Un metodo per la valutazione tempestività e l'accuratezza delle risposte volitivo motore a vibrotattili stimoli

Summary

Questo articolo descrive una tecnica per applicare stimoli vibrotattili alla coscia di un partecipante umana, e misurando il tempo accuratezza e la reazione della risposta volitional del partecipante per varie combinazioni di posizione stimolazione e frequenza.

Abstract

I sistemi di feedback sensoriale artificiale (ASF) possono essere utilizzati per compensare la perdita di propriocezione in individui con menomazioni degli arti inferiori. Una progettazione efficace di questi sistemi ASF richiede una comprensione approfondita di come i parametri di uno specifico meccanismo di feedback influenzino la percezione e la reazione dell'utente agli stimoli. Questo articolo presenta un metodo per applicare stimoli vibrotattili ai partecipanti umani e misurare la loro risposta. I motori vibranti a massa rotante sono posizionati in posizioni predefinite sulla coscia del partecipante e controllati tramite hardware e software personalizzati. La velocità e l'accuratezza delle risposte volitive dei partecipanti agli stimoli vibrotattili sono misurate per le combinazioni specificate dal ricercatore di posizionamento motorio e frequenza di vibrazione. Mentre il protocollo qui descritto utilizza pulsanti per raccogliere una semplice risposta binaria agli stimoli vibrotattili, la tecnica può essere estesa ad altri meccanismi di risposta utilizzando unità di misura inerziale o sensori di pressione per misurare rispettivamente l'angolo del giunto e i rapporti di carico. Allo stesso modo, l'applicazione di stimoli vibrotattili può essere esplorata per segmenti corporei diversi dalla coscia.

Introduction

feedback sensoriale artificiale (ASF) può essere definita come la pratica di fornire in tempo reale informazioni biologiche di individui, spesso compensare proprioception compromesso o altro meccanismo sensoriale. ASF è stato a lungo utilizzato nel campo della riabilitazione di feriti o disabili, per aiutare nel recupero di aspetti della funzione fisica e di movimento ^1-3, consentendo ai singoli di controllare i processi fisici che un tempo erano una risposta involontaria del sistema nervoso autonomo ^4. Una sottocategoria di ASF, biofeedback biomeccanico, utilizza sensori esterni per misurare i parametri relativi al pareggi....

Protocol

Il seguente protocollo è stato approvato dal Comitato Etico di ricerca presso Olanda Bloorview bambini Rehabilitation Hospital.

1. La calibrazione del motore

1. Collegare la scheda microcontrollore al computer tramite una porta USB.
2. Utilizzando il software microcontrollore originale, caricare lo script personalizzato, "Motor_and_AccelerometerTest.ino" per la scheda utilizzando la connessione USB facendo clic sull'icona "Carica", indicata con la freccia a destra cerchiata.
   1. Assicurarsi che il livello di vibrazione è impostato a zero per mettere il motore in posizione di OFF con il comando "analogWrite". Il codice dovrebbe legge....

Results

La figura 4 illustra le curve di calibrazione che identificano il valore di PWM per una frequenza di vibrazione 180 Hz di un unico motore. A partire da un duty cycle del 50%, i valori PWM sono iterate fino al picco di frequenza primaria avviene a 180 Hz. le prove di calibrazione di successo dovrebbero mostrare un netto picco alla frequenza di vibrazione primaria. Scarsa fissaggio dell'accelerometro al motore, o del motore ad una superficie di supporto può risultare in un FFT più diffuso senza un picco c.......

Discussion

Lo scopo di questo protocollo è quello di fornire il quadro per la valutazione dei parametri di stimolazione in applicazioni ASF vibrotattili. In particolare, esamina gli effetti della frequenza di vibrazione, l'ampiezza, l'ubicazione, e la sequenza di risposta degli utenti sensomotoria. Questo quadro può essere costruito su e ampliato per incorporare tipi aggiuntivi o alternativi di risposta degli utenti che possono essere più clinicamente rilevanti, come ad esempio la piegatura di un comune o spostando il peso.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Motori cercapersone vibranti	Microdrives di precisione	Modello 310-101	Motori a massa rotante eccentrica a moneta. Quanti ne sono necessari per testare tutte le posizioni e le interazioni di interesse
Accelerometro a tre assi	Dimension Engineering	ADXL 335	Accelerometro analogico avanzato. 500  Larghezza di banda Hz, 3,5-15  Ingresso V. Progettato per la misurazione del movimento, dell'inclinazione e della pendenza, nonché per il rilevamento di vibrazioni e urti.
Arduino Uno	Arduino	DEV-11021	Scheda microcontrollore per la comunicazione con l'accelerometro triassiale
Arduion Mega 2560	Arduino	DEV-11061	Scheda microcontrollore per l'interfacciamento con i motori di vibrazione.
Software di acquisizione dati LabVIEW	National Instruments		utilizzato per il controllo di motori e la visualizzazione dei segnali dell'accelerometro
Software IDE Arduino		v. 1.6.5
Push-Button	Bridges	Buddy Button	Switch cablato con 2.5  pollici/6.35  Superficie di attivazione CM che fornisce un clic uditivo e un feedback tattile.
Opzionale:
driver per motori tattili dedicato		Texas Instruments DRV2605L	Può essere utilizzato per sostituire l'intero circuito di amplificazione descritto nel passaggio 1.
Goniometro indossabile flessibile	Biometrics Ltd.	SG110	Goniometri flessibili a doppio asse per misurare gli angoli in un massimo di due piani di movimento che possono essere utilizzati al posto del pulsante per misurare il movimento articolare in risposta agli stimoli. www.biometricsltd.com/gonio.htm