جهاز فيبروتاكتيلي التغذية المرتدة لتقييم التوازن مقاعدهم والتدريب
Summary
ووضعت منصة جلوس وتجميعها أن يزعزع سلبية الموقف الجلوس في البشر. أثناء المهمة للمستخدم تثبيت الاستقرار، ووحدة قياس القصور الذاتي سجلات الحركة للجهاز، وتهتز عناصر تقديم ردود الفعل على أساس الأداء للمقعد. يمكن استخدام جهاز محمول، وتنوعاً في إعادة التأهيل، والتقييم، ونماذج التدريب.
Abstract
اضطرابات الوضعي، تتبع الحركة، وردود الفعل الحسية هي التقنيات الحديثة المستخدمة للتحدي، وتقييم، وتدريب يجلس منتصبا، على التوالي. وهدف البروتوكول المتقدمة هي لتشييد وتشغيل منصة جلوس التي يمكن أن تكون سلبية على زعزعة استقرار بينما وحدة قياس القصور يوضحها الحركة وتسليم عناصر تهتز التغذية المرتدة عن طريق اللمس للمستخدم. المرفقات مقعد للتبادل يغير مستوى الجهاز بأمان التحدي يجلس التوازن واﻻستقرار. متحكم مدمج يسمح لصقل المعلمات التغذية المرتدة لزيادة وظيفة حسية. تلخيص التدابير بوستوروجرافيك، نموذجية من بروتوكولات تقييم التوازن، إشارات الحركة المكتسبة أثناء محاكمات التوازن موقوت. لا يوجد أي بروتوكول الجلوس الديناميكي لتاريخ يوفر التحدي متغير والقياس الكمي، وردود الفعل الحسية خالية من المعوقات المختبرية. نتائجنا تثبت أن المستخدمين غير المعوقين من معرض الجهاز التغييرات الهامة في التدابير بوستوروجرافيك عندما يتم تبديل صعوبة التوازن أو الذبذبات الملاحظات المقدمة. الأجهزة المحمولة، وتنوعاً بالتطبيقات الممكنة في إعادة التأهيل (بعد إصابة الهيكل العظمى أو العضلات أو الأعصاب) والتدريب (للرياضة أو الوعي المكاني)، والترفيه (عن طريق الواقع الافتراضي أو زيادة) والبحث (من الاضطرابات المتصلة بالجلوس).
Introduction
يجلس منتصبا شرط أساسي لوظائف حسي حركي البشرية الأخرى، بما في ذلك الحركات الماهرة (مثلاً، كتابة) وقلق توازن المهام (مثلاً، يركبون قطار). لإعادة تأهيل وتحسين وظائف الجلوس وما يتصل بها، وتستخدم تقنيات التدريب الحديثة التوازن: الأسطح غير مستقرة التشويش الجلوس1،2 ، وتتبع الحركة يوضحها التوازن إجادة3،4 . تحسين نتائج التدريب التوازن عندما يتم تسليم الاهتزاز إلى نص باستخدام الأنماط التي تطابق الأداء5. مثل هذه الملاحظات الحسية من الواضح أنها فعالة كإعادة التأهيل وطريقة التدريب؛ حتى الآن، أساليب التغذية المرتدة الحسية الحالية تتجه نحو التوازن الدائمة وتتطلب معدات مختبر6،7.
وغرض العمل الذي عرضه هنا هو بناء جهاز محمول يمكن جلس عليها وزعزعت سلبية بمختلف درجات بينما الأدوات المضمنة تسجيل موقفها وتقديم التغذية المرتدة الذبذبات إلى السطح للجلوس. يدمج هذا المزيج من أدوات العمل السابقة بشأن تمايل كراسي2،4 وردود فعل الذبذبات5،6،7، مما يجعل فوائد هذه الأدوات أكثر قوة وموجودا. وقدم أيضا إجراء تدريب الجلوس منتصبا وتحليلاً للنتائج الكمية، عقب الأدب المنشأة بشأن التدابير بوستوروجرافيك8. هذه الأساليب مناسبة لدراسة آثار يجلس ممارسة التوازن مع سطح غير مستقرة عندما جنبا إلى جنب مع ردود الفعل الذبذبات. وتشمل التطبيقات المتوقعة التدريب الرياضي، التحسين العام للتنسيق الحركي، وتقييم توازن الكفاءة، وفي أعقاب إعادة تأهيل الهيكل العظمى، العضلي، أو عصبية الإصابة.
Protocol
Representative Results
Discussion
وترد أساليب لبناء أحد الأجهزة المحمولة، والآلية، لجلوس. الجهاز المحمولة ودائمة، بناء على الدراسات السابقة لتمايل كراسي2،4 وردود فعل الذبذبات5،،من67 لجعل فوائد هذه الأدوات أكثر قوة وموجودا . يتبع البروتوكو?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب التنويه بجهود التصميم لطلاب المرحلة الجامعية كوماوات سينغ ابوسالم، آغاروال كشيتيج وبصير كوين، تشيونغ بنيامين، كارولين كولينز، سارة لوجكزيك، ديريك شلينكر، كاثرين شعيب وزيلينسكي آرثر. تم تمويل هذه الدراسة جزئيا من خلال “منحة الاكتشاف” من العلوم الطبيعية ومجلس البحوث الكندي الهندسية (رجبين-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
- 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).
- 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).
- Paillard, T., Noé, F. Techniques and Methods for Testing the Postural Function in Healthy and Pathological Subjects. BioMed Research International. 2015, (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Churchill, E., McConville, J. T. . Sampling and Data Gathering Strategies for Future USAF Anthropometry. , (1976).
- Lee, H., Granata, K. P. Process stationarity and reliability of trunk postural stability. Clinical Biomechanics. 23, 735-742 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lee, B., Kim, J., Chen, S., Sienko, K. H. Cell phone based balance trainer. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 9, 1-14 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
