Un appareil de rétroaction Vibrotactile pour l’évaluation de l’équilibre assis et formation

Beaucoup de gens souffrent d’instabilité assise, ce qui peut compromettre l’indépendance fonctionnelle et conduire à des complications secondaires de santé. Notre protocole a le potentiel d’évaluer, de contester et d’améliorer l’équilibre pendant la séance. Notre technique combine des éléments d’outils de recherche d’équilibre existants en un seul nouvel appareil optimisé pour un usage clinique et l’accessibilité.

Les personnes qui souffrent d’une déficience musculaire plus nouvelle peuvent avoir de la mal à maintenir l’équilibre assis. Notre protocole donne accès à des techniques d’évaluation et de formation connues pour améliorer l’équilibre entre les résultats de la réadaptation. Ce protocole peut être appliqué pour étudier les mécanismes de contrôle de l’équilibre et pour optimiser les méthodes de rétroaction sensorielle.

Les nouveaux utilisateurs de ce protocole devraient être sûrs d’utiliser notre dessin supplémentaire et des fichiers de modèle solide pour produire une réplique de travail de l’appareil. Au début, souder un écrou de base à une plaque d’acier pour construire une interface de fixation pour des bases interchangeables et hémisphériques. À l’aide d’une machine à moudre numérique, ou machine à moudre CNC, construire un châssis cylindrique, couvercle et base à partir de polyéthylène, puis boulonner la plaque de base à la base, et placer le châssis sur la base.

Utilisez la machine à moudre pour construire un manchon de chlorure cylindrique cylindrique de 37 mm de long et de diamètre extérieur de 32 mm qui s’adapte sur une tige filetée. Après avoir soudé des brides d’acier de chaque côté d’un attelage en acier, boulonner l’attelage à l’avant de la base. Utilisez une machine à tourner CNC pour construire cinq cylindres identiques en polyéthylène de 63 mm de haut et de 152 mm de diamètre.

Au centre de la surface supérieure de chaque cylindre, couper un trou de 32mm à une profondeur de 38mm de sorte qu’il s’adapte à la manche cylindrique avec une certaine interférence. Sur la surface inférieure de chaque cylindre, utilisez la machine de rotation CNC pour couper une base uniformément incurvée avec le rayon unique de courbure pour chacun des cinq cylindres, en maintenant la hauteur globale de 63mm. Pour construire la fixation de soutien de jambe, soudez d’abord un insert perpendiculairement d’attelage en acier de 70mm à une extrémité d’une extrusion en acier de 575mm.

À l’autre extrémité, serrez un pied en acier cylindrique de 300mm à l’extrusion. Utilisez une scie à bandes pour couper une barre rectangulaire en acier de 29 x 100 mm sur une longueur d’environ 160 mm de sorte qu’elle pèse 3,6 kg. Insérez la barre d’acier à l’arrière du châssis pour contrebalancer la fixation du support de la jambe et assembler l’appareil.

Insérez les broches de clevis à travers l’attelage et l’insert d’attelage pour connecter le support de la jambe. Ajustez ensuite l’emplacement de la pince à la hauteur de pied désirée. Enfilez la tige dans le goujon de base, de sorte qu’environ 35 mm de la tige dépasse de la base, et insérez la tige saillante dans la base incurvée désirée.

Appliquez le ruban adhésif sur le couvercle et couvrez l’appareil avec le couvercle. Pour instrumenter l’appareil, connectez une unité de mesure inertielle et huit tachters vibrants à un microcontrôleur. Programmez le microcontrôleur de telle sorte qu’il lit les angles d’inclinaison anteroposterior et mediolateral de l’unité de mesure inertielle, et active les tachters vibrants sur ou en dehors basés sur les angles d’inclinaison.

Sécurisez l’unité de mesure inertielle au centre du châssis et arrangez les tachters vibrants dans un octogone régulier avec un rayon de 10cm, centré 8cm antérieur du centre du châssis, de sorte qu’ils se trouvent sous le siège d’une personne de taille moyenne. Connectez ensuite le microcontrôleur à un ordinateur et ouvrez l’interface utilisateur du logiciel. Pour mener les expériences d’équilibre, recrutez des participants consentants qui sont exempts de troubles neurologiques et musculo-squelettiques, et de maux de dos aigus ou chroniques, et enregistrez l’âge, le poids et la taille de chaque participant.

Ensuite, ouvrez l’interface utilisateur. Le graphique de la boussole montre l’angle d’inclinaison de l’appareil, plus la moitié de la vitesse d’inclinaison de l’appareil dans les directions entéroposteriores et mediolateral. Avant chaque essai d’équilibre, demandez au participant d’enliser des écouteurs antibruit, de plier les bras sur sa poitrine, de maintenir une posture verticale autant que possible et de s’inspirer verbalement lorsqu’il est prêt.

Utilisez les menus dropdown dans la section paramètres d’essai de l’interface utilisateur pour étiqueter la difficulté actuelle et l’état des yeux, et cliquez sur enregistrer pour commencer l’essai. Pour les essais les yeux ouverts, demandez au participant de se concentrer sur un point fixe tout droit pour aider à maintenir l’équilibre. Pour les essais les yeux fermés, utilisez un bandeau pour vous assurer que le participant est complètement privé de rétroaction visuelle.

Effectuez des essais d’équilibre assis de 20 30 secondes en série, en prenant des pauses au besoin pour éviter la fatigue et en vous arrêtant à tout moment si nécessaire. Un algorithme calculera quels seuils de rétroaction entéroposterior et mediolateral utiliseront et afficheront les seuils dans la colonne Q3 de l’interface utilisateur. Les seuils de rétroaction vibrotactile peuvent être optimisés pour fournir des indices de rétroaction sur la direction et le calendrier qui sont adaptés à une tâche ou un objectif donné.

Après quatre essais de familiarisation, copiez les valeurs de la colonne Q3 dans la colonne de droite et cliquez sur actualiser pour mettre à jour les seuils de rétroaction affichés sur le graphique compass basé sur le quatrième essai de familiarisation. Comme les angles d’inclinaison entéroposterior et mediolateral sont automatiquement stockés en temps réel dans un fichier texte pour analyse, analysez les signaux anteroposterior et mediolateral pour caractériser la performance assise pour chacune des conditions expérimentales. Ce tableau montre les mesures postero-graphiques dérivées des inclinaisons de surface de soutien antéteror et mediolateral moyennes pour 144 essais d’équilibre, et exécutées par 12 participants dans chaque condition expérimentale.

Les observations de l’inclinaison anteroposterior étaient sensiblement différentes entre les conditions d’équilibre ouvertes d’oeil et d’oeil fermées pour la racine-moyenne-carrée, fréquence centroïde, et dispersion de fréquence. Conformément à d’autres rapports, ces mesures postérieuro-graphiques peuvent faire la distinction entre les tâches d’équilibre pendant les essais au cours de laquelle le système de rétroaction vibrotactile était actif. La fréquence centroïde des observations d’inclinaison entéroposterior était significativement plus élevée que pendant les essais de contrôle.

Conformément à d’autres rapports, ce protocole de rétroaction vibrotactile a un effet mesurable sur le rendement de l’équilibre. Tous les composants structurels ont un modèle solide correspondant et le dessin qui sont disponibles pour le téléchargement et peuvent être utilisés pour reproduire le processus de construction. La procédure peut être utilisée pour tester des hypothèses concernant la nature fondamentale de la position verticale dynamique et l’efficacité de la rétroaction vibrotactile comme technique d’entraînement d’équilibre.

Cette recherche constitue une base essentielle pour les travaux futurs sur les outils d’évaluation clinique et de formation des populations ayant un équilibre assis altéré afin d’améliorer leur qualité de vie. Les outils électriques utilisés pour construire cet appareil peuvent causer des lésions corporelles; veuillez suivre tous les protocoles de sécurité.