專利名稱：一種視觸覺測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種利用嵌入式技術(shù)對人體進行視覺和觸覺敏感性測試的測試 裝置及測試方法，尤其涉及一種兩通道便攜式生理心理測試裝置及其測試方法，屬于心理 與行為測量、人機交互和生理檢測等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
外界獲得的信息中，視覺占主導(dǎo)地位，其次是聽覺，但觸覺也極其重要。人通過各 種感覺是相互作用、協(xié)同活動來認識客觀事物。當前生理學、心理學、人機交互和智能機器 人的研究中，視覺的研究成果最為豐富和突出，聽覺其次，觸覺和其他感覺則少之又少。在 傳統(tǒng)交互方式中，視覺和聽覺一直是最重要的交互方式，而觸覺等其它感覺交互方式較為 缺乏。近年來，機器性能大幅提升，人機界面中信息傳遞的要求越來越高，視覺和聽覺的交 互單一性和超負荷局限性越來越突出，使得觸覺及其相關(guān)的多通道交互方式越來越受到重 視?？傮w上，發(fā)展觸覺及其多通道交互的主要挑戰(zhàn)在于兩個方面一個是對于觸覺和 多通道生理感知特征的深入了解，以此知道人對觸覺刺激和多通道刺激的不同參數(shù)感知的 模式是什么；同時，另一個主要的方面在于生產(chǎn)工藝或技術(shù)的提高，使得生產(chǎn)出各種前者需 要的儀器或設(shè)備成為現(xiàn)實。目前國內(nèi)的觸覺測試裝置總體處于空白狀態(tài)。有一種非常簡陋的觸覺實驗儀 器一兩點閾測定儀，用于測定人體觸覺的敏銳度指標。該儀器存在以下缺陷難以實現(xiàn) 精確測量；非自動化程序?qū)е率謩硬僮鞅孔?；時間精度和空間分辨精度太低，無法滿足高 精度、數(shù)字化及自動化的測試要求。國外EAI公司實用新型了儀器Eval. 2. 0 Tactor Controller。該儀器是一個集成的控制模塊，能夠操縱8個觸覺振動器，可以運用標準軟件 原型和USB界面來實施控制。該控制器是目前該領(lǐng)域最先進的觸覺測試裝置。該儀器雖然 能夠進行單一觸覺敏感性的測量，但其設(shè)定的測量程序單一，難以滿足觸覺靈活測試的要 求；此外尚未做到觸覺和其他感覺結(jié)合的多通道控制，也就無法實現(xiàn)多通道交互的測試要 求。視覺測試方法已有多種，觸覺儀器也有應(yīng)用。但現(xiàn)有技術(shù)普遍存在刺激類型單一、 可容納測試條件和方法局限、專業(yè)性強、刺激強度和頻率固定不可調(diào)等缺點，尤其不能將視 覺和觸覺兩種感覺通道進行精確匹配和整合。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種新的視觸覺測試儀。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采取的技術(shù)方案是所述視觸覺測試儀包括 視覺及觸覺信號源、信號控制及傳輸模塊和反應(yīng)控制模塊，且還包括參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生 模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述視覺及觸覺信號源包括視覺信號源和觸覺信號源；所述信號控 制及傳輸模塊包括刺激信號接收模塊、信號控制模塊、多通道多路信號發(fā)生模塊、反饋信號采集模塊和反饋信號發(fā)送模塊；所述反應(yīng)控制模塊包括“是”按鈕和“否”按鈕；所述參數(shù)設(shè) 置及信號產(chǎn)生模塊包括呈現(xiàn)時間模塊、間隔時間模塊、刺激數(shù)量模塊、刺激類型模塊、測試 總數(shù)模塊和刺激強度模塊，所述呈現(xiàn)時間模塊、間隔時間模塊、刺激數(shù)量模塊、刺激類型模 塊、測試總數(shù)模塊、刺激強度模塊分別與刺激信號接收模塊的輸入端連接；刺激信號接收模 塊的輸出端與信號控制模塊的輸入端連接；信號控制模塊的輸出端與多通道多路信號發(fā)生 模塊的輸入端連接；所述多通道多路信號發(fā)生模塊的輸出端分別與視覺信號源、觸覺信號 源連接；所述“是”按鈕和“否”按鈕分別與反饋信號采集模塊的輸入端連接；反饋信號采集 模塊的輸出端與反饋信號發(fā)送模塊的輸入端連接；反饋信號發(fā)送模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理 模塊連接。進一步地，本實用新型還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn) 生模塊、數(shù)據(jù)處理模塊分別連接。進一步地，本實用新型所述信號控制及傳輸模塊包括RS232串口通信電路、微控 制器、第一串并轉(zhuǎn)換電路、第二串并轉(zhuǎn)換電路、第三串并轉(zhuǎn)換電路、LED驅(qū)動電路、振動器驅(qū) 動電路，所述RS232串口與微控制器連接，微控制器分別與第一串并轉(zhuǎn)換電路、第二串并轉(zhuǎn) 換電路、第三串并轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，第一串并轉(zhuǎn)換電路的輸出端與LED驅(qū)動電路的 輸入端連接，所述LED驅(qū)動電路的輸出端與視覺信號源連接，第二串并轉(zhuǎn)換電路的輸出端 與振動器驅(qū)動電路的輸入端連接，所述振動器驅(qū)動電路的輸出端與觸覺信號源連接。進一步地，本實用新型所述信號控制及傳輸模塊還包括測試儀動態(tài)指示模塊，所 述測試儀動態(tài)指示模塊與第三串并轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是(1)可對視覺、觸覺分別進行敏感性測試，也可以對視覺、觸覺兩通道進行聯(lián)合測 試。能滿足多種測試目的，除了常規(guī)的視覺、觸覺及兩通道結(jié)合測試外，還可實現(xiàn)對觸覺告 警、運動觸覺、觸覺記憶、視觸覺聯(lián)合的運動知覺現(xiàn)象等進行研究的目的。(2)視覺、觸覺刺激強度和呈現(xiàn)時間均可調(diào)，可以實現(xiàn)視覺和觸覺多種匹配模式， 滿足多種測試條件的要求。(3)采用嵌入式計算機技術(shù)，可視化窗口操作簡易、界面友好；測試具備自動化數(shù) 據(jù)處理功能，測試者可自行操作并獲取簡明易懂的測試結(jié)果。(4)控制電路結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定；所采用1030扁平馬達振動器及藍色高亮LED 燈供電電壓小于5V，安全可靠。測試儀可通過USB接口或RS232標準串口與任一臺PC機相 連接，使用靈活。(5)可對運動員肌肉損傷、疲勞和肌肉萎縮患者的相應(yīng)肌體部位利用觸覺閾限和 敏感性測試的原理及時評估、提供反饋，有益于肌肉功能科學的訓(xùn)練和恢復(fù)。本實用新型還 可以對視覺障礙的特殊群體(比如盲人、弱視患者)的觸覺補償功能進行測試。

圖1是本實用新型視觸覺測試儀的使用狀態(tài)示意圖。圖2是本實用新型視觸覺測試儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型視觸覺測試儀的一個測試循環(huán)的變化盲視流程示意圖。圖4是本實用新型視觸覺測試儀的硬件電路示意框圖。[0021]圖5是本實用新型視觸覺測試儀的RS232串口通信電路圖。圖6是本實用新型視觸覺測試儀的串并轉(zhuǎn)換電路及振動器驅(qū)動電路圖。
具體實施方式
下面結(jié)合圖1至圖6及實施例對本實用新型作進一步詳細描述。如圖2所示，本實用新型視觸覺測試儀包括視覺及觸覺信號源1、信號控制及傳輸 模塊2、參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊3、反應(yīng)控制模塊4和數(shù)據(jù)處理模塊7。其中，視覺及觸覺信號源1包括視覺信號源15和觸覺信號源10。視覺及觸覺信 號源1可分布于測試者身體表面任意需測試的部位。在圖1中，視覺及觸覺信號源1的數(shù) 量為八個，分別固定于測試者6的上肢、下肢、腹部等部位，并對各視覺及觸覺信號源1分別 編號。如圖2所示，每個視覺及觸覺信號源1由一個視覺信號源15和一個觸覺信號源10 組成。視覺信號源15—般采用藍色高亮LED燈，觸覺信號源10可采用低供電電流、高振動 頻率的扁平馬達振動器，通過調(diào)節(jié)輸入電壓的大小可調(diào)節(jié)上述LED燈亮度和振動器振動頻 率。視覺及觸覺信號源1在身體表面的放置方法如下將其中的振動器通過繃帶固定在測 試者6的衣服或皮膚表面(振動器在繃帶的內(nèi)側(cè))，藍色高亮LED燈被固定在振動器的同 一位置(LED燈在繃帶的外側(cè)面)。振動器被獨立驅(qū)動的最高頻率為200hz。每個振動器和 LED燈的強度可在測試開始前自行設(shè)置。信號控制及傳輸模塊2包括刺激信號接收模塊、信號控制模塊、多通道多路信號 發(fā)生模塊、反饋信號采集模塊和反饋信號發(fā)送模塊。其中，刺激信號接收模塊可采用RS232 標準串口進行串行通信，通信電平由MAX232芯片進行轉(zhuǎn)換。多通道多路信號發(fā)生模塊采用 74LS164芯片將串行數(shù)據(jù)并行發(fā)出，此模塊具有數(shù)據(jù)傳輸精確、速率高等優(yōu)點。反應(yīng)控制模塊4包括“是”按鈕和“否”按鈕。參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊3包括呈現(xiàn)時間模塊、間隔時間模塊、刺激數(shù)量模塊、刺 激類型模塊、測試總數(shù)模塊和刺激強度模塊。其中，呈現(xiàn)時間模塊、間隔時間模塊、刺激數(shù)量模塊、刺激類型模塊、測試總數(shù)模 塊、刺激強度模塊分別與刺激信號接收模塊的輸入端連接，以便于六個參數(shù)設(shè)置完畢產(chǎn)生 刺激信號之后，將刺激信號傳送到在刺激信號接收模塊進行存儲。刺激信號接收模塊的輸 出端與信號控制模塊的輸入端連接，使刺激信號接收模塊中存儲的信號進一步發(fā)送到信號 控制模塊進行控制。信號控制模塊的輸出端與多通道多路信號發(fā)生模塊的輸入端連接，使 得信號控制模塊能夠控制多通道多路信號發(fā)生模塊動作。多通道多路信號發(fā)生模塊的輸出 端與視覺信號源15和觸覺信號源10分別連接，使多通道多路信號發(fā)生模塊產(chǎn)生的命令發(fā) 送到視覺信號源15和/或觸覺信號源10，引起視覺和/或觸覺的刺激并在測試者表面呈 現(xiàn)。測試者接收到視覺和觸覺刺激信號的兩次呈現(xiàn)之后，便可通過對應(yīng)的“是”按鈕和“否” 按鈕進行反饋?！笆恰卑粹o和“否”按鈕分別與反饋信號采集模塊的輸入端連接，使反饋信號 采集模塊采集得到測試者的反饋信號。反饋信號采集模塊的輸出端與反饋信號發(fā)送模塊的 輸入端連接，將得到采集的反饋信號進一步發(fā)送。反饋信號發(fā)送模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理 模塊7連接，使反饋信號傳送到數(shù)據(jù)處理模塊7進行保存，并由數(shù)據(jù)處理模塊7進一步將反 饋信號的原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和處理。參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊3和數(shù)據(jù)處理模塊7可在上位PC機中實現(xiàn)。在VC編程環(huán)境下，參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊3根據(jù)測試參數(shù)的設(shè)定值隨機產(chǎn)生第一刺激位置信號和 第二刺激位置信號，通過有線或無線的方式，下載數(shù)據(jù)到單片機數(shù)據(jù)存儲器中存儲；數(shù)據(jù)處 理模塊7通過有線或無線的方式接收關(guān)于測試者的反應(yīng)時間和判斷結(jié)果的反饋信號，并對 反饋信號進行存儲、統(tǒng)計等數(shù)據(jù)處理。參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊3中的呈現(xiàn)時間模塊、間隔時間模塊、刺激數(shù)量模塊、刺 激類型模塊、測試總數(shù)模塊和刺激強度模塊分別用于對呈現(xiàn)時間參數(shù)、間隔時間參數(shù)、刺激 數(shù)量參數(shù)、刺激類型參數(shù)、測試總數(shù)參數(shù)、刺激強度參數(shù)等測試參數(shù)進行設(shè)置，各測試參數(shù) 可以根據(jù)測試要求任意設(shè)置，操縱簡便靈活。參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊3中各測試參數(shù)設(shè) 定值的取值范圍一般為呈現(xiàn)時間l-9999ms ；間隔時間l-9999ms ；刺激數(shù)量中刺激總數(shù)為 1-8個，呈現(xiàn)個數(shù)為1-8個；刺激類型為視覺和/或觸覺，其中屏幕顯示支持向視頻拍攝測 試者實時顯示。測試總數(shù)一般為1-999次；刺激強度分為40Hz、80Hz、120Hz、160Hz、200Hz 這5個等級。其中呈現(xiàn)時間和間隔時間采用VC中的精度時控函數(shù)gettickcoimtO控制， 并與測試儀單片機定時器共同計時，精確計算程序指令的運行時間，保證本實用新型視觸 覺測試儀的控制精度在Ims以內(nèi)，并實現(xiàn)屏幕與刺激信號源的同步顯示。當刺激數(shù)量已設(shè) 定完成時，參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊3隨機產(chǎn)生第一刺激位置信號和第二刺激位置信號， 兩次隨機產(chǎn)生的刺激位置信號相同與否也是隨機產(chǎn)生，并使出現(xiàn)相同時的概率基本保持在 50%，保證了本實用新型視觸覺測試儀的可靠性。反應(yīng)控制模塊4可采用兩個標準點觸式按鍵分別作為“是”按鈕和“否”按鈕。測 試者根據(jù)產(chǎn)生視覺信號和/或觸覺信號的視覺及觸覺信號源1所在位置判斷第一刺激位置 信號和第二刺激位置信號是否相同如果測試者判斷第一刺激位置信號和第二刺激位置信 號相同，則按“是”按鈕；如果測試者判斷第一刺激位置信號和第二刺激位置信號不相同，則 按“否”按鈕。反饋信號采集模塊采集“是”按鈕或“否”按鈕所產(chǎn)生的反饋信號，并根據(jù)所采集 的反饋信號獲取測試者的反應(yīng)時間且進行以下判斷如果產(chǎn)生第一刺激位置信號的各視覺 及觸覺信號源1的編號與產(chǎn)生第二刺激位置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號完全一 致，且之前測試者按“是”按鈕，則表示測試者判斷正確；如果產(chǎn)生第一刺激位置信號的各視 覺及觸覺信號源1的編號與產(chǎn)生第二刺激位置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號完全一 致，且測試者所按的為“否”按鈕，則表示測試者判斷錯誤；如果產(chǎn)生第一刺激位置信號的各 視覺及觸覺信號源1的編號與產(chǎn)生第二刺激位置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號不完 全一致，且測試者按的是“是”按鈕，則表示測試者判斷錯誤；如果產(chǎn)生第一刺激位置信號的 各視覺及觸覺信號源1的編號與產(chǎn)生第二刺激位置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號不 完全一致，且測試者按了 “否”按鈕，則表示測試者判斷正確。信號控制及傳輸模塊2中的反饋信號采集模塊將測試者的反應(yīng)時間和判斷結(jié)果 通過反饋信號發(fā)送模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊7，由此完成一次測試循環(huán)。數(shù)據(jù)處理模塊7為最終的測試數(shù)據(jù)保存和分析模塊，該模塊可自動保存原始數(shù) 據(jù)。每完成一次測試循環(huán)，數(shù)據(jù)處理模塊7對測試循環(huán)次數(shù)進行累計。當測試循環(huán)次數(shù)達 到測試總數(shù)的設(shè)定值時，數(shù)據(jù)處理模塊7計算出由所有測試循環(huán)所獲得的一組測試結(jié)果的 正確率、反應(yīng)時間平均值和方差值，也可以將測試原始數(shù)據(jù)導(dǎo)出，以便于更深入的分析和研 究。最后的數(shù)據(jù)結(jié)果支持EXCEL表格、text文本、spss表格等格式的保存和顯示。[0036]如圖1所示，本實用新型視觸覺測試儀還可包括顯示模塊5。顯示模塊5為上位機 程序在PC機顯示器上的顯示部分，它與參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊3、數(shù)據(jù)處理模塊7分別連 接，可將呈現(xiàn)時間、間隔時間、刺激數(shù)量、刺激類型、測試總數(shù)、刺激強度這6個參數(shù)的設(shè)置 以十進制整數(shù)的輸入方式在顯示器上輕松完成；同時顯示器上可實時呈現(xiàn)測試過程中的原 始測試結(jié)果，并在測試循環(huán)次數(shù)達到測試總數(shù)的設(shè)定值后，自動呈現(xiàn)多次測試的統(tǒng)計分析 結(jié)果，以便于給測試者提供及時有效的結(jié)果反饋。圖5是本實用新型視觸覺測試儀硬件電路示意框圖。該測試儀包括RS232串口通 信電路12、微控制器13、第一串并轉(zhuǎn)換電路81、第二串并轉(zhuǎn)換電路82、第三串并轉(zhuǎn)換電路 83、LED驅(qū)動電路11、振動器驅(qū)動電路9、反應(yīng)控制模塊4、測試儀動態(tài)指示模塊14、觸覺信號 源10和視覺信號源15。RS232串口通信電路12的作用是與上位機PC進行通信，接收刺激 信號和發(fā)送測試者反饋信號，即實現(xiàn)刺激信號接收模塊和反饋信號發(fā)送模塊的功能，RS232 串口通信電路12由MAX232加標準9針串口組成，也可由USB通信方式實現(xiàn)。第一串并轉(zhuǎn) 換電路81的作用是將微控制器接收到的刺激信號轉(zhuǎn)換成8個獨立的控制信號，8個獨立的 控制信號通過LED驅(qū)動電路11控制LED的亮與暗，產(chǎn)生相應(yīng)的視覺信號；第二串并轉(zhuǎn)換電 路82的作用是將微控制器接收到的刺激信號轉(zhuǎn)換成8個獨立的控制信號，8個獨立的控制 信號通過觸覺驅(qū)動模塊9驅(qū)動振動器10的振動與否，產(chǎn)生相應(yīng)的觸覺信號，由此第一串并 轉(zhuǎn)換電路81和第二串并轉(zhuǎn)換電路82實現(xiàn)多通道多路信號發(fā)生模塊的功能。第三串并轉(zhuǎn)換 電路83的作用是將測試儀需要顯示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)發(fā)送到測試儀動態(tài)指示模塊14 進行動態(tài)顯示。第一串并轉(zhuǎn)換電路81、第二串并轉(zhuǎn)換電路82、第三串并轉(zhuǎn)換電路83可由 74LS164電路實現(xiàn)，也可由74HC138電路實現(xiàn)。采用74LS164電路時，將74LS164的串行數(shù) 據(jù)輸入端A、B短接后連接到單片機的一個通用I/O端口上，用于接收刺激信號；將74LS164 的CLOCK時鐘端連接到單片機的另一個通用I/O端口上，用于確定什么時候接收刺激信號， 如圖5所示，其中T)(D、RXD分別用于發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。微控制器13是測試儀的核心部 件，實現(xiàn)信號控制模塊和反饋信號采集模塊的功能，它可以是AVR系列單片機，也可以是51 系列、PIC系列單片機。測試儀動態(tài)指示模塊14的作用是顯示在測試過程中所采用的實驗 范式、第幾輪測試及某輪測試中的第幾個測試循環(huán)，可由4位一體數(shù)碼管實現(xiàn)，也可由LCD 液晶顯示實現(xiàn)。觸覺驅(qū)動模塊9的作用是將刺激控制信號進行放大，用于驅(qū)動振動器10振 動。由于單片機通用I/O 口的電流輸出能力較小，振動器所需電流較大，且需振動強度可 調(diào)，應(yīng)采用振動器驅(qū)動模塊9將刺激控制信號放大，驅(qū)動振動器10振動，可采用NPN型三極 管在控制信號為高時驅(qū)動，也可采用PNP型三極管在控制信號為低時驅(qū)動，如圖6所示，其 中PWM端接收經(jīng)PWM調(diào)制的電源進行振動器振動強度調(diào)節(jié)，DATA端與微控制器13連接接 收刺激信號，CLK端與微控制器13連接進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂?。如圖3所示，本實用新型方案中，視觸覺測試系統(tǒng)的測試方法采用變化盲(Change Blindness)的迫選范式。圖3是一個測試循環(huán)的變化盲流程特例示意圖。人們經(jīng)常難以發(fā) 現(xiàn)視覺、聽覺、觸覺情景中間隔一定時間發(fā)生的顯著變化，這種現(xiàn)象叫做變化盲。反之，這種 變化可以成功偵測到，就叫做變化偵測。圖4所示為一個測試循環(huán)(一個trail)。測試者 獲得穩(wěn)定可靠的視覺、觸覺及視觸覺聯(lián)合敏感性的測試結(jié)果，需進行一組測試。每組測試默 認由可設(shè)定小于999個測試循環(huán)組成。使用本實用新型視觸覺測試儀時按以下方法進行[0040](a)在測試者的不同身體部位分別安裝視覺及觸覺信號源1，并對各視覺及觸覺 信號源1按照①②③……分別編號；安裝視覺及觸覺信號源1時需采用彈性繃帶束在身體 外周，將觸覺信號源10固定在繃帶內(nèi)側(cè)，貼近身體表面；將視覺信號源15固定在繃帶外側(cè)， 并保證在視野范圍內(nèi)；而且視覺信號源15和觸覺信號源10雖分布在繃帶內(nèi)外側(cè)，但在身體 表面的位置要保持一致。(b)測試電源接通后，系統(tǒng)設(shè)置測試循環(huán)的初始值為0 ；此時需在參數(shù)設(shè)置及信號 產(chǎn)生模塊3中設(shè)置測試參數(shù)設(shè)定值，測試參數(shù)包括呈現(xiàn)時間、間隔時間、刺激數(shù)量、刺激類 型、測試總數(shù)和刺激強度。呈現(xiàn)時間是指視覺及觸覺信號源1呈現(xiàn)的時間，在測試中表現(xiàn)為振動器振動的時 間和LED亮的時間，呈現(xiàn)時間設(shè)置一次，但是測試過程中會有間隔地重復(fù)兩次，具體可見圖 3中對應(yīng)的A和A’。間隔時間是指視覺及觸覺信號源1兩次呈現(xiàn)時間中間隔的時間，可見圖3中的間 隔時間。刺激數(shù)量需要設(shè)定兩個值視覺及觸覺信號源1的總數(shù)量及其中每次隨機呈現(xiàn)的 數(shù)量，如設(shè)定值分別為8-3，則代表測試者身體表面固定了八個視覺及觸覺信號源1，允許 每次隨機振動3個觸覺信號源10或亮3個視覺信號源15。刺激類型是指呈現(xiàn)的刺激所述感覺通道的類型，共分為三種可選情況視覺類型、 觸覺類型、視覺+觸覺類型；若參數(shù)設(shè)定為視覺類型，則測試過程中只呈現(xiàn)視覺信號源15 ； 若參數(shù)設(shè)定為觸覺類型，則測試過程中只呈現(xiàn)觸覺信號源10 ；若參數(shù)設(shè)定為視覺+觸覺類 型，則測試過程中視覺信號源15和觸覺信號源10同時呈現(xiàn)，且依據(jù)視覺及觸覺信號源1的 總體編號，兩種信號源在身體表面同一位置同時呈現(xiàn)。測試總數(shù)是指一組測試中測試循環(huán)的次數(shù)，一組測試由多個測試循環(huán)構(gòu)成，圖3 為一個測試循環(huán)的流程。刺激強度是指視覺信號源15中LED和觸覺信號源10中振動器呈現(xiàn)的強度。(c)參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊3根據(jù)所述測試參數(shù)設(shè)定值隨機產(chǎn)生第一刺激位置 信號和第二刺激位置信號，并將所述第一刺激位置信號和第二刺激位置信號發(fā)送到刺激信 號接收模塊進行保存。其中第一刺激位置信號如圖3中所示A，第二刺激位置信號為所示A’。該刺激位 置信號與視覺及觸覺信號源1的編號相對應(yīng)，發(fā)送的信號數(shù)量對應(yīng)于參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生 模塊3中的刺激數(shù)量參數(shù)設(shè)置，例如，發(fā)送了第一刺激位置信號為035)，則編號為②③⑤ 的視覺及觸覺信號源1便會接收到信號隨即呈現(xiàn)；發(fā)送了第二刺激位置信號為(236)則編 號為②③⑥的視覺及觸覺信號源1便會接收到信號隨即呈現(xiàn)。(d)刺激信號接收模塊將第一刺激位置信號和第二刺激位置信號發(fā)送給信號控制 模塊；(e)信號控制模塊先對所述第一刺激位置信號和第二刺激位置信號進行解碼，后 根據(jù)所述呈現(xiàn)時間和間隔時間的設(shè)定值先后向多通道多路信號發(fā)生模塊發(fā)送第一刺激位 置信號和第二刺激位置信號；(f)多通道多路信號發(fā)生模塊根據(jù)第一刺激位置信號和第二刺激位置信號依次分 別控制視覺及觸覺信號源1產(chǎn)生視覺信號和/或觸覺信號；[0053](g)測試者根據(jù)產(chǎn)生所述視覺信號和/或觸覺信號的視覺及觸覺信號源1所在位 置判斷第一刺激位置信號和第二刺激位置信號是否相同如果測試者判斷第一刺激位置信號和第二刺激位置信號相同，則按“是”按鈕；如果測試者判斷第一刺激位置信號和第二刺激位置信號不相同，則按“否”按鈕；(h)反饋信號采集模塊采集“是”按鈕或“否”按鈕所產(chǎn)生的反饋信號，并根據(jù)所述 反饋信號獲取測試者的反應(yīng)時間且進行以下判斷如果產(chǎn)生第一刺激位置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號與產(chǎn)生第二刺激位 置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號完全一致，且在步驟(g)中測試者按“是”按鈕，則 表示測試者判斷正確；如果產(chǎn)生第一刺激位置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號與產(chǎn)生第二刺激位 置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號完全一致，且在步驟(g)中測試者按“否”按鈕，則 表示測試者判斷錯誤；如果產(chǎn)生第一刺激位置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號與產(chǎn)生第二刺激位 置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號不完全一致，且在步驟(g)中測試者按“是”按鈕， 則表示測試者判斷錯誤；如果產(chǎn)生第一刺激位置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號與產(chǎn)生第二刺激位 置信號的各視覺及觸覺信號源1的編號不完全一致，且在步驟(g)中測試者按“否”按鈕， 則表示測試者判斷正確；(i)反饋信號采集模塊將步驟(h)所得到的測試者的反應(yīng)時間和判斷結(jié)果通過反 饋信號發(fā)送模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，此時完成一次測試循環(huán)；(j)數(shù)據(jù)處理模塊累計測試循環(huán)次數(shù)，若測試循環(huán)次數(shù)小于測試總數(shù)設(shè)定值，則返 回執(zhí)行步驟(C)執(zhí)行下一次測試循環(huán)；若測試循環(huán)次數(shù)等于所述測試總數(shù)設(shè)定值，則執(zhí)行 步驟(k)，不再啟動測試循環(huán)；(k)數(shù)據(jù)處理模塊對測試者的反應(yīng)時間和判斷結(jié)果進行統(tǒng)計處理，并將統(tǒng)計處理 結(jié)果保存。數(shù)據(jù)處理模塊計算出測試者作出正確判斷的循環(huán)對應(yīng)的反應(yīng)時間的平均數(shù)及方 差，以及正確判斷的循環(huán)次數(shù)占測試總數(shù)的百分比(正確率)，并將這些統(tǒng)計結(jié)果和原始數(shù) 據(jù)以列表方式呈現(xiàn)。作為本實用新型的優(yōu)選實施例，首先在PC機中進行六個參數(shù)設(shè)置測試總數(shù)設(shè)定 為60個測試循環(huán)(60個trail)；刺激類型設(shè)定為單觸覺刺激；刺激數(shù)量設(shè)為8個信號源 中隨機引發(fā)觸覺刺激3個；刺激強度設(shè)為200hz ；呈現(xiàn)時間設(shè)定為500ms ；間隔時間設(shè)定為 800ms。六個參數(shù)設(shè)定完畢之后，刺激信號隨機產(chǎn)生，使每個測試(trail)呈現(xiàn)在測試者表 面的刺激位置在60個循環(huán)中隨機化一即在8個位置中隨機呈現(xiàn)其中的3個觸覺振動源； 且要求呈現(xiàn)的60個測試中，第一刺激位置信號和第二刺激位置信號相同與否的情況各占 一半，若兩次信號不相同，則表示三個位置中有且僅有一個是不一致的。如圖3中第一刺激 位置信號為235，即編號為2、3、5的位置為刺激呈現(xiàn)位置，而第二刺激位置信號為236。每次 測試由三個階段組成，如圖3包括第一刺激位置信號呈現(xiàn)階段A，間隔呈現(xiàn)階段ISI和第二 刺激位置信號呈現(xiàn)階段A’，階段A的呈現(xiàn)時間為為500ms、階段ISI的間隔時間為800ms，階 段A’的呈現(xiàn)時間與階段A相同，在第二刺激位置信號呈現(xiàn)階段或呈現(xiàn)結(jié)束t毫秒內(nèi)(t可 以自行調(diào)整)，測試者需要判斷兩次呈現(xiàn)的觸覺刺激位置是否完全一致。若判斷為“一致”則按下右手的“是”按鈕；若判斷為“不一致”則按下左手的“否”按鈕。測試者按下按鈕后， 測試儀自動記錄測試者的反應(yīng)時間和判斷是否正確，同時將這兩個反饋信號發(fā)送到上位PC 機中呈現(xiàn)和保存。此時，一個測試循環(huán)結(jié)束。如果測試者在t毫秒時間內(nèi)沒有作出按鈕反 應(yīng)，則本個測試循環(huán)也自動終止，系統(tǒng)默認為判斷錯誤。上一個測試循環(huán)結(jié)束之后，間隔Is下一個測試便開始循環(huán)呈現(xiàn)。每個測試循環(huán)結(jié) 束后，計算機記錄相應(yīng)的原始數(shù)據(jù)結(jié)果。60個測試循環(huán)完畢，測試儀自動終止測試，且以表 格形式在上位PC機中顯示對應(yīng)原始數(shù)據(jù)，并自動計算60次測試的正確率、反應(yīng)時間的平均 值和方差值。數(shù)據(jù)結(jié)果以列表的方式呈現(xiàn)，并提示保存，支持EXCEL表格、text文本、spss 表格等格式的保存。根據(jù)本實用新型提供的測試方法，對一定樣本量的受測者進行測試。經(jīng)過大量測 試得出不同年齡群體的觸覺、視覺敏感性的范圍如表1所示。表1.測試結(jié)果
權(quán)利要求1.一種視觸覺測試儀，包括視覺及觸覺信號源(1)、信號控制及傳輸模塊(2)和反應(yīng)控 制模塊(4)，其特征是還包括參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊(3)和數(shù)據(jù)處理模塊(7)，所述視覺 及觸覺信號源(1)包括視覺信號源(15)和觸覺信號源(10)；所述信號控制及傳輸模塊(2) 包括刺激信號接收模塊、信號控制模塊、多通道多路信號發(fā)生模塊、反饋信號采集模塊和反 饋信號發(fā)送模塊；所述反應(yīng)控制模塊(4)包括“是”按鈕和“否”按鈕；所述參數(shù)設(shè)置及信號 產(chǎn)生模塊(3)包括呈現(xiàn)時間模塊、間隔時間模塊、刺激數(shù)量模塊、刺激類型模塊、測試總數(shù) 模塊和刺激強度模塊，所述呈現(xiàn)時間模塊、間隔時間模塊、刺激數(shù)量模塊、刺激類型模塊、測 試總數(shù)模塊、刺激強度模塊分別與刺激信號接收模塊的輸入端連接；刺激信號接收模塊的 輸出端與信號控制模塊的輸入端連接；信號控制模塊的輸出端與多通道多路信號發(fā)生模塊 的輸入端連接；所述多通道多路信號發(fā)生模塊的輸出端分別與視覺信號源、觸覺信號源連 接；所述“是”按鈕和“否”按鈕分別與反饋信號采集模塊的輸入端連接；反饋信號采集模塊 的輸出端與反饋信號發(fā)送模塊的輸入端連接；反饋信號發(fā)送模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊 連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視觸覺測試儀，其特征是還包括顯示模塊(5)，所述顯示模 塊(5)與所述參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊(3)、數(shù)據(jù)處理模塊(7)分別連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視觸覺測試儀，其特征是所述信號控制及傳輸模塊(2)包 括RS232串口通信電路(12)、微控制器(13)、第一串并轉(zhuǎn)換電路(81)、第二串并轉(zhuǎn)換電路 (82)、第三串并轉(zhuǎn)換電路(83)、LED驅(qū)動電路(11)、振動器驅(qū)動電路(9)，所述RS232串口 (12)與微控制器(13)連接，微控制器(13)分別與第一串并轉(zhuǎn)換電路(81)、第二串并轉(zhuǎn)換 電路(82)、第三串并轉(zhuǎn)換電路(83)的輸入端連接，第一串并轉(zhuǎn)換電路(81)的輸出端與LED 驅(qū)動電路(11)的輸入端連接，所述LED驅(qū)動電路(11)的輸出端與視覺信號源(15)連接， 第二串并轉(zhuǎn)換電路(82)的輸出端與振動器驅(qū)動電路(9)的輸入端連接，所述振動器驅(qū)動電 路(9)的輸出端與觸覺信號源(10)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的視觸覺測試儀，其特征是所述信號控制及傳輸模塊(2)還 包括測試儀動態(tài)指示模塊(14)，所述測試儀動態(tài)指示模塊(14)與第三串并轉(zhuǎn)換電路(83) 的輸出端連接。
專利摘要本實用新型公開一種視觸覺測試儀，其參數(shù)設(shè)置及信號產(chǎn)生模塊的個測試參數(shù)模塊分別與刺激信號接收模塊的輸入端連接；刺激信號接收模塊的輸出端與信號控制模塊的輸入端連接；信號控制模塊的輸出端與多通道多路信號發(fā)生模塊的輸入端連接；多通道多路信號發(fā)生模塊的輸出端分別與視覺信號源、觸覺信號源連接；“是”按鈕和“否”按鈕分別與反饋信號采集模塊的輸入端連接；反饋信號采集模塊的輸出端與反饋信號發(fā)送模塊的輸入端連接；反饋信號發(fā)送模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊連接。本實用新型除常規(guī)的視覺、觸覺及兩通道結(jié)合測試外，還可實現(xiàn)對觸覺告警、運動觸覺、觸覺記憶、視觸覺聯(lián)合的運動知覺現(xiàn)象等的研究。
文檔編號A61B5/00GK201912060SQ201020590599
公開日2011年8月3日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者宋求, 朱潔銀, 柴黎林, 胡麗花, 胡鳳培, 許躍進, 谷利飛 申請人:浙江理工大學