歩いて個人を含む実験は、運動＆姿勢分析研究所ルーベン（MALL）25と協力して行われています。彼らの協力と支援を深く感謝されています。

すべての手順は、ルーヴェンカトリック大学の大学病院の倫理委員会によって承認された、各被験者は、参加前に書面によるインフォームドコンセントを与えました。 1. 3Dモーショントラッキング：設定とデータ集録<ol><li>個々のセンサが完全に（ 図1A）を充電されていることを確認してください。この工程は、約1時間を要するが、実際の測定の前の日に行うことができます。メーカーの充電プロトコルに従ってください。 </li><li> MTマネージャ-データ収集2： <ol><li> （すべてのワイヤレスマスタを有効にします&gt;ワイヤレス設定）センサとの無線接続を有効にして、所望のサンプル・レートを指定します。 注：歩行者の行動の正確な特性を可能にするために、少なくとも60ヘルツのサンプリングレートをお勧めします。個々のセンサレコード3D線形加速度、角速度（アース）磁場及び気圧データ。 </li><li>動作モードを有効にして、測定モードを開始します（すべてのワイヤレスのマスターで測定を開始&gt;ワイヤレス設定）約1分間センサーをゆっくりと動きを作ります。 </li><li>すべてのアクティブセンサ（[表示]&gt; [表示]&gt; [慣性データ）の慣性と磁気データを表示します。静止しながら、センサーの向きはチャンスをしない、ことを確認してください。 注：固定センサの姿勢変更は、それによって、不正確な方位情報を磁気的に乱れた環境を示しているとなります。 </li></ol></li><li>オリエンテーションリセット：実験（ 図1B）2のグローバル参照フレームを定義する（向きをリセット]&gt; [オブジェクト/見出しリセット）オブジェクト/見出しリセットを適用します。 </li><li> （COM）は、第5腰椎（ 図1C）の高さに位置する質量の車体中心のできるだけ近くにセンサーを配置します。 sの各参加者にしっかりと強固に単一のセンサを固定peciallyクリックでフルボディストラップ（ 図1C）を設計。 </li><li>記録データは、必要に応じて。 </li><li>関心（開いているファイル）のレコードを読み込み、書き出し設定（ツール&gt;設定&gt;輸出）を指定し、その後の分析2（[ファイル]&gt; [エクスポート]）のデータを加速度（姿勢行列）をエクスポートします。 </li></ol> 2.フォースプレート：セットアップと構成注意：本工程は、GRFSを登録するフォースプレートのアプリケーションについて説明します。歩行/人が関与している実行する場合には、フォースプレートやトレッドミル計装一連の後続のステップ3により誘導される負荷を登録するために使用される、プロトコル自体が類似しています。 <ol><li>フォースプレートがしっかりと実験室の床面（ 図2）に固定されていることを確認してください。 </li><li>デバイスおよび取得の設定を4（NDIオープンキャプチャを設定]&gt; [データ]&gt; [デバイスの設定]&gt;セッティNGS）。適切な「ゲイン」と「サンプルレート」を選択します。 4を必要に応じて、外部トリガ設定を構成し、確認してください。 <ol><li>所望の精度と関係するロード・タイプに応じて、ゲイン、サンプル・レートを選択します。本出願のために、128（最大フォース4879 N）とサンプル・レート200 Hzでのゲインを使用しています。 </li></ol></li><li>開始と終了の空のフォースプレートと各試行を：フォースプレート風袋時の空（NDIオープンキャプチャ]&gt; [データ]&gt; [デバイスの設定]&gt; [設定]&gt; [風袋引き）。 </li><li>各試験の前と後のフォースプレートの上に置き既知の重量を：確認のため。 注：本出願は、5 kgを質量しかし、他の周知の硬質塊（&gt; 2のkg）での使用が同様にこの検証試験を提供することができ、使用されます。 </li><li>必要に応じて、GRFのデータを記録し、保存します。その後の分析の4のためにGRFSをエクスポートします。 </li></ol>構造ACCELE 3.測定食料注：本手順は、構造上の1つまたは複数の関連する場所での構造振動を収集することを目指しています。本出願は、構造加速度を登録するGeoSIG GMSレコーダ（ 図3）を用います。関与するアプリケーションのための適切な特性を有する他のセンサの種類は、同様に適用することができます。 <ol><li>個々のセンサが完全に充電されていることを確認してください。この工程は数時間かかることが、実際の測定の前の日に行うことができます。メーカーの充電プロトコルに従ってください。 </li><li>必要に応じて、（磁石を使用して、 例えば、）一次構造への適切な固定を提供、レベルセンサーと：一次構造の所望の位置にセンサーを取り付けます。 注：個々のGMSレコーダー（&gt; 6キロ）と関係する低周波振動（&lt;6ヘルツ）の高質量を与え、追加の固定は、この場合には必要ではなかったです。 </li><li>ジオのためDASデータ収集5：ワイヤレスGMSネットワークやセンサ5との接続を設定し、有効にします。時刻設定と同期設定を確認してください（必要な場合）（右&gt;センサーの詳細情報をクリックします）。 </li><li>目的の場所にセンサーを置き、グローバルな基準フレームとの契約でそれらを平準。 </li><li> GEODASデータ収集5の場合：記録されたデータをエクスポートし、その後の分析のために（右センサー&gt;計測器制御&gt;リクエスト&gt;ユーザー要求&gt; GETEVT 5の送信をクリックしてください）。 </li></ol>制御された実験室環境での4.実験<ol><li> （セクション1で説明したように）追跡/セットアップ3Dモーションを設定します。 </li><li>設定/セットアップ・フォースプレート（セクション2で説明したように）。 </li><li>動作中：視覚的に自分の動作モードを確認するために、無線慣性センサーとフォースプレートの両方のリアルタイム測定を確認。 </li><li> participを確認して下さいフォースプレート上にステップと、少なくとも30秒間、まだ立ってアリ：これは、個々の重みを識別することができます。 </li><li>メトロノーム信号を設定します。希望するリズム、 すなわち、基本強制的周波数を選択します。 注：メトロノーム信号は簡単に無料のオンラインまたはスマートフォンのアプリケーションを使用して設定することができます。 </li><li>フォースプレートと無線慣性センサの両方のデータの記録を開始。 </li><li>所望の活性を開始するために参加者を確認する：歩行、メトロノーム信号によって示されるように（ 図4参照）ジャンプまたは（標的にペーシング）の速度で浮き沈み。 </li><li>荷重サイクル、 例えば、ステップ、ジャンプやボビングサイクルの選択された番号を記録します。フォースプレートを下車する参加者を確認して下さい。 注：検証の目的のために、これらのアンロードの条件でいくつかの追加の記録時間を考慮することをお勧めします。文献では、Cに必要な最小数の負荷サイクルについての明確なコンセンサスはありませんサイクル・ツー・サイクル6変動性haracterize。経験と[6]で提示研究に基づいて、ここで紹介する研究では、最初と最後の5負荷サイクルは試験の開始時と終了時に装荷パターンの不規則性を除外するために、さらなる分析から除外されることにより60連続サイクルを考慮します。 </li></ol> その場5.実験<ol><li> （セクション2および図5を参照）/セットアップに参加者の動きを追跡する3D慣性センサーのネットワークを設定します。 </li><li> /セットアップに構造的な加速度を登録する無線加速度計のGMSのネットワークを設定します（セクション4を参照）。 </li><li>動作中：（視覚的に）自分の動作モードを確認するために、無線慣性センサのリアルタイム測定を確認。 </li><li>必要に応じて、関係する測定システムを同期することを可能にする明確なプロトコルを定義します。 注：関係する場合は、この手順が必要ですデータ収集システムは、トリガまたは共通チャネルの欠如に起因する直接同期することができません。後者は、 その場での実験（5.1および5.2） にに適用されるワイヤレス計測システムの場合です。したがって、明確なプロトコルは、データセットをオフラインで同期させることができ、サイト上で採用されています。本出願では、関与する測定システムが関与する測定システムの各々の少なくとも1つのセンサにより登録された各試験の開始時と終了時に同じイベント、 すなわち、衝撃の登録を通じて同期されます。適切に整列時間ベクトルはその後、これらのイベントのオフラインアライメントを介して取得されます。 </li><li>メトロノーム信号を設定します。 その場で 、対象となるビートを増幅するためのメガホンを使用する必要があります。 </li><li>実験の再現性を確認するための試験の十分な数を収集します。経験に基づいて、著者らは、TRが少なくとも3、好ましくは4を記録することをお勧めIALS。 </li></ol> 6.データ解析<ol><li>前処理は、必要に応じて関係する機器の生データ：そのような無関係な高周波貢献と測定ノイズのような望ましくない影響を除去するために、適切なフィルタを適用し、製造業者のプロトコルに従って、関連する時間ウィンドウを保持しています。 注：フィルタ特性は、用途に応じて選択されるべきです。本研究では、MATLAB信号処理ツールボックス7は、関連するすべての信号に対して20Hzでカットオフ周波数を有するローパスフィルタリングを実行するために適用されます。 </li><li>各参加者の場合：計算は、離散フーリエ変換は、MATLAB Signal Processing Toolboxの7を使用して重心の登録加速度の変換および得られたスペクトルにおける基本波の支配的なピークの周波数と平均負荷周波数を特定します。 </li><li>負荷サイクルのうちのいずれか2つ名目上同一のイベント間の時間を特定します詳述された方法[3]またはPediVib MATLABツールボックス8のlc_timingツールを使用しての<ol><li>データベクトル（lc_timing&gt;ロード）をロードします。 </li><li>サンプリングレートを指定し、平均負荷周波数を推定します。必要に応じて、該当する時間ウィンドウを指定します。名目上同一の事象、 すなわち、負荷サイクル（&gt; Saveをlc_timing）の識別されたタイミングを保存します。 </li></ol></li><li> （6.3で識別される）、その後の負荷サイクル間の平均時間の逆数として平均負荷周波数を計算します。 </li><li>実験室での実験のために：結果の床反力と各個人の重心に登録加速度の両方のために6.3で詳述した手順を適用します。 注：この手順では、GRFSを直接測定することができないでその場での実験のために適用される手順の検証として機能します。詳述された方法は、[3]を示すかの時変ペーシングレート歩行者は、個々の重心付近に登録加速度および結果としてGRFSの間の関係を特徴づけることによって同定することができます。 </li><li> その場での実験のために：各個体の重心に登録加速度6.3に詳述した手順を適用します。 </li></ol>構造応答の7.シミュレーションと解析注：以降の手順は、MATLAB 7を使用して実行されます。 9（歩行）Li らによって定義されたの人為的な力は一般負荷モデルを適用することにより決定され、バッハマン：構造応答はPediVibツールボックス、作者8によって開発されたMATLABのツールボックス（ 図6）を用いて計算されますら 1（ジャンプ、実行し、破壊行為ロード）、およびモーダルで処方される構造モデルは10を調整します。付属のマニュアルでは、明確に説明するチュートリアルが含まれて以下の手順を実行します。 <ol><li>構造応答のシミュレーション<ol><li>自然周波数、モーダル減衰比、質量正規化モーダル変位、対応するノードの座標（PediVib&gt;構造パラメータ&gt;新規）：試験構造のモーダルパラメータを定義します。視覚モーダル入力情報（PediVib&gt;構造パラメータ&gt;表示）を確認します。 </li><li>歩行者の特性と対応する誘導された負荷を定義します。負荷の種類、重量、パス/位置、平均ペーシングレート、各負荷サイクルの開始を歩く（PediVib&gt;シングル歩行者&gt;新規）。関係する参加者のためのシミュレートされた構造応答を実行し、保存します。視覚結果（PediVib&gt;シングル歩行者&gt;表示）を確認します。 </li></ol></li><li> 、すなわち 、個々の応答の重ね合わせを介して対応するベクトルの総和を全構造応答を計算し、測定された構造応答と結果を比較します例えば、測定され、シミュレートされた構造応答を表示する図を作成することもできます。 </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

人間の動きとGRFSを結果としては、通常、力プレートは、このような中古Vicon 18とCODA 19とインストルメントトレッドミルだけでなく、光学式モーションキャプチャ技術の応用によって識別されます。これらの技術の適用は、しかしながら、実験室環境に制限されます。この欠点への答えでは、多くの繰り返しと中断のないサイクルにわたって「天然」の人の行動の測定を可能?...

効率の経済的需要と（新）材料の増加する強さによって駆動さ、建築家やエンジニアは、これまで長く背が高く、軽量化構造を構築するために限界に挑戦しています。一般的に、光と細身の構造は、実行中または跳躍、このようなウォーキングなどの一般的な人間活動の支配的なスペクトル内にある一つ以上の固有振動数を持っています。 （近）共鳴励起の対象となる可能性が高い、彼らは1妨害、あるいは有害な振動が生じ、多くの場合、人間の動きに過度に応答します。これらの細身で軽量な構造のため、振動保守は、多くの場合、重要な設計要件を構成する、懸念事項です。 人間の動きと、得られた床反力（GRFS）は、通常、実験的に実験室条件で識別されます。 「保守的」であると仮定されているもの - - 現在、デザイナーはに頼ることを余儀なくされている同等リットルシングルの人の力の測定値からアップスケールOADモデル、。デザインは高い群集密度下での動的性能に支配して、強い需要は、現在利用可能な負荷モデルの検証と洗練のために存在します。 現在のプロトコルは、歩行者の自然な動きの特徴づけのための3D慣性モーショントラッキング技術を採用します。なお、この情報は、歩行者だけでなく、対応する誘導された負荷の間の相関を定義するために使用することができる方法を示しています。次のステップにおいて、特徴付け歩行者の挙動を数値誘起構造応答をシミュレートするために使用されます。登録された構造応答との比較は、例えば 、行方不明人間構造の相互作用現象の影響を定量化することを可能に起因する歩行者の存在に減衰を追加します。方法論は、実際の歩道橋構造応答と額面の運動に本格的な実験のために例示されていますticipantsが同時に登録されています。

<table><tbody><tr><td>MTw Development Kit + MT Manager Software</td><td>Xsens</td><td>MTW-38A70G20-1</td><td>Development kit with wireless, highly accurate, small and lightweight 3D human motion trackers and accompanying click-in full body straps.</td></tr><tr><td>True Impulse Kinetic Measurement System + NDI Open Capture Data Acquisition and Visualization System</td><td>NDI Northern Digital Inc.</td><td>791028</td><td>TrueImpulse measures reaction forces exerted by humans during a wide variety of activities.</td></tr><tr><td>GMS-24</td><td>GeoSIG Ltd</td><td>Rev. 03.08.2010</td><td>(Wireless) accelerometers to register the structural vibrations.</td></tr><tr><td>GeoDAS GeoSIG Data Acquisition System</td><td>GeoSIG Ltd</td><td>Rev. 03.08.2010</td><td>Graphical MS Windows application running under Windows 9x/NT/2000, providing a software interface between users and GeoSIG recorders GSR/GCR/GBV/GT.</td></tr><tr><td>PediVib toolbox</td><td>KU Leuven</td><td></td><td>Software interface/toolbox to simulate the structural vibrations induced by pedestrians.</td></tr><tr><td>Metronome</td><td></td><td></td><td>A device to indicate the targetted pacing rate of the activity (free applications are available online for pc/laptop/smartphone).</td></tr></tbody></table>

simulation of human-induced vibrations based on the characterized in-field pedestrian behavior

細身で軽量な構造のため、振動保守は、多くの場合、重要な設計要件を構成する、懸念事項です。デザインは人為的な負荷の下での動的性能に支配して、強い需要は、現在利用可能な負荷モデルの検証と洗練のために存在します。現在の貢献は、フィールドでの歩行者行動の特徴付けのための3D慣性モーショントラッキング技術を使用しています。技術は、まず、対応する床反力の同時登録を実験室実験で試験されています。実験では、歩行者ならびにそのようなジャンプやボビングのようなリズミカルな人間の活動が含まれます。登録された運動活動の時変ペーシングレートの識別を可能にすることが示されています。一緒に人の体重と文学で利用可能な一般化力モデルを適用して、識別された時変ペーシングレートは、charにできます人為的な負荷をacterize。また、無線動作トラッカー間で時刻同期は、参加者間の同期速度を特定することができます。その後、技術が人の動きと誘導される構造振動の両方が登録されている実際の歩道橋上で使用されています。特徴でフィールド歩行者の行動が誘発される構造応答をシミュレートするために適用することができる方法を示しています。 その場で識別されたペーシングレートと同期率は人為的負荷のシミュレーションと検証のための不可欠な入力を構成することが実証されています。提案された方法論の主な潜在的なアプリケーションは、人間の構造の相互作用現象の予測と実際の交通状況における歩行者間の相関に適したモデルの開発です。

まず、個人の重心付近に登録加速度が結果としてGRFSを特徴付けるために使用することができる方法を示しています。結果は歩行個々の3のためにここで説明されています。完全に同等の観測は、ときにリズミカルな人間の活動、 すなわち、ジャンプやボビング作られていると考えられている。 図7 のショーの連続?...

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Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior

プロトコルは、フィールド内の歩行者の行動と結果の構造応答のシミュレーションの特徴付けのために提示されています。フィールド・テストは、その場で参加者の間で速度と同期ペーシングレートに識別することを示している人為的な負荷のシミュレーションと検証のための不可欠な入力を構成しています。

特徴付けインフィールド歩行者の行動に基づいて、人間によって誘発される振動のシミュレーション

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With ...

simulation-human-induced-vibrations-based-on-characterized-field

Universidad San Sebastian

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Unit 1

Kinetics of a Particle: Force and Acceleration

Freezing and Thawing in Concrete

Motion Along a Straight Line

SCIENTISTS IN ACTION

8.7K ビュー.  KU Leuven. プロトコルは、フィールド内の歩行者の行動と結果の構造応答のシミュレーションの特徴付けのために提示されています。フィールド・テストは、その場で参加者の間で速度と同期ペーシングレートに識別することを示している人為的な負荷のシミュレーションと検証のための不可欠な入力を構成しています。 

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Measurement of Vibration Detection Threshold and Tactile Spatial Acuity in Human Subjects

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about mechanosensory function that are relevant for clinical diagnosis as well as for basic research. Here, we describe two psychophysical tests designed to determine the vibration detection threshold (automated system) and tactile spatial acuity (handheld device). Both procedures implement a two-interval forced-choice and a transformed-rule up and down experimental paradigm. These tests have been used to obtain mechanosensory profiles for individuals from distinct human cohorts such as twins or people with sensorineural deafness.

Here, we present protocols to determine vibration detection thresholds and tactile acuity using psychophysical methods in man.

ヒト対象における振動検出しきい値と触覚空間視力の測定

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about ...

行動学

Whole Body Vibration Methods with Survivors of Polio

The purpose of the original study was to examine the use of whole body vibration (WBV) on polio survivors with and without post-polio syndrome as a form of weight bearing exercise. The goal of this article is to highlight the strengths, limitations, and applications of the method used. Fifteen participants completed two intervention blocks with a wash-out period in between the blocks. Each block consisted of twice a week (four weeks) WBV interventions, progressing from 10 to 20 min per session. Low intensity (peak to peak displacement 4.53 mm, frequency 24 Hz, g force 2.21) and higher intensity (peak to peak displacement 8.82 mm, frequency 35 Hz, g force 2.76) WBV blocks were used. Pain severity significantly improved in both groups following higher intensity vibration. Walking speed significantly improved in the group who participated in higher intensity intervention first. No study-related adverse events occurred. Even though this population can be at risk of developing overuse-related muscle weakness, fatigue, or pain from excessive physical activity or exercise, the vibration intensity levels utilized did not cause significant muscle weakness, pain, fatigue, or sleep disturbances. Therefore, WBV appears to provide a safe method of weight bearing exercise for this population. Limitations included the lack of measurement of reflexes, muscular activity, or circulation, the difficulty in participant recruitment, and insufficient strength of some participants to stand in recommended position. Strengths included a standard, safe protocol with intentional monitoring of symptoms and the heterogeneity of the participants in their physical abilities. An application of the methods is the home use of WBV to reduce the barriers associated with going to a facility for weight bearing exercise for longer term interventions, and benefits for conditions such as osteoporosis, particularly for aging adults with mobility difficulties due to paralysis or weakness. Presented method may serve as a starting point in future studies.

The goal of this article is to highlight the strengths, limitations, and applications of the method used with whole body vibration on polio survivors with and without post-polio syndrome as a feasible and safe form of weight bearing exercise.

ポリオ生存者と全身振動法

The purpose of the original study was to examine the use of whole body vibration (WBV) on polio survivors with and without post-polio syndrome as a form ...

Using a Virtual Reality Walking Simulator to Investigate Pedestrian Behavior

To cross a road successfully, individuals must coordinate their movements with moving vehicles. This paper describes use of a walking simulator in which people walk on a treadmill to intercept gaps between two moving vehicles in an immersive virtual environment. Virtual reality allows for a safe and ecologically varied investigation of gap crossing behavior. Manipulating the initial starting distance can further the understanding of a participant&#8217;s speed regulation while approaching a gap. The speed profile may be assessed for various gap crossing variables, such as initial distance, vehicle size, and gap size. Each walking simulation results in a position/time series that can inform how velocity is adjusted differently depending on the gap characteristics. This methodology can be used by researchers investigating pedestrian behavior and behavioral dynamics while employing human participants in a safe and realistic setting.

This protocol describes use of a walking simulator that serves as a safe and ecologically valid method to study pedestrian behavior in the presence of moving traffic.

バーチャルリアリティウォーキングシミュレータを使用した歩行者行動の調査

To cross a road successfully, individuals must coordinate their movements with moving vehicles. This paper describes use of a walking simulator in which ...

Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research

Collision warning system plays a key role in the prevention of driving distractions and drowsy driving. Previous studies have proven the advantages of tactile warnings in reducing driver&#8217;s brake response time. At the same time, tactile warnings have been proved effective in take-over request (TOR) for partially autonomous vehicles.
How the performance of tactile warnings can be optimized is an ongoing hot research topic in this field. Thus, the presented low-cost driving simulation software and methods are introduced to attract more researchers to take part in the investigation. The presented protocol has been divided into five sections: 1) participants, 2) driving simulation software configuration, 3) driving simulator preparation, 4) vibrating toolkit configuration and preparation, and 5) conducting the experiment.
In the exemplar study, participants wore the tactile vibrating toolkit and performed an established car-following task using the customized driving simulation software. The front vehicle braked intermittently, and vibrating warnings were delivered whenever the front vehicle was braking. Participants were instructed to respond as quickly as possible to the sudden brakes of the front vehicle. Driving dynamics, such as the brake response time and brake response rate, were recorded by the simulation software for data analysis.
The presented protocol offers insight into the exploration of the effectiveness of tactile warnings on different body locations. In addition to the car-following task that is demonstrated in the exemplar experiment, this protocol also provides options&#160;to apply other paradigms to the driving simulation studies by making simple software configuration without any code development. However, it is important to note that due to its affordable price, the driving simulation software and hardware introduced here may not be able to fully compete with other high-fidelity commercial driving simulators. Nevertheless, this protocol can act as an affordable and user-friendly alternative to the general high-fidelity commercial driving simulators.

This protocol describes a driving simulation platform and a tactile vibrating toolkit for the investigation of driving-related research. An exemplar experiment exploring the effectiveness of tactile warnings is also presented.&#160;

走行関連研究のための触覚振動ツールキットとドライビングシミュレーションプラットフォーム

Collision warning system plays a key role in the prevention of driving distractions and drowsy driving. Previous studies have proven the advantages of ...

A Method for Evaluating Timeliness and Accuracy of Volitional Motor Responses to Vibrotactile Stimuli

Artificial sensory feedback (ASF) systems can be used to compensate for lost proprioception in individuals with lower-limb impairments. Effective design of these ASF systems requires an in-depth understanding of how the parameters of specific feedback mechanism affect user perception and reaction to stimuli. This article presents a method for applying vibrotactile stimuli to human participants and measuring their response. Rotating mass vibratory motors are placed at pre-defined locations on the participant's thigh, and controlled through custom hardware and software. The speed and accuracy of participants' volitional responses to vibrotactile stimuli are measured for researcher-specified combinations of motor placement and vibration frequency. While the protocol described here uses push-buttons to collect a simple binary response to the vibrotactile stimuli, the technique can be extended to other response mechanisms using inertial measurement units or pressure sensors to measure joint angle and weight bearing ratios, respectively. Similarly, the application of vibrotactile stimuli can be explored for body segments other than the thigh.

This article describes a technique for applying vibrotactile stimuli to the thigh of a human participant, and measuring the accuracy and reaction time of the participant&#39;s volitional response for various combinations of stimulation location and frequency.

振動触覚刺激に随意運動反応の適時性と精度の評価方法

Artificial sensory feedback (ASF) systems can be used to compensate for lost proprioception in individuals with lower-limb impairments.  Effective design ...

生物工学

Estimating Vestibular Perceptual Thresholds Using a Six-Degree-Of-Freedom Motion Platform

Vestibular perceptual thresholds refer to the motion intensity required to enable a participant to detect or discriminate a motion based on vestibular input. Using passive motion profiles provided by six degree-of-motion platforms, vestibular perceptual thresholds can be estimated for any kind of motion and thereby target each of the sub-components of the vestibular end-organ. Assessments of vestibular thresholds are clinically relevant as they complement diagnostic tools such as caloric irrigation, the head impulse test (HIT), or vestibular evoked myogenic potentials (VEMPs), which only provide information on sub-components of the vestibular system, but none of them allow for assessing all components. There are several methods with different advantages and disadvantages for estimating vestibular perceptual thresholds. In this article, we present a protocol using an adaptive staircase algorithm and sinusoidal motion profiles for an efficient estimation procedure. Adaptive staircase algorithms consider the response history to determine the peak velocity of the next stimuli and are the most commonly used algorithms in the vestibular domain. We further discuss the impact of motion frequency on vestibular perceptual thresholds.

In this article, we describe the methods, procedures, and technologies required to estimate vestibular perceptual thresholds using a six-degree-of-freedom motion platform.

6自由度運動プラットフォームを用いた前庭知覚閾値の推定

Vestibular perceptual thresholds refer to the motion intensity required to enable a participant to detect or discriminate a motion based on vestibular ...

Measurement of the Hand Transmitted Vibration of the Human Hand Arm System During Operation of a Hand Tractor

Operators of hand tractors are exposed to high levels of hand transmitted vibration (HTV). This vibration, which can be both irksome and hazardous to human health, is imparted to the operator via his or her hands and arms. However, a standardized method for measuring HTV of hand tractors has yet to be defined. The aim of the study was to present an experimental method for the investigation of the biodynamic response and vibration transmissibility of the hand-arm system during the operation of a hand tractor in a stationary mode. Measurements were performed with ten subjects using three grip forces and three handle vibration levels to examine the influences of the hand pressure and frequency on hand transmitted vibration (HTV). The results indicate that the tightness of grip on the handle influences the vibration response of the hand-arm system, especially at frequencies between 20 and 100 Hz. The transmission of lower frequencies in the hand-arm system was relatively unattenuated. In comparison, attenuation was found to be quite marked for higher frequencies during the operation of the hand tractor. The vibration transmissibility to different parts of the hand-arm system decreased with the increase of the distance from the vibration source. The proposed methodology contributes to the collection of consistent data for the evaluation of operator vibration exposure and the ergonomics development of hand tractors.

Here, we present a standardized method for measurement of the hand transmitted vibration from handles of a single-axle tractor with special reference to changes in grip force and vibration frequency.

ハンドトラクターの運転中の人手腕システムの手伝振動の測定

Operators of hand tractors are exposed to high levels of hand transmitted vibration (HTV). This vibration, which can be both irksome and hazardous to ...

工学

Subject-specific Musculoskeletal Model for Studying Bone Strain During Dynamic Motion

Bone stress injuries are common in sports and military trainings. Repetitive large ground impact forces during training could be the cause. It is essential to determine the effect of high ground impact forces on lower-body bone deformation to better understand the mechanisms of bone stress injuries. Conventional strain gauge measurement has been used to study in vivo tibia deformation. This method is associated with limitations including invasiveness of the procedure, involvement of few human subjects, and limited strain data from small bone surface areas. The current study intends to introduce a novel approach to study tibia bone strain under high impact loading conditions. A subject-specific musculoskeletal model was created to represent a healthy male (19 years, 80 kg, 1,800 mm). A flexible finite element tibia model was created based on a computed tomography (CT) scan of the subject&#39;s right tibia. Laboratory motion capture was performed to obtain kinematics and ground reaction forces of drop-landings from different heights (26, 39, 52 cm). Multibody dynamic computer simulations combined with a modal analysis of the flexible tibia were performed to quantify tibia strain during drop-landings. Calculated tibia strain data were in good agreement with previous in vivo studies. It is evident that this non-invasive approach can be applied to study tibia bone strain during high impact activities for a large cohort, which will lead to a better understanding of injury mechanism of tibia stress fractures.

During landing, lower-body bones experience large mechanical loads and are deformed. It is essential to measure bone deformation to better understand the mechanisms of bone stress injuries associated with impacts. A novel approach integrating subject-specific musculoskeletal modeling and finite element analysis is used to measure tibial strain during dynamic movements.

サブジェクト固有筋骨格モデル動的モーションの間に骨の歪みを勉強のため

Bone stress injuries are common in sports and military trainings. Repetitive large ground impact forces during training could be the cause. It is ...

Experimental Methods to Study Human Postural Control

Many components of the nervous and musculoskeletal systems act in concert to achieve the stable, upright human posture. Controlled experiments accompanied by appropriate mathematical methods are needed to understand the role of the different sub-systems involved in human postural control. This article describes a protocol for performing perturbed standing experiments, acquiring experimental data, and carrying out the subsequent mathematical analysis, with the aim of understanding the role of musculoskeletal system and central control in human upright posture. The results generated by these methods are important, because they provide insight into the healthy balance control, form the basis for understanding the etiology of impaired balance in patients and the elderly, and aid in the design of interventions to improve postural control and stability. These methods can be used to study the role of somatosensory system, intrinsic stiffness of ankle joint, and visual system in postural control, and may also be extended to investigate the role of vestibular system. The methods are to be used in the case of an ankle strategy, where the body moves primarily about the ankle joint and is considered a single-link inverted pendulum.

This article presents an experimental/analytic framework to study human postural control. The protocol provides step-by-step procedures for performing standing experiments, measuring body kinematics and kinetics signals, and analyzing the results to provide insight into the mechanisms underlying human postural control.

人間の姿勢制御を研究する実験的方法

Many components of the nervous and musculoskeletal systems act in concert to achieve the stable, upright human posture. Controlled experiments accompanied ...

Trajectory Data Analyses for Pedestrian Space-time Activity Study

It is well recognized that human movement in the spatial and temporal dimensions has direct influence on disease transmission1-3. An infectious disease typically spreads via contact between infected and susceptible individuals in their overlapped activity spaces. Therefore, daily mobility-activity information can be used as an indicator to measure exposures to risk factors of infection. However, a major difficulty and thus the reason for paucity of studies of infectious disease transmission at the micro scale arise from the lack of detailed individual mobility data. Previously in transportation and tourism research detailed space-time activity data often relied on the time-space diary technique, which requires subjects to actively record their activities in time and space. This is highly demanding for the participants and collaboration from the participants greatly affects the quality of data4.
Modern technologies such as GPS and mobile communications have made possible the automatic collection of trajectory data. The data collected, however, is not ideal for modeling human space-time activities, limited by the accuracies of existing devices. There is also no readily available tool for efficient processing of the data for human behavior study. We present here a suite of methods and an integrated ArcGIS desktop-based visual interface for the pre-processing and spatiotemporal analyses of trajectory data. We provide examples of how such processing may be used to model human space-time activities, especially with error-rich pedestrian trajectory data, that could be useful in public health studies such as infectious disease transmission modeling.
The procedure presented includes pre-processing, trajectory segmentation, activity space characterization, density estimation and visualization, and a few other exploratory analysis methods. Pre-processing is the cleaning of noisy raw trajectory data. We introduce an interactive visual pre-processing interface as well as an automatic module. Trajectory segmentation5 involves the identification of indoor and outdoor parts from pre-processed space-time tracks. Again, both interactive visual segmentation and automatic segmentation are supported. Segmented space-time tracks are then analyzed to derive characteristics of one's activity space such as activity radius etc. Density estimation and visualization are used to examine large amount of trajectory data to model hot spots and interactions. We demonstrate both density surface mapping6 and density volume rendering7. We also include a couple of other exploratory data analyses (EDA) and visualizations tools, such as Google Earth animation support and connection analysis. The suite of analytical as well as visual methods presented in this paper may be applied to any trajectory data for space-time activity studies.

A suite of spatiotemporal processing methods are presented to analyze human trajectory data, such as that collected using a GPS device, for the purpose of modeling pedestrian space-time activities.

歩行者空間·時間·アクティビティ·研究のための軌道データ解析

It is well recognized that human movement in the  spatial and temporal dimensions has direct influence on disease transmission1-3.  An infectious disease ...