שיטה להערכת עתוי דיוק של תגובות מוטוריות רצוניות כדי Vibrotactile גירויים

Summary

מאמר זה מתאר טכניקה ליישום גירויי vibrotactile לירך של משתתף אדם, ומדידת זמן הדיוק ותגובה של התגובה הרצונית של המשתתף עבור שילובים שונים של מיקום גירוי ותדיר.

Abstract

ניתן להשתמש במערכות משוב חושי מלאכותי (ASF) כדי לפצות על אובדן פרופריוספציה אצל אנשים עם ליקויים בגפיים התחתונות. תכנון יעיל של מערכות ASF אלו דורש הבנה מעמיקה של האופן שבו הפרמטרים של מנגנון משוב ספציפי משפיעים על תפיסת המשתמש ותגובתו לגירויים. מאמר זה מציג שיטה ליישום גירויים רטטיים על משתתפים אנושיים ולמדידת תגובתם. מנועי רטט מסה מסתובבים ממוקמים במקומות מוגדרים מראש על ירכו של המשתתף, ונשלטים באמצעות חומרה ותוכנה מותאמות אישית. המהירות והדיוק של התגובות הרצוניות של המשתתפים לגירויים רטט נמדדים עבור שילובים שצוינו על ידי החוקרים של מיקום מוטורי ותדירות רטט. בעוד שהפרוטוקול המתואר כאן משתמש בלחצנים כדי לאסוף תגובה בינארית פשוטה לגירויים הרטטים, ניתן להרחיב את הטכניקה למנגנוני תגובה אחרים באמצעות יחידות מדידה אינרציאליות או חיישני לחץ למדידת זווית המפרק ויחסי נשיאת המשקל, בהתאמה. באופן דומה, ניתן לחקור את היישום של גירויים רטט עבור מקטעי גוף אחרים מלבד הירך.

Introduction

משוב תחושתי מלאכותי (ASF) יכול להיות מוגדר כ נוהג לתת מידע ביולוגי בזמן אמת ליחידים, לעתים קרובות פיצוי עבור פרופריוספציה נפגעת או מנגנון חושי אחר. ASF כבר זמן רב בשימוש בתחום שיקום של פצועים או נכים לסייע בהשבת היבטים של תפקוד גופני ותנועה ^{1 - 3,} המאפשר לאנשים לשלוט תהליכים פיזיקליים שפעם היו תגובה לא רצונית של מערכת העצבים האוטונומית ^4. קטגוריית משנה של ASF, ביופידבק ביומכנית, משתמשת בחיישנים חיצוניים למדוד פרמטרים הנוגעים לאזן או הליכה קינמטיקה, ולהעביר מידע זה אל הפרט לבצע איזושהי גירוי מיושם. גישה פופולרית יותר ויותר למשוב ביומכנית מעסיקה מנועי רטט קטנים, או tactors, שהוצבו בחלקי....

Protocol

הפרוטוקול הבא אושר על ידי מועצת אתיקת מחקר הולנד Bloorview ילדי שיקום החולים.

1. כיול מנוע

1. חבר את לוח מיקרו למחשב באמצעות יציאת USB.
2. השימוש בתוכנת מייקרו המקורי, להעלות את התסריט המותאם אישית, "Motor_and_AccelerometerTest.ino" ללוח באמצעות חיבור USB על ידי לחיצה על הסמל "עלה", כונה על ידי החץ ימינה בעיגול.
   1. וד....

Results

תרשים 4 מתאר את עקומות כיול זיהוי ערך PWM עבור תדירות רטט 180 רץ של מנוע יחיד. החל מ ובתפוקה 50%, את הערכים PWM הם איטרטיבית עד ספייק תדירות העיקרית מתרחשת ב 180 הרץ. ניסויי כיול מוצלחים צריכים להראות ספייק ברור בתדר הרטט העיקרי. קיבעון ירוד של התאוצה אל המנוע, או של המנוע על משטח תמיכה עלול לגרום FFT מפוזר יותר בלי ספייק ברור. במצב זה, במשפט הכיול יש לחזור לאחר הטעינות הותאמו כדי להבטיח חיבור טוב יותר.

Discussion

מטרת פרוטוקול זה היא לספק את המסגרת להערכת פרמטרי גירוי ביישומי ASF vibrotactile. באופן ספציפי, הוא בוחן את ההשפעות של תדירות הרטט, משרעת, מיקום, ורצף על התגובה הסנסורית המשתמש. ניתן לבנות מסגרת זו על והרחיבה לשלב סוגים נוספים או חלופיים תגובה של משתמש שעשויה להיות יותר רלוונטי מבחינה קלינית, כגון כיפוף מפרק או העברת משקל מרגל אחת לאחרת. סוגים אלה של שינויים ידרשו תצורות חומרה שונות במקצת, כלומר החלפה של לחצנים עם התקנים כגון יחידות מדידה אינרציאלית (Imus) או חיישני לחץ, כמו גם שי.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
מנועי ביפר רוטטים	מיקרו-כוננים מדויקים	דגם 310-101	מטבעות מנועי מסה מסתובבים אקסצנטריים.  כמה שצריך כדי לבדוק את כל המיקומים והאינטראקציות המעניינים
מד תאוצה תלת-צירי	הנדסת מימדים	ADXL 335	מד תאוצה אנלוגי מתקדם. 500  רוחב פס הרץ, 3.5-15  קלט V. מתוכנן עבור מדידת תנועה, הטיה ושיפוע, כמו גם חישת רעידות וזעזועים.
Arduino Uno	Arduino	DEV-11021	לתקשורת עם מד התאוצה התלת-צירי
Arduion Mega 2560	Arduino	DEV-11061	לוח מיקרו-בקר להתממשקות עם מנועי הרטט.
LabVIEW	National Instruments		תוכנת רכישת נתונים המשמשת לבקרת מנועים והצגת אותות מד תאוצה
Arduino IDE Software Arduino v		. 1.6.5
גשרים	בלחיצת כפתור		מתג חוטי עם 2.5  ב/6.35  משטח הפעלה CM המספק לחיצה שמיעתית ומשוב מישוש.
אופציונלי:
נהג מנוע הפטי ייעודי	Texas Instruments	DRV2605L	יכול לשמש להחלפת כל מעגל ההגברה המתואר בשלב 1.
גוניומטר לביש גמיש	ביומטרי בע"מ	SG110	גוניומטרים גמישים של ציר כפול למדידת זוויות בעד שני מישורי תנועה שניתן להשתמש בהם במקום כפתור הלחיצה למדידת תנועת המפרק בתגובה לגירויים. www.biometricsltd.com/gonio.htm