Method Article

Ein Vibrotactile Feedback-Gerät für sitzende Balance Assessment und Training

DOI:

10.3791/58611

⸱

January 20th, 2019

 , 
1Department of Biomedical Engineering, University of Alberta, 2Department of Mechanical Engineering, University of Alberta, 3Glenrose Rehabilitation Hospital, Alberta Health Services

In This Article

Summary

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Eine Sitzung Plattform entwickelt und montiert wurde, die passiv destabilisiert Sitzhaltung beim Menschen. Während des Benutzers stabilisierende Aufgabe eine inertiale Messeinheit zeichnet das Gerät Bewegung und schwingende Elementen liefern Performance orientiertes Feedback zum Sitz. Das tragbare, vielseitige Gerät kann in der Rehabilitation, Beurteilung und Ausbildung Paradigmen verwendet werden.

Abstract

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Posturale Störungen, Motion-tracking und sensorisches Feedback sind moderne Techniken verwendet, um herauszufordern, zu bewerten und aufrecht sitzen, bzw. zu trainieren. Das Ziel des entwickelten Protokolls ist zum Bau und Betrieb einer Sitzung-Plattform, die passiv destabilisiert werden kann, während eine inertiale Messeinheit seine Bewegung quantifiziert und schwingende Elementen taktilen Rückmeldung für den Benutzer liefern. Austauschbare Sitz Anhänge ändern Stabilitätsstufe des Gerätes sicher Herausforderung Gleichgewicht sitzen. Ein integrierten Mikrocontroller ermöglicht die Feinabstimmung der Feedback-Parameter, die sensorische Funktion erweitern. Posturographische Maßnahmen, typisch für Gleichgewicht Bewertung Protokolle, fassen die Bewegung Signale während der zeitgesteuerten Gleichgewicht Studien erworben. Kein dynamisches Sitzen Protokoll bietet Variable Herausforderung, Quantifizierung und frei von Zwängen Labor sensorisches Feedback. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Nichtbehinderten Benutzer das Gerät Exponat wesentlicher Änderungen im posturographische Maßnahmen wenn Gleichgewicht Schwierigkeitsgrad geändert wird oder Schwingungs Feedback zur Verfügung gestellt. Das tragbare, vielseitige Gerät hat potenzielle Anwendungen in der Rehabilitation (nach Skelett-, Muskel- oder neurologische Verletzungen), Ausbildung (für Sport oder räumliches Vorstellungsvermögen), Unterhaltung (über virtuelle und erweiterte Realität) und Forschung (der sitzen-Erkrankungen).

Introduction

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Aufrecht sitzend ist eine Voraussetzung für andere menschliche sensomotorischen Funktionen, einschließlich qualifizierte Bewegungen (z.B.schreiben) und Gleichgewicht Aufgaben (z.B., Reiten auf einem Zug) gestört. Zur Sanierung und Verbesserung Sitz- und verwandte Funktionen, moderne Balance Trainingstechniken werden verwendet: labilen Untergründen Radardetektoren sitzen1,2 und Motion-tracking quantifiziert Gleichgewicht Proficiency3,4 . Balance-Training-Ergebnisse verbessern, wenn Vibrationen geliefert wird, um den Körper mit Mustern,....

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Protocol

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Alle hier beschriebene Methoden wurden von der Health Research Ethics Board von der University of Alberta genehmigt.

1. Aufbau und Montage von Bauteilen

  1. Eine Anlage-Schnittstelle für austauschbare halbkugelförmigen Basen zu konstruieren: eine Basis Nuss zu einer Platte aus Stahl Schweißen Schweißen.
  2. Verwenden Sie einen Computer numerisch gesteuert (CNC) Fräsmaschine zu einem zylindrischen Gehäuse konstruieren Deckel und Boden aus Polyethylen, wie in Abbildung 1dargestellt. Schrauben Sie die Grundplatte auf die Basis und der Ausgangspunkt, um das Chassis.
    Hinweis: Die Mühle Features zur Be....

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Results

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Tabelle 2 zeigt für jede experimentelle Bedingung, die posturographische Maßnahmen abgeleitet aus der Beobachtung der AP und ML Unterstützung Oberfläche kippt, gemittelt über 144 Gleichgewicht Studien von 12 Teilnehmer (2 x 2 x 3 Versuche pro Teilnehmer) durchgeführt.

Wirkung der Änderung des Balance-Zustand: Die Basiskondition wurde gewählt, um die Augenerkrankung abhängig sein (d. h.,.......

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Discussion

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Methoden für den Bau einer tragbaren, instrumentierte, sitzen-Gerät werden vorgestellt. Das Gerät ist tragbar und langlebig, bauen auf früheren Studien der wobble Stühle2,4 und Schwingungs Feedback5,6,7 um die Vorteile dieser Werkzeuge leistungsfähiger und zugänglich zu machen . Befolgen Sie das Protokoll der Versammlung in umgekehrter Reihenfolge, um das Gerät für den T.......

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Disclosures

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgements

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Die Autoren erkennen die Gestaltung Bemühungen von den nichtgraduierten Studenten Animesh Singh Kumawat, Kshitij Agarwal, Quinn Boser, Benjamin Cheung, Caroline Collins, Sarah Lojczyc, Derek Schlenker, Katherine Schoepp und Arthur Zielinski. Diese Studie wurde teilweise durch einen Zuschuss der Entdeckung aus den Naturwissenschaften und Engineering Research Council of Canada (RGPIN-2014-04666) finanziert.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
ChassisMcMaster-Carr8657K421Feuchtigkeitsbeständige LDPE-Polyethylenplatte 1-1/2" dick, 24" x 24"
LidMcMaster-Carr8657K414Feuchtigkeitsbeständige LDPE-Polyethylenplatte 1/4" dick, 24" x 24"
Base McMaster-Carr8657K414Feuchtigkeitsbeständige LDPE-Polyethylenplatte 1/4" dick, 24" x 24"
Grip-TapeMcMaster-Carr6243T471Nicht scheuerndes Antirutschband, strukturiert, 6" breiter Streifen, 2' lang, schwarz
GrundmutterMcMaster-Carr90596A039Stahl-Schweißmutter mit runder Basis, 5/8"-11 Gewindegröße
SchweißplatteMcMaster-Carr1388K142kohlenstoffarmes Stahlblech 1/16" dick, 3" x 3", geschliffen
GewindestangeMcMaster-Carr90322A1703" 5/16"-18 mittelfester Gewindebolzen
aus legiertem StahlSleeveMcMaster-Carr8745K19chemikalienbeständige PVC-Stange (Typ I) 1-1/4" Durchmesser
VierkantflanschMcMaster-Carr8910K395Stange aus kohlenstoffarmem Stahl, 1/8" dick, 1" breit
KupplungMcMaster-Carr4931T123Verschraubbarer Rahmen Heavy-Duty Steel, 1-1/2" Vierkant
<>Gebogene BasisMcMaster-Carr8745K48PVC-Stange, 6" Durchmesser
KupplungseinsatzMcMaster-Carr6535K313Verschraubbarer Rahmen aus Hochleistungsstahl, 1" Vierkant
ExtrusionMcMaster-Carr6545K71045 Kaltgezogener Stahl Vierkantstahl, 1' x 1" breit, unpoliert
KlemmeVlierTH103Aeinstellbarer Drehmomentknopf
FußstützeMcMaster-Carr6582K4314130 Stahlrohr, 1" x 1" breit, 0,065" Wandstärke, unpoliertes Mill Finish
GegengewichtMcMaster-Carr8910K67Rechteckiger Stab aus kohlenstoffarmem Stahl 1-1/8" dick, 4" Breite
Gabelkopf StiftMcMaster-Carr97245A616Gabelbolzen aus verzinktem Stahl mit Haarnadel-Splint, 3/16" Durchmesser, 1-9/16" nutzbare Länge
MikroprozessorArduinoMEGA 2560Mikrocontroller-Platine mit 54 digitalen E/A-Pins und USB-Anschluss
Inertial Measurement Unitx-io Technologies Ltd.x-IMUInertial Measurement Unit und Attitude Heading Reference System mit Gehäuse
Vibrating TactorPrecision MicrodrivesDEV-11008Lilypad Vibe Board, erhältlich bei SparkFun Electronics

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Larivière, C., Mecheri, H., Shahvarpour, A., Gagnon, D., Shirazi-Adl, A.

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Vibrotactile FeedbackSeated BalanceInertial Measurement UnitPosturographic MeasuresBalance AssessmentBalance TrainingMotion TrackingSensory FeedbackClinical RehabilitationDevice Construction

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