Um método para avaliar pontualidade e precisão das respostas Volitional motor para vibrotátil Estímulos

O objetivo geral deste protocolo experimental é avaliar a rapidez e precisão com que um indivíduo pode responder a tipos específicos de estímulos vibrotáteis. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da engenharia de reabilitação, como que tipo de informação sensorial pode ser comunicada por meio de feedback vibrotátil e qual é a melhor maneira de representar informações sensoriais por meio de sinais vibrotáteis. A principal vantagem dessa técnica é que ela é muito flexível para diferentes aplicações de biofeedback e pode ser facilmente adaptada para uso com uma variedade de biossensores, como sensores de pressão para medir a força de reação ou goniômetros para medir ângulos de articulações.

Embora esse método forneça informações sobre como as pessoas respondem às vibrações aplicadas a áreas específicas da coxa, ele também pode ser estendido a outras áreas do corpo. Ao testar diferentes configurações táteis, podemos entender melhor quais tipos de informações podem ser comunicadas por meio de biofeedback. Demonstrando este procedimento estará Sam Shi, um estudante de pós-graduação em nosso laboratório.

Inicie a calibração do motor conectando a placa microcontroladora grande ao computador usando uma porta USB. No software original do microcontrolador, clique no ícone de upload indicado pela seta para a direita circulada para carregar o script personalizado motor_test. ino para a placa usando a conexão USB.

Em seguida, conecte a saída do eixo Z do acelerômetro triaxis a uma das portas de entrada analógica da placa microcontroladora menor. Conecte os fios positivo e terra do acelerômetro ao parafuso da coxa e às portas de aterramento da placa do microcontrolador, respectivamente. Em seguida, monte o acelerômetro no motor vibratório, certificando-se de que seu eixo z seja ortogonal à superfície plana do motor e, em seguida, coloque o motor em uma superfície dura.

Abra o arquivo motor_calibration. vi no software de pergunta de dados e conecte o microcontrolador menor do acelerômetro ao computador por meio de uma porta USB. Em seguida, usando os campos fornecidos, especifique a porta serial para a entrada do microcontrolador, bem como a taxa de amostragem de 500 hertz e 1000 amostras a serem coletadas.

Usando o display de transformação rápida 48 na interface motor_calibration. vi, identifique o maior pico e registre o valor da frequência de vibração correspondente. Repita todas as etapas até agora, bem como registre manualmente o pulso com relação de frequência modulada ou PWM para cada motor.

Em seguida, abra o arquivo experiment1. vi para cada motor. Clique com o botão direito do mouse no menu suspenso de frequência e selecione a propriedade.

Na guia de edição de itens, use a tabela para inserir as frequências desejadas e os níveis de PWM correspondentes. Selecione OK para sair. Finalmente, depois que todos os motores forem calibrados, use fita dupla face para montar cada um na coxa.

Coloque especificamente um motor em cada uma das superfícies anterior, posterior, medial e lateral da coxa aproximadamente a meio caminho entre o trocânter maior e o côndilo femoral lateral. Para iniciar o primeiro experimento, conecte o botão diretamente a uma das portas USB do computador usando um conector serial para USB e verifique se todos os drivers necessários estão instalados. Abra o experimento1.

vi e selecione o arquivo para registrar os resultados. Em seguida, use os menus suspensos na interface do software para selecionar as portas de entrada do botão e as frequências do motor. Inicie o programa.

Quando o participante sentir uma vibração, peça-lhe que pressione o botão com a perna onde o feedback é aplicado. Depois que o botão for pressionado, confirme a resposta na interface do software de aquisição de dados, observando que o relógio parou de contar. Por fim, selecione o novo conjunto de frequências nos menus suspensos para redefinir os motores para o próximo teste.

Comece o segundo experimento conectando um segundo botão a outra porta USB usando um conector USB serial. Em seguida, abra o experimento2. VI Interface de Aquisição de Dados.

Para examinar a sensibilidade à frequência em diferentes porções da perna, coloque um único motor na coxa a meio caminho entre o trocânter maior e o côndilo femoral lateral em cada uma das superfícies anterior, posterior, lateral e medial. Em seguida, clique nos ícones do motor na interface do software para selecionar motores específicos a serem ativados, bem como a sequência de frequências desejada. Para testar a sensibilidade do usuário, para frequências de 140 hertz, 180 hertz e 220 hertz, comece selecionando uma única combinação.

Por exemplo, 180 hertz seguido de 140 hertz. Insira o tempo de espera e o tempo do motor. Em seguida, inicie o programa.

Para testar outras combinações de frequência, selecione um novo teste de frequências como 220 hertz, seguido por 180 hertz e execute novamente o programa. Por fim, peça ao participante que pressione um dos dois botões para escolher se a segunda frequência percebida foi maior ou menor que a primeira e observe as respostas que são registradas automaticamente pelo programa. Os resultados da transformação rápida 48 dos dados de aceleração são mostrados aqui para um único motor em calibração.

Quatro trilhas foram realizadas para identificar o nível de PWM correspondente à vibração de 180 hertz. Ao comparar indivíduos fisicamente aptos com três indivíduos com amputações transfemorais, os tempos de reação para os indivíduos saudáveis diminuíram significativamente à medida que a frequência passou de 140 hertz para 220 hertz. Enquanto aqueles para os indivíduos com amputações não.

Uma vez dominado, este protocolo pode ser concluído em 30 minutos a uma hora, dependendo do número de combinações de localização de frequência testadas. Ao tentar este procedimento, é importante garantir que os rastreadores mantenham um bom contato com a coxa durante os experimentos. Deve-se tomar cuidado para confirmar se os rastreadores estão seguros antes de cada teste.

Embora o protocolo descrito aqui use botões para registrar a resposta do usuário, o método pode ser estendido a outros mecanismos de resposta que são mais fisiologicamente relevantes, como dobrar o joelho. Após seu desenvolvimento, esse método abriu caminho para pesquisadores da área ou engenharia de reabilitação explorarem diferentes estratégias para comunicar informações sensoriais de uma variedade de fontes por meio de feedback vibrotátil em indivíduos fisicamente aptos, bem como naqueles com amputações de membros inferiores. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como avaliar a velocidade e a precisão das respostas do usuário a diferentes combinações de frequência e localização da estimulação vibrotátil.