Summary
ووضعت منصة جلوس وتجميعها أن يزعزع سلبية الموقف الجلوس في البشر. أثناء المهمة للمستخدم تثبيت الاستقرار، ووحدة قياس القصور الذاتي سجلات الحركة للجهاز، وتهتز عناصر تقديم ردود الفعل على أساس الأداء للمقعد. يمكن استخدام جهاز محمول، وتنوعاً في إعادة التأهيل، والتقييم، ونماذج التدريب.
Abstract
اضطرابات الوضعي، تتبع الحركة، وردود الفعل الحسية هي التقنيات الحديثة المستخدمة للتحدي، وتقييم، وتدريب يجلس منتصبا، على التوالي. وهدف البروتوكول المتقدمة هي لتشييد وتشغيل منصة جلوس التي يمكن أن تكون سلبية على زعزعة استقرار بينما وحدة قياس القصور يوضحها الحركة وتسليم عناصر تهتز التغذية المرتدة عن طريق اللمس للمستخدم. المرفقات مقعد للتبادل يغير مستوى الجهاز بأمان التحدي يجلس التوازن واﻻستقرار. متحكم مدمج يسمح لصقل المعلمات التغذية المرتدة لزيادة وظيفة حسية. تلخيص التدابير بوستوروجرافيك، نموذجية من بروتوكولات تقييم التوازن، إشارات الحركة المكتسبة أثناء محاكمات التوازن موقوت. لا يوجد أي بروتوكول الجلوس الديناميكي لتاريخ يوفر التحدي متغير والقياس الكمي، وردود الفعل الحسية خالية من المعوقات المختبرية. نتائجنا تثبت أن المستخدمين غير المعوقين من معرض الجهاز التغييرات الهامة في التدابير بوستوروجرافيك عندما يتم تبديل صعوبة التوازن أو الذبذبات الملاحظات المقدمة. الأجهزة المحمولة، وتنوعاً بالتطبيقات الممكنة في إعادة التأهيل (بعد إصابة الهيكل العظمى أو العضلات أو الأعصاب) والتدريب (للرياضة أو الوعي المكاني)، والترفيه (عن طريق الواقع الافتراضي أو زيادة) والبحث (من الاضطرابات المتصلة بالجلوس).
Introduction
يجلس منتصبا شرط أساسي لوظائف حسي حركي البشرية الأخرى، بما في ذلك الحركات الماهرة (مثلاً، كتابة) وقلق توازن المهام (مثلاً، يركبون قطار). لإعادة تأهيل وتحسين وظائف الجلوس وما يتصل بها، وتستخدم تقنيات التدريب الحديثة التوازن: الأسطح غير مستقرة التشويش الجلوس1،2 ، وتتبع الحركة يوضحها التوازن إجادة3،4 . تحسين نتائج التدريب التوازن عندما يتم تسليم الاهتزاز إلى نص باستخدام الأنماط التي تطابق الأداء5. مثل هذه الملاحظات الحسية من الواضح أنها فعالة كإعادة التأهيل وطريقة التدريب؛ حتى الآن، أساليب التغذية المرتدة الحسية الحالية تتجه نحو التوازن الدائمة وتتطلب معدات مختبر6،7.
وغرض العمل الذي عرضه هنا هو بناء جهاز محمول يمكن جلس عليها وزعزعت سلبية بمختلف درجات بينما الأدوات المضمنة تسجيل موقفها وتقديم التغذية المرتدة الذبذبات إلى السطح للجلوس. يدمج هذا المزيج من أدوات العمل السابقة بشأن تمايل كراسي2،4 وردود فعل الذبذبات5،6،7، مما يجعل فوائد هذه الأدوات أكثر قوة وموجودا. وقدم أيضا إجراء تدريب الجلوس منتصبا وتحليلاً للنتائج الكمية، عقب الأدب المنشأة بشأن التدابير بوستوروجرافيك8. هذه الأساليب مناسبة لدراسة آثار يجلس ممارسة التوازن مع سطح غير مستقرة عندما جنبا إلى جنب مع ردود الفعل الذبذبات. وتشمل التطبيقات المتوقعة التدريب الرياضي، التحسين العام للتنسيق الحركي، وتقييم توازن الكفاءة، وفي أعقاب إعادة تأهيل الهيكل العظمى، العضلي، أو عصبية الإصابة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
جميع الأساليب الموصوفة هنا عليها المجلس أخلاقيات البحوث الصحية من جامعة ألبرتا.
1-بناء وتجميع المكونات الهيكلية
- بناء واجهة مرفق لقواعد الكرة للتبادل: لحام الجوز قاعدة لوح لحام الصلب.
- استخدام كمبيوتر عددية التي تسيطر (الحاسب الآلي) طحن آلة لبناء هيكل أسطواني، غطاء، وقاعدة من البولي إيثيلين، كما هو مبين في الشكل 1. الترباس الصفيحة القاعدية للقاعدة والقاعدة للهيكل.
ملاحظة: ميزات مطحنة لمرفق من المسامير والأجزاء الأخرى وفقا لملفات الرسم وملفات النموذج الثلاثي الأبعاد الصلبة شريطة (انظر التكميلية الملفات 1 و 2). كافة المكونات الهيكلية على نموذج صلبة مناظرة والرسم المتوفرة للتحميل ويمكن استخدامها لإجراء نسخ متماثل في عملية البناء. - استخدام آلة طحن لتشييد الأكمام أسطواني البولي فينيل كلوريد التي تناسبها على قضيب خيوط، كما هو مبين في الشكل 1. جعل الأكمام الطويلة، مع قطر خارجي من 32 مم 37 ملم.
- لحام الصلب الشفاه على كل جانب من عقبة الصلب، كما هو مبين في الشكل 1. الترباس العقبة على الجزء الأمامي القاعدة.
- استخدام آلة تحول باستخدام الحاسب الآلي لتشييد 5 اسطوانات متطابقة من البولي إيثيلين، كل منها بارتفاع 63 مم وقطرها 152 مم. في وسط السطح العلوي لكل اسطوانة، قطع حفرة 32 مم بعمق 38 مم حيث يناسب الأكمام أسطواني (انظر "الخطوة 1-3"-أعلاه) مع بعض التدخل.
- على السطح السفلي لكل اسطوانة، استخدام الحاسب الآلي آلة تحول لقص قاعدة موحدة منحنى نصف قطرها فريدة من نوعها لانحناء لكل من الاسطوانات 5، الحفاظ على الارتفاع الإجمالي 63 ملم، كما هو مبين في الشكل 2.
ملاحظة: تحديد نصف قطر انحناء وارتفاع قاعدة استقرار الجهاز. إنصاف أقطار المقترحة من الانحناء لهذا الارتفاع ما بين 110 مم (غير مستقرة) و 250 ملم (غير مستقر قليلاً)، كما هو مبين في الجدول 1. - بناء على مرفق دعم ساق كما هو موضح في الشكل 3، بأول لحام صلب 70 ملم عقبة إدراج عمودياً إلى نهاية واحدة من النتوء الصلب 575 مم. في الجانب الآخر، المشبك مسند القدمين 300 ملم أسطواني فولاذية النتوء.
ملاحظة: لإبعاد الجزء مفصلة، راجع 1 ملف تكميلي (الرسوم) و التكميلي ملف 2 (نماذج ثلاثية الأبعاد الصلبة). - استخدام المنشار الشريطي قطع صلب مستطيلة بار (29 ملم من 100 ملم) بطول حوالي 160 مم حيث أن يزن 3.6 كجم. إدراج شريط الصلب في الجزء الخلفي من الهيكل لموازنة مرفق دعم الساق، كما هو مبين في الشكل 1.
- قم بتجميع الجهاز كما هو موضح في الشكل 4. الاتصال دعم الساق عن طريق إدراج دبابيس clevis عن طريق العقبة وعقبة إدراج. ضبط مكان المشبك للارتفاع بقية القدم المرجوة. مؤشر ترابط القضيب في استيلاد قاعدة أن يبرز حوالي 35 ملم القضيب من القاعدة. إدراج قضيب بارزة في قاعدة المنحنى المطلوب.
- تطبيق الشريط قبضة أو تنجيد مناسبة أخرى للغطاء. وضع الغطاء.
2-تحرير الجهاز
- الحصول على متحكم (انظر الجدول للمواد)، وحدة قياس القصور الذاتي وثمانية تاكتورس تهتز. قم بتوصيل تاكتورس وحدة وتهتز قياس القصور الذاتي متحكم دقيق.
- برنامج متحكم دقيق مثل أن يقرأ أنتيرو الخلفي (AP) والميل (ML) الجانبية ميديو زوايا من وحدة قياس القصور الذاتي ويتحول تاكتورس الاهتزاز أو إيقاف تشغيله استناداً إلى زوايا إمالة. انظر 3 الملف التكميلي (متحكم المثالية البرنامج النصي) وخطوة 2.2.1.
ملاحظة: وحدات قياس القصور الذاتي التي تستخدم مقاييس التسارع وجيروسكوبات عرضه للخطأ. القيام بمعايرة موضعية من أجهزة الاستشعار: ضع الجهاز على سطح مستو واستخدام هذا الموقف كأساس لكافة القياسات التالية. استخدام نظام التقاط الحركة أو نهج مماثل للتحقق من صحة القياسات زاوية الميل والتأكد من أنها دقيقة بما فيه الكفاية في جميع أنحاء النطاق المتوقع للاستخدام (المكانية والزمانية). ضمان تاكتورس تهتز تعمل على تردد لا يزيد عن 200 هرتز، بغية الحث على رد واحد من مستقبلات حسية في جلد الإنسان أو العضلات9.- تحميل البرنامج النصي متحكم الذي يولد الإشارات فيبروتاكتيلي استناداً إلى إشارة تحكم ردود فعل الذي يمثل مبلغ مرجح من زاوية الميل AP (أو مل) والسرعة.
ملاحظة: الكمبيوتر ينشط ثلاثة تاكتورس الأقرب إلى جبهة اليسار، حق،، أو ظهر على السطح عند إشارة التحكم تجاوز عتبة في هذا الاتجاه؛ أو خمس تاكتورس إذا يتم تجاوز حد AP ومل في وقت واحد؛ أيا من تاكتورس تنشط عند إشارة التحكم دون العتبة في كلا الاتجاهين (أي، في منطقة لا-التغذية المرتدة).
- تحميل البرنامج النصي متحكم الذي يولد الإشارات فيبروتاكتيلي استناداً إلى إشارة تحكم ردود فعل الذي يمثل مبلغ مرجح من زاوية الميل AP (أو مل) والسرعة.
- تأمين وحدة قياس القصور الذاتي في وسط الهيكل. ترتيب تاكتورس تهتز على مثمن عادية مع دائرة نصف قطرها 10 سم، محورها الأمامي من وسط الهيكل 8 سم حتى أن كانت ستقع تحت مقعد الشخص المتوسط الحجم10. ويبين الشكل 4صورة فوتوغرافية لأحد الترتيبات المحتملة.
ملاحظة: إذا لم تكن قوية بما فيه الكفاية ليهتز للمستخدم، وتحسين التفاعل بين تاكتور والجلد بقطع ثقوب في الغطاء وفيكساتينج تاكتورس تهتز استواء الهزاز للراحة مع السطح. إذا كان الأسلوب المستخدم لتأمين الهزاز في مكان يسبب الملطف للاهتزاز، النظر في استخدام حاوية تركيب يتكون من جزئين بدبوس تحديد تناسب فضفاضة، كما هو مبين في الشكل 5. - الاتصال متحكم دقيق سطح المكتب أو الكمبيوتر المحمول كمبيوتر عن طريق ناقل تسلسلي عالمي (USB) أو أسلوب الاتصال مناسبة أخرى. قم بفتح واجهة المستخدم، وهو موضح في الشكل 6.
ملاحظة: بدلاً من ذلك، توصيل متحكم دقيق ببطارية أو مصدر الطاقة. وهذا يحسن قابلية للجهاز، ولكن يحول دون واجهة مستخدم.
3-المثالية التقييم وبروتوكول التدريب
- تعيين المشاركين القابلين الذين خالية من الاضطرابات العصبية أو العضلية والأم الظهر الحادة أو المزمنة. تسجيل كل مشارك العمر والوزن والطول. ثم، لكل مشارك، بتنفيذ الإجراء التالي.
- قم بفتح واجهة المستخدم (الشكل 6). يظهر الرسم البياني البوصلة زاوية الميل للجهاز بالإضافة إلى نصف سرعته الميل في اتجاه AP (المحور الرأسي) واتجاه مل (المحور الأفقي).
- قبل كل رصيد المحاكمة، إرشاد المشاركين لارتداء سماعات إلغاء الضوضاء، أمثال له أو ذراعيها عبر الصدر، الحفاظ على موقف تستقيم قدر الإمكان، ولفظيا جديلة المجرب للاستعداد.
- تنفيذ عشرين 30 ثانية يجلس محاكمات التوازن في سلسلة11، أخذ راحة حسبما يتطلبه الأمر لتجنب التعب، والتوقف في أي وقت إذا لزم الأمر.
- تسلسل المحاكمات على النحو التالي (على سبيل المثال فقط): عشوائياً اختيار واحد من اثنين تركيبات "قاعدة الاستقرار شرط المستوى/العين"، يشار إلى توازن بين شروط (قاعدة أكثر صعوبة وقاعدة عيون مفتوحة؛ أو أقل صعوبة وتغمض عينيها)12. إجراء أربع محاكمات بأول شرط التوازن إلى تعريف المشارك بالمهمة وتحديد عتبات إشارة التحكم المناسبة تاكتورس تهتز في المقعد (راجع الخطوة 3.4.5 أدناه).
ملاحظة: من الصعب أكثر على الحفاظ على التوازن على قاعدة نصف قطرها انحناء من قاعدة صغيرة مع نصف قطرها كبير انحناء (الاستقرار النسبي لكل خمس قواعد للتبادل ويبينالجدول 1 ). قد تم العثور على أربع تجارب كافية لتحقيق أداء مستقر مهمة التوازن2. - عشوائياً حدد ثلاثة من المحاكمات الست التالية مراقبة المحاكمات: إيقاف تاكتورس تهتز طوال مدة هذه المحاكمات. لتشغيل أو إيقاف تشغيل الملاحظات الذبذبات، تبديل شريط التمرير التغذية المرتدة للإعداد المطلوب في واجهة المستخدم. تكرار هذا التسلسل من عشر تجارب للتوازن والشرط الثاني.
- تسمية العين وصعوبة الوضع الحالي عن طريق اختيار من القوائم المنسدلة في المقطع معلمات الابتدائية من واجهة المستخدم. انقر فوق سجل لبدء المحاكمة.
ملاحظة: سلامة المشاركين أمر بالغ الأهمية. ينبغي الإشراف على جميع أنشطة التوازن المجرب وتكون على استعداد لتقديم المساعدة في حالة فقدان التوازن. تطهير المنطقة من أي مخاطر محتملة ويكون على بينه من بروتوكولات الطوارئ المحلية. - للمحاكمات بعيون مفتوحة، إرشاد المشاركين إلى التركيز على نقطة ثابتة الأمام مباشرة المساعدة في الحفاظ على التوازن. للمحاكمات مع عيون مغلقة، استخدام العصابة لضمان عدم حرمان المشارك تماما الملاحظات البصرية.
ملاحظة: لنماذج التوازن حيث ينبغي تقييد حركة القدمين، إرفاق دعم سيرا على الأقدام وإدراج موازنة تحت الغطاء. - يحسب فيها عتبات ردود الفعل AP ومل استخدام خوارزمية ويعرضها في العمود Q3 من واجهة المستخدم. بعد أربع محاكمات إطلاعية، نسخ القيم المعروضة في العمود Q3 في عمود كتابة ، ومن ثم انقر فوق تحديث لتحديث عتبات ردود الفعل هو مبين في الرسم البياني البوصلة (الوردي) التي تستند إلى التعريف الرابع المحاكمة.
ملاحظة: القيم المحسوبة عتبة المعروضة في العمود Q3 واجهة مساوية للربع الثالث لكل اتجاه الميل (AP، مل) أثناء المحاكمة السابقة. نظام التغذية المرتدة هذا يستند إلى المفهوم أن تحسين وظيفة التوازن عند ردود الفعل هو الأمثل لكل الأفراد13،14، بينما توفر أيضا الكثير من ردود الفعل قد يضر بالتعلم15. متى تم تحديد قيم العتبة اثنين لفرد بعينه، أن تبقى ثابتة لهذا الفرد ليتمكن من تقييم التحسينات على مر الزمن، أو بتدخل.
- تسلسل المحاكمات على النحو التالي (على سبيل المثال فقط): عشوائياً اختيار واحد من اثنين تركيبات "قاعدة الاستقرار شرط المستوى/العين"، يشار إلى توازن بين شروط (قاعدة أكثر صعوبة وقاعدة عيون مفتوحة؛ أو أقل صعوبة وتغمض عينيها)12. إجراء أربع محاكمات بأول شرط التوازن إلى تعريف المشارك بالمهمة وتحديد عتبات إشارة التحكم المناسبة تاكتورس تهتز في المقعد (راجع الخطوة 3.4.5 أدناه).
- AP ومل زوايا الإمالة يتم تخزينها تلقائياً، وفي الوقت الحقيقي، في ملف نصي للتحليل، تحليل الإشارات AP ومل لتميز أداء الجلوس لكل من الظروف التجريبية.
- في وقت المجال، حساب التدابير التالية بوستوروجرافيك من كل سلسلة الوقت8: الجذر-يعني-ساحة (مقياس للفرق الحركة) ومتوسط السرعة (مقياس لمعدل السرعة الزاوي للحركة).
- في مجال التردد، حساب التدابير التالية بوستوروجرافيك من كل سلسلة الوقت8: تردد سينترويدال (مقياس للتردد الحركة عموما) وتشتت التردد (مقياس للفرق في التردد الحركة)8 .
- استخدم نموذج مختلط خطي لتقدير وتميز آثار عاملين الآثار الثابتة وشرط التوازن (استقرار مستوى والعين شرط جنبا إلى جنب) (1) وردود الفعل (2) فيبروتاكتيلي، على كل من التدابير بوستوروجرافيك (المتغيرات التابعة)، النظر في العلاقة بين القياسات المتكررة من كل مشارك16 (عامل الآثار العشوائية واحد).
- اختبار أهمية الآثار الثابتة بحساب نسبة الفرق بين مجموعة الوسائل اللازمة للفرق من المخلفات، ومقارنة النتيجة لتوزيع F.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
يظهر الجدول 2 ، لكل حالة تجريبية، التدابير بوستوروجرافيك المستمدة من الملاحظات من وكالة اسوشييتد برس ومل الدعم يميل السطحية، بلغ ما يزيد على 144 محاكمات التوازن يؤديها 12 مشاركاً (2 × 2 × 3 تجارب كل مشارك).
تأثير تغيير شرط التوازن: واختير الشرط الأساسي يعتمد على حالة العين (أي، عندما أغلقت العينين، القاعدة كانت أكثر استقرارا). وهكذا، شرط القاعدة والعين معا تعتبر متغير مستقل واحد (شرط التوازن). الملاحظات لإمالة AP قد تختلف اختلافاً كبيرا بين شروط التوازن هما الجذر-يعني-ساحة والتردد سينترويدال وتشتت التردد (وفقا للاختبارات و التغيير المقدرة، α = 0.05). ويرد التغيير المحسوبة في كل من التدابير (المتوسط والانحراف المعياري) في الرقم 7 و الرقم 8. تتسق مع التقارير الأخرى، يمكن أن تميز هذه التدابير بوستوروجرافيك بين توازن المهام4.
تأثير تغيير حالة التغذية المرتدة: خلال المحاكمات عندما كان نظام التغذية المرتدة فيبروتاكتيلي النشطة، تكرار الملاحظات إمالة AP سينترويدال أعلى بكثير من خلال مراقبة المحاكمات (وفقا للاختبارات و التغيير المقدرة، α = 0.05). ويبين الرقم 9 و الرقم 10التغيير المحسوبة في كل التدابير بوستوروجرافيك (المتوسط والانحراف المعياري). وتمشيا مع تقارير أخرى، هذا البروتوكول ردود الفعل فيبروتاكتيلي له تأثير قابل لقياس في ميزان الأداء17.
رقم 1: عرض للجمعية الشاسيه. وتشمل المكونات الهيكلية: غطاء (1)؛ (2) ثقلاً؛ (3) أسطواني الهيكل؛ (4) قاعدة مسمار؛ (5) عقبة لمرفق مرفقات دعم الساق (الشكل 3)؛ (6) قاعدة؛ وقضبان (7,8)، والاكمام لمرفق واحد من خمس اسطوانات للتبادل (الشكل 2). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: عرض الجانب من وحدة نمطية قاعدة منحنية. كل واحدة من خمس وحدات بارتفاع إجمالي 63 مم وقطرها فريدة من نوعها لانحناء، الذي ينظم صعوبة الحفاظ على التوازن على السطح للجلوس. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 3: عرض المرفق دعم الساق. دعم الساق، تتألف من عقبة، المشبك، والانتهاء من التوصيل، ساحة طويلة 600 مم ويمكن إزالتها أثناء النقل للجهاز أو للسماح للمستخدم البديل الساقين بحرية أثناء ممارسة التوازن. لإبعاد الجزء مفصلة، راجع 1 الملفات التكميلية (الرسوم) و 2 (نماذج ثلاثية الأبعاد الصلبة). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: جهاز فيبروتاكتيلي التغذية مرتدة لتقييم التوازن مقاعدهم والتدريب- (أ) عرض المرفقات للجهاز. المكونات هو موضح فيما يلي: (1) قاعدة، والهيكل، وغطاء؛ (2) النتوء الصلب لمسند المرفق؛ (3) اثنان دبابيس clevis تأمين مسند القدمين؛ (4) مسند المرفق من الارتفاع قابل للتعديل؛ و (5) منحنى واحدة من خمس وحدات قاعدة. يمكن فصل هذه المكونات لتسهيل النقل أو التخزين. لإبعاد الجزء مفصلة، راجع 1 الملفات التكميلية (الرسوم) و 2 (نماذج ثلاثية الأبعاد الصلبة). (ب) عرض أعلى الصورة من الجهاز. تم إزالة الغطاء للكشف عن الأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك: وحدة قياس القصور الذاتي لإيواء من ضميمة طباعة مخصصة (في الوسط)؛ لوحة متحكم دقيق مع اتصال الناقل التسلسلي العالمي (لليسار)؛ الهزاز الإلكترونية الثمانية الذي عقد في حاويات مخصصة المطبوعة (منتصف المنطقة)؛ والصلب بار (أعلى) موازنة مسند عدل هذا الرقم من ويليامز et al. 18 . أعيد نشرة بإذن ASME، من "التصميم والتقييم لتجهيزها تمايل المجلس لتقييم وتدريب يجلس التوازن الدينامي" في مجلة الهندسة النشاط الحيوي، ويليامز الإعلانية، بصير سؤال وجواب، كوماوات AS، آغاروال ك، ح روحاني، Vette آه، vol. 140، نيسان/أبريل 2018؛ إذن من خلال مركز إزالة حقوق الطبع والنشر، وشركة الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5: جزئين تصاعد الضميمة تهتز تاكتورس. ثقب 4 ملم في العلبة تاكتور (أعلى) مزودة فضفاضة على مم 3 تحديد دبوس في منهاج تصاعد (السفلي) لتقليل الاهتزاز الملطف. لإبعاد الجزء مفصلة، راجع 1 الملفات التكميلية (الرسوم) و 2 (نماذج ثلاثية الأبعاد الصلبة). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 6: واجهة المستخدم- هذه واجهة المستخدم يسمح للمستخدمين بتحديد عتبات ردود فعل فيبروتاكتيلي والحصول على البيانات اللازمة. تتناسب طول واتجاه المتجه في الرسم البياني لعلم الحركة الجهاز. ويعكس المستطيل عتبات AP ومل للتغذية المرتدة. وقد تم تعديل هذا الرقم من ويليامز et al. 18 . أعيد نشرة بإذن ASME، من "التصميم والتقييم لتجهيزها تمايل المجلس لتقييم وتدريب يجلس التوازن الدينامي" في مجلة الهندسة النشاط الحيوي، ويليامز الإعلانية، بصير سؤال وجواب، كوماوات AS، آغاروال ك، ح روحاني، Vette آه، vol. 140، نيسان/أبريل 2018؛ إذن من خلال مركز إزالة حقوق الطبع والنشر، وشركة الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 7: نتائج التلاعب المهمة في مجال الوقت. تغيير الوقت نطاق التدابير بوستوروجرافيك عند المشاركين إغلاق عيونهم، وفي نفس الوقت قم بالتبديل إلى قاعدة أكثر استقرارا (المتوسط والانحراف المعياري؛ النجمة يمثل تغيرا كبيرا وفقا لاختبار F، α = 0.05). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 8: نتائج التلاعب المهمة في مجال التردد. التغيير في مجال التردد بوستوروجرافيك التدابير عند المشاركين إغلاق عيونهم، وفي نفس الوقت قم بالتبديل إلى قاعدة أكثر استقرارا (الانحراف يعني والمعيارية؛ والعلامات النجمية تمثل تغيرا كبيرا وفقا لاختبار F، α = 0.05). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 9: النتائج فيبروتاكتيلي التغذية المرتدة في الوقت-المجال. تغيير الوقت نطاق التدابير بوستوروجرافيك عندما يتم تزويد المشاركين بالتغذية المرتدة فيبروتاكتيلي المستندة إلى الأداء (المتوسط والانحراف المعياري؛ لا تغييرات كانت إحصائيا وفقا لاختبار F، α = 0.05). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 10: نتائج التغذية الراجعة فيبروتاكتيلي في مجال التردد. تغيير في مجال التردد بوستوروجرافيك التدابير عندما يتم تزويد المشاركين بالتغذية المرتدة فيبروتاكتيلي المستندة إلى الأداء (المتوسط والانحراف المعياري؛ النجمة يمثل تغيرا كبيرا وفقا لاختبار F، α = 0.05). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| نصف قطر انحناء (سم) | ||
| معظم مستقرة | 25 | أقل صعوبة في تحقيق التوازن بين |
| 20 | ||
| 15 | ||
| 13 | ||
| أقل استقرارا | 11 | أكثر صعوبة لتحقيق التوازن بين |
الجدول 1: خصائص هندسية قواعد قابلة للتبديل. ارتفاع مجموع كل وحدة قاعدة 63 مم؛ وهكذا، قاعدة نصف قطرها أصغر من انحناء، عندما يعلق على الجهاز، وأقل استقرارا من قاعدة نصف قطرها أكبر من انحناء.
| مقياس بوستوروجرافيك | اتجاه الميل | حالة تجريبية | |||
| فتح عينيك | مغمض العينين | ||||
| سطح غير مستقرة جداً | أقل ما يقال عن عدم استقرار السطح | ||||
| اهتزاز | اهتزاز | اهتزاز | اهتزاز | ||
| إيقاف تشغيل | على | إيقاف تشغيل | على | ||
| الجذر-يعني-ساحة | أنتيرو الخلفي | 1.60 | 1.62 | 2.01 | 1.70 |
| [درجات] | ميديو الجانبية | 1.53 | 1.61 | 1.80 | 1.74 |
| يعني السرعة | أنتيرو الخلفي | 2.75 | 3.01 | 2.85 | 2.94 |
| [درجات/s] | ميديو الجانبية | 3.04 | 3.14 | 3.38 | 3.44 |
| التردد سينترويدال | أنتيرو الخلفي | 0.418 | 0.449 | 0.370 | 0.423 |
| [هرتز] | ميديو الجانبية | 0.462 | 0.467 | 0.465 | 0.471 |
| تشتت التردد | أنتيرو الخلفي | 0.659 | 0.654 | 0.685 | 0.661 |
| [-] | ميديو الجانبية | 0.651 | 0.651 | 0.662 | 0.669 |
الجدول 2: النتائج حسب شروط التوازن وردود الفعل- ملخص التدابير المستمدة من يميل AP ومل أثناء المحاكمات الجلوس غير مستقرة. دعم الاستقرار السطحي بالإضافة إلى شرط العين، فضلا عن مستوى الاهتزاز هي المتغيرات التلاعب بها. تم حساب متوسط التدابير عبر جميع المشاركين.
الملف التكميلي 1: اضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الملف التكميلي 2: اضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الملف التكميلي 3: اضغط هنا لتحميل هذا الملف.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
وترد أساليب لبناء أحد الأجهزة المحمولة، والآلية، لجلوس. الجهاز المحمولة ودائمة، بناء على الدراسات السابقة لتمايل كراسي2،4 وردود فعل الذبذبات5،،من67 لجعل فوائد هذه الأدوات أكثر قوة وموجودا . يتبع البروتوكول الجمعية في الاتجاه المعاكس لتحضير الجهاز للنقل أو التخزين. يمكن التضمين صعوبة مهمة تحقيق التوازن عن طريق ربط القواعد مع الانحرافات المختلفة. يتم اختيار صعوبة المهمة الحرجة؛ وينبغي أن زعزعة الاستقرار المستخدمين لتسهيل التدريب النشط دون المخاطرة بالإصابة.
المراقبة في الوقت الحقيقي، وتعديل الأدوات المضمنة التي تعتمد على الاتصالات التسلسلية بين متحكم دقيق وواجهة المستخدم؛ خلل وظيفي للجهاز يتطلب كلا من البرامج والأجهزة استكشاف الأخطاء وإصلاحها. تأكد من أن كافة أجهزة اتصالات مؤمنة. رصد إخراج تسلسلي متحكم دقيق لوحدات البايت غير متوقعة. التحقيق في برنامج واجهة المستخدم للأخطاء. إذا استمرت مشكلة، راجع مصمم ميكاترونكس ذوي خبرة.
إجادة التوازن يتسم بالتدابير بوستوروجرافيك المستمدة من الملاحظات الحركية للسطح للجلوس. وبدلاً من ذلك، نلاحظ وسط الضغوط التي تمارس على لوحة قوة، الذي يرتبط ب زاوية ميل السطح2، لكن يتطلب معدات إضافية. تدابير بوستوروجرافيك من موثوقية متفاوتة بين الدورتين2 وحساسية مختلفة تحقيق التوازن بين تحسين أو اضطراب19. السرعة الجذر-يعني-ساحة، يعني، وتواتر سينترويدال، وتشتت التردد من التدابير بوستوروجرافيك المشتركة التي لوحظ أن يكون خطيا مستقلة عن بعضها البعض. النظر في تعديل بروتوكول تحليل الإشارات لمعالجة أهداف تقييم خاص.
يسلم الجهاز المحفزات فيبروتاكتيلي إلى مقر وفقا لأداء مهمة تحقيق التوازن. التكوين الأمثل لمراقبة ردود الفعل haptic هو موضوع الدراسة المستمرة وخطوة حاسمة في هذا البروتوكول، كما قد يؤثر على بعض استراتيجيات التغذية المرتدة التعلم موتور20. وثبت أساليب التغذية المرتدة فيبروتاكتيلي القائمة لتحسين وظيفة توازن دائمة وكثيرة أخرى المهام الحركية6،7. تاكتورس جزءا لا يتجزأ من مقعد تجعل أسلوب التغذية المرتدة فيبروتاكتيلي موجوداً لنماذج التوازن مقاعدهم. التطبيقات المستقبلية قد تشمل الرياضة تقييم التوازن إتقان، البحث عن التوازن الاضطرابات، وفي أعقاب إعادة تأهيل الهيكل العظمى، العضلي، أو عصبية الإصابة، ألعاب الواقع الافتراضي أو زيادة التدريب، التدريب التوجه المكاني.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
الكتاب التنويه بجهود التصميم لطلاب المرحلة الجامعية كوماوات سينغ ابوسالم، آغاروال كشيتيج وبصير كوين، تشيونغ بنيامين، كارولين كولينز، سارة لوجكزيك، ديريك شلينكر، كاثرين شعيب وزيلينسكي آرثر. تم تمويل هذه الدراسة جزئيا من خلال "منحة الاكتشاف" من العلوم الطبيعية ومجلس البحوث الكندي الهندسية (رجبين-2014-04666).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Chassis | McMaster-Carr | 8657K421 | Moisture-Resistant LDPE Polyethylene Sheet 1-1/2" Thick, 24" X 24" |
| Lid | McMaster-Carr | 8657K414 | Moisture-Resistant LDPE Polyethylene Sheet 1/4" Thick, 24" X 24" |
| Base | McMaster-Carr | 8657K414 | Moisture-Resistant LDPE Polyethylene Sheet 1/4" Thick, 24" X 24" |
| Grip-Tape | McMaster-Carr | 6243T471 | Nonabrasive Antislip Tape, Textured, 6" Wide Strip, 2' Long, Black |
| Base Nut | McMaster-Carr | 90596A039 | Steel Round-Base Weld Nut, 5/8"-11 Thread Size |
| Weld Plate | McMaster-Carr | 1388K142 | Low-Carbon Steel Sheet 1/16" Thick, 3" X 3", Ground Finish |
| Threaded Rod | McMaster-Carr | 90322A170 | 3" 5/16"-18 Medium-Strength Alloy Steel Threaded Stud |
| Sleeve | McMaster-Carr | 8745K19 | Chemical-Resistant PVC (Type I) Rod 1-1/4" Diameter |
| Square Flange | McMaster-Carr | 8910K395 | Low Carbon Steel Bar, 1/8" Thick, 1" Wide |
| Hitch | McMaster-Carr | 4931T123 | Bolt-Together Framing Heavy-Duty Steel, 1-1/2" Square |
| Curved Base | McMaster-Carr | 8745K48 | PVC Rod, 6" Diameter |
| Hitch Insert | McMaster-Carr | 6535K313 | Bolt-Together Framing Heavy-Duty Steel, 1" Square |
| Extrusion | McMaster-Carr | 6545K7 | 1045 Cold Drawn Steel Square Bar Stock, 1' X 1" Wide, Unpolished |
| Clamp | Vlier | TH103A | Adjustable Torque Knob |
| Footrest | McMaster-Carr | 6582K431 | 4130 Steel Tubing, 1" X 1" Wide, 0.065" Wall Thickness, Unpolished Mill Finish |
| Counterwieght | McMaster-Carr | 8910K67 | Low-Carbon Steel Rectangular Bar 1-1/8" Thick, 4" Width |
| Clevis Pin | McMaster-Carr | 97245A616 | Zinc-Plated Steel Clevis Pin with Hairpin Cotter Pin, 3/16" Diameter, 1-9/16" Usable Length |
| Microprocessor | Arduino | MEGA 2560 | Microcontroller board with 54 digital I/O pins and USB connection |
| Inertial Measurement Unit | x-io Technologies Ltd. | x-IMU | Inertial Measurement Unit and Attitude Heading Reference System with enclosure |
| Vibrating Tactor | Precision Microdrives | DEV-11008 | Lilypad Vibe Board, available from SparkFun Electronics |
References
- Behm, D. G., Muehlbauer, T., Kibele, A., Granacher, U. Effects of Strength Training Using Unstable Surfaces on Strength, Power and Balance Performance Across the Lifespan: A Systematic Review and Meta-analysis. Sports Medicine. 45, 1645-1669 (2015).
- Larivière, C., Mecheri, H., Shahvarpour, A., Gagnon, D., Shirazi-Adl, A. Criterion validity and between-day reliability of an inertial-sensor-based trunk postural stability test during unstable sitting. Journal of Electromyography and Kinesiology. 23, 899-907 (2013).
- Paillard, T., Noé, F. Techniques and Methods for Testing the Postural Function in Healthy and Pathological Subjects. BioMed Research International. 2015, (2015).
- Williams, J., Bentman, S. An investigation into the reliability and variability of wobble board performance in a healthy population using the SMARTwobble instrumented wobble board. Physical Therapy in Sport. 25, 108 (2017).
- Wall, C., Kentala, E. Effect of displacement, velocity, and combined vibrotactile tilt feedback on postural control of vestibulopathic subjects. Journal of Vestibular Research. 20, 61-69 (2010).
- Alahakone, A. U., Arosha Senanayake,, N, S. M. Vibrotactile feedback systems: Current trends in rehabilitation, sports and information display. IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. , 1148-1153 (2009).
- Shull, P. B., Damian, D. D. Haptic wearables as sensory replacement, sensory augmentation and trainer - a review. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 12, 12-59 (2015).
- Prieto, T. E., Myklebust, J. B., Hoffmann, R. G., Lovett, E. G., Myklebust, B. M. Measures of postural steadiness: Differences between healthy young and elderly adults. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 43, 956-966 (1996).
- Ribot-Ciscar, E., Vedel, J. P., Roll, J. P. Vibration sensitivity of slowly and rapidly adapting cutaneous mechanoreceptors in the human foot and leg. Neuroscience Letters. , 130-135 (1989).
- Churchill, E., McConville, J. T. Sampling and Data Gathering Strategies for Future USAF Anthropometry. , (1976).
- Lee, H., Granata, K. P. Process stationarity and reliability of trunk postural stability. Clinical Biomechanics. 23, 735-742 (2008).
- Silfies, S. P., Cholewicki, J., Radebold, A. The effects of visual input on postural control of the lumbar spine in unstable sitting. Human Movement Science. 22, 237-252 (2003).
- Loughlin, P., Mahboobin, A., Furman, J. Designing vibrotactile balance feedback for desired body sway reductions. Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 1310-1313 (2011).
- Goodworth, A. D., Wall, C., Peterka, R. J. Influence of feedback parameters on performance of a vibrotactile balance prosthesis. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 17, 397-408 (2009).
- Marchal-Crespo, L., Reinkensmeyer, D. J. Review of control strategies for robotic movement training after neurologic injury. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 6, 20-35 (2009).
- Lee, B., Kim, J., Chen, S., Sienko, K. H. Cell phone based balance trainer. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 9, 1-14 (2012).
- Sienko, K. H., Balkwill, M. D., Wall, C. Biofeedback improves postural control recovery from multi-axis discrete perturbations. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 9, 53-64 (2012).
- Williams, A., et al. Design and Evaluation of an Instrumented Wobble Board for Assessing and Training Dynamic Seated Balance. Journal of Biomechanical Engineering. 140, 1-10 (2017).
- van Dieën, J. H., Koppes, L. L. J., Twisk, J. W. R. Postural sway parameters in seated balancing; their reliability and relationship with balancing performance. Gait Posture. 31, 42-46 (2010).
- Sigrist, R., Rauter, G., Riener, R., Wolf, P. Augmented visual, auditory, haptic, and multimodal feedback in motor learning: A review. Psychonomic Bulletin and Review. 20, 21-53 (2013).
