专利名称：用于量化评估暨记录人体主观感受的装置以及方法
技术领域：
本发明涉及电学技术领域，尤其涉及一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置以及方法。
背景技术：
人的主观感受是一种于人类个体内在所产生的生化反应，其可以分为心理上的，例如人的各种情绪:幸福、快乐、愤怒、恐惧、抑郁、悲哀等等；以及生理上的，例如人体的各种感知:舒适、疲劳、疼痛、瘙痒、触感、食物的口感等等。另一种更为人们所熟悉的分类是分为正面的(如上述的幸福、快乐)和负面(如上述的悲伤、恐惧)。如何使人们避免获得负面的主观感受，是一项贯穿人类整个发展历史的工作。在大部分情况下，以上所述的各种主观感受是基于外境的变化和身体状况的变化而相应变化的，但对于个体而言，其主观感受还受到自身的身体条件、感觉意识、思想、认识等等因素影响。也就是说，基于同一个或同一类外境变化，不同个体的主观感受会存在一定的差异，甚至有可能是相反的，这是一种在人类活动中所普遍存在的现象。因此，如果希望了解他人的主观感受，通过其自身的表达来获得最为准确和便捷。但是个人主观感受难以准确表述，除口头的表述外，目前最为通用的方式是通过评定量表的形式对于个体的主观感受进行量化。评定量表包括数字评定量表、描述评定量表、检选量表等等。这种手段被广泛使用在产品体验、心理研究、医学研究、临床诊断上，通过对于量化后的具体数字进行统计分析，有助于人们总结出不同个体的主观感受所隐藏的规律，研究相同条件对人们主观感受的影响的普适性和针对性。但上述量表在实际使用中，存在以下不足: 一、受试者对模拟量表理解有差异，偏倚大
无论上述模拟量表如何设计，受试者对于模拟量表理解均会产生较大差异，进而导致最终得出的结果偏倚较大。譬如，当利用数字评定量表(Numeric Rating Scale,简称NRS)测定疼痛度时，被测试者根据自己的疼痛感觉程度在O到10中选择一个来表示自己的疼痛度(数字O表示不痛，10表示最痛)，而事实上大部分受试者是无法准确判断出相邻两个数值所代表的疼痛(例如4和5)之间的差别的，因此其做出的判断并不一定能代表受试者的真实情况。而且由于模拟量表的形式限制，当受试者做出判断后，从结果上是无法获悉受试者选择时的确信程度的，仍然以NRS为例，当受试者表示疼痛度为5时，无法从模拟量表上获知受试者是确定的认为自己的疼痛度就是5，还是在4和5之间犹豫不决并最终选择了5。二、记录离散，连续性差
人的主观感受都是连续变化的，不可能凭空产生。而受试者对当前主观感受的量化也正是根据之前的主观感受以及变化幅度而做出的。而模拟量表是一种离散的表达方式，连续性较差，不仅不利于受试者做出正确判断，而且很难准确的记录判断时间，以及控制时间间隔。
发明内容
本发明实施例的目的是针对现有技术结构上的缺点，提出一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置以及方法。为了达到上述发明目的，本发明首先提出的一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置，通过以下技术方案实现的:
一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置，其特征在于，该装置包括:
感受输入单元，用于输入人体主观感受，包括开有导引槽的操作面板和直线位移传感器，所述直线位移传感器上的推钮配置于该操作面板上并可沿所述导引槽滑动，所述操作面板上沿所述导引槽方向形成有指示主观感受量化值的刻度标识；
数据采集单元，用于读取所述直线位移传感器当前的采样电信号，并转化为数字信
号;
数据处理单元，接受数字信号，对所述数字信号进行归一化处理得到对应的主观感受量化值并存储，以及生成所述主观感受量化值与时间之间的关系曲线。优选的，该装置还包括一个指示单元，选择性的显示用于解释所述刻度标识的指示面板，所述数据采集单元连接到所述指示单元，并基于所述指示面板解释对所述数字信号进行归一化处理，所述指示面板上带有一个随归一化处理所获得的主观感受量化值改变而相应移动的游标。优选的，所述装置由计算机以及至少一个和该计算机通讯连接的输入机构构成，所述输入机构包括表面形成所述操作面板的壳体，所述直线位移传感器和数据采集单元设于所述壳体内；所述指示单元和数据处理单元被集成在所述计算机上。优选的，所述数据采集单元至少包括采样保持模块、模数转化模块以及通讯模块；所述采样保持模块连接到所述直线型电位器的输出端；所述模数转化模块连接所述采样保持模块和通讯模块，所述通讯模块通讯连接所述计算机。优选的，所述直线位移传感器为直线型电位器，且该直线型电位器的行程不小于40cm ；所述壳体内还设有用于为所述直线位移传感器和数据采集单元供电的直流电源。优选的，所述数据采集单元包括一个单片机，所述采样保持模块和模数转化模块被集成在所述单片机内。除此之外，本发明还提供一种用于量化评估暨记录人体主观感受的方法，通过以下技术方案实现的:
一种用于量化评估暨记录人体主观感受的方法，其特征在于，该方法用于采用直线位移传感器作为主观感受量化数据采集设备的情况；该方法的具体步骤为:
推动所述直线位移传感器上的推钮到和自身主观感受匹配的刻度标识；
数据采集单元对所述直线位移传感器输出端电压值进行采样保持，并转化为数字信号输出到计算机；
所述计算机对所述数字信号进行归一化处理得到对应的主观感受量化值并存储，之后生成所述主观感受量化值与时间之间关系的曲线。
优选的，在推动所述推钮之前，还包括如下步骤:基于待评估的人体主观感受种类，在计算机上选择对应的解释所述刻度标识含义的指示面板；另外，所述的归一化处理是基于当前所选择的指示面板而进行的，且随该归一化处理获得的主观感受量化值变化，所述指示面板上用于指示所述推钮当前指示内容的游标位置相应移动。进一步优选的，所述方法还包括如下步骤:
判断所述曲线上每一次判断周期的起止位置，并计算各判断周期的斜率，以及各判断周期截止前的抖动幅值； 以及根据被选择的指示面板，基于所述斜率和抖动幅值计算各判断周期的的权数；
对于各判断周期进行加权以获得修正曲线。所述权数的取值范围在0.8-1.2之间。对于以上技术方案中所出现的术语“判断周期”，在此特定义如下:受试者基于当前的主观感受，从开始移动推钮到停止推钮确定量化数值的过程为一个判断周期。与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1)主观感受程度表达准确、偏倚小；
2)仪器操作简单；
3)测试间隔的精确；
4)数据采集方便；
5)可运用于各种主观感受评价中，例如生理上的主观感受，包括疼痛度、瘙痒程度、对外力作用轻重的感知等等；或者心理上的主观感受，包括抑郁程度、悲伤程度、快乐程度等
坐寸ο
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。图1为本发明实施例整体结构示意 图2为本发明实施例输入机构的结构示意 图3为本发明实施例中方法的流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1-3所示，标号分别表示:
输入机构1、计算机2、显示器3、推钮4、刻度标识5、数据线6、操作面板7、导引槽8。参见图1-3所示，本实施例中提供一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置，该装置主要包括计算机3以及至少一个和该计算机3通讯连接的输入机构I构成。其中:
输入机构I包括壳体、直线型电位器、蓄电池和数据采集单元，用于输入人体主观感受，并将输入信息转化为数字信号传递给计算机3。其中，壳体由四个侧板、一个底板以及一个面板组成，该些侧板、底板以及面板围合成一个容置空间。其中，面板构成输入机构I的操作面板7，该操作面板7上沿中轴线开有导引槽8，操作面板7上沿所述导引槽8方向形成有指示主观感受量化值的刻度标识5。
直线型电位器和数据采集单元被设置在壳体内，直线型电位器的推钮4配置于该操作面板7上并可沿所述导引槽滑动。当直线型电位器两端被接入恒定电压，其输出端输出的电压就反应了滑片的位置，换而言之，当推动推钮4时，其输出电压值随之线性改变，通过对于其电压值的判断，即可确定直线型电位器上的滑片位置，进而确定操作者主观感
受量化值。采用直线型电位器输入量化值时，每一次做出的判断都是将推钮4从前一位置移动到当前位置的，仍以O到10中选择一个数值来表示自己的疼痛度为例，刻度标识5依次显示数值0-10，前一判断周期的疼痛度为3，当前疼痛度增加，受试者根据疼痛度的变化判断疼痛度应该为5，而输入时需要将推钮4从刻度3移动到刻度5，这种输入方式显然和受试者的判断模式非常吻合。而且，推钮4的移动方向表示主观感受的增强或削弱，移动行程表示变化幅度，这种输入方式非常的直观，有助于受试者准确判断，尤其是有助于抽象思维能力相对较差的受试者。数据采集单元主要完成以下功能:
对直线型电位器输出的电压米样保持；
对采集的电压进行Α/D转换，生成数字信号；
向计算机发送信息；
接受计算机的控制。也就是说数据采集单元应该包括采样保持模块、模数转化模块以及通讯模块三部分，在本实施例中，为了提高电路抗干扰，简化电路结构，使用被编程的单片机SAK-XC164CS-F20完成数据采集单元的功能。信号的采样保持和Α/D转换功能由所用单片机的Α/D转换模块完成，该模块可以对信号采样保持时间和Α/D转换时间进行精确的可编程控制。根据被测试者推动推钮的频 率和输入信号的输出电阻确定信号采样和Α/D转换时间，通过计算和试验验证采样保持时间为1.664毫秒，Α/D转换时间为6.4微妙，使用15通道进行Α/D转换。数据采集单元使用RS232实现与计算机信息交换功能，RS232使用一个起始位、8个数据位、一个停止位的数据格式,传送波特率9.6Kb。为了保证信息交换的可靠性，简化传送用通信协议，所有信息全部使用ASCII码进行交换。其与上位机有如下几种交换信息:
停止采样命令，由计算机发给数据采集单元。采样周期设置命令，由计算机发给数据采集单元。Α/D数据上传命令，由数据采集单元送给计算机。数据采集单元接受到停止采样命令后立即停止采样，处于接受等待状态；数据采集单元接受到采样周期设置命令后，首先设置采样周期，然后每过一个周期就采样一次，并且通过Α/D数据上传命令把采集到的数据传给计算机。Α/D数据上传命令由数据采集单元发送给计算机。另外，为了保证数据数据采集单元的数据传送的完整性，数据采集单元统一在主程序中完成数据传送，中断程序模块不进行数据传送。直流电源则为直线位移传感器和数据采集单元供电。计算机2具有显示器3，供测试者/医务人员使用，其接受数据采集单元传输的数字信号，对所述数字信号进行归一化处理得到对应的主观感受量化值，计算机2其可实时显示受试者主观感受量化值随时间变化的曲线，并且相应的显示当前采样点数、当前图形显示框原点时间坐标、单位是采样点数、显示框原点主观感受量化值、当前光标时间坐标、单位是采样点数、当前光标主观感受量化值、当前操作状态提示等，通过移动光标，可以确定某一确定时间的精确量化值。计算机2还具有数据分析、数据修正、设置记录时长、记录周期、显示参数设置、图形刷新、数据的导出等功能。除此之外，计算机2还包括的另一主要功能模块是指示单元，预设多种不同的指示面板来测试不同的主观感受种类，例如疼痛度、受力轻重、抑郁程度等等，而且针对每一种主观感受种类可以设定多个不同的指示面板，例如疼痛度的分级可以分为10级，也可以仅分为6级(无痛、轻度痛、中度痛、重度痛、极度痛和最痛)。这样，操作面板7仅保留基本的刻度标尺，而通过选择指示面板对于刻度标尺做出不同的解释，这样一套设备可以用于不同心理和生理感知输入。因此，由于不同指示面板确定的主观感受量化值的分级不同，因此，计算机2进行归一化处理是基于当前所选择的指示面板而进行的，且随该归一化处理获得的主观感受量化值变化，显示器3上所显示的指示面板上的游标位置相应移动。在上述技术方案中，直线型电位器的行程不小于40cm。这样设置的目的是:正如背景技术中所描述的，受试者在通过输入时往往不能准确的判断量化值。这种情况下，受试者输入过程中的犹豫程度/确信程度会被准确的反应在曲线上，当一个判断周期曲线斜率越大，说明受试者对于量化值的判断越确定；推到最终选择量化值前越犹豫，则抖动幅度越大，反之亦然。因此通过计算抖动幅度和斜度，可以赋予各个判断周期的量化值一个权数来获得修正数值和修正曲线，这个权数范围则是受试者确信度的反应。为准确的将上述的特征反应在曲线上，直线型电位器的输入行程应该不小于40cm。上述各权数应当理解为一个取值范围，其可以表述为I土 X，X为正数，当斜率越大，X越大；抖动幅度越大，X越大。另外，权数的计算，还与如下因素有关:
同一受试者连续的多个判断周期中的最大斜率，该最大斜率可以理解为受试者在受试过程中判断最坚决的一次。不同受试者在执行操作动作时，往往因为性格或身体条件的因素存在较大差异，例如耄耋 老者显然不如少年动作敏捷，因此首先选择同一受试者的最确定一次判断作为判断基础，而该 最大斜率作为基准斜率，而该受试者其它周期的斜率和最大斜率的比值则可反映出其它周期的犹豫程度。主观感受种类和测试类型，显然，测试类型不同和主观感受种类不同则受试者反应不同，因此对权数取值的影响也非常大。经过申请人的长期经验积累，X的取值范围为0.25，也就是说权数范围应该位于0.75-1.25 之间。以上为本实施例中装置的结构组成，以下将结合上述装置结构描述本实施例所提供的一种用于量化评估暨记录人体主观感受的方法的具体步骤:
基于待评估的人体主观感受种类，在计算机上选择对应的解释所述刻度标识含义的指示面板；
推动所述直线位移传感器上的推钮到和自身主观感受匹配的刻度标识；
数据采集单元对所述直线位移传感器输出端电压值进行采样保持，并转化为数字信号输出到计算机；
所述计算机基于当前所选择的指示面板，对所述数字信号进行归一化处理得到对应的主观感受量化值，并将所获得主观感受量化值与对应数字信号的输入时间关联储存；
生成主观感受量化值与时间之间关系的曲线。除此上述步骤之外，所述方法还包括数据修正步骤:
确定所述曲线上每一次判断周期的起止位置，并计算各判断周期的曲线斜率，以及各判断周期截止前的曲线的抖动幅值；
之后根据被选择的指示面板，基于所述斜率和抖动幅值计算各判断周期的的权数；
对于各判断周期进行加权以获得修正曲线。与现有技术相比，本发明的有益效果是:
6)主观感受程度表达准确、偏倚小； 7)仪器操作简单；
8)测试间隔的精确；
9)数据采集方便；
10)可运用于各种主观感受评价中，例如生理上的主观感受，包括疼痛度、瘙痒程度、对外力作用轻重的感知等等；或者心理上的主观感受，包括抑郁程度、悲伤程度、快乐程度等等以上通过实施例对于本发明的发明意图和实施方式进行详细说明，但是本发明所属领域的一般技术人员可以理解，本发明以上实施例仅为本发明的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本发明权利要求技术方案的实施，都在本发明的保护范围内。需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式
仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置，其特征在于，该装置包括: 感受输入单元，用于输入人体主观感受，包括开有导引槽的操作面板和直线位移传感器，所述直线位移传感器上的推钮配置于该操作面板上并可沿所述导引槽滑动，所述操作面板上沿所述导引槽方向形成有指示主观感受量化值的刻度标识； 数据采集单元，用于读取所述直线位移传感器当前的采样电信号，并转化为数字信号; 数据处理单元，接受数字信号，对所述数字信号进行归一化处理得到对应的主观感受量化值并存储，以及生成所述主观感受量化值与时间之间的关系曲线。
2.根据权利要求1所述的一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置，其特征在于:该装置还包括一个指示单元，选择性的显示用于解释所述刻度标识的指示面板，所述数据采集单元连接到所述指示单元，并基于所述指示面板解释对所述数字信号进行归一化处理，所述指示面板上带有一个随归一化处理所获得的主观感受量化值改变而相应移动的游标。
3.根据权利要求2所述的一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置，其特征在于:所述装置由计算机以及至少一个和该计算机通讯连接的输入机构构成，所述输入机构包括表面形成所述操作面板的壳体，所述直线位移传感器和数据采集单元设于所述壳体内；所述指示单元和数据处理单元被集成在所述计算机上。
4.根据权利要求3所述的一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置，其特征在于:所述数据采集单元 至少包括采样保持模块、模数转化模块以及通讯模块；所述采样保持模块连接到所述直线型电位器的输出端；所述模数转化模块连接所述采样保持模块和通讯模块，所述通讯模块通讯连接所述计算机。
5.根据权利要求4所述的一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置，其特征在于:所述直线位移传感器为直线型电位器，且该直线型电位器的行程不小于40cm;所述壳体内还设有用于为所述直线位移传感器和数据采集单元供电的直流电源。
6.根据权利要求5所述的一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置，其特征在于:所述数据采集单元包括一个单片机，所述采样保持模块和模数转化模块被集成在所述单片机内。
7.一种用于量化评估暨记录人体主观感受的方法，其特征在于，该方法用于采用直线位移传感器作为主观感受量化数据采集设备的情况；该方法的具体步骤为: 推动所述直线位移传感器上的推钮到和自身主观感受匹配的刻度标识； 数据采集单元对所述直线位移传感器输出端电压值进行采样保持，并转化为数字信号输出到计算机； 所述计算机对所述数字信号进行归一化处理得到对应的主观感受量化值并存储，之后生成所述主观感受量化值与时间之间关系的曲线。
8.根据权利要求7所述的一种用于量化评估暨记录人体主观感受的方法，其特征在于，在推动所述推钮之前，还包括如下步骤:基于待评估的人体主观感受种类，在计算机上选择对应的解释所述刻度标识含义的指示面板；另外，所述的归一化处理是基于当前所选择的指示面板而进行的，且随该归一化处理获得的主观感受量化值变化，所述指示面板上用于指示所述推钮当前指示内容的游标位置相应移动。
9.根据权利要求8所述的一种用于量化评估暨记录人体主观感受的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤: 判断所述曲线上每一次判断周期的起止位置，并计算各判断周期的斜率，以及各判断周期截止前的抖动幅值； 以及根据被选择的指示面板，基于所述斜率和抖动幅值计算各判断周期的的权数； 对于各判断周期进行加权以获得修正曲线。
10.根据权利要求9所述的一种用于量化评估暨记录人体主观感受的方法，其特征在于:所述权数 的取值范围在0.75-1.25之间。
全文摘要
本发明涉及一种用于量化评估暨记录人体主观感受的装置及方法，该装置包括用于输入人体主观感受的感受输入单元；用于读取所述直线位移传感器当前的采样电信号，并转化为数字信号的数据采集单元；以及接受所述数字信号生成主观感受量化值与时间之间关系的曲线的数据处理单元。本发明的优点是主观感受程度表达准确、偏倚小；仪器操作简单；测试间隔的精确；数据采集方便；可运用于各种主观感受评价中，例如生理上的主观感受，包括疼痛度、瘙痒程度、对外力作用轻重的感知等等；或者心理上的主观感受，包括抑郁程度、悲伤程度、快乐程度等等。
文档编号A61B5/16GK103230276SQ20131004026
公开日2013年8月7日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者房敏, 蒋诗超, 张昊, 朱清广, 张仲博, 姚斐, 周楠, 方磊, 刘鲲鹏, 李建华 申请人:上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院