指尖上的触觉——基于触觉感知的长度、角度及工作记忆特征研究

本书从人机工程学和设计心理学的角度出发，开展了面向不同年龄段被试群体的触觉感知实验，通过自主研发的可实现定量化呈现长度和角度的实验装置，向被试者的手指间呈现不同大小的长度和角度实验刺激。为研究人手的各个手指对于长度感知的特性，书中对比了年轻人和老年人对于长度感知的差异性。为了进一步探索老年人的触觉感知和工作记忆能力是否存在退化现象，书中通过具体的实验对比了老年人与年轻人的长度感知能力与长度记忆能力的差异性。最后，本书提出了新型的基于触觉角度感知的阿尔茨海默病早期诊断方法，并实施了具体的实验认证其方法的可行性。本书重点介绍了心理学实验的设计、数据解析及实验结果的分析，提出的触觉感知方法能够为阿尔茨海默病早期诊断提供研究价值。
本书可供人机工程、人机交互、工业设计、产品设计等专业的科研技术人员学习使用，也可为人机工程学、心理学、认知神经科学、设计学、老年福祉学等学科领域提供相应的研究参考。

触觉是人类五感中最重要的感觉之一，当人用手拿住物体时，会根据物体的大小，采取各种姿势，例如，触摸、钳抓、握住等，首先会判断到物体的形状，其次是硬度、温度、重量、质感等特征。视觉仅仅认知到物体外在的表面特性，触觉则认知到物体内在的更深层次的特征。
不仅是人类，所有的生物体在生长的过程中，随着年龄的增长都会产生相应的差异性。例如，老年人的运动能力与记忆能力相比年轻人会存在差异性，这样的差异性被认为是制作老年产品的重要因素。另外，随着年龄的增长，患记忆力衰退、认知低下、阿尔茨海默病的概率也会增加。这类退化现象特别会从手指显现，我们认为可以从手指感知的变化中发现一些前期症状。因此，有必要针对年轻人与老年人群体，实施触觉感知能力差异性的研究，为今后的老年人产品的研发奠定相应的基础。
本书通过研发的触觉呈现设备，调查了人对于长度和角度的触觉感知能力，并且对比了年轻人、老年人、轻度认知障碍患者和阿尔茨海默病患者的触觉感知能力及工作记忆能力。研究结果表明，老年人的角度感知能力对比年轻人会有所下降，并且老年人的触觉记忆能力也有显著退化。轻度认知障碍患者和阿尔茨海默病患者的角度辨别能力，相比正常老年人呈现显著性退化现象。
武之炜负责本书写作、实验实施、数据整理，余家斌、肖金花负责图表的修改及全书内容修改建议。感谢吴景龙教授、杨家家教授给予的学术指导，感谢研究生徐斌清协助完成本书的图表修改工作。
本书作者为中国计量大学工业设计系教师，本书获国家一流专业建设点、浙江省哲学社会科学规划年度重点课题（22NDJC020Z）：《标准创新城市社区养老服务精准供给研究》、浙江省课程思政项目：《基于正确价值观的工业设计思政案例教学研究》、浙江省省级一流本科课程《电子信息创新创业入门》项目的资助。
为了方便读者阅读参考，本书插图经汇总整理，制作成二维码放于封底，有需要的读者可扫码查看。
由于时间仓促，书中不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

著　者 

第1章 绪论  001～006
1.1　触觉感知的重要性	002
1.2　触觉感知的特征及机制	002
1.3　研究触觉感知的意义	005

第2章 五根手指的长度感知特性的研究  007～018
2.1　研究目的	008
2.2　轨迹测量方法	008
2.2.1　测量概要	008
2.2.2　抓取对象的选定	010
2.3　轨迹解析	012
2.3.1　解析轨迹概要	012
2.3.2　近似直线和坐标变换	013
2.3.3　被试者手指运动轨迹结果	015

第3章 实验装置  019～026
3.1　装置概要	020
3.2　固定单元	022
3.3　手指运动轨迹对装置的适配	024
3.4　手指移动距离计算方法	025
3.5　其他部件	026

第4章 五根手指长度感知实验  027～058
4.1　实验目的	028
4.2　实验方法	029
4.2.1　相同长度感知实验	029
4.2.2　不同长度感知实验	029
4.2.3　实验内容	030
4.2.4　校正实验	032
4.3　实验结果	033
4.3.1　相同长度实验结果	033
4.3.2　不同长度实验结果	041
4.3.3　相同长度与不同长度感知比较	048
4.3.4　长度校正影响	052
4.4　数据解析	054
4.4.1　指尖轨迹关系	054
4.4.2　手指间差异性	056
4.4.3　前次试验对感知长度的影响	057

第5章 五根手指长度感知实验讨论  059～064
5.1　相同长度感知实验	060
5.2　不同长度感知实验	060
5.3　相同长度与不同长度感知实验	062
5.4　长度校正的影响	062
5.5　指尖轨迹的影响	063

第6章 利手与非利手触觉感知研究  065～082
6.1　利手的定义及特征	066
6.2　研究目的	066
6.3　实验方法	067
6.3.1　实验概要	067
6.3.2　实验设备	068
6.4　实验结果	070
6.4.1　各手指长度感知结果	070
6.4.2　偏向指数分析结果	071
6.4.3　长度感知倾向性分析	073
6.4.4　被试者分组的长度感知结果	076
6.4.5　从右手开始的实验组偏向指数结果	077
6.4.6　从左手开始的实验组偏向指数结果	080
6.4.7　利手与非利手长度感知研究总结	080

第7章 两根手指与三根手指长度感知研究  083～098
7.1　研究背景	084
7.2　研究目的	084
7.3　实验方法	085
7.3.1　实验设备	085
7.3.2　年轻被试者信息	086
7.3.3　实验场景	087
7.4　年轻被试者实验结果	090
7.5　老年被试者的长度辨别实验	092
7.5.1　老年被试者信息	092
7.5.2　老年被试者实验结果	093
7.6　考察	095
7.6.1　手指数量的长度辨别考察	095
7.6.2　老化效应的长度辨别考察	096

第8章 延迟时间的长度辨别实验  099～110
8.1　研究背景及目的	100
8.2　实验方法	101
8.2.1　被试者信息及实验装置	101
8.2.2　实验刺激和实验顺序	102
8.2.3　数据解析方法	103
8.3　实验结果	104
8.4　年轻人对比老年人结果	108

第9章 n-back长度辨别实验  111～126
9.1　研究目的	112
9.2　实验方法	112
9.2.1　2-back实验方法	112
9.2.2　3-back实验方法	114
9.3　实验条件	115
9.4　实验结果	117
9.5　考察	119
9.6　实验对比分析	120
9.7　讨论	124
9.8　总结	125

第10章 阿尔茨海默病早期诊断的触觉感知研究 127～151
10.1　阿尔茨海默病研究背景	128
10.2　AD早期诊断的意义	130
10.3　常用的AD诊断方法	131
10.4　触觉检测方法对于AD早期诊断的优势	134
10.5　研究目的	134
10.6　实验设备	135
10.7　实验方法	139
10.7.1　被试者信息	139
10.7.2　角度刺激	140
10.7.3　实验步骤	141
10.7.4　数据处理解析	142
10.8　实验结果	144
10.8.1　角度辨别正确率	144
10.8.2　角度辨别阈值	146
10.8.3　正确率与MMSE比较	146
10.9　讨论	148
10.10　总结	151

参考文献  152～165