Summary
Oturma platformu geliştirdi ve monte bu pasif oturma duruş insanlarda oynattığını. Kullanıcının teskin görev sırasında bir atalet ölçüm birimi cihazın hareket kaydeder ve titreşimli öğeleri performansa dayalı geribildirim koltuk için teslim. Taşınabilir, çok yönlü aygıt rehabilitasyon, değerlendirme ve eğitim paradigmalar kullanılabilir.
Abstract
Postural tedirginlikler, hareket takibi ve duyusal geribildirim meydan, değerlendirmek ve dik oturup, sırasıyla eğitmek için kullanılan modern teknikler vardır. Gelişmiş iletişim kuralı oluşturmak ve pasif hale olabilir iken bir atalet ölçüm birimi onun hareket quantifies ve titreşimli öğeleri dokunsal geribildirim kullanıcıya teslim bir oturma platformu işletmek için hedeftir. Değiştirilebilir koltuk ekleri aygıtı güvenli bir şekilde denge oturan challenge için kararlılık düzeyini değiştirin. Yapılı-içinde bir mikroişlemci duyusal işlev artırmak için geri bildirim parametrelerini ince ayar sağlar. Posturographic önlemleri, denge değerlendirme protokollerin tipik zamanlı denge denemeler sırasında alınan hareket sinyalleri özetler. Hiçbir dinamik oturma iletişim kuralı güncel değişken meydan, miktar ve duyusal geribildirim laboratuvar kısıtları ücretsiz sağlar. Bu aygıt sergi önemli değişiklikler denge zorluk değiştirildiğinde posturographic önlemler engelsiz kullanıcılarının veya titreşim geribildirim sağlanan bizim sonuçlar gösterilmektedir. Taşınabilir, çok yönlü cihaz (iskelet, kas veya nörolojik hasar takip) Rehabilitasyon Eğitim (için spor ya da mekansal farkındalık), eğlence (yolu ile sanal ya da artar gerçeklik) ve araştırma (toplam potansiyel uygulamalar vardır bozuklukları) oturma ile ilgili.
Introduction
Dik oturma yetenekli hareketleri de dahil olmak üzere diğer insan sensorimotor işlevleri için bir ön koşul olduğunu (Örneğin, yazarak) ve denge görevleri (bir trene binmeÖrneğin,) tedirgin. Rehabilite ve oturan ve ilgili fonksiyonlar geliştirmek için modern denge eğitim teknikleri kullanılır: kararsız yüzeyler huzursuz oturma1,2 ve hareket takibi quantifies denge yeterlilik3,4 . Titreşim performansı5maç desenleri kullanarak vücut teslim edildiğinde denge eğitim sonuçları geliştirmek. Böyle duyusal geribildirim besbelli bir rehabilitasyon ve eğitim yöntemi olarak etkilidir; henüz, geçerli duyusal geribildirim yöntemleri ayakta dengesi doğru içindir ve laboratuvar donatımı6,7gerektirir.
Burada sunulan iş amacı üzerine oturdu ve yerleşik aletler konumunu kaydetmek ve oturma yüzeyine titreşim geribildirim sunmak için çeşitli derece pasif dengeleri bozdu bir taşınabilir aygıtta oluşturmaktır. Bu araçlar kombinasyonu sallantı sandalye2,4 ve bu araçları faydaları daha güçlü ve erişilebilir hale titreşim geribildirim5,6,7, önceki çalışmaları bütünleştirir. Ayrıca sunan dik oturma ve posturographic önlemler8tarihinde kurulan Edebiyat takip nicel sonuçları bir analizini tren için bir yordam vardır. Bu yöntemler denge egzersiz titreşim geribildirim ile birleştirildiğinde kararsız bir yüzey ile oturan etkileri eğitimi için uygundur. Beklenen uygulamalar spor eğitim, genel geliştirme motor koordinasyon, denge yeterlilik ve rehabilitasyon aşağıdaki iskelet, kas veya nörolojik hasar değerlendirmesini içerir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm yöntem tanımlamak burada Alberta Üniversitesi Sağlık Araştırma Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır.
1. İnşaat ve yapısal bileşenler Meclisi
- Bir eki arabirim değiştirilebilir yarımküresel üsler için oluşturmak: bir çelik kaynak plaka için temel bir somun kaynak.
- Use freze makinası bir bilgisayar kontrollü sayısal (CNC) silindirik bir şasi oluşturmak için kapağı ve Şekil 1' de gösterildiği gibi polietilen bir temel. Taban ve taban kasaya için taban plakası cıvata.
Not: Değirmen özellikleri ek cıvata ve diğer parçaları için çizim dosyaları according ve 3 boyutlu katı model dosyaları sağlanan (bkz: ek dosyalar 1 ve 2). Tüm yapısal bileşenleri karşılık gelen bir katı model ve elde edilebilir için download ve inşaat süreci çoğaltmak için kullanılan çizim var. - Freze makinesi Şekil 1' de gösterildiği gibi bir dişli çubuk uygun bir silindirik Polivinil klorür kol oluşturmak için kullanın. Kol 37 mm uzunluğunda, bir dış çapı 32 mm ile olun.
- Çelik bir aksaklık her tarafına çelik flanşlar Şekil 1' de gösterildiği gibi kaynak. Hitch Bankası önü cıvata.
- CNC torna makinesi üzerinden Polietilen, 63 mm yüksekliğe ve 152-mm çapında her 5 aynı silindir oluşturmak için kullanın. Silindirik kol sığması her silindir üst yüzeyinin ortasına, 38 mm derinliğe kadar 32 mm delik açıp (Adım 1.3 bkz. yukarıda) ile bazı müdahale.
- Her silindir alt yüzeyinde bir CNC makine dönüm eğriliği benzersiz yarıçaplı düzgün kavisli bir üs her biri 5 silindirler, Şekil 2' de gösterilen 63 mm toplam yükseklik korumak için kesmek için kullanın.
Not: Eğrilik yarıçapı ve tabanının yüksekliği cihaz kararlılığını belirler. 110 mm (çok kararsız) 250 mm arasında (biraz kararsız), Tablo 1gösterildiği gibi eğriliği bu yükseklik için önerilen yarıçaplarını vardır. - Bir bacak desteği ek Şekil 3' te gösterildiği gibi ilk 70 mm çelik kaynak tarafından otostop yapı eklemek dik 575 mm çelik ekstrüzyon tek bir amaç için. Diğer ucunda bir 300 mm silindirik çelik ayak ekstrüzyon için kelepçe.
Not: ayrıntılı bölümü için ek dosya 1 (çizimler) ve ek dosya 2 (3 boyutlu katı modeller)bkz. - Bir şerit testere 3.6 kg ağırlığında yaklaşık 160 mm uzunluğa dikdörtgen bir çelik bar (29 mm 100 mm tarafından) kesmek için kullanın. Çelik çubuk bacak desteği ek dengelemek için kasanın arkasında Şekil 1' de gösterildiği gibi yerleştirin.
- Belgili tanımlık aygıt Şekil 4' te gösterildiği gibi bir araya getirin. Ayak uzatması çatal iğne saplayıp hitch ekleyerek bağlayın ve INSERT hitch. Kelepçe istenen ayak dinlenme yükseklik için konumunu ayarlamak. Öyle ki tabanından yaklaşık 35 mm çubuk protrudes çubuk belgili tanımlık temel öğrenci iş parçacığı. Çıkıntılı çubuğu istediğiniz eğri temel içine yerleştir.
- Kavrama teyp veya başka bir uygun döşemelik kapak için geçerlidir. Kapak koyun.
2. işaretleme aygıtı
- Mikroişlemci elde (bkz. Tablo malzeme), bir atalet ölçü birimi ve sekiz titreşimli tactors. Atalet Ölçüm birimi ve titreşimli tactors mikroişlemci için bağlayın.
- Öyle ki antero-posterior (AP) okur ve medio-lateral (ML) tilt Atalet Ölçüm biriminden açılar ve titreşimli tactors açar veya kapatır tilt açıları tabanlı programı mikrodenetleyici. Bkz: ek dosya 3 (örnek mikrodenetleyici komut dosyası) ve adım 2.2.1.
Not: ivme ve makaralı kullanmak atalet ölçüm birimleri hataya. Sensörler pozisyonel kalibrasyonu gerçekleştirmek: cihazın bir yüzeye bekletin ve bu pozisyon için tüm aşağıdaki ölçümler bir taban çizgisi olarak kullanın. Tilt açı ölçüleri doğrulamak ve kullanım (kayma ve temporal) beklenen dizi yeterince doğru olduklarından emin olmak için hareket yakalama sistemi veya benzer bir yaklaşım kullanın. Titreşimli tactors bire bir yanıt insan derisi veya kas9duyu reseptörlerinin ikna etmek için en fazla 200 Hz, bir frekansta çalışır emin olun.- AP (veya ML) tilt açı ve hız ağırlıklı bir toplamını temsil eden bir geribildirim kumanda sinyal dayalı vibrotactile yardımlar oluşturur mikrodenetleyici komut yüklemek.
Not: kontrol sinyalini bu yönde bir eşiği aştığında üç tactors yakın sol, sağ, ön veya arka yüzey bilgisayar etkinleştirir; veya beş tactors Eğer bir AP ve ML eşik değeri aynı anda aştı; denetim sinyali (Yani, no-geribildirim bölgedeki) her iki yönde eşiğin altında olduğunda tactors hiçbiri etkin değil.
- AP (veya ML) tilt açı ve hız ağırlıklı bir toplamını temsil eden bir geribildirim kumanda sinyal dayalı vibrotactile yardımlar oluşturur mikrodenetleyici komut yüklemek.
- Kasanın ortasına atalet ölçü birimi güvenli. Böylece bir kişi ortalama büyüklükte10koltuğunun altında yalan olur 8 cm kasanın ortasına ön merkezli 10 cm yarıçaplı üzerinde düzenli bir sekizgen titreşimli tactors düzenlemek. Bir fotoğrafı bir potansiyel düzenlemeden, Şekil 4' te gösterilmiştir.
Not: titreşimli tactors Kullanıcı titreşim, kapağı delik kesme ve düşünüp tactor ve deri arasında arayüzü geliştirmek için güçlü değilseniz dinlenmeye vibratörler ile yüzey temizleme. Yerde vibratörler güvenliğini sağlamak için kullanılan yöntem titreşim nemlendirme neden olur, gevşek oturuşu yerini iğne ile bir iki parçalı montaj muhafaza kullanarak Şekil 5' te gösterildiği gibi düşünün. - Bir evrensel seri veri yolu (USB) veya diğer uygun iletişim yöntemi bir dizüstü ya da masaüstü bilgisayar üzerinden için mikrodenetleyici bağlayın. Şekil 6' da gösterilen kullanıcı arabirimini açın.
Not: Alternatif olarak, mikrodenetleyici bir pil veya diğer güç kaynağına bağlayın. Bu cihazın taşınabilirliği artırır, ancak bir kullanıcı arabirimi engellemektedir.
3. örnek değerlendirme ve eğitim protokolü
- Nörolojik ya da kas-iskelet bozuklukları ve akut veya kronik bel ağrısı serbest rızası olan katılımcılar askere. Her katılımcının yaş, ağırlık ve yükseklik kaydeder. Sonra her katılımcı için yürütmek aşağıdaki yordamı.
- Kullanıcı arabiriminin (Şekil 6) açın. Pusula grafik cihazın tilt açı artı yarısını kendi tilt hız AP yönünü (dikey eksen) ve ML yönlendirme (yatay eksen) gösterir.
- Her denge deneme öncesinde gürültü-cancelling headphones, don katılımcıdan talimat onun katlamayın veya kollarını göğüs arasında mümkün olduğunca korumak dik bir duruş ve sözlü hazır olma deneyci başla.
- Yirmi gerçekleştirmek 30 saniyelik denge denemeler serisi11sonları yorgunluk, Eğer gerekli herhangi bir anda durdurma önlemek için garanti olarak alarak, oturmuş.
- Denemeler (sadece örnek) aşağıdaki gibi sıra: bundan sonra (daha zor Bankası ve gözleri açık; ya da daha az zor Bankası ve gözleri kapalı) Koşulları dengesi denilen iki "istikrar düzeyi/göz koşulunu temel" kombinasyon rastgele birini12. İlk denge durumunun katılımcı görev ile daha yakından tanımak için ve (bkz. Adım 3.4.5 aşağıda) koltukta titreşimli tactors için uygun denetim sinyali eşikler tanımlamak için dört denemeler yapın.
Not: (Tablo 1 beş değiştirilebilir üslerinin göreli istikrar gösterir) eğriliği büyük yarıçaplı bir üsteki eğriliği küçük yarıçaplı bir üsteki dengeyi daha zordur. Dört denemeler denge görev2istikrarlı bir performans elde etmek için yeterli olduğu tespit edilmiştir. - Rasgele üç denetim denemeler için sonraki altı denemelerin seçin: Bu deneme süresi için titreşimli tactors kapatın. Titreşim geribildirim açıp kapatmak için geribildirim kaydırıcıyı istediğiniz ayarı Kullanıcı arabiriminde için Değiştir. On denemeler bu dizisinin ikinci denge koşul için yineleyin.
- Geçerli zorluk ve göz durumu kullanıcı arabirimi Deneme parametreleri bölümünde açılan menülerden seçerek etiketleyin. Deneme başlatmak için kayıt ' ı tıklatın.
Not: Katılımcıların güvenliği her şeyden önemlidir. Deneyci tüm denge etkinlikleri denetlemek ve denge kaybı durumunda yardımcı olmak için hazır olun. Herhangi bir potansiyel tehlikeleri boşaltın ve yerel acil durum protokollerin unutmayın. - Gözleri açık olan denemeler için dümdüz denge sağlamak için sabit bir noktaya odaklanmak için katılımcı talimat. Kapalı gözlerle denemeler için göz bağı katılımcı görsel geribildirimi tamamen yoksun emin olmak için kullanın.
Not: Denge paradigmalar, ayak hareketi sınırlı olması gereken yerde için ayak desteği eklemek ve denkleştirme kapağı altında yerleştirin. - Bir algoritma kullanmak için hangi AP ve ML geri bildirim eşikleri hesaplar ve bunları Kullanıcı arabiriminin Q3 sütunda görüntüler. Dört alışma denemeler sonra yazmak sütuna Q3 sütununda gösterilen değerleri kopyalamak ve dördüncü alışma dayalı pusula grafikte (pembe) gösterilen geri bildirim eşikleri güncelleştirmek için Yenile seçeneğini tıklatın deneme.
Not: arabirim Q3 sütununda görüntülenen hesaplanan eşik değerleri için tilt yarıçapının (AP, ML) önceki deneme sırasında üçüncü dörttebirlik eşit. Bu geribildirim düzen kavramına dayanmaktadır geri bildirim her bireysel13,14için çok fazla geribildirim sağlarken optimize zaman denge fonksiyonu geliştirilmiş15öğrenme zararına olabilir. İki eşik değerleri belirli bir birey için seçtikten sonra onlar sürekli iyileştirmeler bir müdahale ile ya da zaman içinde değerlendirmek tek tek için tutulabilir.
- Denemeler (sadece örnek) aşağıdaki gibi sıra: bundan sonra (daha zor Bankası ve gözleri açık; ya da daha az zor Bankası ve gözleri kapalı) Koşulları dengesi denilen iki "istikrar düzeyi/göz koşulunu temel" kombinasyon rastgele birini12. İlk denge durumunun katılımcı görev ile daha yakından tanımak için ve (bkz. Adım 3.4.5 aşağıda) koltukta titreşimli tactors için uygun denetim sinyali eşikler tanımlamak için dört denemeler yapın.
- AP ve ML tilt açıları otomatik olarak, içinde depolanan gerçek zamanlı çözümleme, bir metin dosyasındaki her deneysel koşullar için oturma performansını karakterize etmek için AP ve ML sinyalleri analiz.
- Aşağıdaki posturographic önlemleri her zaman serisi8saat etki alanında hesaplamak: kök ortalama kare (hareket varyansını ölçü birimi) ve ortalama hız (hareket ortalama açısal hızın ölçüsü).
- Frekans alanında aşağıdaki posturographic önlemleri her zaman serisi8hesaplamak: centroidal frekans (motion'ın genel frekans ölçü birimi) ve frekans dağılımı (motion'ın frekans varyans ölçü birimi)8 .
- Tahmin ve iki sabit-etkileri faktör, (1 denge durumu (kombine istikrar şart düzeyi ve göz) ve (2) vibrotactile geribildirim, etkileri her posturographic önlemler (bağımlı değişkenler), karakterize için doğrusal karma bir modeli kullanın Her katılımcı16 (bir rasgele etkileri faktör) tekrarlanan ölçüler korelasyon düşünüyor.
- Kalanlar varyansını Grup anlamına gelir arasındaki fark oranı bilgi işlem ve bir F-dağılımı sonuca karşılaştırarak sabit etkileri önemini sınava.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tablo 2 gösterir, deneysel her koşul, AP ve ML destek yüzey Eğer, gözlemler türetilmiş posturographic önlemler için Ortalama olarak 12 katılımcı (2 x 2 x 3 denemeler katılımcı başına) tarafından üzerinde 144 denge çalışmalar.
Denge koşulu değiştirme etkisi: Temel koşul göz koşula bağlı bulunması için seçildi (gözler kapanıncayani , Bankası daha kararlı). Böylece, taban ve göz koşulu birlikte kabul bir bağımsız değişken (denge durumu). AP tilt gözlemleri arasında ortalama kare kökü, centroidal frekans ve frekans dağılımı için iki denge koşulları önemli ölçüde farklı (göre F-testleri tahmini değişimin, α = 0,05). Her ölçü (ortalama ve standart sapma) hesaplanan değişiklik Şekil 7 ve Şekil 8gösterilir. Diğer raporları ile birlikte tutarlı, posturographic bu önlemlerin arasında denge görevleri4ayırt edebilirsiniz.
Geri bildirim koşulu değiştirme etkisi: Vibrotactile geribildirim sistemi aktif, denemeler sırasında AP tilt gözlemler centroidal sıklığını kontrol denemeler sırasında önemli ölçüde daha yüksek idi (göre F-testleri tahmini değişimin, α = 0,05). Her posturographic önlemler (ortalama ve standart sapma) hesaplanan değişiklik Şekil 9 ve Şekil 10gösterilir. Diğer raporları ile birlikte tutarlı, bu vibrotactile geri bildirim iletişim kuralı denge performans17üzerinde ölçülebilir bir etkisi yoktur.
Şekil 1: Şasi montaj şemayı göster. Yapısal bileşenler içerir: (1) kapak; (2) denge; (3) silindirik şasi; (4) temel stud; (5) hitch için ek bacak desteği ekin (Şekil 3); (6) Bankası; ve (7,8) çubuk ve kol için ek bir beş değiştirilebilir silindir (Şekil 2). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2: bir eğri temel modül yan görünüm. Her beş modül 63 mm toplam yüksekliği ve oturma yüzeyi denge kurmak zorluk gelen eğriliği benzersiz bir yarıçap vardır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: bacak desteği ekin şemayı göster. Hitch, kelepçe ve fişini, terbiye Meydanı oluşan bacak desteği 600 mm boyundadır ve ulaşım aygıtın veya kullanıcının bacaklar denge egzersiz sırasında serbestçe sallanmaya izin vermek için sırasında kaldırıldı. Ayrıntılı bölümü boyutları için bkz: ek dosyalar 1 (çizimler) 2 (3 boyutlu katı modeller). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: vibrotactile geribildirim aygıtın yerlerinizden balance değerlendirme ve eğitim. Cihazın ekleri(a)şemayı göster. Burada gösterilen bileşenleri: (1) Bankası, şasi ve kapak; (2 çelik ekstrüzyon ayak eki için; (3) iki çatal iğne ayak güvenliğini sağlamak için; (4) yüksekliği ayarlanabilir ayak Eki; ve (5) bir beş temel modülleri kavisli. Bu bileşenleri taşıma veya depolama kolaylaştırmak için ayrılabilir. Ayrıntılı bölümü boyutları için bkz: ek dosyalar 1 (çizimler) 2 (3 boyutlu katı modeller). (B) üstten görünüm cihazın fotoğrafı. Elektronik araçları, ortaya çıkarmak için kapağı kaldırıldı dahil: bir özel baskılı muhafaza tarafından (Merkezi); ev sahipliği yaptığı bir atalet ölçüm birimi Mikrodenetleyici sedye ile USB bağlantı (sol); sekiz elektronik vibratörler düzenlenen özel baskılı muhafazada (orta bölgesi); ve bir çelik bar (üst) ayak dengelemek için bu rakam Williams ve ark. değiştirildi 18 . ASME, "Tasarım ve değerlendirme bir Enstrümante Wobble yönetim kurulu için değerlendirme ve eğitim dinamik oturmuş dengesi" biyomekanik Mühendisliği Dergisi, AD Williams, QA Boser, AS Kumawat, K Agarwal, H Rouhani, AH Vette, gelen izniyle vol. yayınlanacaktır 140, Nisan 2018; Telif hakkı izni Merkezi, Inc ilettiği izin Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5: iki parçalı tactors titreşimli için muhafaza montaj. Titreşim nemlendirme en aza indirmek için 3 mm montaj platformu (alt) PIN bulma üzerinde gevşek bir 4 mm delik tactor muhafaza (üst) ile donatılmış. Ayrıntılı bölümü boyutları için bkz: ek dosyalar 1 (çizimler) 2 (3 boyutlu katı modeller). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6: Kullanıcı arabirimini. Bu kullanıcı arayüzey bırakmak kullanıcı vibrotactile geri bildirim eşikleri seçmek ve veri almak. Uzunluk ve vektör grafik üzerinde yönünü cihazın kinematik orantılıdır. Dikdörtgenin geribildirim için AP ve ML eşikler yansıtır. Bu rakam Williams ve ark. değiştirildi 18 . ASME, "Tasarım ve değerlendirme bir Enstrümante Wobble yönetim kurulu için değerlendirme ve eğitim dinamik oturmuş dengesi" biyomekanik Mühendisliği Dergisi, AD Williams, QA Boser, AS Kumawat, K Agarwal, H Rouhani, AH Vette, gelen izniyle vol. yayınlanacaktır 140, Nisan 2018; Telif hakkı izni Merkezi, Inc ilettiği izin Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 7: zaman-etki alanındaki görev manipülasyon sonuçları. Katılımcılar gözlerini kapatıp aynı anda daha istikrarlı bir aşamaya geçiş zaman etki alanı posturographic önlemler değişiklik (ortalama ve standart sapma; temsil önemli değişiklik F-test, α göre yıldız = 0,05). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 8: frekans etki alanındaki görev manipülasyon sonuçları. Katılımcılar gözlerini kapatıp aynı anda geçiş için daha istikrarlı bir temel frekans etki alanı posturographic önlemler değişiklik (ortalama ve standart sapma; F-test, α göre önemli değişiklik gösteren yıldız = 0,05). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 9: vibrotactile geribildirim zaman etki alanındaki sonuçlarını. Değişikliği ne zaman katılımcıların vibrotactile performansa dayalı geribildirim ile sağlanan saat-alan posturographic önlemler (ortalama ve standart sapma; herhangi bir değişiklik F-test, α göre istatistiksel olarak anlamlı 0,05 =). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 10: vibrotactile geribildirim frekans etki alanındaki sonuçlarını. Katılımcılar ile vibrotactile performansa dayalı geribildirim sağlandığında frekans etki alanı posturographic çalışmalarında değiştirmek (ortalama ve standart sapma; temsil önemli değişiklik F-test, α göre yıldız = 0,05). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
| RADIUS eğriliği (cm) | ||
| En istikrarlı | 25 | Daha az zor dengelemek için |
| 20 | ||
| 15 | ||
| 13 | ||
| En azından istikrarlı | 11 | Dengelemek daha zor |
Tablo 1: geometrik özellikleri değiştirilebilir üslerinin. Toplam her temel modül 63 mm yüksekliktir; Böylece, bir aygıta bağlı eğriliği, daha küçük yarıçaplı eğriliği daha büyük yarıçaplı bir Bankası daha az istikrarlı yerdir.
| Posturographic ölçü | Tilt Yön | Deneysel durumu | |||
| Gözlerini dört aç | Gözleri kapalı | ||||
| Çok dengesiz yüzey | Hafif dengesiz yüzey | ||||
| Titreşim | Titreşim | Titreşim | Titreşim | ||
| Kapalı | Üzerinde | Kapalı | Üzerinde | ||
| Ortalama kare kökü | Antero-Posterior | 1,60 | 1,62 | 2,01 | 1.70 |
| [derece] | Medio-Lateral | 1.53 | 1,61 | 1,80 | 1.74 |
| Hız demek | Antero-Posterior | 2,75 | 3.01 | 2.85 | 2.94 |
| [derece/s] | Medio-Lateral | 3,04 | 3.14 | 3,38 | 3,44 |
| Centroidal frekans | Antero-Posterior | 0.418 | 0.449 | 0.370 | 0.423 |
| [Hz] | Medio-Lateral | 0.462 | 0.467 | 0.465 | 0.471 |
| Frekans dağılımı | Antero-Posterior | 0.659 | 0.654 | 0.685 | 0.661 |
| [-] | Medio-Lateral | 0.651 | 0.651 | 0.662 | 0.669 |
Tablo 2: sonuçları denge ve geribildirim koşullarından. AP ve ML Eğer kararsız oturma denemeleri sırasında elde edilen Özet önlemler. Yüzey kararlılık artı göz koşulu desteği yanı sıra titreşim düzeyi işlenmiş değişken vardır. Tüm katılımcılar arasında ortalama ölçüleri hesaplanır.
Ek dosya 1: Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
Ek dosya 2: Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
Ek dosya 3: Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Taşınabilir, Araçlı, oturma aygıt oluşturmak için yöntemleri sunulmaktadır. Cihaz taşınabilir ve dayanıklı, önceki çalışmaları üzerinde bina bu araçlar faydaları daha güçlü ve erişilebilir yapmak için sandalye2,4 ve titreşim geribildirim5,6,7 wobble . Cihazın ulaşım veya depolama için hazırlamak için ters derleme protokolünde izleyin. Denge görev zorluk üsleri farklı eğrilikleri ile takılarak modülasyonlu. Görev zorluk kritik bir seçimdir; kullanıcılar etkin eğitim yaralanma riski olmadan kolaylaştırmak için dengeleri bozdu.
Gerçek zamanlı gözlem ve ayarlama yerleşik araçların seri iletişim mikrodenetleyici ve Kullanıcı arabirimi arasındaki kullanır; disfonksiyon aygıtın yazılım ve donanım sorun giderme gerektirir. Tüm donanım bağlantıları güvenli olduğundan emin olun. Mikrodenetleyici beklenmeyen bayt için seri çıkışını izlemek. Kullanıcı arabirim programı hatalara sonda. Sorun devam ederse, bir deneyimli Mekatronik tasarımcısı başvurun.
Denge yeterlilik posturographic önlemler oturma yüzeyi kinematik İnceleme--dan türetilmiş karakterizedir. Alternatif olarak, yüzey tilt açı2ile ilişkili olan, ancak ek donanım gerektirir bir kuvvet tabağa sarf basınç merkezi gözlemlemek. Posturographic ölçümleri oturumları2 ve değişen duyarlılık geliştirme dengelemek veya19bozukluğu için arasında değişen güvenilirlik yoktur. Ortalama kare kökü, ortalama hız, centroidal frekans ve frekans dağılımı doğrusal olarak birbirinden bağımsız olmak gözlendi ortak posturographic önlemlerdir. Sinyal Analizi iletişim kuralı belirli değerlendirme hedeflere yönelik olarak değiştirmeyi düşünebilirsiniz.
Cihazın vibrotactile uyaranlara koltuk denge görev performansı uygun olarak teslim eder. Bazı geribildirim stratejileri motor öğrenme20bozabilen gibi en uygun yapılandırma haptic geribildirim denetiminin sürekli çalışma ve bu iletişim kuralı, kritik bir adımda konusudur. Varolan vibrotactile geribildirim yöntemleri ayakta dengesi fonksiyonu ve birçok diğer motor görevleri6,7artırmak için kanıtlanmış. Tactors koltuk gömülü vibrotactile geribildirim tekniği yerlerinizden balance paradigmalar için erişilebilir olmasını sağlar. Gelecekteki uygulamalar spor içerebilir eğitim, mekansal oryantasyon eğitimi, sanal veya artırılmış gerçeklik gaming, denge yeterlilik, araştırma denge bozuklukları ve rehabilitasyon aşağıdaki iskelet, kas veya nörolojik yaralanma değerlendirilmesi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Yazarlar lisans öğrencileri mustafa Singh Kumawat, Kshitij Agarwal, Quinn Boser, Benjamin Cheung, Caroline Collins, Sarah Lojczyc, Derek Schlenker, Katherine Schoepp ve Arthur Zielinski tasarım çalışmalarını kabul etmiş oluyorsunuz. Bu çalışmada kısmen Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi Kanada (RGPIN-2014-04666) bir keşif hibe yoluyla finanse edildi.
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).
