Une méthode d'évaluation de rapidité et la précision des réponses Volitional moteur à vibrotactile Stimuli

Résumé

Cet article décrit une technique pour appliquer des stimuli vibrotactile à la cuisse d'un participant humain, et on mesure la précision et le temps de réaction de la réponse volontaire du participant pour diverses combinaisons de lieu de stimulation et de la fréquence.

Résumé

Les systèmes de rétroaction sensorielle artificielle (ASF) peuvent être utilisés pour compenser la perte de proprioception chez les personnes atteintes de déficiences des membres inférieurs. La conception efficace de ces systèmes de PPA nécessite une compréhension approfondie de la façon dont les paramètres d’un mécanisme de rétroaction spécifique affectent la perception de l’utilisateur et sa réaction aux stimuli. Cet article présente une méthode pour appliquer des stimuli vibrotactiles à des participants humains et mesurer leur réponse. Des moteurs vibrants à masse rotative sont placés à des endroits prédéfinis sur la cuisse du participant et contrôlés par du matériel et des logiciels personnalisés. La vitesse et la précision des réponses volontaires des participants aux stimuli vibrotactiles sont mesurées pour des combinaisons spécifiées par le chercheur de placement du moteur et de fréquence de vibration. Bien que le protocole décrit ici utilise des boutons-poussoirs pour recueillir une réponse binaire simple aux stimuli vibrotactiles, la technique peut être étendue à d’autres mécanismes de réponse en utilisant des unités de mesure inertielle ou des capteurs de pression pour mesurer l’angle de l’articulation et les rapports de charge, respectivement. De même, l’application de stimuli vibrotactiles peut être explorée pour des segments du corps autres que la cuisse.

Introduction

rétroaction sensorielle artificielle (ASF) peut être définie comme la pratique de fournir en temps réel des informations biologiques à des individus, souvent compenser proprioception compromis ou un autre mécanisme sensoriel. ASF a été longtemps utilisé dans le domaine de la réadaptation des personnes blessées ou handicapées pour aider à la récupération des aspects de la fonction physique et de mouvement : ^{1 - 3,} ce qui permet aux individus de contrôler les processus physiques qui étaient autrefois une réaction involontaire du système nerveux autonome ^4. Une sous-catégorie de ASF, biofeedback biomécanique, utilise des capte....

Protocole

Le protocole suivant a été approuvé par le Comité d'éthique de la recherche à l'Hôpital de réadaptation pour enfants Holland Bloorview.

1. Calibration Motor

1. Connectez la carte de microcontrôleur à l'ordinateur via un port USB.
2. Utilisation du logiciel de microcontrôleur original, télécharger le script personnalisé, "Motor_and_AccelerometerTest.ino" à la carte en utilisant la connexion USB en cliquant sur l'icône «Télécharger», désigné par la flèche à droite encerclé.
   1. Assurez-vous que le niveau de vibration est mis à zéro pour mettre le moteur en position d'arrêt à l'aide de la commande "analogWrite".....

Résultats

La figure 4 illustre les courbes d'étalonnage identifiant la valeur PWM de 180 Hz , la fréquence de vibration d'un seul moteur. A partir d'un cycle de service de 50%, les valeurs PWM sont itérées jusqu'à ce que le pic de fréquence primaire se produit à 180 Hz. essais d'étalonnage retenus devraient montrer un pic clair à la fréquence de vibration primaire. Une mauvaise fixation de l'accéléromètre pour le moteur, ou du moteur à une surface d'appui peut se traduire par une FFT p.......

Discussion

Le but de ce protocole est de fournir le cadre pour l'évaluation des paramètres de stimulation dans les applications ASF vibrotactiles. Plus précisément, il examine les effets de la fréquence de vibration, de l'amplitude, l'emplacement et la séquence sur la réponse utilisateur sensorimotrice. Ce cadre peut être construit sur et élargi pour inclure les types de réponse de l'utilisateur qui peut être plus cliniquement pertinentes, telles que le pliage d'une articulation ou en transférant le poids d'.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Moteurs de téléavertisseurs vibrants	Microentraînements de précision	Modèle 310-101	Moteurs à masse rotative excentrique pour pièces de monnaie. Autant que nécessaire pour tester tous les emplacements et interactions d’intérêt
Accéléromètre tri-axes	Dimension Engineering	ADXL 335	Accéléromètre analogique avancé. 500  ; Bande passante Hz, 3,5-15  ; V. Conçu pour la mesure du mouvement, de l’inclinaison et de la pente, ainsi que pour la détection des vibrations et des chocs.
Arduino Uno	Arduino	DEV-11021	Carte microcontrôleur pour communiquer avec l’accéléromètre tri-axes
Arduion Mega 2560 Arduino		DEV-11061	Carte microcontrôleur pour l’interfaçage avec les moteurs de vibration.  ;
LabVIEW	National Instruments Logiciel		d’acquisition de données utilisé pour contrôler les moteurs et afficher les signaux de l’accéléromètre
Logiciel IDE Arduino	Arduino	v. 1.6.5
Push-Button	Bridges	Buddy Button	Commutateur filaire doté d’un 2.5  ; po/6.35  ; surface d’activation CM qui fournit un clic auditif et un retour tactile.
En option :
Pilote de moteur haptique dédié	Texas Instruments	DRV2605L	Peut être utilisé pour remplacer l’ensemble du circuit d’amplification décrit à l’étape 1.
Goniomètre portable flexible	Biometrics Ltd.	SG110	Goniomètres flexibles à deux axes pour mesurer les angles dans jusqu’à deux plans de mouvement qui peuvent être utilisés à la place du bouton-poussoir pour mesurer le mouvement des articulations en réponse à des stimuli. www.biometricsltd.com/gonio.htm