Name: 振動触覚刺激に随意運動反応の適時性と精度の評価方法 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-08-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: 学ぶ 振動触覚刺激を用いた大腿部への感覚情報伝達と随意運動反応の適時性・精度評価法。リハビリテーション工学やバイオフィードバック応用に役立つ柔軟な手法を解説します。

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このプロトコルは、カナダの自然科学および工学研究評議会（RGPIN 401963助成金）によって支援された研究のために開発されました。

以下のプロトコルは、オランダBloorviewキッズリハビリテーション病院で研究倫理委員会によって承認されました。 1.モーター校正<ol><li> USBポートを使用してコンピュータにマイコンボードを接続します。 </li><li>オリジナルのマイクロコントローラ・ソフトウェアを使用して、丸で囲んだ右矢印で示される「アップロード」アイコンをクリックして、USB接続を使用してボードにカスタムスクリプト、「Motor_and_AccelerometerTest.ino」をアップロードします。 <ol><li>振動レベルが「analogWrite」コマンドを使用して、オフの位置にモーターを置くためにゼロに設定されていることを確認。 「analogWrite（vibe1,0を）;」のコードを読んでください。 </li><li>マイクロコントローラのコードでは、「vibe1」変数を初期化することにより、関心のモータに対応するパルス幅変調（PWM）出力端子を指定します。 注：PWM信号はマイクロコントローラによって生成されたデジタル信号から近似アナログ出力を生成します。ピンはlabeleあります物理的なマイコンボード上の数値日間。モータをPWM出力端子 &#39;から3&#39;に接続されている場合、次にことを確認し「INT vibe1 = 3;」コー​​ド内で指定されています。 </li></ol></li><li>マイコンボードのアナログ入力ポートのいずれかに3軸加速度計のz軸の出力を接続し、正を接続して、地面には、それぞれ、マイコンボードの5Vとグランド（GND）のポートに加速度計からつながります。 </li><li> 図2に示すように、そのz軸は、モータの平面に直交することを保証し、振動モータに加速度計を取り付けて、ハード面にモーターを配置。 </li><li>データ収集ソフトに「Motor_Calibration.vi」ファイルを開き、USBポートを介してコンピュータにマイクロコントローラを接続します。 </li><li>表示されたフィールドを使用して、ドロップダウンメニューだけでなく、サンプリングレートを使用して、マイクロコントローラ入力用のシリアルポートを指定し、numは収集するサンプルのBER。注：500 Hzのサンプリングレートは、これらの実験は、加速度データのエイリアシングを防止するための標準であり、1000のサンプルは、一般に記録されています。 </li><li> 「Motor_and_Accelerometer.ino」コードを使用すると、振動モータに供給されるPWMパルスの所望のデューティサイクルを指定して、もう一度「analogWrite」コマンドを使用して、モータを制御するマイコンボードにプログラムを再ダウンロードする（ステップ1.1を参照してください。 ）。例えば、100パルス数を設定するには、コードを読み取る必要があります」analogWrite（vibe1,100）; &quot;。 表1のPWM値とそれに対応するデューティ・サイクル。 </li><li> 「MotorCalibration.vi「インターフェイス上で高速フーリエ変換（FFT）ディスプレイを使用して、最大のピークを特定し、（横軸）から対応する振動周波数値を記録します。 </li><li>反復は、各PWM周波数パイ記録、所望の周波数に到達するまでのPWMレベルを調整する、1.7〜1.8手順rを。最大ピークは、横軸に100 Hzのマークの上に発生するまで、例えば、100 Hzの周波数をターゲット場合は、ステップ1.7から1.8を実行します。 注：このプロトコルで使用される振動モータの場合、対象となる振動がより良い文献5,10,13に記載された皮膚中の機械の応答周波数を一致させるために60から400 Hzの範囲であるべきです。 </li><li>手動でスプレッドシートや鉛筆と紙と各モータのPWM周波数の関係を記録し、各モータのために1.8〜ステップ1.2.2を繰り返します。 </li><li> 「Experiment_1.vi &quot;ファイルを開きます。各モータの場合は、ドロップダウン周波数メニューを右クリックして「プロパティ」を選択します。 「アイテムの編集」タブの下で、ステップ1.8から1.9に決定される所望の周波数と対応するPWMレベルを入力するためにテーブルを使用しています。終了するには「OK」を選択します。 </li><li>システム設計ソフトウェアの各仮想インタフェース（VI）ファイルを繰り返し、ステップ1.11がテスト中に使用される（ 例えば、 &quot;Experiment_2.vi &quot;、&quot; Experiment_3.vi」 など ）。 </li></ol><img alt="図2" src="/files/ftp_upload/54223/54223fig2.jpg" /> モータに取り付けられた 図2の 加速度計。三軸加速度計（緑）は、キャリブレーション用のモータの平面に、そのZ軸と直交してコインモータに取り付けられています。各モータは、異なるデューティサイクルを用いて活性化し、対応する振動周波数は、加速度計によって記録した。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54223/54223fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> 2.モーターを配置します<ol><li>すべてのモーターが（セクション2）を校正されたら、太ももにそれらをマウントします。 <ol><li>この原稿に記載された結果を達成するために、ほぼ中間である、前方、後方、内側、及び大腿部の側面のそれぞれに一つのモータを配置大転子と外側大腿顆（または膝上切断者のために手足の先端を）トゥイーン。 注：各モータの特定の位置は、関心のある研究課題や地域によって異なります、そして、皮膚中の機械の種類や空間分布などの解剖学的および生理的要因によって影響を受けることができます。 </li></ol></li><li>両面テープを使用して皮膚に直接モータを取り付けます。 注：各モータの周囲の領域を剃ることは必要ではないが、皮膚（ 図3）への接着性を向上させることができます。衣類、補綴ライナー、またはユーザの知覚上のいくつかの他の材料の効果が注目されているアプリケーションの場合、むしろ皮膚に対するよりも、前記材料の上にモータを配置します。 </li></ol><img alt="図3" src="/files/ftp_upload/54223/54223fig3.jpg" /> 実験図3.テストプラットフォーム。カスタムテストプラットフォームはハウストンに建てられました彼はボードやプッシュボタンをマイクロコントローラ。モーターは、（示されるように）皮膚に直接取り付け、またはモータと皮膚との間補綴ライナーを有することができる。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54223/54223fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> 3.実験1：刺激を適用し、反応時間を記録します<ol><li> &quot;と&quot; Motor_and_Accelerometer_Test.ino」を置き換えるコントローラの付属のソフトウェアパッケージで「LVIFA_Base.pde」ファイルを開き、ステップ1.1を繰り返すことによって、データ集録ソフトウェアを介してボードの制御を可能にするファームウェアで再フラッシュマイコンボード、 LVIFA_Base.pde &quot;スクリプト。 </li><li>シリアル - USBコネクタを使用してコンピュータのUSBポートに直接プッシュボタンを接続します。必要なすべてのドライバがインストールされていることを確認してください。 </li><li> 「Experiment_1.vi」インターフェースを開きます。 </li><li>シリアルを指定しますそれぞれ、「モーターの入力」と「グリーンボタン」と表示されたドロップダウンメニューから該当するシリアルポートの識別番号を選択することにより、モータに接続されたマイクロコントローラボードのポート、およびプッシュボタン。コンピュータのオペレーティングシステムのデバイスマネージャユーティリティを使用して、シリアルポートの識別番号を特定します。 </li><li>結果を記録し、プログラムを起動するファイルを選択します。 </li><li> 「Experiment_1.vi &quot;インターフェイスで各モータのドロップダウンメニューから選択することによって活性化されるモータと周波数を選択します。参加者プレスに振動が感じられるときにフィードバックが適用された脚部とのプッシュボタンがあります。ボタンが押された後、クロックがカウントを停止していることに注目することにより、データ収集ソフトウェアインターフェイスで応答を確認し、ドロップダウンメニューから周波数の新しいセットを選択することによって、次の試行のためのモーターをリセットします。 </li><li>実験が終了したら、DRを使用opdownメニューがゼロ位置に全てのモータの周波数を返し、モータ制御ボードへの接続を終了するために「停止プログラム」ボタンを選択します。 </li></ol> 4.実験2：刺激の区別注記：この実験は、単一のモータまたは複数のモータを使用することができ、実験1から完全に独立して行うことができます。モータの特定の位置は、用途および研究の質問に応じて変えることができます。 <ol><li>シリアルUSBコネクタを使用して、別のUSBポートに第2のプッシュボタンを接続します。 </li><li> 「Experiment_2.vi「データ取得インタフェースを開きます。 </li><li>特定の研究アプリケーションに必要な場所と構成でモータを配置します。例えば、前方、後方、横方向のそれぞれに、途中大転子と外側大腿顆（または切断者のために手足の先端部）との間で、大腿部に単一のモータを配置し、太ももの内側表面は、電子します脚部10,11のこれらの部 ​​分のそれぞれの周波数感度をxamine。 </li><li>ステップ3.4と同じ手順を使用して、マイクロコントローラボードのシリアルポートとの両方のプッシュボタンを指定します。各ポートに割り当てられているプッシュボタンに注意してください。 </li><li>ソフトウェアインターフェースで「モーター」のアイコンをクリックすることでアクティブにできるのは、特定のモータと周波数の所望の配列を選択します。例えば、3つの周波数は、140ヘルツ、180ヘルツ、220ヘルツのように、試験されていると仮定します。一連のテストは、140ヘルツが続く（1）180ヘルツ、140ヘルツが続く（2）220ヘルツ、220ヘルツに続いて（3）180 Hzのかもしれません。 </li><li>入力遅延開始時間と刺激の持続時間。 1.5秒の遅延と刺激時間の両方に典型的です。 </li><li>プログラムを起動します。 注：ステップ4.6で指定した遅延の後、プログラムは、ステップ4.5で選択したペアリング周波数の配列を有するモーター（複数可）をアクティブにします。たとえば、180 Hzの対220ヘルツがseだった場合ステップ4.5で択、対応するモータは、最初の220 Hzに切り替える前に、指定された期間のために180 Hzで振動します。 </li><li>第二の知覚される周波数が最初よりも高いか低いだったかどうかを選択するには、2つのプッシュボタンの参加者プレス1を持っています。応答は、プログラムによって自動的に記録されます。 </li></ol>

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</ol>

著者らは開示するものは何もない。

このプロトコルの目的は、振動触覚ASFアプリケーションで刺激パラメータを評価するための枠組みを提供することです。具体的には、ユーザの感覚応答の振動数、振幅、位置、および配列の効果を調べます。このフレームワークは、上に構築され、より臨床的に関連する、そのような関節を曲げたり別の脚から体重をシフトするなどしてもよいユーザ応答の追加または代替タイプを組み込むように拡張することができます。変更これらのタイプの、すなわちこのような慣性測定ユニット（のIMU）または圧力センサなどのデバイスとのプッシュボタンの交換、ならびに仮想インタフェースに付随変更をわずかに異なるハードウェア構成を必要とするであろう。同様に、ここで紹介するプロトコルは、わずかなハードウェアの変更は、遷移は、立ってバランスやウォルマートなど、より臨床的に関連する姿勢にすることが必要であろうが、着座位置にあることが参加者を必要とするが王試験。 両方の実験において、押しボタン（複数可）は、特定の研究の質問および所望の応答に応じて、手、脚、足で押され、またはいくつかの他の手段によってもよいです。また、この基本的なプロトコルを用いたさ...

人工感覚フィードバック（ASF）は、しばしば妥協固有受容または他の感覚機構を補償する、個人にリアルタイムの生体情報を提供するの実践として定義することができます。個人が一度自律神経系4の無意識の反応であった物理過程を制御することを可能にする、3 - ASFは長い身体機能と運動1の側面の回復を支援するために負傷したまたは障害者のリハビリテーションの分野で使用されてきました。 ASF、生体力学的バイオフィードバックのサブカテゴリは、運動のバランスをとるか、歩行に関連するパラメータを測定し、印加された刺激のいくつかの並べ替えを介して個別にこの情報を通信するために外部センサを使用しています。生体力学的フィードバックにますます人気アプローチは、空間だけでなく、時間的なフィードバックを提供するために、身体のさまざまな部分に配置された、小さな振動モータ、またはtactorsを採用しています。前の文献は、pを示しています9 -下肢切断術、前庭障害、およびバランス5の老化関連の損失で個人への用途における振動触覚フィードバックの使用を支持するromising結果。 特定の刺激に個々の認識と応答を制御するメカニズムの完全な理解は、異なるアプリケーションのためのASFシステムの効果的な実施を通知するために必要です。振動触覚フィードバックのために、これらの機構のうち主に固有感覚及び感覚応答、特に適用される振動に対するユーザの感度および所望の反応を実行するのに必要な時間です​​。振動刺激を介して通信どれ感覚情報は、振動周波数、振幅、位置、および配列の特定の組合せとしてエンコードする必要があります。したがって、振動触覚ASFシステムの設計は、ユーザの知覚と刺激の解釈を最大化するためのパラメータの組み合わせを選択する必要がありますよく、得られた運動反応の適時性や正確性など。このプロトコルの目的は、異なる感覚障害集団で使用するためのASFシステムの設計を知らせるために、様々な振動刺激に対する応答時間と応答の精度を評価するためのプラットフォームを提供することです。 ここで説明する方法は、触覚や振動触覚フィードバック3,5,6の人間の知覚を探索前に研究に基づいて構築され、前の2つの研究10,11で使用するために開発されました。後者の二つの研究では、両方のパラメータが有意にアウトカム指標に影響を与えることを示し、下肢切断者の精度およびユーザ応答の適時上の振動数と位置の効果を調べるために、このプロトコルを採用し、応答を高精度であることができること達成しました。これらの結果は、今後の研究および振動触覚ASFシステムの臨床応用にtactorsの理想的な配置を通知するために使用することができます。による他の最近の研究クレアら 12は、知覚される振動パターンに変化はなく、モータの応答を意味する言葉の応答を用いて、歩行時に大腿部に適用される振動パターンの変化に対するユーザの感度を調べました。これらの言葉の応答が検出精度を測定するために使用することができるが、それらは、モータ制御処理中に存在し得るエラーや遅延を考慮していません。 以下の実験のための主要なセットアップは、パルス幅変調するためのマイクロコントローラボードの出力端子を接続し、振動モータの数で構成されています。基板は、次に、市販のシステム設計ソフトウェアを実行するコンピュータにユニバーサルシリアルバス（USB）接続を介して制御されます。モータは、十分な電圧を確保するために、追加の増幅回路を必要とし、現在の振動周波数の広い範囲にわたって供給されます。例えば増幅回路は、図1に示されている。バイポーラ接合トランジスタ（BJR）図に、より効率的な動作、より小さなサイズに小さい金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）で置き換えることができます。同様に、全体の増幅回路は、追加の制御及び小型化を提供するために、既製のハプティックモータドライバに置き換えることができます。各モータには、専用の回路を必要とし、10モータまで、この論文に記載されている機器を使用することは、単一のマイクロコントローラ・ボードによって制御することができます。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/54223/54223fig1.jpg" /> 図1モータ配線（A）単一振動モータ用の増幅回路が示されています。各モータは別個の回路を必要とし、マイクロコントローラ上で一意のPWM出力ポートに接続する必要があります。ここで、V DDは、マイクロコントローラ・ボードから供給された3.3 V電源を表し、ゼロ電圧がアプリのときにトランジスタスイッチを確保するために、プルダウン抵抗が開いているように、抵抗R2が提供しています嘘をつきました。 （B）は、2つのモータの物理的な配線の例を示します。 8つの個別の増幅回路が示されているが、2つだけは、振動モータに接続されています。このプロトコルR1 = 4.7kΩのとR2 = 100kΩのでは。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54223/54223fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

<table><tbody><tr><td>振動ポケットベルモーター精密</td><td>マイクロドライブ</td><td>モデル310-101</td><td>コイン偏心回転質量モーター。必要な数だけ、関心のあるすべての場所と相互作用をテストできます</td></tr><tr><td>三軸加速度計</td><td>ディメンションエンジニアリング</td><td>ADXL 335</td><td>高度なアナログ加速度計. 500&nbsp;Hz帯域幅、3.5-15&nbsp;V入力。動き、傾き、傾斜の測定、振動、衝撃のセンシング用に設計されています。</td></tr><tr><td>Arduino Uno</td><td>Arduino</td><td>DEV-11021</td><td>三軸加速度計と通信するためのマイクロコントローラボード</td></tr><tr><td>Arduion Mega 2560</td><td>Arduino</td><td>DEV-11061</td><td>振動モータとのインターフェース用マイクロコントローラボード。&nbsp;</td></tr><tr><td>LabVIEW</td><td>ナショナルインスツルメンツ</td><td></td><td>モータの制御と加速度計信号の表示に使用するデータ集録ソフトウェア</td></tr><tr><td>Arduino IDEソフトウェア</td><td>Arduino</td><td>v. 1.6.5</td><td></td></tr><tr><td>プッシュボタン</td><td>ブリッジ</td><td>バディボタン</td><td>2.5&nbsp;入力/6.35&nbsp;音によるクリック感と触覚フィードバックを提供するCMアクティベーションサーフェス。</td></tr><tr><td>オプション:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>専用のハプティックモータードライバー</td><td>テキサス・インスツルメンツ</td><td>DRV2605L</td><td>ステップ1で説明した増幅回路全体の置き換えに使用できます。</td></tr><tr><td>フレキシブルウェアラブルゴニオメーター</td><td>Biometrics Ltd.</td><td>SG110</td><td>2軸フレキシブルゴニオメーターは、最大2つの移動面の角度を測定し、プッシュボタンの代わりに刺激に反応して関節の動きを測定することができます。 www.biometricsltd.com/gonio.htm</td></tr></tbody></table>

振動触覚刺激に随意運動反応の適時性と精度の評価方法

A Method for Evaluating Timeliness and Accuracy of Volitional Motor Responses to Vibrotactile Stimuli

人工感覚フィードバック(ASF)システムは、下肢障害を持つ個人の失われた固有受容感覚を補うために使用することができます。 これらのASFシステムを効果的に設計するには、特定のフィードバックメカニズムのパラメータがユーザーの知覚と刺激に対する反応にどのように影響するかを深く理解する必要があります。この記事では、振動触覚刺激を人間の参加者に適用し、その反応を測定する方法を紹介します。 回転する質量振動モーターは、参加者の太ももの事前定義された位置に配置され、カスタムハードウェアとソフトウェアを介して制御されます。 振動触覚刺激に対する参加者の自発的な反応の速度と精度は、研究者が指定したモーター配置と振動周波数の組み合わせについて測定されます。 ここで説明するプロトコルでは、押しボタンを使用して振動触覚刺激に対する単純なバイナリ応答を収集しますが、この手法は、慣性測定ユニットまたは圧力センサを使用して、関節角度と重量支持比をそれぞれ測定する他の応答メカニズムに拡張できます。 同様に、振動触覚刺激の適用は、大腿部以外の身体セグメントについても検討できます。

図4は、単一のモータ180 Hzの振動周波数に対するPWM値を特定の較正曲線を示します。一次周波数スパイクは、180 Hzで発生するまで、50％のデューティサイクルで開始、PWM値が繰り返されます。成功したキャリブレーション試験は次振動周波数で明確なスパイクを表示する必要があります。モータへの、または支持体表面へのモータの加速度計の悪い固定は、明確なスパイクなしでより拡散FFTになることがあります。マウントは、より良い接続を保証するように調整された後にこのような状況では、キャリブレーション試験は繰り返されるべきです。 図5Aは、10健常者と3切断者10のために太ももの前面に適用される3振動周波数、140ヘルツ、180ヘルツ、220ヘルツ、のために実験1のために記録刺激とプッシュボタンの応答との間の反応時間を示しています。反復測定分散分析（ANOVA）およびボンフェローニ補正を用いてチューキー事後分析は、それぞれの周波数の特定の効果を同定するために使用しました。これらのデータは、健常集団の各...

この記事では、人間の参加者の大腿部に振動触覚刺激を適用し、刺激の位置と周波数のさまざまな組み合わせのための参加者の意志の応答の精度と反応時間を測定するための技術が記載されています。

Artificial sensory feedback (ASF) systems can be used to compensate for lost proprioception in individuals with lower-limb impairments.  Effective design ...

この実験プロトコルの全体的な目的は、個々人が特定の種類の振動触覚刺激に対して、どの程度の速さと正確さで反応できるかを評価することです。この手法は、どのような種類の感覚情報を振動触覚フィードバックを通じて伝達できるか、また、振動触覚信号を通じて感覚情報を表現するための最適な方法は何であるかといった、リハビリテーション工学分野における重要な問いに答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、さまざまなバイオフィードバックアプリケーションに対して非常に柔軟であり、反応力を測定するための圧力センサや関節角度を測定するためのゴニオメーターなど、多様なバイオセンサに容易に適応させて使用できることです。この手法により、太ももの特定の部位に適用された振動に対して人がどのように反応するかについての知見が得られますが、これを体の他の部位に拡張することも可能です。さまざまな触覚構成をテストすることで、バイオフィードバックを通じてどのような種類の情報を伝達できるかをより深く理解することができます。本手順の実演は、当研究室の大学院生であるSam Shiが行います。USBポートを使用して大型マイクロコントローラボードをコンピュータに接続し、モーターのキャリブレーションを開始します。元のマイクロコントローラソフトウェア内で、丸で囲まれた右矢印で示されるアップロードアイコンをクリックし、USB接続を通じてカスタムスクリプトのmotor_test.inoをボードにアップロードします。次に、3軸加速度計のZ軸出力を、小型マイクロコントローラーボードのアナログ入力ポートのいずれかに接続します。加速度計の正極リードとグランドリードを、それぞれマイクロコントローラーボードのthigh boltポートとグランドポートに接続します。続いて、加速度計のZ軸がモーターの平坦な面と直交するように振動モーターに取り付け、モーターを硬い表面の上に配置します。データ収集ソフトウェアでmotor_calibration.viファイルを開き、加速度計用の小型マイコンをUSBポート経由でコンピューターに接続します。次に、提供されている入力フィールドを使用して、マイコンのシリアルポート、サンプリングレートの500 hertz、および収集するサンプル数として1000 samplesを指定します。motor_calibration.viインターフェースの高速48変換ディスプレイを使用して最大のピークを特定し、対応する振動周波数の値を記録します。ここまでのすべての手順を繰り返し、各モーターのパルス変調（PWM）周波数の関係を手動で記録してください。次に、各モーターのexperiment1.viファイルを開きます。ドロップダウンの周波数メニューを右クリックし、「プロパティ」を選択します。「edit items」タブで、表を使用して目的の周波数と対応するPWMレベルを入力します。「okay」を選択して終了します。最後に、すべてのモーターのキャリブレーションが完了したら、両面テープを使用して各モーターを大腿部に固定します。大腿部の前方、後方、内側、および外側の各面に、大転子と外側大腿顆のほぼ中間地点にモーターを1つずつ配置します。最初の実験を開始するには、シリアル-USBコネクタを使用してプッシュボタンをコンピュータのUSBポートのいずれかに直接接続し、必要なすべてのドライバーがインストールされていることを確認してください。experiment1を開きます。インターフェースで、結果を記録するファイルを選択します。次に、ソフトウェアインターフェースのドロップダウンメニューを使用して、プッシュボタン入力ポートとモーター周波数を選択します。プログラムを開始してください。参加者が振動を感じたら、フィードバックが適用されている脚でプッシュボタンを押させます。ボタンが押された後、データ収集ソフトウェアのインターフェースで、時計のカウントが停止したことを確認し、反応を確認します。最後に、ドロップダウンメニューから新しい周波数のセットを選択し、次の試行に向けてモーターをリセットします。シリアルUSBコネクタを使用して、2つ目のプッシュボタンを別のUSBポートに接続し、2つ目の実験を開始します。次に、experiment2. vi データ収集インターフェースを開きます。脚の異なる部位における周波数感度を調べるため、大転子と外側大腿顆の中間の大腿部に、前方、後方、外側、および内側の各面に1つずつモーターを配置します。次に、ソフトウェアインターフェース上のモーターアイコンをクリックして、作動させる特定のモーターと、希望する周波数のシーケンスを選択します。140 hertz、180 hertz、および220 hertzの周波数に対するユーザーの感度をテストするには、まず単一の組み合わせを選択することから始めてください。例えば、180 Hzの後に140 Hzを設定します。待機時間とモーター時間を入力し、プログラムを開始してください。他の周波数組み合わせをテストするには、220 hertz、続いて180 hertzなどの新しいテスト周波数を選択し、プログラムを再実行します。最後に、被験者に2つのプッシュボタンのいずれかを押させ、2番目に感知した周波数が1番目よりも高かったか低かったかを選択させ、プログラムによって自動的に記録される応答を観察します。ここでは、キャリブレーション中の単一モーターにおける加速度データの高速48変換の結果を示します。180 hertzの振動に対応するPWMレベルを特定するために、4回の試行が行われました。健常者と大腿切断者3名を比較したところ、周波数が140 hertzから220 hertzに増加するにつれて、健常者の反応時間は有意に短縮しましたが、切断者の反応時間は短縮しませんでした。このプロトコルに習熟すれば、テストする周波数と位置の組み合わせ数に応じて、30分から1時間で完了できます。本手順を行う際は、実験全体を通してトラッカーが太ももに良好に接触していることを確認することが重要です。また、各試行の前にトラッカーがしっかりと固定されているか確認し、注意を払ってください。本プロトコルではユーザーの反応を記録するためにプッシュボタンを使用していますが、この手法は膝を曲げるなどの、より生理学的に適切な他の反応メカニズムに拡張することが可能です。この手法の開発により、リハビリテーション工学分野の研究者が、健常者および下肢切断者の両方において、振動触覚フィードバックを通じて多様な情報源からの感覚情報を伝達するためのさまざまな戦略を探索する道が開かれました。このビデオを視聴することで、振動触覚刺激の周波数と部位のさまざまな組み合わせに対するユーザーの反応の速度と正確性を評価する方法について、十分に理解できるはずです。

a-method-for-evaluating-timeliness-accuracy-volitional-motor

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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