Name: Een Vibrotactile Feedback apparaat voor zittende evenwicht beoordeling en opleiding (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-20T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: Leer een vibrotactiel feedbackapparaat voor zittende evenwichtsbeoordeling en training. Dit platform met trillende elementen en bewegingsregistratie helpt patiënten met spierbeperkingen hun balans te verbeteren.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs erkennen de inspanningen van het ontwerp van de studenten Animesh Singh Kumawat, Kshitij Agarwal, Quinn Böser Benjamin Cheung, Caroline Collins, Sarah Lojczyc, Derek Schlenker, Katherine Schoepp en Arthur Zielinski. Deze studie werd gedeeltelijk gefinancierd door een subsidie van de ontdekking van de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (RGPIN-2014-04666).

Alle methoden die hier worden beschreven zijn goedgekeurd door de Gezondheidsraad voor het ethiek van onderzoek van de Universiteit van Alberta.
1. constructie en assemblage van constructiedelen
<ol><li>Bouwen van een bijlage interface voor verwisselbare hemisferische basissen: een basis moer aan een plaat staal lassen lassen.</li>
	<li>Gebruik van een computergestuurde numerieke (CNC) frezen machine om te bouwen van een cilindrische chassis, deksel en base uit polyethyleen zoals afgebeeld in Figuur 1. Bout de grondplaat aan de basis en de boekwaarde aan het chassis. Opmerking: De functies van de molen voor bevestiging van bouten en andere onderdelen zijn volgens de tekeningbestanden en 3D-solid model bestanden voorwaarde (Zie aanvullende bestanden 1 en 2). Alle structurele componenten hebben een vergelijkbare effen model en tekening die zijn beschikbaar voor download en kan worden gebruikt voor het repliceren van het bouwproces.</li>
	<li>Gebruik een freesmachine om te bouwen van een cilindrische polyvinylchloride mouw die op een ankerstang past, zoals afgebeeld in Figuur 1. Controleer de mouw 37 mm lang, met een buitendiameter van 32 mm.</li>
	<li>Lassen van stalen flenzen aan iedere zijkant van een stalen kink in de kabel, zoals afgebeeld in Figuur 1. Bout de kink in de kabel naar de voorkant van de base.</li>
	<li>Gebruik een CNC draaien machine om te bouwen van 5 identieke cilinders uit polyethyleen, elk met een hoogte van 63 mm en een diameter van 152 mm. In het midden van de bovenkant van elke cilinder, een gat 32 mm tot een diepte van 38 mm zodat deze de cilindervormige hoes past (Zie stap 1.3. boven) met sommige storing.</li>
	<li>Op de onderkant van elke cilinder, gebruik u een CNC machine draaien te snijden een gelijkmatig gebogen base met een unieke straal van kromming voor elk van de 5 cilinders, behoud van de totale hoogte van 63 mm, zoals weergegeven in Figuur 2. Opmerking: De straal van de kromming en de hoogte van de base bepalen de stabiliteit van het apparaat. De voorgestelde kromtestralen voor deze hoogte liggen tussen 110 mm (zeer instabiel) en 250 mm (iets unstable), zoals in tabel 1.</li>
	<li>Construct een been steun bijlage zoals weergegeven in Figuur 3, door de eerste lassen een 70 mm staal hitch invoegen loodrecht op één uiteinde van een 575 mm stalen extrusie. Aan de andere kant, klem een 300 mm cilindrische stalen voetenbankje aan het 3D-effect. Opmerking: Zie voor gedetailleerde deel afmetingen, aanvullende bestand 1 (tekeningen) en aanvullende bestand 2 (3D-solid modellen).</li>
	<li>Gebruik een bandzagen te snijden een rechthoekige stalen bar (29 mm met 100 mm) tot een lengte van ongeveer 160 mm zodat hij 3,6 kg weegt. Plaats de stalen balk aan de achterkant van het chassis als tegenwicht tegen de been steun bijlage, zoals afgebeeld in Figuur 1.</li>
	<li>Monteer het apparaat zoals aangegeven in Figuur 4. Sluit de been steun door het invoegen van gaffels pinnen via de liften en hitch invoegen. Pas de locatie van de klem op de rest van de gewenste voet hoogte. Schroef de staaf in de basis nagel zodanig zijn dat ongeveer 35 mm van de staaf uit de base steekt.  Breng het vooruitstekende roerstaafje in de gewenste gebogen base.</li>
	<li>Toepassing grip tape of een ander geschikt bekleding op de deksel. Zet op het deksel.</li>
</ol>2. implementeren van het apparaat
<ol><li>Verwerven van een microcontroller (Zie de Tabel van materialen), een inertial maateenheid en acht trillende tactors. De inertial measurement unit en vibrerende tactors verbinden met de microcontroller.</li>
	<li>Programma de microcontroller zodanig dat het leest antero-posterior (AP) en medio-laterale (ML) tilt hoeken van de traagheids maateenheid en draait de trillende tactors in- of uitschakelen op basis van de tilt hoeken. Zie aanvullende bestand 3 (voorbeeldige microcontroller script) en stap 2.2.1. Opmerking: Inertial maateenheden die gebruik maken van versnellingsmeters en gyrokompassen zijn vatbaar voor fouten. Uitvoeren van een positionele kalibratie van de sensoren: het apparaat op een vlakke ondergrond rusten en deze positie gebruiken als een basislijn voor alle volgende metingen. Gebruik een bewegingssysteem vastleggen of vergelijkbare aanpak te valideren van de tilt hoek metingen en zorgen dat ze voldoende nauwkeurige over het verwachte bereik van gebruik (ruimtelijke en temporele). Zorgen voor dat de trillende tactors werken op een frequentie van niet meer dan 200 Hz, zodat het induceren van een individueel antwoord van zintuigelijke receptoren in de menselijke huid of spieren9.<ol>
<li>Upload de microcontroller-script dat genereert vibrotactile signalen op basis van een feedback-controle-signaal waarmee een gewogen som van AP (of ML) tilt hoek en snelheid. Opmerking: De computer activeert drie tactors dichtst aan de links, rechts, voorkant, of achterkant van het oppervlak als het besturingssignaal groter is dan een drempel in die richting; of vijf tactors als een AP en ML drempel zijn overtroffen tegelijkertijd; geen van de tactors zijn actieve, wanneer de controle-signaal de drempel in beide richtingen (bijvoorbeeld in de zone van de neen-feedback is).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Beveilig de traagheids maateenheid in het midden van het chassis. De trillende tactors op een regelmatige achthoek regelen met een straal van 10 cm, 8 cm van het midden van het chassis anterior gecentreerd zodat ze onder de stoel van een middelgrote persoon10zal liggen. Een foto van een mogelijke regeling wordt weergegeven in Figuur 4. Opmerking: Als de trillende tactors niet krachtig genoeg om te trillen van de gebruiker, het verbeteren van de interface tussen de tactor en de huid door snijden gaten in de deksel en fixering spoelen de vibrators om uit te rusten met het oppervlak. Als de methode gebruikt voor het beveiligen van de vibrators in plaats demping van de trilling veroorzaakt, kunt u overwegen een tweedelige montage behuizing met een los-fit lokaliseren pin, zoals afgebeeld in Figuur 5.</li>
	<li>De microcontroller verbinding te maken met een laptop of desktop computer via een universele seriële bus (USB) of andere geschikte communicatiemethode. Open de gebruikersinterface weergegeven in Figuur 6. Opmerking: U kunt ook verbinden met de microcontroller een batterij of andere energiebron. Dit verbetert de overdraagbaarheid van het apparaat, maar verzet zich tegen een gebruikersinterface.</li>
</ol>3. voorbeeldige beoordeling en opleiding Protocol
<ol><li>Werven toestemmende deelnemers die vrij zijn van neurologische of spier-en skeletaandoeningen en acute of chronische pijn in de onderrug. Elke deelnemer van leeftijd, gewicht en hoogte registreren. Vervolgens, voor elke deelnemer, voer de volgende procedure uit.</li>
	<li>Open de gebruikersinterface (Figuur 6). Het kompas grafiek toont van het apparaat tilt hoek plus de helft zijn tilt snelheid in de richting van de AP (verticale as) en de ML richting (horizontale as).</li>
	<li>Vóór elke proef saldo instrueren van de deelnemer aan het lawaai-annulerend hoofdtelefoons, don vouwen zijn of haar armen over de borst, een houding rechtop zoveel mogelijk, en verbaal cue de experimentator van zijn klaar.</li>
	<li>Uitvoeren van twintig 30 seconden zitten evenwicht proeven in serie11, pauzes nemen als gerechtvaardigd om te voorkomen dat vermoeidheid, stoppen op elk gewenst moment, indien nodig.<ol>
<li>Volgnummer van de proeven als volgt (voorbeeld alleen): willekeurig selecteren een van de twee "base stabiliteit niveau/ogen staat" combinaties, hierna genoemd evenwicht voorwaarden (moeilijker base en ogen open; of minder moeilijk base en gesloten ogen)12. Uitvoeren van vier van de eerste evenwicht voorwaarde om de deelnemer vertrouwd met de taak en passende controlemaatregelen signaal drempels voor de trillende tactors in de stoel (Zie stap 3.4.5 hieronder). Opmerking: Het is moeilijker om het evenwicht op een honk met een kleine straal van kromming dan op een basis met een grote straal van kromming (tabel 1 toont de relatieve stabiliteit van alle vijf verwisselbare bases). Vier proeven voldoende om een stabiele prestaties van de balans taak2gevonden.</li>
		<li>Drie van de volgende zes proeven als besturingselement proeven willekeurig te selecteren: de trillende tactors uit te schakelen voor de duur van deze proeven. Schakel de vibrationele feedback in- of uitschakelen, schakelt u de Feedback -schuifregelaar naar de gewenste instelling in de gebruikersinterface. Herhaal dit tien proeven voor de tweede voorwaarde van evenwicht.</li>
		<li>Label de huidige moeilijkheden en oog voorwaarde door te selecteren uit het drop-down menu's in de sectie Parameters voor de proef van de gebruikersinterface. Klik op de Record te beginnen met het proces. Opmerking: De deelnemers veiligheid staat voorop. De experimentator moet toezicht houden op alle activiteiten van de balans en worden bereid om te helpen in het geval van verlies van evenwicht. Schakel het gebied van alle potentiële gevaren en zich bewust zijn van de lokale hulpdiensten protocollen.</li>
		<li>Voor proeven met ogen open, instrueren de deelnemer te richten op een vast punt rechtdoor te helpen handhaven evenwicht. Voor proeven met de ogen gesloten, gebruikt u een blinddoek om ervoor te zorgen dat de deelnemer volledig is verstoken van visuele feedback. Opmerking: Voor evenwicht paradigma's waar de beweging van de voeten beperkt te blijven dient, hechten de voetensteun en voeg de tegenwicht onder het deksel.</li>
		<li>Een algoritme berekent welke AP en ML feedback drempels te gebruiken en weergegeven in de kolom Q3 van de gebruikersinterface. Na vier vertrouwd proeven, de waarden die worden weergegeven in de kolom Q3 in de kolom schrijven kopiëren en klikt u op vernieuwen om te werken van de drempels van de feedback weergegeven op het kompas grafiek (roze) gebaseerd op de vierde basisopleiding proces. N.B. De berekende drempelwaarden weergegeven in de kolom Q3 van de interface zijn gelijk aan het derde kwartiel voor elke tilt richting (AP, ML) tijdens de vorige rechtszaak. Deze feedback-regeling is gebaseerd op de notie dat evenwicht functie is verbeterd wanneer feedback is geoptimaliseerd voor elke individuele13,14, terwijl het verstrekken van teveel feedback kan leren15koste. Zodra de twee drempelwaarden zijn geselecteerd voor een bepaalde persoon, kunnen ze constant voor die persoon te kunnen beoordelen van verbeteringen na verloop van tijd of met een interventie worden bewaard.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Als de AP en ML tilt hoeken worden automatisch opgeslagen, in real-time, in een tekstbestand voor analyse, analyseren van de AP en ML signalen te karakteriseren vergadering prestaties voor elk van de experimentele omstandigheden.<ol>
<li>In het tijdsdomein, berekenen de volgende posturographic maatregelen uit elke serie tijd8:--kwadratische gemiddelde (een maatregel van de variantie van de ontwerpresolutie) en de gemiddelde snelheid (een maatregel van de gemiddelde hoeksnelheid van de ontwerpresolutie).</li>
		<li>In het frequentiedomein, berekenen de volgende posturographic maatregelen uit elke serie tijd8: centroidal frequentie (een maatregel van de motie in de totale frequentie) en frequentie dispersie (een maatregel van de variantie in de motion frequentie)8 .</li>
	</ol>
</li>
	<li>Gebruiken van een lineaire gemengd model om te schatten en karakteriseren van de gevolgen van twee vaste-effecten factoren, (1) de evenwicht voorwaarde (stabiliteit niveau en oog voorwaarde gecombineerd) en (2) vibrotactile feedback, voor elk van de posturographic maatregelen (afhankelijke variabelen), gezien de correlatie van herhaalde metingen van elke deelnemer16 (één willekeurige-effecten factor).<ol>
<li>Testen op de betekenis van de vaste effecten door de verhouding van het verschil tussen de middelen van de groep aan de variantie van de storingswaarden computing en vergelijkt het resultaat met een F-verdeling.</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>
<li>Williams, J., Bentman, S. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24119716">An investigation into the reliability and variability of wobble board performance in a healthy population using the SMARTwobble instrumented wobble board.</a> Physical Therapy in Sport. 25, 108(2017).</li>
<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>
<li>Alahakone, A. U., Arosha Senanayake,, N, S. M. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/5229741">Vibrotactile feedback systems: Current trends in rehabilitation, sports and information display.</a> IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. , 1148-1153 (2009).</li>
<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>
<li>Prieto, T. E., Myklebust, J. B., Hoffmann, R. G., Lovett, E. G., Myklebust, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measures+of+postural+steadiness%3A+Differences+between+healthy+young+and+elderly+adults%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Measures of postural steadiness: Differences between healthy young and elderly adults.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 43, 956-966 (1996).</li>
<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>
<li>Churchill, E., McConville, J. T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChurchill%2C+E+%22Sampling+and+Data+Gathering+Strategies+for+Future+USAF+Anthropometry%22">Sampling and Data Gathering Strategies for Future USAF Anthropometry</a>. , (1976).</li>
<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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Methoden voor de bouw van een draagbare, geïnstrumenteerde, vergadering apparaat worden gepresenteerd. Het apparaat is draagbaar en duurzaam, gebouw op eerdere studies van wiebelen stoelen2,4 en6,7 van de5,van de vibrationele feedback om krachtiger en toegankelijk maken van de voordelen van deze hulpprogramma 's . Volg het protocol van de vergadering in omgekeerde ter vo...

Rechtop zitten is een voorwaarde voor andere menselijke sensomotorische functies, waaronder geschoolde bewegingen (b.v.te typen) en verstoord evenwicht taken (bijvoorbeeld, rijden op een trein). Om te rehabiliteren en zittend en verwante functies te verbeteren, de technieken van de opleiding van de moderne evenwicht worden gebruikt: unstable oppervlakken erover vergadering1,2 en volgen van beweging kwantificeert evenwicht vaardigheid3,4 . Evenwicht opleiding resultaten verbeteren wanneer trillingen aan het lichaam met behulp van patronen die overeenkomen met de prestaties5wordt geleverd. Dergelijke sensorische feedback is blijkbaar effectief als revalidatie en trainingsmethode; nog, huidige sensorische feedback methoden zijn gericht op permanente evenwicht en vereisen op basis van laboratorium apparatuur6,7.
Het doel van het werk hier gepresenteerd is om te bouwen van een draagbaar apparaat dat kan worden op zat en passief gedestabiliseerd tot verschillende graden terwijl ingebouwde instrumenten zijn standpunt opnemen en vibratie feedback te aan het oppervlak van de vergadering leveren. Deze combinatie van instrumenten integreert vorige werk op wiebelen stoelen2,4 en vibratie feedback5,6,7, krachtiger en toegankelijk maken van de voordelen van deze hulpprogramma's. Ook presenteerde zijn een procedure om te trainen rechtop zitten en een analyse van de kwantitatieve resultaten, na de bestaande literatuur over posturographic maatregelen8. Deze methoden zijn geschikt voor de studie van de effecten van de vergadering van balans oefening met een unstable oppervlak wanneer gecombineerd met vibratie feedback. Verwachte toepassingen omvatten sporttrainingen, algemene verbetering van de coördinatie van de motor, beoordeling van de balans vaardigheid, en rehabilitatie na skelet, gespierd, of neurologische schade.

<table><tbody><tr><td>Chassis</td><td>McMaster-Carr</td><td>8657K421</td><td>Vochtbestendige LDPE polyethyleen plaat 1-1/2" dik, 24" X 24"</td></tr><tr><td>Lid</td><td>McMaster-Carr</td><td>8657K414</td><td>Vochtbestendige LDPE polyethyleen plaat 1/4" dik, 24" X 24"</td></tr><tr><td>Base</td><td>McMaster-Carr</td><td>8657K414</td><td>Vochtbestendige LDPE polyethyleen plaat 1/4" dik, 24" X 24"</td></tr><tr><td>Grip-Tape</td><td>McMaster-Carr</td><td>6243T471</td><td>Nonabrasive antisliptape, getextureerd, 6" brede strook, 2' lang, zwart</td></tr><tr><td>Base Nut</td><td>McMaster-Carr</td><td>90596A039</td><td>Stalen ronde basis lasmoer, 5/8"-11 draadmaat</td></tr><tr><td>Weld Plate</td><td>McMaster-Carr</td><td>1388K142</td><td>Laag-koolstofstaal plaat 1/16" dik, 3" X 3", grondfinish</td></tr><tr><td>Threaded Rod</td><td>McMaster-Carr</td><td>90322A170</td><td>3" 5/16"-18 medium-sterkte legeringsstaal draadmoer</td></tr><tr><td>Sleeve</td><td>McMaster-Carr</td><td>8745K19</td><td>Chemisch bestendige PVC (Type I) staaf 1-1/4" diameter</td></tr><tr><td>Square Flange</td><td>McMaster-Carr</td><td>8910K395</td><td>Laag koolstofstaal staaf, 1/8" dik, 1" breed</td></tr><tr><td>Hitch</td><td>McMaster-Carr</td><td>4931T123</td><td>Bolt-Together Framing zwaar staal, 1-1/2" vierkant</td></tr><tr><td>Curved Base</td><td>McMaster-Carr</td><td>8745K48</td><td>PVC staaf, 6" diameter</td></tr><tr><td>Hitch Insert</td><td>McMaster-Carr</td><td>6535K313</td><td>Bolt-Together Framing zwaar staal, 1" vierkant</td></tr><tr><td>Extrusion</td><td>McMaster-Carr</td><td>6545K7</td><td>1045 koudgetrokken staal vierkante staaf, 1' X 1" breed, ongepolijst</td></tr><tr><td>Clamp</td><td>Vlier</td><td>TH103A</td><td>Instelbare koppelknop</td></tr><tr><td>Footrest</td><td>McMaster-Carr</td><td>6582K431</td><td>4130 staalbuis, 1" X 1" breed, 0.065" wanddikte, ongepolijst molen afwerking</td></tr><tr><td>Counterwieght</td><td>McMaster-Carr</td><td>8910K67</td><td>Laag-koolstofstaal rechthoekige staaf 1-1/8" dik, 4" breed</td></tr><tr><td>Clevis Pin</td><td>McMaster-Carr</td><td>97245A616</td><td>Zinkgeplateerde stalen clevis pin met haarspeld cotter pin, 3/16" diameter, 1-9/16" bruikbare lengte</td></tr><tr><td>Microprocessor</td><td>Arduino</td><td>MEGA 2560</td><td>Microcontroller board met 54 digitale I/O pins en USB-aansluiting</td></tr><tr><td>Inertial Measurement Unit</td><td>x-io Technologies Ltd.</td><td>x-IMU</td><td>Inertiale meeteenheid en Attitude Heading Reference System met behuizing</td></tr><tr><td>Vibrating Tactor</td><td>Precision Microdrives</td><td>DEV-11008</td><td>Lilypad Vibe Board, verkrijgbaar bij SparkFun Electronics</td></tr></tbody></table>

een vibrotactile feedback apparaat voor zittende evenwicht beoordeling en opleiding

A Vibrotactile Feedback Device for Seated Balance Assessment and Training

Posturale verstoringen, volgen van beweging en sensorische feedback zijn moderne technieken gebruikt om te vechten, beoordelen en trainen rechtop zittend, respectievelijk. Het doel van het ontwikkelde protocol is bouwen en exploiteren van een vergadering-platform dat passief gedestabiliseerd worden kan, terwijl een inertial maateenheid de beweging kwantificeert en trillende elementen tactiele feedback aan de gebruiker leveren. Verwisselbare zetel bijlagen wijzigen het niveau van de stabiliteit van het apparaat veilig uitdaging zitten evenwicht. Een ingebouwde microcontroller kunt "fine-tuning" van de parameters van de feedback om te vergroten van sensorische functie. Posturographic maatregelen, typisch voor de protocollen van de beoordeling van de balans, vatten de signalen van de motie verworven tijdens getimede evenwicht proeven. Geen dynamisch zitten protocol tot op heden biedt variabele uitdaging, kwantificering en sensorische feedback vrij van laboratorium beperkingen. Onze resultaten tonen aan dat niet-gehandicapte gebruikers van het apparaat vertonen aanzienlijke veranderingen in posturographic maatregelen wanneer evenwicht moeilijk is gewijzigd of vibratie feedback geboden. Het draagbare, veelzijdig apparaat heeft toepassingsmogelijkheden in revalidatie (na skelet, gespierd of neurologische schade), opleiding (voor sport of ruimtelijke bewustzijn), entertainment (via virtuele of augmented reality) en onderzoek (van vergadering-gerelateerde aandoeningen).

Tabel 2 laat zien, voor elke experimentele voorwaarde, de posturographic maatregelen verkregen uit waarnemingen van de AP en ML ondersteuning oppervlak kantelt, gemiddeld meer dan 144 evenwicht proeven uitgevoerd door 12 deelnemers (2 x 2 x 3 proeven per deelnemer).
Effect van de verandering van de balans staat: De basis voorwaarde werd gekozen als afhankelijk van de conditie van het oog (da...

Een vergadering-platform heeft ontwikkeld en geassembleerd dat passief destabiliseert vergadering houding bij de mens. Tijdens de stabiliserende taak van de gebruiker, een inertial maateenheid registreert de beweging van het apparaat en trillende elementen leveren prestaties gebaseerde feedback aan de stoel. De draagbare, veelzijdig apparaat kan worden gebruikt in revalidatie, beoordeling en opleiding paradigma's.

Een Vibrotactile Feedback apparaat voor zittende evenwicht beoordeling en opleiding

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

Veel mensen lijden aan zittende instabiliteit, die de functionele onafhankelijkheid in gevaar kan brengen en kan leiden tot secundaire gezondheidscomplicaties. Ons protocol biedt het potentieel om het evenwicht tijdens het zitten te beoordelen, uit te dagen en te verbeteren. Onze techniek combineert elementen van bestaande balansonderzoekstools tot één nieuw apparaat dat is geoptimaliseerd voor klinisch gebruik en toegankelijkheid.Personen die lijden onder een nieuwere spierstoornis kan moeite hebben om zittende evenwicht te behouden. Ons protocol biedt toegang tot beoordelings- en trainingstechnieken waarvan bekend is dat ze de resultaten van de revalidatie in balans ten goede komen. Dit protocol kan worden toegepast om balanscontrolemechanismen te onderzoeken en sensorische feedbackmethoden te optimaliseren.Nieuwe gebruikers van dit protocol moeten ervoor zorgen dat we onze aanvullende teken- en solide modelbestanden gebruiken om een werkende replica van het apparaat te produceren. In het begin, las een basis moer aan een stalen plaat om een bevestiging interface voor verwisselbare, hemisferische bases te bouwen. Met behulp van een computer numeriek bestuurd, of CNC freesmachine, de bouw van een cilindrische chassis, deksel, deksel, deksel, deksel, dan bout de basisplaat aan de basis, en plaats het chassis op de basis.Gebruik de freesmachine om een 37 mm lange cilindrische polyvinylchloridehoes met een schroefdraad te maken. Na het lassen van stalen flenzen aan elke kant van een stalen koppeling, bout de koppeling aan de voorkant van de basis. Gebruik een CNC draaimachine om vijf identieke 63 mm hoge polyethyleencilinders met een diameter van 152 mm te bouwen.In het midden van het bovenoppervlak van elke cilinder, snijd een 32mm gat tot een diepte van 38mm, zodat het past de cilindrische mouw met enige interferentie. Gebruik op het onderste oppervlak van elke cilinder de CNC-draaimachine om een gelijkmatig gebogen basis te snijden met de unieke krommingsstraal voor elk van de vijf cilinders, met behoud van de totale hoogte van 63mm. Voor de bouw van de beensteun bevestiging, eerst lassen een 70mm stalen koppeling insert loodrecht aan een uiteinde van een 575mm stalen extrusie.Aan de andere kant, klem een 300mm cilindrische stalen voetsteun aan de extrusie. Gebruik een bandzaag om een rechthoekige 29 bij 100mm stalen balk te snijden tot een lengte van ongeveer 160mm, zodat het weegt 3,6 kg. Plaats de stalen balk aan de achterkant van het chassis om tegenwicht te bieden aan de bevestiging van de beensteun en monteer het apparaat.Steek de clevis pinnen door de koppeling en de koppeling insert om de beensteun aan te sluiten. Stel vervolgens de plaats van de klem aan op de gewenste voetsteunhoogte. Rijg de staaf in de basisstederij, zodat ongeveer 35mm van de staaf uit de basis steekt en de uitstekende staaf in de gewenste gebogen basis plaatst.Breng de griptape op het deksel en bedek het apparaat met het deksel. Sluit een traagheidsmeeteenheid en acht trillende tachters aan op een microcontroller om het apparaat te beslepen. Programmeer de microcontroller zodanig dat het anteroposterior en mediolaterale kantelhoeken van de inertiële meeteenheid leest, en de trillende tachters op of af draait op basis van de kantelhoeken.Zet de traagheidsmeeteenheid in het midden van het chassis en schik de trillende tachters in een gewone achthoek met een straal van 10cm, gecentreerd 8cm voorste van het midden van het chassis, zodat ze onder de stoel van een gemiddelde grootte persoon zullen liggen. Sluit vervolgens de microcontroller aan op een computer en open de gebruikersinterface van de software. Om de balans experimenten uit te voeren, werven instemmende deelnemers die vrij zijn van neurologische en spier- en skeletaandoeningen, en acute of chronische rugpijn, en registreren van elke deelnemer leeftijd, gewicht en lengte.Open vervolgens de gebruikersinterface. De kompasgrafiek toont de kantelhoek van het apparaat, plus de helft van de kantelsnelheid van het apparaat in de anteroposterior en mediolaterale richtingen. Voorafgaand aan elke balansproef, instrueert de deelnemer om een noise-cancelling hoofdtelefoon aan te doen, vouw zijn armen over hun borst, behoudt een rechte houding zoveel mogelijk en cue als ze klaar zijn.Gebruik de vervolgkeuzemenu's in de sectie proefparameter van de gebruikersinterface om de huidige moeilijkheidsgraad en oogconditie te labelen en klik op record om de proefversie te starten. Voor proeven met open ogen, instrueer de deelnemer om zich te concentreren op een vast punt recht vooruit om te helpen evenwicht te houden. Voor proeven met gesloten ogen, gebruik een blinddoek om ervoor te zorgen dat de deelnemer volledig wordt beroofd van visuele feedback.Voer 20 30 seconden zittende balansproeven in serie uit, neem pauzes zoals gerechtvaardigd om vermoeidheid te voorkomen en stop indien nodig op elk gewenst moment. Een algoritme berekent welke drempels voor anteroposterior en mediolaterale feedback moeten worden gebruikt en weergegeven in de kolom Q3 van de gebruikersinterface. De vibrotactiele feedbackdrempels kunnen worden geoptimaliseerd om feedbacksignalen te geven over richting en timing die zijn afgestemd op een bepaalde taak of doel.Na vier afbeeldingen worden de waarden in de kolom Q3 in de rechterkolom gekopieerd en op vernieuwen geklikt om de feedbackdrempels in de kompasgrafiek bij te werken op basis van de vierde afbeeldingsstudie. Aangezien de anteroposterior en mediolaterale kantelhoeken automatisch in realtime in een tekstbestand worden opgeslagen voor analyse, analyseert u de anteroposterior- en mediolaterale signalen om de zitprestaties voor elk van de experimentele omstandigheden te karakteriseren. Deze tabel toont de postero-grafische metingen afgeleid van anteroposterior en mediolaterale ondersteuning oppervlak kantelt gemiddeld voor 144 balans proeven, en uitgevoerd door 12 deelnemers onder elke experimentele voorwaarde.Waarnemingen van anteroposterior kantelen waren aanzienlijk verschillend tussen het oog open en oog gesloten balans voorwaarden voor de wortel-gemiddelde-vierkant, centroidale frequentie, en frequentie dispersie. In overeenstemming met andere rapporten kunnen deze postero-grafische maatregelen onderscheid maken tussen evenwichtstaken tijdens proeven waarin het vibrotactiele feedbacksysteem actief was. De centroidale frequentie van de anteroposterior kantelwaarnemingen was aanzienlijk hoger dan tijdens de controleproeven.In overeenstemming met andere rapporten heeft dit vibrotactiele feedbackprotocol een meetbaar effect op de balansprestaties. Alle structurele componenten hebben een bijbehorende solide model en tekening die beschikbaar zijn voor download en kan worden gebruikt om het bouwproces te repliceren. De procedure kan worden gebruikt om hypothesen te testen met betrekking tot de fundamentele aard van dynamisch rechtop zitten en de effectiviteit van vibrotactiele feedback als balanstrainingstechniek.Dit onderzoek vormt een kritische basis voor toekomstige werkzaamheden op het punt klinische beoordeling en opleiding van hulpmiddelen voor populaties met een verminderd en zittend evenwicht om hun kwaliteit van leven te verbeteren. De elektrisch gereedschap dat wordt gebruikt om dit apparaat te bouwen, kunnen lichamelijk letsel veroorzaken;volg alle veiligheidsprotocollen.

a-vibrotactile-feedback-device-for-seated-balance-assessment

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

Personen met intermittente claudicatie vertonen een slecht evenwicht in vergelijking met gezonde controles. Geautomatiseerde dynamische posturografie is een objectieve methode voor het meten van de posturale reacties van een individu op evenwichtsstoornissen. Dit geeft een objectieve weerspiegeling van het vermogen van de persoon om te reageren op situaties waarin sensorische stimuli worden gewijzigd en onverwachte verstoringen optreden.

Gecomputeriseerde dynamische posturografie voor beoordeling van postural controle bij patiënten met intermittente claudicatie

In dit artikel wordt een nieuwe, goedkope mens-machine interface voor een interactief balansrevalidatiesysteem na een beroerte gepresenteerd. Het systeem integreert off-the-shelf goedkope sensoren voor een door de wil gedreven elektrotherapieparadigma. De proof-of-concept software-interface wordt gedemonstreerd aan gezonde vrijwilligers.

Een mens-machine-interface van Integratie Low-cost sensoren met een neuromusculaire elektrische stimulatie systeem voor Post-stroke Balance Rehabilitation

Het trainen van een persoon met verlamming om te lopen met behulp van een aangedreven exoskelet kan uitdagingen met zich meebrengen. De doelen zijn om de criteria voor kandidaatselectie en de trainingsprocedures voor exoskeletten-ondersteund lopen en andere mobiliteitsvaardigheden te presenteren die kunnen worden geprogreerd naarmate het vaardigheidsniveau van de deelnemer verbetert.

Het trainen van personen met Spinal Cord Injury om ambulate gebruik van een elektrische Exoskeleton

Dit artikel beschrijft een techniek voor het aanbrengen vibrotactiele stimuli op de dij van een menselijke deelnemer en het meten van de nauwkeurigheid en reactietijd van volitionele respons van de deelnemer voor verschillende combinaties van stimulatie locatie en frequentie.

Een methode voor het evalueren van tijdigheid en nauwkeurigheid van Volitional Motor Responses to vibrotactiele Stimuli

Hier bieden we een protocol waarmee de gebruiker selectief affordances en/of beperkingen op bewegingen kan wijzigen die relevant zijn voor het herstellen van evenwicht na posturale verstoring.

Een gewijzigde lean- en releasetechniek om reactieremming en actieselectie in reactieve balans te benadrukken

Personen met chronische enkelinstabiliteit (CAI) vertonen posturale controledeficiëntie en vertraagde spieractivering van de onderste ledematen. Geautomatiseerde dynamische posturografie in combinatie met oppervlakte-elektromyografie biedt inzicht in de coördinatie van de visuele, somatosensorische en vestibulaire systemen met spieractiveringsregeling om de posturale stabiliteit bij personen met CAI te behouden.

Evaluatie van posturale controle en onderste extremiteit spieractivering bij personen met chronische enkelinstabiliteit

De armbijdrage in Sit-To-Stand (SitTS) wordt bepaald door de spierconditie van de benen. Er werden verschillende compenserende strategieën ontdekt in pogingen om volledige SitTS-cycli te bereiken. Deze bevindingen trianguleren de biomechanische metingen van de dwarslaesie (SCI) personen met hun subjectieve gevoel van belasting gedragen door hun beide ledematen tijdens de SitTS-benaderingen.

Kwantificering van de bijdragen van armen en benen tijdens repetitieve elektrisch ondersteunde zit-naar-sta-oefeningen bij dwarslaesiepatiënten: een pilotstudie

Dit artikel beschrijft procedures voor het screenen van mensen op evenwichtsstoornissen bij het staan en lopen met behulp van twee genormeerde, snelle, low-tech evenwichtstests.

Screening van mensen op staande balans met Romberg Testing en loopbalans met tandemlopen

We presenteren een gebruiksvriendelijke, high-throughput operante systeem voor de evaluatie van pijn gedragingen in wakkere, bewuste knaagdieren. De Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) kan de pijn te beoordelen door middel van een beloning / conflict paradigma waardoor een meer humane manier van testen. Dit protocol zal meer klinisch relevante en translationele gegevens uit knaagdieren opleveren.

Gebruik van de operante Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) om veranderingen in Nociceptieve Gedrag Meet

Dit document beschrijft een protocol om visueel trainingsonderzoek uit te voeren, kwantitatief te monitoren en de successen te beoordelen, geïnitieerd als onderdeel van een sportmedisch beheersprogramma inclusief interventie voor het voorkomen van hersenschudding en prestatieverbetering.

Vision Training Methoden voor Sport Hersenschudding Mitigation and Management

Leer een vibrotactiel feedbackapparaat voor zittende evenwichtsbeoordeling en training. Dit platform met trillende elementen en bewegingsregistratie helpt patiënten met spierbeperkingen hun balans te verbeteren.

Een Vibrotactile Feedback apparaat voor zittende evenwicht beoordeling en opleiding

Meer video's verkennen