电触觉刺激的言语描述符

文献标题

Verbal Descriptors for Electrotactile Stimulation

出版信息

• 主题领域: 为电触觉刺激开发语言描述词汇。
• 关键词: 电触觉刺激、触觉通信、可穿戴技术、触觉描述词、以用户为中心的设计、感官感知、纺织电极、触觉词汇、强度校准、描述词规范化。

背景与问题

• 问题/挑战: 现有针对其他触觉模式（如振动触觉、超声波触觉）的词汇无法直接应用于电触觉刺激领域。电触觉刺激缺乏系统化、以用户为基础的词汇。
• 重要性: 共享词汇对于设计、评估和交流触觉体验至关重要，尤其是在电触觉刺激可提供隐形反馈的可穿戴和沉浸式系统中。
• 动机与相关研究: 之前的研究开发了针对其他触觉模式的词汇，但未聚焦于电触觉刺激。现有的电触觉描述词汇通常依赖具体任务或不够完整。本研究通过创建一个全面的、以用户为基础的电触觉刺激专用词汇来填补这一空白。

解决方案

• 提出的方法: 通过两阶段实验研究生成并优化一个以用户为中心的电触觉刺激词汇，使用针织纺织电极。
• 创新点:
  1. 开发了一种方法，将用户描述归纳为简洁的电触觉描述词。
  2. 生成了一个包含42个描述词的强大用户衍生词汇，适用于多种电触觉参数。
  3. 验证了描述词在不同强度水平上的鲁棒性，并发现其与其他触觉词汇的部分重叠。
  4. 突出了电触觉刺激特有的描述词。
• 流程与关键技术:
  1. 实验1: 收集了504条用户对前臂电触觉刺激的开放式描述，通过翻译、规范化和编码将其归纳为71个独特描述词。
  2. 实验2: 通过参与者排名和与现有词汇的比较，将列表优化为42个描述词。
  3. 使用针织纺织电极以确保生态有效性，单独校准刺激强度，并分析描述词在不同强度水平上的一致性。

结果

• 具体发现:
  • 在实验1中生成了71个独特描述词，在实验2中减少至42个。
  • 最常报告的感知包括“刺痛”（189次）、“振动”（141次）、“敲击”（87次）和“轻拍”（87次）。
  • 31%的描述词在不同强度水平（不适阈值的50%至75%）保持一致。
  • 与其他触觉词汇的重叠系数范围为0.14至0.5，其中61%的描述词为电触觉刺激特有。
• 相较基线的优势: 扩展了现有触觉词汇，加入了电触觉特有的描述词，如“心跳”、“滴答”、“按摩”和“挤压”。验证了描述词在不同强度和参与者群体中的鲁棒性。
• 实验/评估:
  • 实验1: 14名荷兰参与者描述了36种电触觉刺激感受，刺激条件包括手臂部位、电极方向和刺激参数的变化。
  • 实验2: 24名参与者（荷兰语、瑞典语、英语母语者）在额外刺激条件下对预定义列表中的描述词进行排名。
  • 评估指标包括描述词频率、评分者间一致性（Krippendorff’s Alpha = 0.732）以及与现有词汇的重叠程度。
• 局限性与未来工作:
  • 未系统测量皮肤-电极阻抗或水合状态，这可能影响了变异性。
  • 仅限于前臂刺激，结果可能无法推广到其他身体部位或触觉技术。
  • 参与者样本规模小且同质性较高，限制了广泛适用性。
  • 未来工作应探索描述词与特定刺激参数的关联、感知情感方面，以及在多样化用户群体中的长期验证。

总结

本研究通过两次实验开发了一个强大的、以用户为中心的电触觉刺激词汇，生成了42个描述词，涵盖了常见和独特的感知。这些描述词在不同强度水平上得到验证，与现有触觉词汇部分重叠，同时引入了电触觉特有术语。研究结果支持可穿戴触觉系统的设计与交流，并为感知映射和词汇验证的未来研究奠定了基础。