Messung der räumlichen Stabilität im Präzisionsgriff
Summary
Ziel dieses Protokolls ist es, den Austausch von Druckzentren (COP) mit hilfe eines Sensorblatts mit hoher räumlicher Auflösung zu messen, um die räumliche Stabilität in einem Präzisionsgriff widerzuspiegeln. Die Verwendung dieses Protokolls könnte zu einem besseren Verständnis der Physiologie und Pathophysiologie des Greifens beitragen.
Abstract
Der Zweck des Protokolls ist es, indirekt die Richtung der Fingerkraft während der Manipulation eines Handobjekts basierend auf den biomechanischen Beziehungen zu bewerten, in denen abweichende Kraftrichtung einen Druckmittelpunkt (COP) ersetzt. Um dies zu bewerten, wird ein dünnes, flexibles und hochauflösendes Drucksensorblatt mit hoher räumlicher Auflösung verwendet. Das System ermöglicht die Messung der COP-Trajektorie zusätzlich zur Kraftamplitude und ihrer zeitlichen Regelung. Eine Reihe von Experimenten ergab, dass eine erhöhte Flugbahnlänge ein sensorimotorisches Defizit bei Schlaganfallpatienten widerspiegelte und dass eine verringerte COP-Trajektorie eine Kompensatorische Strategie widerspiegelt, um zu vermeiden, dass ein Objekt bei älteren Menschen aus dem Handgriff rutscht. Darüber hinaus könnte die COP-Trajektorie auch durch Eingriffe in doppel Aufgaben verringert werden. Dieser Artikel beschreibt das experimentelle Verfahren und beschreibt, wie Finger COP zu einem Verständnis der Physiologie und Pathophysiologie des Greifens beiträgt.
Introduction
Kraftkontrolle ist die Basis für Präzisionsgriff. Im Vergleich zum Kraftgriff wertet der Präzisionsgriff die minimale Kraftausbeute aus, die die Fähigkeit widerspiegelt, ein Objekt zu manipulieren. Mehrere sensorimotorische Systeme tragen zur Präzisionshaftung bei. Beispielsweise ermöglicht visuelle Information während einer Griff- und Liftaufgabe die Wahrnehmung der Größe und Form des Objekts. Nachdem die Fingerspitzen das Objekt berührt haben, werden taktile Signale an den somatosensorischen Kortex übermittelt, um die Präzisionsgriffkraft einzustellen. Griffkraft (GF) wird erzeugt, wenn die Fingerspitzen mit dem Objekt in Kontakt kommen, und es erhöht sich während der Hebephase1. Wenn sich ein Objekt der Zielhöhe in der Luft nähert, produzieren gesunde junge Erwachsene das minimale GF, um den Hauteingang aus den Fingerbreien zu optimieren und Energie zu sparen. Auf der anderen Seite verwenden ältere Erwachsene eine große Griffkraft, um zu vermeiden, dass das Objekt aus ihrem Griff rutscht2. Bei Schlaganfallpatienten verzögert sich der Beginn der Griffkraft und die Fähigkeit, den Sicherheitsrand anzupassen, wird durch sensorische und motorische Defizite beeinträchtigt. Übertriebene Griffkraft gilt als strategische Reaktion, um sensorische und motorische Defizite zu kompensieren3.
Das Standardprotokoll zur Messung der GF-Steuerung im Präzisionsgriff wurde von Johansson und Westling in den 1980er Jahrenvorgeschlagen 4. Sie entwickelten ein Gerät, um sowohl Last- als auch Griffkräfte gleichzeitig zu überwachen. Seitdem wurden die GF-Amplitude und ihre zeitliche Regulation als typische kinetische Parameter in zahlreichen Studien zum Präzisionsgriff verwendet. Ein weiterer kinetischer Parameter ist die Kraftrichtung5. Die Kraftrichtung ergibt sich aus einer Kombination von Griff- und Hebekräften. Um einen stabilen Präzisionsgriff zu erhalten, müssen zwischen Daumen und Zeigefinger richtig gerichtete Griff- und Hebekräfte erzeugt werden, und die abweichende Kraftrichtung kann räumliche Instabilität verursachen. Obwohl verschiedene Lastzellen-Kraftrichtungsinstrumente in Greifstudien eingesetzt werden, haben diese Instrumente eine Einschränkung in Bezug auf die Überwachung der Griffkraftkontrolle bei der Bearbeitung von Objekten unterschiedlicher Größe und Formen, die im täglichen Leben verwendet werden. Daher ist ein flexibler und anschließbarer Sensor unerlässlich, um die Zusammenhänge zwischen Griffkraftsteuerung und täglichen Funktionen zu untersuchen.
Der Zweck dieses Protokolls ist es, indirekt die Fingerkraftrichtung während der Manipulation eines Objekts basierend auf der biomechanischen Beziehung zu bewerten, in der abweichende Kraftrichtung den Austausch von Druckzentren (COP) verursacht. Die COP ist das Zentrum aller Kräfte und stellt dar, wie die Kräfte auf dem Sensorblatt ausbalanciert werden. Der Einsatz von COP zur Beurteilung der Griffkraftkontrolle wurde zuerst von Augurelle et al.6vorgeschlagen. Sie überwachten die COP-Verschiebung, um die Rolle des hautförmigen Feedbacks zu untersuchen, und stellten fest, dass die abweichende COP nach der digitalen Anästhesie auftrat. Die COP-Verschiebung wurde jedoch in ihrer Studie nur vertikal überwacht; Daher wurde die COP-Verschiebung in einem dreidimensionalen Raum nicht ausreichend bewertet. Um diese Einschränkung zu lösen, wurde ein dünnes, flexibles und hochräumliches Drucksensorblatt verwendet, um COP zu messen. Relativ hohe räumliche Auflösungssensoren (ca. 60–100 Punkte pro cm2) zur Messung der Griffkraftsteuerung wurden7,8, aber die jüngsten Fortschritte in der räumlichen Auflösung (248 Punkte pro cm2) ermöglichen die Messung der COP-Trajektorie als Parameter zur Quantifizierung der räumlichen Stabilität. Dieser Beitrag beschreibt das experimentelle Verfahren und diskutiert, wie Finger COP zum Verständnis der Physiologie und Pathophysiologie des Greifens beiträgt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieses experimentelle Verfahren liefert den Nachweis, dass ein flexibles Drucksensorblatt für die Beurteilung der räumlichen Stabilität während des Präzisionsgriffs nützlich sein könnte. Die geänderte Griffkraftrichtung stellt das Erfassen räumlicher Instabilität wie z. B. einen Fingerschlupf dar. Bestehende Lastzellen-Kraftrichtungsinstrumente haben jedoch eine Einschränkung hinsichtlich der Gewährleistung einer natürlichen Griffreichweite. Um dieses technische Problem zu lösen, wurde die COP-Trajektorie d…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Herrn T. Nishida (Technician, Dept of Sales, Division of Device Performance Materials, Nitta Co., Ltd, Osaka, Japan.) für den technischen Support.
Materials
| Alcohol swab | Wipe participant’s finger pulps | ||
| Compressor | Nitta Corporation | Apply pressure to the sensor seats | |
| Computer | |||
| Controller of compressor | Nitta Corporation | Use to manupirate the compressor | |
| Double-sides tapes | Use to attach the sensorseats to the iron cube | ||
| Iron cube | 150-250g, 30×30×30 mm | ||
| Sensor connector | Connect the sensorseats to computer. | ||
| Sensor sheet | Pressure Mapping Sensor 5027, Tekscan, South Boston, MA, 50 USA | ||
| Setting stand | Set the iron cube on it during the measurement | ||
| Software; I-SCAN 5027, Ver. 7.51 | Nitta Corporation | ||
| Table | Use for the measurement |
References
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