Summary

Un dispositivo di Vibrotactile Feedback per la valutazione di equilibrio seduti e formazione

Published: January 20, 2019
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Summary

Una piattaforma di seduta è stata sviluppata e assemblata che destabilizza passivamente la postura da seduti in esseri umani. Durante la stabilizzazione dell’attività dell’utente, un’unità di misura inerziale registra movimento del dispositivo ed elementi vibranti forniscono feedback basato su prestazioni al sedile. Il dispositivo portatile e versatile può essere utilizzato in paradigmi di formazione, valutazione e riabilitazione.

Abstract

Perturbazioni posturali, tracciamento del movimento e feedback sensoriale sono moderne tecniche utilizzate per sfida, valutare e treno seduto in posizione verticale, rispettivamente. L’obiettivo del protocollo sviluppato è quello di costruire e gestire una piattaforma di seduta che può essere passivamente destabilizzata, mentre un’unità di misura inerziale quantifica il suo moto ed elementi vibranti forniscono feedback tattile all’utente. Gli allegati intercambiabili sedile alterano il livello di stabilità del dispositivo in modo sicuro sfida seduta equilibrio. Un microcontrollore integrato permette di fine-tuning dei parametri feedback per aumentare la funzione sensitiva. Misure posturographic, tipici dei protocolli di valutazione di equilibrio, di riassumono i segnali di movimento acquisiti durante le prove cronometrate equilibrio. Nessun protocollo di seduta dinamica per data fornisce sfida variabile, quantificazione e feedback sensoriale senza vincoli di laboratorio. I nostri risultati dimostrano che gli utenti non disabili delle modifiche significative mostre dispositivo nelle misure degli quando difficoltà di equilibrio è alterato o vibrazionale feedback fornito. Il dispositivo portatile e versatile ha applicazioni potenziali in riabilitazione (dopo lesione scheletrica, muscolare o neurologica), formazione (per sport o consapevolezza spaziale), intrattenimento (via virtuale o augmented reality) e ricerca (di disordini di seduta).

Introduction

Seduta dritta è un prerequisito per altre funzioni sensitivo-motorie umane, compresi i movimenti esperti (ad esempio, digitando) e perturbato equilibrio attività (ad es., cavalcando un treno). Per riabilitare e migliorare le funzioni di seduta e correlate, vengono utilizzate tecniche di allenamento moderno equilibrio: superfici instabili perturbano seduta1,2 e tracciamento del movimento quantifica equilibrio competenza3,4 . Esiti di formazione equilibrio migliorano quando vibrazione viene consegnato al corpo con modelli che corrispondono a prestazioni5. Tale feedback sensoriale è evidentemente efficace come una riabilitazione e metodo di allenamento; ancora, gli attuali metodi di feedback sensoriale sono orientati verso l’equilibrio in piedi e richiedono apparecchiature basate su laboratorio6,7.

Lo scopo del lavoro qui presentato è quello di costruire un dispositivo portatile che può essere seduto sopra e destabilizzato passivamente ai vari gradi, mentre strumenti integrati registrare la propria posizione e forniscono feedback vibrazionale per la superficie di seduta. Questa combinazione di strumenti integra il lavoro precedente il wobble sedie2,4 e vibrazionale feedback5,6,7, rendendo i benefici di questi strumenti, più potente e accessibile. Sono anche presentati una procedura addestrare seduta dritta e un’analisi dei risultati quantitativi, seguendo la letteratura stabilita su misure degli8. Questi metodi sono adatti per lo studio degli effetti della seduta equilibrio esercizio con una superficie instabile quando combinato con feedback vibrazionale. Attese applicazioni includono formazione sportiva, generale miglioramento della coordinazione motoria, valutazione del pregiudizio equilibrio competenza e in seguito di riabilitazione scheletrico, muscolare o neurologica.

Protocol

Tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dal comitato di etica della ricerca salute dell’Università di Alberta. 1. costruzione e montaggio di componenti strutturali Costruire un’interfaccia di attacco per basi semisferiche intercambiabili: saldare un dado di base ad una piastra in acciaio saldatura. Utilizzare un controllo numerico (CNC) Fresatrice per costruire un telaio cilindrico, coperchio e base in polietilene come mostrato in Figura 1</s…

Representative Results

La tabella 2 Mostra, per ogni condizione sperimentale, le misure degli ricavati da osservazioni l’AP e ML inclinazioni superficie di supporto, una media di oltre 144 equilibrio prove eseguite da 12 partecipanti (2 x 2 x 3 prove per ogni partecipante). Effetto di cambiare la condizione di equilibrio: La condizione di base è stato scelto per essere dipende la condizione dell’occhio (cioè,</e…

Discussion

Metodi per la costruzione di un dispositivo portatile, strumentato, seduta sono presentati. Il dispositivo è portatile e durevole, costruzione su precedenti studi di vacillazione sedie2,4 e vibrazionale feedback5,6,7 per rendere i benefici di questi strumenti più potenti e accessibili . Seguire il protocollo dell’Assemblea in senso inverso per preparare il dispositivo …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori riconoscono gli sforzi di progettazione degli studenti universitari Animesh Singh Kumawat, Kshitij Agarwal, Quinn Boser, Benjamin Cheung, Caroline Collins, Sarah Lojczyc, Derek Schlenker, Katherine Schoepp e Arthur Zielinski. Questo studio è stato parzialmente finanziato attraverso una sovvenzione di scoperta da scienze naturali e ingegneria Research Council of Canada (RGPIN-2014-04666).

Materials

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

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Cite This Article
Williams, A. D., Vette, A. H. A Vibrotactile Feedback Device for Seated Balance Assessment and Training. J. Vis. Exp. (143), e58611, doi:10.3791/58611 (2019).

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