Um dispositivo Vibrotactile Feedback para avaliação do equilíbrio sentado e formação

Muitas pessoas sofrem de instabilidade sentada, o que pode comprometer a independência funcional e levar a complicações secundárias de saúde. Nosso protocolo tem o potencial de avaliar, desafiar e melhorar o equilíbrio durante a sessão. Nossa técnica combina elementos de ferramentas de pesquisa de equilíbrio existentes em um novo dispositivo que é otimizado para uso clínico e acessibilidade.

Indivíduos que sofrem com uma nova deficiência muscular podem lutar para manter o equilíbrio sentado. Nosso protocolo fornece acesso a técnicas de avaliação e treinamento que são conhecidas por beneficiar resultados de reabilitação de equilíbrio. Este protocolo pode ser aplicado para investigar mecanismos de controle de equilíbrio e otimizar métodos de feedback sensorial.

Novos usuários deste protocolo devem ter certeza de usar nosso desenho suplementar e arquivos de modelo sólidos para produzir uma réplica funcional do dispositivo. No início, solde uma porca base a uma placa de aço para construir uma interface de fixação para bases hemisféricas intercambiáveis. Usando uma máquina de fresar numérica computadorizado, ou máquina de fresagem CNC, construa um chassi cilíndrico, tampa e base a partir de polietileno, em seguida, parafuso a placa base para a base, e coloque o chassi na base.

Use a máquina de fresar para construir uma manga de cloreto de polivinil cilíndrico de 37 mm de comprimento e 32 mm de diâmetro externo que se encaixa em uma haste roscada. Depois de soldar flanges de aço para cada lado de um engate de aço, aparar o engate para a frente da base. Use uma máquina de giro CNC para construir cinco cilindros idênticos de polietileno de 63 mm de altura e 152 mm de diâmetro.

No centro da superfície superior de cada cilindro, corte um orifício de 32 mm a uma profundidade de 38mm para que ele se encaixe na manga cilíndrica com alguma interferência. Na superfície inferior de cada cilindro, use a máquina giratória CNC para cortar uma base uniformemente curvada com o raio único de curvatura para cada um dos cinco cilindros, mantendo a altura total de 63mm. Para construir o acessório de suporte para a perna, solde primeiro uma inserção de engate de aço de 70 mm perpendicularmente a uma extremidade de uma extrusão de aço de 575 mm.

Na outra ponta, aperte um apoio cilíndrico de aço de 300 mm à extrusão. Use uma serra de fita para cortar uma barra de aço retangular de 29 por 100mm a um comprimento de aproximadamente 160 mm para que pese 3,6kg. Insira a barra de aço na parte de trás do chassi para contrabalançar o acessório de suporte da perna e monte o dispositivo.

Insira os pinos de cívis através do engate e da inserção de engate para conectar o suporte da perna. Em seguida, ajuste a localização do grampo à altura do apoio ao pé desejada. Enfie a haste no pino base, de tal forma que aproximadamente 35 mm da haste se projeta da base, e insira a haste saliente na base curva desejada.

Aplique a fita de aderência na tampa e cubra o dispositivo com a tampa. Para instrumentar o dispositivo, conecte uma unidade de medição inercial e oito tachters vibratórios a um microcontrolador. Programe o microcontrolador de tal forma que leia ângulos de inclinação anteroposterior e mediolateral da unidade de medição inercial, e gira os tachters vibratórios sobre ou desligados com base nos ângulos de inclinação.

Fixar a unidade de medição inercial no centro do chassi e organizar os tachters vibratórios em um octógono regular com um raio de 10cm, centrado 8cm anterior do centro do chassi, de modo que eles vão ficar sob o assento de uma pessoa de tamanho médio. Em seguida, conecte o microcontrolador a um computador e abra a interface do usuário do software. Para realizar os experimentos de equilíbrio, recrute participantes que estejam livres de distúrbios neurológicos e musculoesqueléticos, e dor aguda ou crônica nas costas, e regise a idade, peso e altura de cada participante.

Em seguida, abra a interface do usuário. O gráfico da bússola mostra o ângulo de inclinação do dispositivo, além de metade da velocidade de inclinação do dispositivo nas direções anteroposterior e mediolateral. Antes de cada teste de equilíbrio, instrua o participante a usar fones de ouvido com cancelamento de ruído, dobrar os braços no peito, manter uma postura vertical o máximo possível e sinalizar verbalmente quando estiver pronto.

Use os menus suspensos na seção parâmetro de teste da interface do usuário para rotular a dificuldade atual e a condição ocular e clique em gravar para iniciar o teste. Para ensaios com os olhos abertos, instrua o participante a se concentrar em um ponto fixo em frente para ajudar a manter o equilíbrio. Para ensaios com os olhos fechados, use uma venda para garantir que o participante seja completamente privado de feedback visual.

Realize 20 30 segundos de testes de equilíbrio sentados em série, fazendo pausas como garantido para evitar a fadiga, e parando a qualquer momento, se necessário. Um algoritmo calculará quais limiares de feedback anteroposterior e mediolateral usarão e exibirão os limites na coluna Q3 da interface do usuário. Os limiares de feedback vibrotactile podem ser otimizados para fornecer dicas de feedback sobre direção e tempo que são adaptados para uma determinada tarefa ou objetivo.

Após quatro ensaios de familiarização, copie os valores da coluna Q3 na coluna direita e clique em atualizar os limites de feedback mostrados no gráfico da bússola com base no quarto teste de familiarização. À medida que os ângulos de inclinação anteroposterior e mediolateral são automaticamente armazenados em tempo real em um arquivo de texto para análise, analise os sinais anteroposterior e mediolateral para caracterizar o desempenho sentado para cada uma das condições experimentais. Esta tabela mostra as medidas postero-gráficas derivadas de inclinações de superfície de suporte anteroposterior e mediolateral, em média, para 144 ensaios de equilíbrio, e realizadas por 12 participantes em cada condição experimental.

Observações de inclinação anteroposterior foram significativamente diferentes entre as condições de equilíbrio de olho aberto e olhos fechados para a frequência média-raiz, frequência centroidal e dispersão de frequência. Consistentes com outros relatórios, essas medidas posterográficas podem discriminar entre tarefas de equilíbrio durante os ensaios em que o sistema de feedback vibrotactile estava ativo. A frequência centroidal das observações de inclinação anteroposterior foi significativamente maior do que durante os ensaios de controle.

Consistente com outros relatórios, este protocolo de feedback vibrotactile tem um efeito mensurável no desempenho do equilíbrio. Todos os componentes estruturais possuem um modelo sólido correspondente e desenho que estão disponíveis para download e podem ser usados para replicar o processo de construção. O procedimento pode ser usado para testar hipóteses sobre a natureza fundamental da sessão vertical dinâmica e a eficácia do feedback vibrotátil como técnica de treinamento de equilíbrio.

Esta pesquisa fornece uma base crítica para o trabalho futuro em ferramentas de avaliação clínica e treinamento para populações com equilíbrio de assentos prejudicados para melhorar sua qualidade de vida. As ferramentas elétricas usadas para construir este dispositivo podem causar danos corporais;por favor, siga todos os protocolos de segurança.