Um dispositivo Vibrotactile Feedback para avaliação do equilíbrio sentado e formação
Summary
Uma plataforma de sessão foi desenvolvida e montada que desestabiliza passivamente a postura de assento em seres humanos. Durante a tarefa de estabilização do usuário, uma unidade de medida inercial registra o movimento do dispositivo, e elementos vibratórios entregam feedback baseado em desempenho para o assento. O dispositivo portátil, versátil pode ser usado em paradigmas de formação, avaliação e reabilitação.
Abstract
Perturbações posturais, rastreamento de movimento e feedback sensorial são modernas técnicas utilizadas para desafiar, avaliar e treinar sentado na posição vertical, respectivamente. O objetivo do protocolo desenvolvido é construir e operar uma plataforma de sessão que pode ser passivamente desestabilizada, enquanto uma unidade de medida inercial quantifica seu movimento e vibração elementos fornecer feedback tátil para o usuário. Acessórios intercambiáveis assento alteram o nível de estabilidade do dispositivo com segurança desafio sentado equilíbrio. Um microcontrolador interno permite ajuste fino dos parâmetros gabarito para aumentar a função sensorial. Medidas posturographic, típicas dos protocolos de avaliação do equilíbrio, resumem os sinais de movimento adquiridos durante os ensaios de equilíbrio cronometrado. Nenhum protocolo de sentar dinâmico à data fornece desafio variável, quantificação e livre de restrições de laboratório sensorial feedback. Nossos resultados demonstram que os usuários sem deficiência das alterações significativas dispositivo exposição em posturographic medidas quando a dificuldade de equilíbrio é alterada ou vibracional feedback fornecido. O dispositivo portátil, versátil tem aplicações potenciais na reabilitação (após lesão neurológica, muscular ou esquelético), formação (para esportes ou consciência espacial), entretenimento (via virtual ou aumentada realidade) e pesquisa (de distúrbios relacionados com a sessão).
Introduction
Sentado ereto é um pré-requisito para outras funções sensório humanos, incluindo movimentos qualificados (por exemplo, digitando) e perturbado o equilíbrio tarefas (por exemplo, andar de trem). Para reabilitar e melhorar funções sentadas e afins, são utilizadas técnicas de treinamento de equilíbrio moderno: superfícies instáveis perturbam sessão1,2 e rastreamento de movimento quantifica equilíbrio proficiência3,4 . Os resultados de treinamento de equilíbrio melhoram quando a vibração é entregue ao corpo usando os padrões que combinam desempenho5. Tal feedback sensorial é evidentemente eficaz como uma reabilitação e método de treinamento; ainda, métodos atuais de feedback sensorial são voltados para o equilíbrio em pé e exigem equipamentos baseados em laboratório6,7.
O objetivo do trabalho aqui apresentado é construir um dispositivo portátil que pode ser sentou e passivamente desestabilizou a vários graus enquanto instrumentos internos gravar a sua posição e entregam o gabarito vibracional para a superfície do assento. Esta combinação de ferramentas integra trabalhos anteriores na oscilação cadeiras2,4 e vibracional gabarito5,6,7, tornando os benefícios dessas ferramentas mais poderosa e acessível. Também apresentados são um procedimento para treinar sentado na posição vertical e a análise dos resultados quantitativos, seguindo a literatura estabelecida em medidas posturographic8. Estes métodos são apropriados para estudar os efeitos da sessão de exercício de equilíbrio, com uma superfície instável, quando combinado com feedback vibracional. Antecipado de aplicações incluem formação desportiva, melhoria geral de coordenação motora, avaliação do equilíbrio proficiência e reabilitação seguindo esquelético, muscular, neurológica ou de prejuízo.
Protocol
Representative Results
Discussion
São apresentados métodos para a construção de um dispositivo portátil, instrumentado, sentado. O aparelho é portátil e durável, construção em estudos anteriores de wobble cadeiras2,4 e vibracional gabarito5,6,7 para tornar os benefícios dessas ferramentas mais poderoso e acessível . Segui o protocolo de montagem na ordem inversa para preparar o dispositivo pa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores reconhecem os esforços do projeto dos alunos graduação Claudecir Singh Kumawat, Kshitij Agarwal, Quinn Boser, Benjamin Cheung, Caroline Collins, Sarah Lojczyc, Derek Schlenker, Katherine Schoepp e Arthur Zielinski. Este estudo foi parcialmente financiado através de uma concessão de descoberta de ciências naturais e engenharia Conselho de pesquisa do Canadá (04666-RGPIN-2014).
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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