באמצעות קול ממוחשבת, ברזים יכול אופציונלי להזהיר את נושא התנועה זוהה.
ג. רטט וקול דעיכת
צעד "הברזים לייצר מנועים רטט, וזה בתורו גורם קול. שתי רעידות הצליל אינם רצויים. רטט, אם מועבר על העור, יכול להפריע ליכולת של הנבדק כדי לבצע את המשימה מישוש. במשך הזמן, הרטט יכול גם לגרום לחוסר יציבות מכנית ברכיבים "הברזים. הקול יכול להסיט את הנושא. מסיבות אלה, נקטנו צעדים כדי להפחית את שתי רעידות קול, כדי למנוע רטט מלהגיע את הנושא.
והחשוב מכל, שולחנות העליון והתחתון לא קשר אחד לשני. הם מחוברים רק במובן זה ששניהם לפנות את הרצפה. לפיכך, הרטט של המנועים, אשר לנוח על שולחן נמוך, לא מועבר לזרוע של הנבדק, אשר נשענת על השולחן העליון. בנוסף, רעידות הצליל מופחתים כדלקמן: וילון פיברגלס התוחם את שולחן נמוך קולות חנוקים קול במכשיר, PVC / fiבער חיזוק נגד רעידות רפידות דחוקה בין מפעיל לבין בסיסה לספוג חלק הרטט-מפעיל המיוצר; הבסיס מפעיל יושב על ארבעה גלילי גומי mounts כריך המשמשים להמשיך לצנן את הרטט, את הדיסק מנוע צעד בסיס גם יושב על תושבות גומי ( מזרק הבוכנה גומי), וכן סיליקון O-טבעות המקיפות את פירים של חתיכות גירוי, הפחתת רעש כמו דיסק מסתובב.
iv. Stimulus חתיכות
הברזים משתמש שונה חצי אינץ' בקוטר מוטות ללחוץ משטחים מובנה מרחבית על העור (איור 3). המוטות הם במכונה יש פירים רבועים. הפנים סביב מוטות מכילים משטחי גירוי; פירים רבועים של המקלות להתאים את חריצי 40 מרובע סביב היקף של דיסק מסתובב, להבטיח כי משטחי גירוי לשמור אוריינטציות הנכון שלהם הספינים דיסק.
משטחים כל גירוי עשוי להיות במכונה בפניהם מוט. השתמשנו בעיקר ברזים ליישם gratings גל מרובע (כלומר, רכסים מקבילים חריצים). כדי ליצור האלה, התחלנו עם 0.5 "מוטות בקוטר Delrin גלילי פלסטיק, 3" ארוך. בעזרת מכונת טחינה Sherline, חתכנו את המוטות 2.75 "ארוך, עם 2" ארוך חתך מרובע פירים (8.7 x 8.7 מ"מ), וכן 0.75 "ארוך, 12.74 מ"מ קוטר סיבוב הראש גלילי. הסתובבנו ואז חריצים מול עגול כדי ליצור את המשטחים גירוי. כל משטח גירוי יש רכס שווה ורוחב החריץ. עשינו חתיכות עם חריץ רוחבי החל 0.25 עד 3.10 מ"מ ב 0.15 מ"מ במרווחים. עשינו שתי חתיכות גירוי זהה עבור כל אחד מהם 20 רוחב חריץ , וכתוצאה מכך 40 יצירות בסך הכל. לאחר מכן החדיר את חתיכות לתוך חריצים רבועים של הדיסק כך שכל רוחב החריץ היה מיוצג הן אנכי (מקביל לציר הארוך של האצבע) ו האופקי (רוחבי על ציר זמן של האצבע ) אוריינטציה.
איור 3. פיסת Stimulus. כל גירוי משטח מחורץ אל פניו של מוט בקוטר 0.5 אינץ' Delrin. הבסיס של המוט הוא חתך לי חתך מרובע, זה מאפשר להתאים את מגזרות מרובע דיסק מסתובב. פני השטח של היצירה המוצגת היא צורמת גל מרובע, עם חריצים ורכסים מקבילים של רוחב שווה.
נ 'מחשב בקרה
הברזים הוא אוטומטי לחלוטין, מערכת מבוקרת מחשב. חומרת מחשב רבים תצורות תוכנה יכול לשמש כדי לשלוט על המכשיר. בשלב זה אנו משתמשים Macintosh G3 ריצה LabVIEW 6.1 (National Instruments). המחשב מתקשר דרך לוח בקר מנוע עם נהג מנוע צעד הפקודה מפעיל מנועים הדיסק כדי לקרוא את החיישנים הביתה מתגי גבול. לוח נתונים PCI רכישת קורא את חיישן הכוח והתגובה כפתורים הנושא.
vi. כוח ותזמון מגבלות
מגוון חיל: השתמשנו הברזים כדי לספק גירויים עם כוחות נע בין 10 עד 50 גרם. אנו חושדים כי החיכוך בין רכיבים תפגע אספקת גירויים לעבר כוחות תחת על 5 גרם, וכי חלק יציבות מכנית יצוצו לכוחות עודף של כ - 100 גרם.
Inter-גירוי מרווח (ISI): המרחק בין משטחים הגירוי את האצבע, ואת מהירויות יציבה של מפעיל ליניארי דיסק מנוע צעד, יחד לקבוע גבול תחתון על ISI כי המכשיר יכול להשיג. אנו מעריכים ממגבלה זו בערך 1.5 שניות. לכן, המכשיר אינו מתאים עבור יישומים כגון ניסויים מיסוך, אשר דורשים המשנה השני ISI.
3. ניסוי
כאן אנו מתארים את אחד הכללים אשר הברזים ניתן להשתמש: שני מרווח בכפייה בחירה (2-IFC) אוריינטציה צורמת משימה (GOT) עם מעקב בייס אדפטיבית. הברזים ניתן לתכנת עבור רבים פרוטוקולים פסיכופיסיות אחרים גם כן. השתמשנו בו בעבר לנהל 2-IFC ניסויים 1,2 מדרגות מעקב עם השיטה של גירויים בלתי פוסקים. כמובן, הוא מסוגל לנהל כן / לא נהלים, כמו גם 2-IFC.
עבור 2-IFC GOT משימה, אנו משתמשים gratings גל מרובע כי פנה פנקס הדיסטלי של האצבע עם 4 ס"מ / sec מהירות התפרצות, 50 גרם לפנות בכוח 1 משך שניות ליצירת קשר. כל משפט מורכב משתי מצגות גירוי רציפים (ISI: 2 שניות) עם gratings של רוחב חריץ זהה, אך שונות של 90 מעלות בכיוון. במצגת אחת, החריצים מיושרים אנכית (במקביל), וגם זאת, אופקית (לרוחב), על ציר זמן של האצבע. סדר Stimulus נבחר באקראי על ידי תוכנת המחשב. הנושא מציינת אם הכיוון האופקי אירעה בקטע הראשון או השני, על ידי לחיצה על אחד משני הכפתורים עם היד לא נבדק. שיטה אדפטיבית בייס מתאים groove רוחב ממשפט למשפט.
אנחנו מתוכנתים הברזים עם גרסה שונה של השיטה psi (Ψ), אלגוריתם בייס אדפטיבית 3. לשיטה זו מספר יתרונות על פני שיטות קונבנציונליות אדפטיבית, כגון שיטות המדרגות. ראשית, שיטת psi הערכות לא רק נקודה אחת על תפקוד הפסיכומטרית (למשל, את סף 71% מוערך על ידי גרם מדרגות 2 למטה 1 למעלה), אבל הפונקציה הפסיכומטרית כולו. שנית, שיטת התשואות בייס הפצות הסתברות האחוריים (ובכך רווח סמך) עבור הפרמטרים של הפונקציה הפסיכומטרית. לבסוף, השיטה יעילה. היא מחזיקה באלפי זיכרון רבים של צורות אפשרי לתפקד פסיכומטרי, ומעדכן את ההסתברות האחורי של כל פונקציה לאחר כל תשובה. לאחר מכן הוא משתמש ההליך צפוי צמצום האנטרופיה לבחור את הגירוי הבא, כלומר, היא בוחרת את הגירוי על כל ניסוי זה צפוי להגדיל את הרווח מידע.
בעקבות Kontsevich וטיילר 3, אנו הדגם d-הממשלה כפונקציה כוחה של רמת הגירוי, ותפקוד הפסיכומטרי של כל נושא - P c (x), ההסתברות לתגובה נכונה כפונקציה של רמת הגירוי, x - כתערובת של פונקציה מצטברת רגילה (probit) ו מונח שער פקיעה: 
כאן, הוא סף (רמת הגירוי המתאים הסתברות 76% התשובה הנכונה, d-הממשלה = 1), ואילו b הוא השיפוע, תפקוד פסיכומטרי של הנושא.
שינינו את האלגוריתם Ψ ידי טיפול בשיעור לשגות (דלתא) כפרמטר של ערך ידוע, על ידי חישוב של "ניחוש גורם Bayes" לאחר כל ניסוי: 
זה גורם Bayes הוא יחס הסיכוי משווה את ההסתברות של הנתונים לפי ההשערה 1, כי הנושא הוא מנחש, על הסתברות של הנתונים לפי ההשערה 2, כי בנושא יש תפקיד הפסיכומטרי. המונה הוא ההסתברות נתונים של הנושא, ד '(תשובות נכונות ולא נכונה בכל אחד חריץ רוחבי הציג) נתון כי הנושא הוא פשוט מנחש (50% הסתברות נכון) על כל הניסויים עד וכולל במשפט הנוכחי. הוא מכנה את ההסתברות של הנתונים נתון האומדן הטוב ביותר של האלגוריתם של הפונקציה פסיכומטרי של הנושא. מניסיוננו, עבור הנבדקים הצעירים ביותר הגורם Bayes במהירות שואף לאפס עם התקדמות לחסום בדיקות, המציין כי הביצועים של הנושא תואם פונקציה הפסיכומטרי. במשך כמה נושאים ישנים, הגורם Bayes עולה מעל אחד, המציין כי הנושא אינו מסוגל לבצע את המשימה. הברזים ניתן לתכנת לסיים את הבדיקה אם לחסום את גורם מנחש Bayes חרג ערך הסף לאחר מספר מסוים של הניסויים.
4. תוצאות
איור 4 מראה לחסום הניסוי המורכב 40 ניסויים מניסוי 2-IFC GOT. זה בלוק 40-80 משפט מורכב הגירויים האצבע האמצעית זכותו של הנושא, עם משך-1 שניה מגע השני 2-ISI בין אנשי הקשר במשפט אחד. 76% של נושא סף הנכון היה 1.7 מ"מ, כפי שצוין על ידי מצב של פונקציית צפיפות ההסתברות האחורי (PDF) עבור פרמטר הסף (לוח ג). 95% עבור פרמטר סף של הנבדק, שמסומן על ידי רוחב של PDF האחורי, היה 1.3-1.9 מ"מ.
איור 4. תוצאות של משימה 2-מרווח בכפייה בחירה אוריינטציה צורמת. A. לחסום ניסיוני, המורכב 40 ניסויים להחיל במקרה זה את האצבע האמצעית ימינה. נכונה של הנושא (סמלי פלוס) ותגובות שגוי (עיגולים פתוח) בשעה רוחב חריץ שונה הם זממו נגד מספר לדין. שיטה אדפטיבית בייס (ראה טקסט) קבעו את רצף של רוחב חריץ לחול, בהתבסס על הביצועים של הנושא. B. הפונקציה מיטבית פסיכומטרי עבור נושא זה. ג פונקציה צפיפות ההסתברות Posterior עבור רוחב 76% של הנבדק חריץ הנכון ( פונקציה פסיכומטרי פרמטר-, בהתאמה d-הממשלה = 1).
Discussion
מסירה מבוקרת של גירוי מכני מובנה מרחבית תנוחות לא האתגרים העומדים בפני במשלוח של גירויים חזותיים או שמיעתיים, אשר הציוד זמין מסחרית (מסכי מחשב, רמקולים ושמע) עשוי לשמש. מסיבה זו, רבים ניסויים משושי psychophysics נעשים עדיין באמצעות משלוח גירוי ידני.
מסירה ידנית של גירויים מישוש הוא זמן רב, דורש טיפול ריכוז גדול מצד החוקר. למשל, Bleyenheuft et al. 4 בדו"ח כי "יישום ידני של כ 1-2 מ"מ של דפורמציה בניצב העור שימש ... הבוחן היה קשוב במיוחד כדי למנוע לחץ הגז בין העור לבין הסורג אשר יכול לעוות את למדוד. .. " אולי בגלל המסירה גירוי ידני איטי יחסית וריכוז אינטנסיבי, מחקרים רבים בשיטה זו יש המועסקים כן / לא (רק אחד התמריצים לכל משפט) ולא שני פרוטוקולים מרווח בחירה כפויה.
למרבה הצער, גם כאשר הוא נלקח בזהירות רבה, מסירה גירוי ידני עלים פרמטרים רבים גירוי בלתי מבוקרת. פרמטרים אלו כוללים גירוי כוח, מהירות התפרצות, משך את היציבות של פני השטח גירוי על העור. הפרמטרים הללו, אולי הטוב ביותר למד לגבי השפעתה על הביצועים כוח גירוי. בני אדם להראות שיפור מתקדמת אפליה צורמת אוריינטציה על האצבע כמו עומק השינויים הכניסה 500-1200 5 מיקרון, הביצועים טובים יותר כוח מאשר 10 גרם 50 גרם כוח 1, אם כי אין שיפור נוסף הוא ציין בין 50 גרם ו 200 גרם 6. עבור יישומים אחרים, כגון איתור צורמת (להבדיל חלק משטח מחורץ), עליות כוח לשפר משמעותית את הביצועים לאורך כל טווח של 10 עד 200 גרם 2,6.
כדי להתגבר על אתגרים אלה הקשורים בדיקה ידנית, פיתחנו את המערכת האוטומטית, הברזים. מטרתנו בברזים הבניין היה ליצור מכשיר פשוט, בטוח, תכליתי, יעיל ובמחיר סביר עבור יישום מבוקר גירוי מישוש. שימוש מבוקר של כוח הכבידה הוא דרך פשוטה ובטוחה להחיל גירוי מישוש. בטיחות היא הבטיחה, כי כוח על העור לא יכול לחרוג כי בשל כוח הכבידה. מפעיל ליניארי חזק משמש רק כדי להעביר את כוח הכבידה על העור, ולאחר מכן למשוך את הקשר. המכשיר הוא צדדי, כמו זה יהיה להתאים את כל המשטחים גירוי לתוך במכונה (או מחוברת אל) את הקצוות של חצי אינץ' בקוטר מוטות, והוא יכול להיות מתוכנת להפעיל מגוון של פרוטוקולי פסיכופיסיות. הברזים יעיל, שכן הוא פורס במהירות לגירויים, והוא יכול לרוץ timesaving אלגוריתמים אדפטיבית. לבסוף, הרכיבים של הברזים הם סבירים לבעלי מענק קטן. מנועים העלות כ 1500 $, רכיבים חשמליים (לא כולל את המחשב, אך כולל לוחות PCI ו הנהג stepper המנוע), כ 6000 $. מכונת מיני כרסום ואביזרים ניתן לרכוש עבור כ -1,000 $, או מכונאי מקצועי ניתן לשכור לטחנה חתיכות הגירוי ולהפוך חלקים קטנים אחרים.
אנו מקווים כי מערכת זו תהיה משוכפלים על ידי אחרים, לשרת כדי לקדם את המהלך לקראת בדיקת מישוש מבוקר, אשר בשנים האחרונות ראו התקדמות מבטיחה 5,7,8,9.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכה על ידי National Eye Institute גרנט EY13649 1 R15-01, ועל ידי גרנט גילוי פרט מן למדעי הטבע וההנדסה מועצת המחקר של קנדה (NSERC). תודה מיוחדת דדה גילספי עיבוד מתכת, לצורך התייעצות על עיצוב המכשיר ובנייה.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 | |
| Phot–lectric 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. &, Kanics, I. M. Tactile acuity is enhanced in blindness. J. Neurosci. 23, 3439-3445 (2003).
- Goldreich, D. &, Kanics, I. M. Performance of blind and sighted humans on a tactile grating detection task. Percept. Psychophys. 68, 1363-1371 (2006).
- Kontsevich, L. L. &, Tyler, C. W. Bayesian adaptive estimation of psychometric slope and threshold. Vision. Res. 39, 2729-2737 (1999).
- Bleyenheuft, Y., Cols, C., Arnould, C. &, 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. &, 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. &, 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. &, 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).
