Summary

Bir Vibrotactile geribildirim cihaz yerlerinizden Balance değerlendirme ve eğitim

Published: January 20, 2019
doi:

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.

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 …

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 kararl…

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. De…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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

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

  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. 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).
  3. Paillard, T., Noé, F. Techniques and Methods for Testing the Postural Function in Healthy and Pathological Subjects. BioMed Research International. 2015, (2015).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Churchill, E., McConville, J. T. . Sampling and Data Gathering Strategies for Future USAF Anthropometry. , (1976).
  11. Lee, H., Granata, K. P. Process stationarity and reliability of trunk postural stability. Clinical Biomechanics. 23, 735-742 (2008).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Lee, B., Kim, J., Chen, S., Sienko, K. H. Cell phone based balance trainer. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 9, 1-14 (2012).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).

Play Video

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).

View Video