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

L’objectif général de ce protocole expérimental est d’évaluer la rapidité et la précision avec lesquelles un individu peut répondre à des types spécifiques de stimuli vibrotactiles. Cette méthode pourrait aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’ingénierie de la réadaptation, telles que le type d’information sensorielle qui peut être communiqué par la rétroaction vibrotactile et la meilleure façon de représenter l’information sensorielle par des signaux vibrotactiles. Le principal avantage de cette technique est qu’elle est très flexible pour différentes applications de biofeedback et qu’elle peut être facilement adaptée pour être utilisée avec une variété de biocapteurs tels que des capteurs de pression pour mesurer la force de réaction ou des goniomètres pour mesurer les angles d’articulation.

Bien que cette méthode donne un aperçu de la façon dont les gens réagissent aux vibrations appliquées à des zones spécifiques de la cuisse, elle peut également être étendue à d’autres zones du corps. En testant différentes configurations tactiles, nous pouvons mieux comprendre quels types d’informations peuvent être communiqués par le biais du bio feedback. Sam Shi, un étudiant diplômé de notre laboratoire, fera la démonstration de cette procédure.

Commencez l’étalonnage du moteur en connectant la grande carte de microcontrôleur à l’ordinateur à l’aide d’un port USB. Dans le logiciel du microcontrôleur d’origine, cliquez sur l’icône de téléchargement indiquée par la flèche droite encerclée pour télécharger le script personnalisé motor_test. ino à la carte à l’aide de la connexion USB.

Connectez ensuite la sortie de l’axe Z de l’accéléromètre triaxial à l’un des ports d’entrée analogiques de la carte de microcontrôleur plus petite. Connectez les fils positif et de terre de l’accéléromètre aux ports de cuisse et de terre de la carte du microcontrôleur respectivement. Montez ensuite l’accéléromètre sur le moteur vibrant en vous assurant que son axe z est orthogonal à la surface plane du moteur, puis placez le moteur sur une surface dure.

Ouvrez le fichier motor_calibration. vi dans le logiciel de questions de données et connectez le petit microcontrôleur de l’accéléromètre à l’ordinateur via un port USB. Ensuite, à l’aide des champs fournis, spécifiez le port série pour l’entrée du microcontrôleur ainsi que la fréquence d’échantillonnage de 500 hertz et 1000 échantillons à collecter.

À l’aide de l’affichage rapide à 48 transformées sur l’interface motor_calibration. vi, identifiez le pic le plus grand et enregistrez la valeur de fréquence de vibration correspondante. Répétez toutes les étapes jusqu’à présent et enregistrez manuellement l’impulsion avec une relation de fréquence modulée ou PWM pour chaque moteur.

Ensuite, ouvrez le fichier experiment1. vi pour chaque moteur. Faites un clic droit sur le menu déroulant de fréquence et sélectionnez propriété.

Sous l’onglet Modifier les éléments, utilisez le tableau pour entrer les fréquences souhaitées et les niveaux PWM correspondants. Sélectionnez OK pour quitter. Enfin, une fois que tous les moteurs ont été calibrés, utilisez du ruban adhésif double face pour monter chacun d’eux sur la cuisse.

Plus précisément, placez un moteur sur chacune des surfaces antérieure, postérieure, médiale et latérale de la cuisse à peu près à mi-chemin entre le grand trochanter et le condyle fémoral latéral. Pour commencer la première expérience, connectez le bouton-poussoir directement à l’un des ports USB de l’ordinateur à l’aide d’un connecteur série à USB et assurez-vous que tous les pilotes requis sont installés. Ouvrez l’expérience1.

VI et sélectionnez le fichier pour enregistrer les résultats. Ensuite, utilisez les menus déroulants de l’interface du logiciel pour sélectionner les ports d’entrée du bouton-poussoir et les fréquences du moteur. Démarrez le programme.

Lorsque le participant ressent une vibration, demandez-lui d’appuyer sur le bouton-poussoir avec la jambe où le retour est appliqué. Après avoir appuyé sur le bouton, confirmez la réponse dans l’interface du logiciel d’acquisition de données en notant que l’horloge a cessé de compter. Enfin, sélectionnez le nouvel ensemble de fréquences dans les menus déroulants pour réinitialiser les moteurs pour le prochain essai.

Commencez la deuxième expérience en connectant un deuxième bouton-poussoir à un autre port USB à l’aide d’un connecteur USB série. Ouvrez ensuite l’expérience2. VI Interface d’acquisition de données.

Afin d’examiner la sensibilité à la fréquence à différentes parties de la jambe, placez un seul moteur sur la cuisse à mi-chemin entre le grand trochanter et le condyle fémoral latéral sur chacune des surfaces antérieure, postérieure, latérale et médiale. Cliquez ensuite sur les icônes des moteurs dans l’interface du logiciel pour sélectionner les moteurs spécifiques à activer ainsi que la séquence de fréquences souhaitée. Pour tester la sensibilité de l’utilisateur, aux fréquences de 140 hertz, 180 hertz et 220 hertz, commencez par sélectionner une seule combinaison.

Par exemple 180 hertz suivi de 140 hertz. Entrez le temps d’attente et le temps du moteur. Démarrez ensuite le programme.

Pour tester d’autres combinaisons de fréquences, sélectionnez un nouveau test de fréquences telles que 220 hertz, suivi de 180 hertz et relancez le programme. Enfin, demandez au participant d’appuyer sur l’un des deux boutons-poussoirs pour choisir si la deuxième fréquence perçue était supérieure ou inférieure à la première et observez les réponses qui sont automatiquement enregistrées par le programme. Les résultats de la transformée rapide à 48 des données d’accélération sont présentés ici pour un seul moteur en cours d’étalonnage.

Quatre essais ont été effectués pour identifier le niveau PWM correspondant à la vibration de 180 hertz. En comparant des personnes valides à trois personnes amputées transfémoralement, les temps de réaction des personnes valides ont considérablement diminué, la fréquence passant de 140 hertz à 220 hertz. Alors que ceux pour les personnes amputées ne l’ont pas fait.

Une fois maîtrisé, ce protocole peut être complété en 30 minutes à une heure selon le nombre de combinaisons de fréquences et de localisations testées. Lors de la tentative de cette procédure, il est important de s’assurer que les trackers maintiennent un bon contact avec la cuisse tout au long des expériences. Il faut prendre soin de vérifier que les traceurs sont sécurisés avant chaque essai.

Bien que le protocole décrit ici utilise des boutons-poussoirs pour enregistrer la réponse de l’utilisateur, la méthode peut être étendue à d’autres mécanismes de réponse plus pertinents sur le plan physiologique, tels que la flexion du genou. Après son développement, cette méthode a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de l’ingénierie de la réadaptation pour explorer différentes stratégies de communication d’informations sensorielles provenant de diverses sources par le biais d’une rétroaction vibrotactile chez les personnes valides ainsi que chez celles amputées d’un membre inférieur. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’évaluer la vitesse et la précision des réponses de l’utilisateur à différentes combinaisons de fréquence et de localisation de stimulation vibrotactile.