一种用于座位平衡评估和训练的振动反馈装置

许多人患有坐姿不稳，这会损害功能独立性，并导致继发性健康并发症。我们的协议具有在坐姿中评估、挑战和改善平衡的潜力。我们的技术将现有平衡研究工具的元素组合成一种针对临床使用和可访问性进行优化的新设备。

患有较新的肌肉损伤的个人可能难以保持坐姿平衡。我们的协议提供评估和培训技术，已知有利于平衡康复结果。该协议可用于研究平衡控制机制和优化感官反馈方法。

此协议的新用户应确保使用我们的补充绘图和实体模型文件来生成设备的工作副本。开始时，将基螺母焊接到钢板上，为可互换的半球基座构建附件接口。使用计算机数控或数控铣床，从聚乙烯构建圆柱形底盘、盖子和底座，然后将基板螺栓固定到底座上，然后将底盘放在底座上。

使用铣床构建一个 37 毫米长、32mm 外径圆柱聚氯乙烯套管，该套套可安装到螺纹杆上。将钢法兰焊接到钢钩的每一侧后，将铰链螺栓固定到底座的前面。使用数控车削机制造五个相同的 63mm 高、直径 152mm 的聚乙烯气缸。

在每个气缸顶部表面的中心，将一个 32mm 孔切入 38mm 的深度，使其适合圆柱形套筒，并带一些干扰。在每个气缸的底部表面上，使用 CNC 车削机切割具有五个气缸中每个气缸均匀弯曲的曲率半径，保持 63mm 的整体高度。要构造腿部支撑附件，请首先将垂直于 575mm 钢挤压的一端焊接 70mm 钢钩插入件。

另一端，将 300mm 圆柱钢脚垫夹紧到挤出。使用带锯将矩形 29 x 100mm 钢筋切割至约 160mm，使重量为 3.6 千克。将钢筋插入机箱背面以平衡支撑附件，然后组装设备。

通过铰接件和铰接插入插入夹板销以连接腿部支撑。然后将夹具的位置调整到所需的脚垫高度。将杆螺纹入基座螺柱，使约 35mm 的杆从底座上伸出，并将凸出杆插入所需的弯曲底座。

将夹紧胶带涂抹在盖子上，然后用盖子盖住设备。要检测设备，请将惯性测量单元和八个振动转速器连接到微控制器。对微控制器进行编程，以便从惯性测量单元读取前向和中侧倾斜角度，并根据倾斜角度打开或关闭振动转速器。

将惯性测量单元固定到机箱中心，并将振动转速排列在半径为 10 厘米的常规八角形中，位于机箱中心正前 8 厘米的中心，以便它们位于平均大小人物的座椅下。然后将微控制器连接到计算机，然后打开软件用户界面。要进行平衡实验，请招募没有神经和肌肉骨骼疾病以及急性或慢性背痛的同意参与者，并记录每个参与者的年龄、体重和身高。

接下来，打开用户界面。指南针图显示设备的倾斜角度，以及设备在前柱和中路方向的一半倾斜速度。在每次平衡试验之前，指示参与者戴上降噪耳机，将手臂交叉在胸前，尽可能保持直立姿势，并在准备好时进行口头提示。

使用用户界面的试用参数部分中的下拉菜单来标记当前的难度和眼睛状况，然后单击记录以开始试用。对于睁眼试验，指示学员将注意力集中在一个固定点上，以帮助保持平衡。对于闭着眼睛的试验，使用蒙上眼睛确保参与者完全被剥夺了视觉反馈。

连续进行 20 30 秒的坐姿平衡试验，在必要时候休息以避免疲劳，并随时停止。算法将计算使用和显示用户界面 Q3 列中的阈值的柱线和内路反馈阈值。可以优化振动反馈阈值，以提供针对给定任务或目标定制的方向和时间的反馈提示。

经过四次熟悉试验后，将 Q3 列中的值复制到右列，然后单击刷新以更新基于第四次熟悉试验的指南针图上显示的反馈阈值。由于前柱和内侧倾斜角会自动实时存储在文本文件中进行分析，因此分析前柱和内侧信号，以描述每个实验条件的坐姿性能。此表显示了从 144 次平衡试验中平均从后柱和内侧支撑表面倾斜派生的后图测量值，每个实验条件下由 12 名参与者执行。

在闭眼和眼睛闭合平衡条件下，对侧柱倾斜的观察明显不同，即根均方、质心频率和频率分散。与其他报告一致，这些海报图形测量可以区分在试验期间的平衡任务，在试验中，振动反馈系统是活跃的。前柱倾斜观测的重心频率明显高于对照试验期间。

与其他报告一致，这种振动反馈协议对平衡性能有可衡量的影响。所有结构组件都有相应的实体模型和绘图，可供下载，可用于复制构造过程。该程序可用于测试有关动态直立坐的基本性质和振动反馈作为平衡训练技术的有效性的假设。

这项研究为今后为坐姿受损人群的临床评估和训练工具工作提供了关键基础，以提高他们的生活质量。用于制造此装置的电动工具可能会造成身体伤害;请遵守所有安全规程。