Un método para evaluar puntualidad y la exactitud de las respuestas Volitiva Motorizados para vibrotáctil Estímulos

El objetivo general de este protocolo experimental es evaluar la rapidez y precisión con la que un individuo puede responder a tipos específicos de estímulos vibrotáctiles. Este método podría ayudar a responder preguntas clave en el campo de la ingeniería de rehabilitación, como qué tipo de información sensorial se puede comunicar a través de la retroalimentación vibrotáctil y cuál es la mejor manera de representar la información sensorial a través de señales vibrotáctiles. La principal ventaja de esta técnica es que es muy flexible para diferentes aplicaciones de biorretroalimentación y se puede adaptar fácilmente para su uso con una variedad de biosensores, como sensores de presión para medir la fuerza de reacción o goniómetros para medir ángulos de unión.

Aunque este método proporciona información sobre cómo las personas responden a las vibraciones aplicadas a áreas específicas del muslo, también se puede extender a otras áreas del cuerpo. Al probar diferentes configuraciones táctiles, podemos comprender mejor qué tipos de información se pueden comunicar a través de la biorretroalimentación. La demostración de este procedimiento será Sam Shi, un estudiante graduado en nuestro laboratorio.

Comience la calibración del motor conectando la placa de microcontrolador grande a la computadora mediante un puerto USB. Dentro del software del microcontrolador original, haga clic en el icono de carga indicado por la flecha derecha con un círculo para cargar el script personalizado motor_test. ino a la placa mediante la conexión USB.

A continuación, conecte la salida del eje Z del acelerómetro trieje a uno de los puertos de entrada analógica de la placa del microcontrolador más pequeña. Conecte los cables positivo y de tierra del acelerómetro a los puertos de perno del muslo y tierra de la placa del microcontrolador, respectivamente. A continuación, monte el acelerómetro en el motor vibratorio, asegurándose de que su eje z sea ortogonal a la superficie plana del motor y, a continuación, coloque el motor sobre una superficie dura.

Abra el archivo motor_calibration. vi en el software de preguntas de datos y conecte el microcontrolador más pequeño para el acelerómetro a la computadora a través de un puerto USB. A continuación, utilizando los campos proporcionados, especifique el puerto serie para la entrada del microcontrolador, así como la frecuencia de muestreo de 500 hercios y 1000 muestras para recoger.

Utilizando la rápida pantalla de 48 transformaciones en la interfaz motor_calibration. vi, identifique el pico más grande y registre el valor de frecuencia de vibración correspondiente. Repita todos los pasos hasta el momento y registre manualmente el pulso con una relación de frecuencia modulada o PWM para cada motor.

A continuación, abra el archivo experiment1. vi para cada motor. Haga clic con el botón derecho en el menú desplegable de frecuencia y seleccione propiedad.

En la pestaña de edición de elementos, utilice la tabla para introducir las frecuencias deseadas y los niveles de PWM correspondientes. Seleccione Aceptar para salir. Finalmente, después de que todos los motores hayan sido calibrados, use cinta adhesiva de doble cara para montar cada uno en el muslo.

Específicamente, coloque un motor en cada una de las superficies anterior, posterior, medial y lateral del muslo, aproximadamente a medio camino entre el trocánter mayor y el cóndilo femoral lateral. Para comenzar el primer experimento, conecte el botón directamente a uno de los puertos USB de la computadora mediante un conector serie a USB y asegúrese de que todos los controladores necesarios estén instalados. Abra el experimento1.

vi y seleccione el archivo para registrar los resultados. A continuación, utilice los menús desplegables de la interfaz del software para seleccionar los puertos de entrada del botón pulsador y las frecuencias del motor. Inicie el programa.

Cuando el participante sienta una vibración, pídale que presione el botón con la pierna donde se aplica la retroalimentación. Una vez pulsado el botón, confirme la respuesta en la interfaz del software de adquisición de datos anotando que el reloj ha dejado de contar. Finalmente, seleccione el nuevo conjunto de frecuencias en los menús desplegables para restablecer los motores para la próxima prueba.

Comience el segundo experimento conectando un segundo botón pulsador a otro puerto USB mediante un conector USB serie. A continuación, abra el experimento2. VI Interfaz de adquisición de datos.

Para examinar la sensibilidad a la frecuencia en diferentes partes de la pierna, coloque un solo motor en el muslo, a medio camino entre el trocánter mayor y el cóndilo femoral lateral en cada una de las superficies anterior, posterior, lateral y medial. A continuación, haga clic en los iconos del motor en la interfaz del software para seleccionar los motores específicos que se activarán, así como la secuencia de frecuencias deseada. Para probar la sensibilidad del usuario, a frecuencias de 140 hercios, 180 hercios y 220 hercios, comience seleccionando una sola combinación.

Por ejemplo, 180 hercios seguidos de 140 hercios. Introduzca el tiempo de espera y el tiempo del motor. A continuación, inicie el programa.

Para probar otras combinaciones de frecuencias, seleccione una nueva prueba de frecuencias como 220 hercios, seguida de 180 hercios y vuelva a ejecutar el programa. Por último, haga que el participante pulse uno de los dos pulsadores para elegir si la segunda frecuencia percibida era mayor o menor que la primera y observe las respuestas que el programa registra automáticamente. Aquí se muestran los resultados de la transformación rápida 48 de los datos de aceleración para un solo motor en proceso de calibración.

Se realizaron cuatro pistas para identificar el nivel de PWM correspondiente a la vibración de 180 hercios. Al comparar individuos sanos con tres individuos con amputaciones transfemorales, los tiempos de reacción de los individuos sanos disminuyeron significativamente a medida que la frecuencia pasó de 140 hercios a 220 hercios. Mientras que los de las personas con amputaciones no.

Una vez dominado, este protocolo puede completarse en 30 minutos a una hora, dependiendo del número de combinaciones de ubicación de frecuencia probadas. Al intentar este procedimiento, es importante asegurarse de que los rastreadores mantengan un buen contacto con el muslo durante todos los experimentos. Se debe tener cuidado de confirmar que los rastreadores son seguros antes de cada prueba.

Si bien el protocolo descrito aquí utiliza botones pulsadores para registrar la respuesta del usuario, el método puede extenderse a otros mecanismos de respuesta que son más relevantes fisiológicamente, como doblar la rodilla. Después de su desarrollo, este método allanó el camino para que los investigadores en el campo de la ingeniería de rehabilitación exploraran diferentes estrategias para comunicar información sensorial de una variedad de fuentes a través de la retroalimentación vibrotáctil en personas sanas, así como en aquellas con amputaciones de miembros inferiores. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo evaluar la velocidad y la precisión de las respuestas del usuario a diferentes combinaciones de frecuencia y ubicación de estimulación vibrotáctil.