Name: Un appareil de rétroaction Vibrotactile pour l’évaluation de l’équilibre assis et formation (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-20T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: Découvrez une plateforme vibrotactile portable pour évaluer et améliorer l'équilibre assis chez les personnes atteintes d'instabilité posturale. Cette méthode utilise une centrale inertielle et des vibrations pour fournir une rétroaction en temps réel.

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Les auteurs reconnaissent les efforts de conception de l’étudiants Animesh Singh Kumawat, Kshitij Agarwal, Quinn Boser, Benjamin Cheung, Caroline Collins, Sarah Lojczyc, Derek Schlenker, Katherine Schoepp et Arthur Zielinski. Cette étude a été partiellement financée par une subvention à la découverte des Sciences naturelles et génie conseil de recherches du Canada (RGPIN-2014-04666).

Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvés par le Health Research Ethics Board de l’Université de l’Alberta.
1. construction et assemblage de composants structures
<ol><li>Construire une interface de saisie pour bases hémisphériques interchangeables : souder un écrou de base à une plaque de soudure en acier.</li>
	<li>Utilisez un numérique commandé par ordinateur (CNC) fraiseuse pour construire un châssis cylindrique, couvercle et base en polyéthylène comme illustré à la Figure 1. Boulonner la plaque de base à la base et la base du châssis. Remarque : Les caractéristiques de moulin pour la fixation de vis et autres pièces sont selon les fichiers de dessin et de modèle solide 3D fichiers fournis (voir supplémentaire fichiers 1 et 2). Tous les composants structurels ont un modèle solide correspondant et le dessin qui sont disponibles en téléchargement et peut être utilisé pour reproduire le processus de construction.</li>
	<li>Utiliser une fraiseuse pour construire un manchon cylindrique en polychlorure de vinyle qui s’adapte sur une tige filetée, comme illustré à la Figure 1. Faire la manche 37 mm de long, avec un diamètre extérieur de 32 mm.</li>
	<li>Brides de soudure en acier de chaque côté d’un acier d’attelage, comme illustré à la Figure 1. Boulon de l’attelage à l’avant de la base.</li>
	<li>Utiliser une machine de tournage CNC pour construire 5 cylindres identiques en polyéthylène, chacun avec une hauteur de 63 mm et un diamètre de 152 mm. Dans le centre de la face supérieure de chaque cylindre, découpez un trou de 32 mm à 38 mm de profondeur afin qu’il tienne le manchon cylindrique (voir étape 1.3. ci-dessus) avec des interférences.</li>
	<li>Sur l’intrados de chaque cylindre, utiliser un CNC tournage machine pour couper une base uniformément courbée avec un unique rayon de courbure pour chacun des 5 cylindres, maintenir la hauteur totale de 63 mm, comme illustré à la Figure 2. Remarque : Le rayon de courbure et de la hauteur de la base déterminent la stabilité de l’appareil. Suggérées rayons de courbure pour cette hauteur se situent entre 110 mm (très instable) et 250 mm (légèrement instable), comme indiqué dans le tableau 1.</li>
	<li>Construire un attachement de soutien de jambe comme illustré à la Figure 3, par la première soudure acier 70 mm attelage insérer perpendiculairement à une extrémité d’une extrusion de 575 mm en acier. À l’autre extrémité, fixez un repose-pied en acier cylindrique de 300 mm à l’extrusion. Remarque : Pour les dimensions de la partie détaillée, voir supplémentaire 1 fichier (dessins) et complémentaire fichier 2 (modèles volumiques 3D).</li>
	<li>Utiliser une scie à ruban pour couper un acier rectangulaire bar (29 mm par 100 mm) à une longueur d’environ 160 mm pour qu’il pèse 3,6 kg. Insérez la barre en acier à l’arrière du châssis afin de contrebalancer la fixation de support de jambe, comme illustré à la Figure 1.</li>
	<li>Assembler l’appareil tel qu’illustré à la Figure 4. Connectez le support pour les jambes en insérant des axes par l’intermédiaire de l’attelage et attelage insert. Régler la position de la pince à la hauteur de l’appui pied désiré. Enfilez la tige dans le montant de base tels qu’environ 35 mm de la tige sort de la base.  Insérez la tige qui dépasse dans la base de courbe désirée.</li>
	<li>Appliquer le grip tape ou un autre revêtement adapté au couvercle. Placez le couvercle.</li>
</ol>2. instrumentation de l’appareil
<ol><li>Acquérir un microcontrôleur (voir la Table des matières), une unité de mesure inertielle et huit tacteurs vibrants. Connecter les tacteurs de mesure inertielle unité et vibrant au microcontrôleur.</li>
	<li>Programme du microcontrôleur tels qu’il lit antéro-postérieure (AP) et inclinaison (ML) médiolatérales des angles de l’unité de mesure inertielle et active les tacteurs vibrants ou non fondée sur les angles d’inclinaison. Voir supplémentaire 3 fichier (script de microcontrôleur exemplaire) et pas en 2.2.1. Remarque : Les unités de mesure inertielle qui utilisent des accéléromètres et gyroscopes sont sujettes à l’erreur. Effectuer un étalonnage positionnel des capteurs : reposer l’appareil sur une surface plane et utiliser ce poste comme point de référence pour toutes les mesures suivantes. Utiliser un système de capture de mouvement ou une approche similaire pour valider les mesures d’angle inclinaison et s’assurer qu’ils sont suffisamment précis dans l’ensemble de la gamme attendue de l’utilisation (spatiale et temporelle). S’assurer que les vibrantes tacteurs fonctionnent à une fréquence de pas plus de 200 Hz, afin d’induire une réponse univoque de récepteurs sensoriels dans la peau humaine ou muscle9.<ol>
<li>Téléchargez le script de microcontrôleur générant vibrotactile signaux basés sur un signal de commande de rétroaction qui représente une somme pondérée des AP (ou ML) angle d’inclinaison et de la vitesse. Remarque : L’ordinateur active trois tacteurs plus proches de la gauche, droite, avant, ou à l’arrière de la surface lorsque le signal de commande dépasse un certain seuil dans cette direction ; ou cinq tacteurs si un seuil d’AP et ML sont dépassés en même temps ; aucune des tacteurs est active lorsque le signal de commande est inférieur au seuil dans les deux sens (c'est-à-dire, dans la zone de non retour).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fixez l’unité de mesure inertielle dans le centre du châssis. Organiser les tacteurs vibrants sur un octogone régulier avec un rayon de 10 cm, centrée antérieure du centre du châssis 8 cm afin qu’ils se trouveront sous le siège d’une personne de taille moyenne de10. Une photographie d’un éventuel arrangement est illustrée à la Figure 4. Remarque : Si les vibrations tacteurs ne sont pas assez puissants pour vibrer l’utilisateur, d’améliorer l’interface entre la peau et tacteur en coupant des trous dans le couvercle et fixation les vibrateurs à reposer rincer la surface. Si la méthode utilisée pour sécuriser les vibrateurs en place provoque un amortissement des vibrations, opter pour un boîtier de montage de deux parties avec un ergot de guidage loose-fit, comme illustré à la Figure 5.</li>
	<li>Connectez le microcontrôleur à un ordinateur portable ou ordinateur de bureau ordinateur via un bus série universel (USB) ou autre moyen de communication approprié. Ouvrez l’interface utilisateur, illustré à la Figure 6. NOTE : Également connecter le microcontrôleur sur une batterie ou d’autre source d’alimentation. Cela améliore la portabilité de l’appareil, mais s’oppose à une interface utilisateur.</li>
</ol>3. exemplaire évaluation et formation protocole
<ol><li>Recruter les participants consentants qui sont exempts de troubles neurologiques ou musculo-squelettiques et les maux de dos aigu ou chronique. Enregistrer l’âge, poids et taille de chaque participant. Ensuite, pour chaque participant, effectuer la procédure suivante.</li>
	<li>Ouvrez l’interface utilisateur (Figure 6). Le graphique boussole montre angle d’inclinaison de l’appareil plus de la moitié de sa vitesse tilt dans la direction de l’AP (axe vertical) et la direction de ML (axe horizontal).</li>
	<li>Avant chaque essai d’équilibre, demander au participant d’enfiler le casque antibruit, plier son ou ses bras sur la poitrine, maintenir une posture verticale autant que possible et cue verbalement l’expérimentateur d’être prêt.</li>
	<li>Effectuer 20 30 secondes assis balance des essais en série11, prendre des pauses au besoin pour éviter la fatigue, s’arrêter à tout moment si nécessaire.<ol>
<li>Les essais de séquence comme suit (exemple seulement) : choisir au hasard une des deux combinaisons « condition de stabilité oculaire/niveau de base », ci-après dénommés l’équilibre des conditions (yeux ouverts ; ou moins difficile à base de base plus difficile et les yeux fermés)12. Effectuer quatre essais de la première condition d’équilibre afin de familiariser le participant avec la tâche et d’identifier les seuils signal contrôle approprié pour les tacteurs vibrations dans le siège (voir l’étape 3.4.5 ci-dessous). Remarque : Il est plus difficile de maintenir l’équilibre sur un socle avec un petit rayon de courbure que sur une base d’un large rayon de courbure (le tableau 1 montre la stabilité relative de tous les cinq bases interchangeables). Quatre essais se pour suffire obtenir un comportement stable du solde tâche2.</li>
		<li>Choisir au hasard trois des six essais pour les essais de contrôle : éteindre les tacteurs vibrants pour la durée de ces essais. Pour activer la vibration feedback ou désactiver, activer/désactiver le curseur de la rétroaction à la position désirée dans l’interface utilisateur. Répétez cette séquence de dix essais pour la deuxième condition de l’équilibre.</li>
		<li>Étiqueter la condition actuelle de la difficulté et le œil en sélectionnant dans les menus déroulants dans la section Paramètres de première instance de l’interface utilisateur. Cliquez sur enregistrement pour commencer le procès. Remarque : La sécurité des participants est primordiale. L’expérimentateur doit superviser toutes les activités d’équilibre et être prêt à aider en cas de perte d’équilibre. Dégagez la zone des éventuels dangers potentiels et être au courant des protocoles d’urgence locaux.</li>
		<li>Pour les essais avec les yeux ouverts, demandez aux participants de se concentrer sur un point fixe droit devant afin de maintenir l’équilibre. Pour les essais avec les yeux fermés, utiliser un bandeau sur les yeux pour s’assurer que le participant est totalement dépourvu de rétroaction visuelle. Remarque : Pour les paradigmes d’équilibre où le mouvement des pieds doit être limité, fixez le support de pied et insérer le contrepoids sous le couvercle.</li>
		<li>Un algorithme calcule quels seuils de rétroaction AP et ML à utiliser et les affiche dans la colonne de Q3 de l’interface utilisateur. Après quatre essais de familiarisation, copiez les valeurs indiquées dans la colonne de la Q3 dans la colonne d’écrire et puis cliquez sur actualiser pour mettre à jour les seuils de rétroaction montrés sur le graphique boussole (roses) basé sur la quatrième familiarisation procès. Remarque : Les valeurs de seuil calculée affichées dans la colonne de Q3 de l’interface sont égales au troisième quartile pour chaque direction de l’inclinaison (AP, ML) au cours du procès précédent. Ce système de rétroaction est basé sur la notion que fonction balance est améliorée lorsque le feedback est optimisé pour chaque individuel13,14, tout en donnant trop d’informations peut détriment d’apprentissage15. Une fois que les deux seuils ont été sélectionnés pour un individu donné, ils peuvent être maintenus constants pour cette personne d’être en mesure d’évaluer les améliorations au fil du temps, ou par une intervention.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Comme les AP et les ML les angles d’inclinaison sont automatiquement stockés, en temps réel, dans un fichier texte pour l’analyse, analyser les signaux AP et ML pour caractériser la performance de la séance pour chacune des conditions expérimentales.<ol>
<li>Dans le domaine temporel, calculer les mesures posturographique suivantes de chaque moment de la série8: root-mean-square (une mesure de la variance de la motion) et la vitesse moyenne (mesure de la vitesse angulaire moyenne de la motion).</li>
		<li>Dans le domaine fréquentiel, calculer les mesures posturographique suivantes de chaque moment de la série8: fréquence neutre (mesure de la fréquence globale de la requête) et la dispersion de fréquence (une mesure de la variation de fréquence de la motion)8 .</li>
	</ol>
</li>
	<li>Utiliser un modèle linéaire mixte d’estimer et de caractériser les effets des deux facteurs d’effets fixes, (1) la condition d’équilibre (niveau et oculaires condition de stabilité combinée) et la rétroaction vibrotactile (2), sur chacune des mesures posturographique (variables dépendantes), compte tenu de la corrélation entre les mesures répétées de chaque participant16 (un facteur effets aléatoires).<ol>
<li>Test pour l’importance des effets fixes par le rapport entre la variance entre les moyennes de groupe à la variance des résidus de calcul et en comparant le résultat d’une distribution F.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Behm, D. G., Muehlbauer, T., Kibele, A., Granacher, U. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26359066">Effects of Strength Training Using Unstable Surfaces on Strength, Power and Balance Performance Across the Lifespan: A Systematic Review and Meta-analysis.</a> Sports Medicine. 45, 1645-1669 (2015).</li>
<li>Larivière, C., Mecheri, H., Shahvarpour, A., Gagnon, D., Shirazi-Adl, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Criterion+validity+and+between-day+reliability+of+an+inertial-sensor-based+trunk+postural+stability+test+during+unstable+sitting%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Electromyography+and+Kinesiology%22%5BJournal%5D)">Criterion validity and between-day reliability of an inertial-sensor-based trunk postural stability test during unstable sitting.</a> Journal of Electromyography and Kinesiology. 23, 899-907 (2013).</li>
<li>Paillard, T., Noé, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techniques+and+Methods+for+Testing+the+Postural+Function+in+Healthy+and+Pathological+Subjects%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Research+International%22%5BJournal%5D)">Techniques and Methods for Testing the Postural Function in Healthy and Pathological Subjects.</a> BioMed Research International. 2015, (2015).</li>
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<li>Wall, C., Kentala, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+displacement%2C+velocity%2C+and+combined+vibrotactile+tilt+feedback+on+postural+control+of+vestibulopathic+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vestibular+Research%22%5BJournal%5D)">Effect of displacement, velocity, and combined vibrotactile tilt feedback on postural control of vestibulopathic subjects.</a> Journal of Vestibular Research. 20, 61-69 (2010).</li>
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<li>Shull, P. B., Damian, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Haptic+wearables+as+sensory+replacement%2C+sensory+augmentation+and+trainer+-+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+NeuroEngineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Haptic wearables as sensory replacement, sensory augmentation and trainer - a review.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 12, 12-59 (2015).</li>
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<li>Ribot-Ciscar, E., Vedel, J. P., Roll, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibration+sensitivity+of+slowly+and+rapidly+adapting+cutaneous+mechanoreceptors+in+the+human+foot+and+leg%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Vibration sensitivity of slowly and rapidly adapting cutaneous mechanoreceptors in the human foot and leg.</a> Neuroscience Letters. , 130-135 (1989).</li>
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<li>Lee, H., Granata, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+stationarity+and+reliability+of+trunk+postural+stability%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Process stationarity and reliability of trunk postural stability.</a> Clinical Biomechanics. 23, 735-742 (2008).</li>
<li>Silfies, S. P., Cholewicki, J., Radebold, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+visual+input+on+postural+control+of+the+lumbar+spine+in+unstable+sitting%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Movement+Science%22%5BJournal%5D)">The effects of visual input on postural control of the lumbar spine in unstable sitting.</a> Human Movement Science. 22, 237-252 (2003).</li>
<li>Loughlin, P., Mahboobin, A., Furman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designing+vibrotactile+balance+feedback+for+desired+body+sway+reductions%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+International+Conference+of+the+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society%22%5BJournal%5D)">Designing vibrotactile balance feedback for desired body sway reductions.</a> Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 1310-1313 (2011).</li>
<li>Goodworth, A. D., Wall, C., Peterka, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+feedback+parameters+on+performance+of+a+vibrotactile+balance+prosthesis%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Neural+Systems+and+Rehabilitation+Engineering%22%5BJournal%5D)">Influence of feedback parameters on performance of a vibrotactile balance prosthesis.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 17, 397-408 (2009).</li>
<li>Marchal-Crespo, L., Reinkensmeyer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+control+strategies+for+robotic+movement+training+after+neurologic+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+NeuroEngineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Review of control strategies for robotic movement training after neurologic injury.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 6, 20-35 (2009).</li>
<li>Lee, B., Kim, J., Chen, S., Sienko, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+phone+based+balance+trainer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+NeuroEngineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Cell phone based balance trainer.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 9, 1-14 (2012).</li>
<li>Sienko, K. H., Balkwill, M. D., Wall, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofeedback+improves+postural+control+recovery+from+multi-axis+discrete+perturbations%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+NeuroEngineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Biofeedback improves postural control recovery from multi-axis discrete perturbations.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 9, 53-64 (2012).</li>
<li>Williams, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+Evaluation+of+an+Instrumented+Wobble+Board+for+Assessing+and+Training+Dynamic+Seated+Balance%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Design and Evaluation of an Instrumented Wobble Board for Assessing and Training Dynamic Seated Balance.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 140, 1-10 (2017).</li>
<li>van Dieën, J. H., Koppes, L. L. J., Twisk, J. W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postural+sway+parameters+in+seated+balancing%3B+their+reliability+and+relationship+with+balancing+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Gait+Posture%22%5BJournal%5D)">Postural sway parameters in seated balancing; their reliability and relationship with balancing performance.</a> Gait Posture. 31, 42-46 (2010).</li>
<li>Sigrist, R., Rauter, G., Riener, R., Wolf, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Augmented+visual%2C+auditory%2C+haptic%2C+and+multimodal+feedback+in+motor+learning%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Psychonomic+Bulletin+and+Review%22%5BJournal%5D)">Augmented visual, auditory, haptic, and multimodal feedback in motor learning: A review.</a> Psychonomic Bulletin and Review. 20, 21-53 (2013).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Méthodes pour la construction d’un appareil portable, instrumentée, séance sont présentées. L’appareil est portable et durable, bâtiment sur des études antérieures de wobble chaises2,4 et vibration feedback5,6,7 pour rendre les avantages de ces outils plus puissant et accessible . Suivre le protocole de l’Assemblée en sens inverse pour préparer le dispositif de transport...

Assis debout est une condition sine qua non pour les autres fonctions sensorimotrices humaines, y compris les mouvements qualifiés (par exemple, taper) et perturbé l’équilibre des tâches (p. ex., à cheval sur un train). Pour remettre en état et améliorer les fonctions assises et connexes, les techniques d’entraînement moderne d’équilibre sont utilisés : surfaces instables perturbent la séance1,2 , et suivi de mouvement quantifie bilan compétence3,4 . Résultats bilan de la formation améliorent lorsque vibration est remises à l’organisme à l’aide de modèles qui correspondent à des performances5. Cette rétroaction sensorielle est évidemment efficace comme une remise en état et la méthode de formation ; Pourtant, les méthodes actuelles de rétroaction sensorielle sont orientés vers l’équilibre debout et nécessitent des équipements en laboratoire6,7.
Le but du travail présenté ici est de construire un appareil portatif qui peut être assis et déstabilisé passivement à des degrés divers tandis que les instruments intégrés enregistrent sa position et offrent la vibration feedback à la surface d’assise. Cette combinaison d’outils intègre les travaux antérieurs sur l’oscillation chaises2,4 et vibration feedback5,6,7, rendant les avantages de ces outils plus puissant et accessible. Une procédure pour former l’assise verticale et une analyse des résultats quantitatifs, suite à la documentation établie sur mesures posturographique8sont également présentées. Ces méthodes ne conviennent pas pour étudier les effets de la séance d’exercice d’équilibre avec une surface instable lorsqu’il est combiné avec vibration feedback. Les applications prévues incluent formation sportive, une amélioration générale de la coordination motrice, évaluation du préjudice balance de compétence et à la remise en état suite squelettiques, musculaire ou neurologique.

<table><tbody><tr><td>Chassis</td><td>McMaster-Carr</td><td>8657K421</td><td>Feuille de polyéthylène LDPE résistante à l’humidité de 1-1/2 po d’épaisseur, 24 po x 24 po</td></tr><tr><td>Lid</td><td>McMaster-Carr</td><td>8657K414</td><td>Feuille de polyéthylène LDPE résistante à l’humidité de 1/4 po d’épaisseur, 24 po x 24 po</td></tr><tr><td>Base </td><td>McMaster-Carr</td><td>8657K414</td><td>Feuille de polyéthylène LDPE résistante à l’humidité 1/4 po d’épaisseur, 24 po x 24 po</td></tr><tr><td><>Grip-Tape</td><td>McMaster-Carr</td><td>6243T471</td><td>Ruban antidérapant non abrasif, texturé, bande de 6 po de large, 2 pi de long,</td></tr> <tr><td>écrou noir><base</td><td>McMaster-Carr</td><td>90596A039</td><td>Écrou à souder à base ronde en acier, filetage 5/8 »-11</td></tr> <tr><td>Plaque à souder</td><td>McMaster-Carr</td><td>1388K142</td><td>Tôle d’acier à faible teneur en carbone 1/16 » d’épaisseur, 3 » x 3 », finition rectifiée</td></tr><tr><td>Tige filetée</td><td>McMaster-Carr</td><td>90322A170</td><td>Goujon</td></tr> <tr><td>fileté en acier allié de résistance moyenne de 3 » 5/16 »-18Sleeve</td><td>McMaster-Carr</td><td>8745K19</td><td>Tige en PVC résistant aux produits chimiques (type I) 1-1/4 » de diamètre</td></tr><tr><td>Square Flange</td><td>McMaster-Carr</td><td>8910K395</td><td>Barre d’acier à faible teneur en carbone, 1/8 » d’épaisseur, 1 » de large</td></tr><tr><td>Hitch</td><td>McMaster-Carr</td><td>4931T123</td><td>Charpente boulonnée en acier robuste, 1-1/2 » carré</td></tr><tr><td>base incurvée</td><td>McMaster-Carr</td><td>8745K48</td><td>Tige en PVC de 6 po, 6 po de diamètre</td></tr><tr><td> Insert d’attelage</td><td>McMaster-Carr</td><td>6535K313</td><td>Charpente boulonnée en acier robuste, 1 » carré</td></tr><tr><td><fort>extrusion</td><td>McMaster-Carr</td><td>6545K7</td><td>1045 Barre carrée en acier étiré à froid, 1' x 1 » de large, non</td></tr> <tr><td>polieClamp</td><td>Vlier</td><td>TH103A</td><td>Bouton de couple réglable</td></tr><tr><td>Repose-pieds</td><td>McMaster-Carr</td><td>6582K431</td><td>4130 Tube d’acier, 1 » x 1 » de large, Épaisseur de paroi de 0,065 po, finition d’usine non</td></tr> <tr><td>polieCounterwieght</td><td>McMaster-Carr</td><td>8910K67</td><td>Barre rectangulaire en acier à faible teneur en carbone 1-1/8 po d’épaisseur, 4 po de largeur</td></tr><tr><td> Épingle à chape</td><td>McMaster-Carr</td><td>97245A616</td><td>Goupille à chape en acier zingué avec goupille fendue en épingle à cheveux, 3/16 » de diamètre, 1-9/16 » Longueur utile</td></tr><tr><td>Microprocesseur</td><td>Arduino</td><td>MEGA 2560</td><td>Carte microcontrôleur avec 54 broches d’E/S numériques et connexion</td></tr> <tr><td>USBUnité de mesure inertielle</td><td>x-io Technologies Ltd.</td><td>Unité de mesure inertielle x-IMU et système de référence de cap d’attitude avec boîtier</td><td></td></tr><tr><td>Vibrating Tactor</td><td>Precision Microdrives</td><td>DEV-11008</td><td>Lilypad Vibe Board, disponible chez SparkFun Electronics</td></tr></tbody></table>

un appareil de rétroaction vibrotactile pour l’évaluation de l’équilibre assis et formation

A Vibrotactile Feedback Device for Seated Balance Assessment and Training

Perturbations posturales, suivi de mouvement et la rétroaction sensorielle sont les techniques modernes utilisées pour contester, évaluer et former assis debout, respectivement. L’objectif du protocole développé est de construire et d’exploiter une plate-forme de séance qui peut être passivement déstabilisée, alors qu’une unité de mesure inertielle quantifie sa requête et éléments vibrants livrer la rétroaction tactile à l’utilisateur. Fixations interchangeables modifient le niveau de stabilité de l’appareil en toute sécurité les défi assis balance. Un microcontrôleur intégré permet le réglage fin des paramètres rétroaction pour augmenter la fonction sensorielle. Mesures posturographique, typiques des protocoles d’évaluation bilan, résument les signaux de mouvement acquis au cours des essais chronométrés balance. Aucun protocole d’assise dynamique à ce jour ne fournit défi variable, quantification et rétroaction sensorielle sans contraintes de laboratoire. Nos résultats démontrent que les utilisateurs non handicapés des modifications importantes pièce dispositif posturographique mesures lors de difficultés de balance sont altérée ou vibration feedback fourni. L’appareil portable et polyvalent a des applications potentielles dans la remise en état (suite à une lésion squelettique, musculaire ou neurologique), formation (pour les sports ou la conscience spatiale), divertissement (via virtuelle ou augmentée réalité) et la recherche (de troubles liés au coin).

Le tableau 2 montre, pour chaque condition expérimentale, les mesures posturographique dérivées des observations de l’AP et ML support surface s’incline, en moyenne plus de 144 essais de solde effectués par 12 participants (2 x 2 x 3 essais par participant).
Effet de la modification de la Condition d’équilibre : La condition de base a été choisie d’être tributaire de l’état de le œil (c'est-...

Une plate-forme d’assise a été développée et Assemblée qui déstabilise passivement la position assise chez les humains. Au cours de la tâche de stabilisation de l’utilisateur, une unité de mesure inertielle enregistre les mouvements de l’appareil et éléments vibrants réalisent axée sur la performance de vos commentaires au siège. Le dispositif portable, polyvalent peut être utilisé dans la réhabilitation, l’évaluation et paradigmes de la formation.

Un appareil de rétroaction Vibrotactile pour l’évaluation de l’équilibre assis et formation

Postural perturbations, motion tracking, and sensory feedback are modern techniques used to challenge, assess, and train upright sitting, respectively. ...

Beaucoup de gens souffrent d’instabilité assise, ce qui peut compromettre l’indépendance fonctionnelle et conduire à des complications secondaires de santé. Notre protocole a le potentiel d’évaluer, de contester et d’améliorer l’équilibre pendant la séance. Notre technique combine des éléments d’outils de recherche d’équilibre existants en un seul nouvel appareil optimisé pour un usage clinique et l’accessibilité.Les personnes qui souffrent d’une déficience musculaire plus nouvelle peuvent avoir de la mal à maintenir l’équilibre assis. Notre protocole donne accès à des techniques d’évaluation et de formation connues pour améliorer l’équilibre entre les résultats de la réadaptation. Ce protocole peut être appliqué pour étudier les mécanismes de contrôle de l’équilibre et pour optimiser les méthodes de rétroaction sensorielle.Les nouveaux utilisateurs de ce protocole devraient être sûrs d’utiliser notre dessin supplémentaire et des fichiers de modèle solide pour produire une réplique de travail de l’appareil. Au début, souder un écrou de base à une plaque d’acier pour construire une interface de fixation pour des bases interchangeables et hémisphériques. À l’aide d’une machine à moudre numérique, ou machine à moudre CNC, construire un châssis cylindrique, couvercle et base à partir de polyéthylène, puis boulonner la plaque de base à la base, et placer le châssis sur la base.Utilisez la machine à moudre pour construire un manchon de chlorure cylindrique cylindrique de 37 mm de long et de diamètre extérieur de 32 mm qui s’adapte sur une tige filetée. Après avoir soudé des brides d’acier de chaque côté d’un attelage en acier, boulonner l’attelage à l’avant de la base. Utilisez une machine à tourner CNC pour construire cinq cylindres identiques en polyéthylène de 63 mm de haut et de 152 mm de diamètre.Au centre de la surface supérieure de chaque cylindre, couper un trou de 32mm à une profondeur de 38mm de sorte qu’il s’adapte à la manche cylindrique avec une certaine interférence. Sur la surface inférieure de chaque cylindre, utilisez la machine de rotation CNC pour couper une base uniformément incurvée avec le rayon unique de courbure pour chacun des cinq cylindres, en maintenant la hauteur globale de 63mm. Pour construire la fixation de soutien de jambe, soudez d’abord un insert perpendiculairement d’attelage en acier de 70mm à une extrémité d’une extrusion en acier de 575mm.À l’autre extrémité, serrez un pied en acier cylindrique de 300mm à l’extrusion. Utilisez une scie à bandes pour couper une barre rectangulaire en acier de 29 x 100 mm sur une longueur d’environ 160 mm de sorte qu’elle pèse 3,6 kg. Insérez la barre d’acier à l’arrière du châssis pour contrebalancer la fixation du support de la jambe et assembler l’appareil.Insérez les broches de clevis à travers l’attelage et l’insert d’attelage pour connecter le support de la jambe. Ajustez ensuite l’emplacement de la pince à la hauteur de pied désirée. Enfilez la tige dans le goujon de base, de sorte qu’environ 35 mm de la tige dépasse de la base, et insérez la tige saillante dans la base incurvée désirée.Appliquez le ruban adhésif sur le couvercle et couvrez l’appareil avec le couvercle. Pour instrumenter l’appareil, connectez une unité de mesure inertielle et huit tachters vibrants à un microcontrôleur. Programmez le microcontrôleur de telle sorte qu’il lit les angles d’inclinaison anteroposterior et mediolateral de l’unité de mesure inertielle, et active les tachters vibrants sur ou en dehors basés sur les angles d’inclinaison.Sécurisez l’unité de mesure inertielle au centre du châssis et arrangez les tachters vibrants dans un octogone régulier avec un rayon de 10cm, centré 8cm antérieur du centre du châssis, de sorte qu’ils se trouvent sous le siège d’une personne de taille moyenne. Connectez ensuite le microcontrôleur à un ordinateur et ouvrez l’interface utilisateur du logiciel. Pour mener les expériences d’équilibre, recrutez des participants consentants qui sont exempts de troubles neurologiques et musculo-squelettiques, et de maux de dos aigus ou chroniques, et enregistrez l’âge, le poids et la taille de chaque participant.Ensuite, ouvrez l’interface utilisateur. Le graphique de la boussole montre l’angle d’inclinaison de l’appareil, plus la moitié de la vitesse d’inclinaison de l’appareil dans les directions entéroposteriores et mediolateral. Avant chaque essai d’équilibre, demandez au participant d’enliser des écouteurs antibruit, de plier les bras sur sa poitrine, de maintenir une posture verticale autant que possible et de s’inspirer verbalement lorsqu’il est prêt.Utilisez les menus dropdown dans la section paramètres d’essai de l’interface utilisateur pour étiqueter la difficulté actuelle et l’état des yeux, et cliquez sur enregistrer pour commencer l’essai. Pour les essais les yeux ouverts, demandez au participant de se concentrer sur un point fixe tout droit pour aider à maintenir l’équilibre. Pour les essais les yeux fermés, utilisez un bandeau pour vous assurer que le participant est complètement privé de rétroaction visuelle.Effectuez des essais d’équilibre assis de 20 30 secondes en série, en prenant des pauses au besoin pour éviter la fatigue et en vous arrêtant à tout moment si nécessaire. Un algorithme calculera quels seuils de rétroaction entéroposterior et mediolateral utiliseront et afficheront les seuils dans la colonne Q3 de l’interface utilisateur. Les seuils de rétroaction vibrotactile peuvent être optimisés pour fournir des indices de rétroaction sur la direction et le calendrier qui sont adaptés à une tâche ou un objectif donné.Après quatre essais de familiarisation, copiez les valeurs de la colonne Q3 dans la colonne de droite et cliquez sur actualiser pour mettre à jour les seuils de rétroaction affichés sur le graphique compass basé sur le quatrième essai de familiarisation. Comme les angles d’inclinaison entéroposterior et mediolateral sont automatiquement stockés en temps réel dans un fichier texte pour analyse, analysez les signaux anteroposterior et mediolateral pour caractériser la performance assise pour chacune des conditions expérimentales. Ce tableau montre les mesures postero-graphiques dérivées des inclinaisons de surface de soutien antéteror et mediolateral moyennes pour 144 essais d’équilibre, et exécutées par 12 participants dans chaque condition expérimentale.Les observations de l’inclinaison anteroposterior étaient sensiblement différentes entre les conditions d’équilibre ouvertes d’oeil et d’oeil fermées pour la racine-moyenne-carrée, fréquence centroïde, et dispersion de fréquence. Conformément à d’autres rapports, ces mesures postérieuro-graphiques peuvent faire la distinction entre les tâches d’équilibre pendant les essais au cours de laquelle le système de rétroaction vibrotactile était actif. La fréquence centroïde des observations d’inclinaison entéroposterior était significativement plus élevée que pendant les essais de contrôle.Conformément à d’autres rapports, ce protocole de rétroaction vibrotactile a un effet mesurable sur le rendement de l’équilibre. Tous les composants structurels ont un modèle solide correspondant et le dessin qui sont disponibles pour le téléchargement et peuvent être utilisés pour reproduire le processus de construction. La procédure peut être utilisée pour tester des hypothèses concernant la nature fondamentale de la position verticale dynamique et l’efficacité de la rétroaction vibrotactile comme technique d’entraînement d’équilibre.Cette recherche constitue une base essentielle pour les travaux futurs sur les outils d’évaluation clinique et de formation des populations ayant un équilibre assis altéré afin d’améliorer leur qualité de vie. Les outils électriques utilisés pour construire cet appareil peuvent causer des lésions corporelles; veuillez suivre tous les protocoles de sécurité.

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