Method Article
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.
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.
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.
Tüm yöntem tanımlamak burada Alberta Üniversitesi Sağlık Araştırma Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır.
1. İnşaat ve yapısal bileşenler Meclisi
2. işaretleme aygıtı
3. örnek değerlendirme ve eğitim protokolü
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 kararlı). Böylece, taban ve göz koşulu birlikte kabul bir bağımsız değişken (denge durumu). AP tilt gözlemleri arasında ortalama kare kökü, centroidal frekans ve frekans dağılımı için iki denge koşulları önemli ölçüde farklı (göre F-testleri tahmini değişimin, α = 0,05). Her ölçü (ortalama ve standart sapma) hesaplanan değişiklik Şekil 7 ve Şekil 8gösterilir. Diğer raporları ile birlikte tutarlı, posturographic bu önlemlerin arasında denge görevleri4ayırt edebilirsiniz.
Geri bildirim koşulu değiştirme etkisi: Vibrotactile geribildirim sistemi aktif, denemeler sırasında AP tilt gözlemler centroidal sıklığını kontrol denemeler sırasında önemli ölçüde daha yüksek idi (göre F-testleri tahmini değişimin, α = 0,05). Her posturographic önlemler (ortalama ve standart sapma) hesaplanan değişiklik Şekil 9 ve Şekil 10gösterilir. Diğer raporları ile birlikte tutarlı, bu vibrotactile geri bildirim iletişim kuralı denge performans17üzerinde ölçülebilir bir etkisi yoktur.
Şekil 1: Şasi montaj şemayı göster. Yapısal bileşenler içerir: (1) kapak; (2) denge; (3) silindirik şasi; (4) temel stud; (5) hitch için ek bacak desteği ekin (Şekil 3); (6) Bankası; ve (7,8) çubuk ve kol için ek bir beş değiştirilebilir silindir (Şekil 2). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2: bir eğri temel modül yan görünüm. Her beş modül 63 mm toplam yüksekliği ve oturma yüzeyi denge kurmak zorluk gelen eğriliği benzersiz bir yarıçap vardır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: bacak desteği ekin şemayı göster. Hitch, kelepçe ve fişini, terbiye Meydanı oluşan bacak desteği 600 mm boyundadır ve ulaşım aygıtın veya kullanıcının bacaklar denge egzersiz sırasında serbestçe sallanmaya izin vermek için sırasında kaldırıldı. Ayrıntılı bölümü boyutları için bkz: ek dosyalar 1 (çizimler) 2 (3 boyutlu katı modeller). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: vibrotactile geribildirim aygıtın yerlerinizden balance değerlendirme ve eğitim. Cihazın ekleri(a)şemayı göster. Burada gösterilen bileşenleri: (1) Bankası, şasi ve kapak; (2 çelik ekstrüzyon ayak eki için; (3) iki çatal iğne ayak güvenliğini sağlamak için; (4) yüksekliği ayarlanabilir ayak Eki; ve (5) bir beş temel modülleri kavisli. Bu bileşenleri taşıma veya depolama kolaylaştırmak için ayrılabilir. Ayrıntılı bölümü boyutları için bkz: ek dosyalar 1 (çizimler) 2 (3 boyutlu katı modeller). (B) üstten görünüm cihazın fotoğrafı. Elektronik araçları, ortaya çıkarmak için kapağı kaldırıldı dahil: bir özel baskılı muhafaza tarafından (Merkezi); ev sahipliği yaptığı bir atalet ölçüm birimi Mikrodenetleyici sedye ile USB bağlantı (sol); sekiz elektronik vibratörler düzenlenen özel baskılı muhafazada (orta bölgesi); ve bir çelik bar (üst) ayak dengelemek için bu rakam Williams ve ark. değiştirildi 18 . ASME, "Tasarım ve değerlendirme bir Enstrümante Wobble yönetim kurulu için değerlendirme ve eğitim dinamik oturmuş dengesi" biyomekanik Mühendisliği Dergisi, AD Williams, QA Boser, AS Kumawat, K Agarwal, H Rouhani, AH Vette, gelen izniyle vol. yayınlanacaktır 140, Nisan 2018; Telif hakkı izni Merkezi, Inc ilettiği izin Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5: iki parçalı tactors titreşimli için muhafaza montaj. Titreşim nemlendirme en aza indirmek için 3 mm montaj platformu (alt) PIN bulma üzerinde gevşek bir 4 mm delik tactor muhafaza (üst) ile donatılmış. Ayrıntılı bölümü boyutları için bkz: ek dosyalar 1 (çizimler) 2 (3 boyutlu katı modeller). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6: Kullanıcı arabirimini. Bu kullanıcı arayüzey bırakmak kullanıcı vibrotactile geri bildirim eşikleri seçmek ve veri almak. Uzunluk ve vektör grafik üzerinde yönünü cihazın kinematik orantılıdır. Dikdörtgenin geribildirim için AP ve ML eşikler yansıtır. Bu rakam Williams ve ark. değiştirildi 18 . ASME, "Tasarım ve değerlendirme bir Enstrümante Wobble yönetim kurulu için değerlendirme ve eğitim dinamik oturmuş dengesi" biyomekanik Mühendisliği Dergisi, AD Williams, QA Boser, AS Kumawat, K Agarwal, H Rouhani, AH Vette, gelen izniyle vol. yayınlanacaktır 140, Nisan 2018; Telif hakkı izni Merkezi, Inc ilettiği izin Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 7: zaman-etki alanındaki görev manipülasyon sonuçları. Katılımcılar gözlerini kapatıp aynı anda daha istikrarlı bir aşamaya geçiş zaman etki alanı posturographic önlemler değişiklik (ortalama ve standart sapma; temsil önemli değişiklik F-test, α göre yıldız = 0,05). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 8: frekans etki alanındaki görev manipülasyon sonuçları. Katılımcılar gözlerini kapatıp aynı anda geçiş için daha istikrarlı bir temel frekans etki alanı posturographic önlemler değişiklik (ortalama ve standart sapma; F-test, α göre önemli değişiklik gösteren yıldız = 0,05). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 9: vibrotactile geribildirim zaman etki alanındaki sonuçlarını. Değişikliği ne zaman katılımcıların vibrotactile performansa dayalı geribildirim ile sağlanan saat-alan posturographic önlemler (ortalama ve standart sapma; herhangi bir değişiklik F-test, α göre istatistiksel olarak anlamlı 0,05 =). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 10: vibrotactile geribildirim frekans etki alanındaki sonuçlarını. Katılımcılar ile vibrotactile performansa dayalı geribildirim sağlandığında frekans etki alanı posturographic çalışmalarında değiştirmek (ortalama ve standart sapma; temsil önemli değişiklik F-test, α göre yıldız = 0,05). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
RADIUS eğriliği (cm) | ||
En istikrarlı | 25 | Daha az zor dengelemek için |
20 | ||
15 | ||
13 | ||
En azından istikrarlı | 11 | Dengelemek daha zor |
Tablo 1: geometrik özellikleri değiştirilebilir üslerinin. Toplam her temel modül 63 mm yüksekliktir; Böylece, bir aygıta bağlı eğriliği, daha küçük yarıçaplı eğriliği daha büyük yarıçaplı bir Bankası daha az istikrarlı yerdir.
Posturographic ölçü | Tilt Yön | Deneysel durumu | |||
Gözlerini dört aç | Gözleri kapalı | ||||
Çok dengesiz yüzey | Hafif dengesiz yüzey | ||||
Titreşim | Titreşim | Titreşim | Titreşim | ||
Kapalı | Üzerinde | Kapalı | Üzerinde | ||
Ortalama kare kökü | Antero-Posterior | 1,60 | 1,62 | 2,01 | 1.70 |
[derece] | Medio-Lateral | 1.53 | 1,61 | 1,80 | 1.74 |
Hız demek | Antero-Posterior | 2,75 | 3.01 | 2.85 | 2.94 |
[derece/s] | Medio-Lateral | 3,04 | 3.14 | 3,38 | 3,44 |
Centroidal frekans | Antero-Posterior | 0.418 | 0.449 | 0.370 | 0.423 |
[Hz] | Medio-Lateral | 0.462 | 0.467 | 0.465 | 0.471 |
Frekans dağılımı | Antero-Posterior | 0.659 | 0.654 | 0.685 | 0.661 |
[-] | Medio-Lateral | 0.651 | 0.651 | 0.662 | 0.669 |
Tablo 2: sonuçları denge ve geribildirim koşullarından. AP ve ML Eğer kararsız oturma denemeleri sırasında elde edilen Özet önlemler. Yüzey kararlılık artı göz koşulu desteği yanı sıra titreşim düzeyi işlenmiş değişken vardır. Tüm katılımcılar arasında ortalama ölçüleri hesaplanır.
Ek dosya 1: Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
Ek dosya 2: Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
Ek dosya 3: Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
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. Denge görev zorluk üsleri farklı eğrilikleri ile takılarak modülasyonlu. Görev zorluk kritik bir seçimdir; kullanıcılar etkin eğitim yaralanma riski olmadan kolaylaştırmak için dengeleri bozdu.
Gerçek zamanlı gözlem ve ayarlama yerleşik araçların seri iletişim mikrodenetleyici ve Kullanıcı arabirimi arasındaki kullanır; disfonksiyon aygıtın yazılım ve donanım sorun giderme gerektirir. Tüm donanım bağlantıları güvenli olduğundan emin olun. Mikrodenetleyici beklenmeyen bayt için seri çıkışını izlemek. Kullanıcı arabirim programı hatalara sonda. Sorun devam ederse, bir deneyimli Mekatronik tasarımcısı başvurun.
Denge yeterlilik posturographic önlemler oturma yüzeyi kinematik İnceleme--dan türetilmiş karakterizedir. Alternatif olarak, yüzey tilt açı2ile ilişkili olan, ancak ek donanım gerektirir bir kuvvet tabağa sarf basınç merkezi gözlemlemek. Posturographic ölçümleri oturumları2 ve değişen duyarlılık geliştirme dengelemek veya19bozukluğu için arasında değişen güvenilirlik yoktur. Ortalama kare kökü, ortalama hız, centroidal frekans ve frekans dağılımı doğrusal olarak birbirinden bağımsız olmak gözlendi ortak posturographic önlemlerdir. Sinyal Analizi iletişim kuralı belirli değerlendirme hedeflere yönelik olarak değiştirmeyi düşünebilirsiniz.
Cihazın vibrotactile uyaranlara koltuk denge görev performansı uygun olarak teslim eder. Bazı geribildirim stratejileri motor öğrenme20bozabilen gibi en uygun yapılandırma haptic geribildirim denetiminin sürekli çalışma ve bu iletişim kuralı, kritik bir adımda konusudur. Varolan vibrotactile geribildirim yöntemleri ayakta dengesi fonksiyonu ve birçok diğer motor görevleri6,7artırmak için kanıtlanmış. Tactors koltuk gömülü vibrotactile geribildirim tekniği yerlerinizden balance paradigmalar için erişilebilir olmasını sağlar. Gelecekteki uygulamalar spor içerebilir eğitim, mekansal oryantasyon eğitimi, sanal veya artırılmış gerçeklik gaming, denge yeterlilik, araştırma denge bozuklukları ve rehabilitasyon aşağıdaki iskelet, kas veya nörolojik yaralanma değerlendirilmesi.
Yazarlar ifşa gerek yok.
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.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır