ErgoTac-Belt: Anticipatory Vibrotactile Feedback to Lead Centre of Pressure during Walking

要約

バランス障害と歩行障害は転倒の 2 番目に多い原因であり、転倒による怪我と合わせて、世界中で重大な公衆衛生上の問題として報告されています。
機械的なサポートを必要としない患者にとって、振動触覚フィードバック インターフェイスは、バランスを回復する上で成功するアプローチであることが証明されています。
既存の戦略のほとんどは、体幹または頭の傾きと速度または足底力を評価し、スタンスの分析に限定されています。
一方、バランス制御の中心となるのは、立位の場合のように身体の圧力中心 (CoP) をサポート ポリゴン (SP) の実現可能な制限内に維持するか、または歩行の場合のように新しい SP に向かう軌道上に維持する必要性です。
したがって、この論文では、歩行中に人間の CoP を導くために振動触覚フィードバックを使用できるかどうかを調査するための探索的研究を提案します。
ErgoTac-Belt 振動触覚デバイスは、前後軸と内横軸の両方でユーザーに進むべき方向を指示するために導入されました。
ここでは、ユーザーが刺激に反応するのに十分な時間を与えるために、予測的な戦略が採用されています。
10人の健康な被験者を対象とした実験では、視覚フィードバックで達成されるのと同様のパフォーマンスで、事前定義された基準パスに沿ってユーザーのCoPをガイドする提案されたデバイスの有望な機能が実証されました。
将来の開発では、安全で人間工学に基づいた CoP パスを認識していない、または理解できない可能性がある高齢者または前庭障害を持つ個人の CoP を誘導する際の戦略とデバイスを調査する予定です。

要約(オリジナル)

Balance and gait disorders are the second leading cause of falls, which, along with consequent injuries, are reported as major public health problems all over the world. For patients who do not require mechanical support, vibrotactile feedback interfaces have proven to be a successful approach in restoring balance. Most of the existing strategies assess trunk or head tilt and velocity or plantar forces, and are limited to the analysis of stance. On the other hand, central to balance control is the need to maintain the body’s centre of pressure (CoP) within feasible limits of the support polygon (SP), as in standing, or on track to a new SP, as in walking. Hence, this paper proposes an exploratory study to investigate whether vibrotactile feedback can be employed to lead human CoP during walking. The ErgoTac-Belt vibrotactile device is introduced to instruct the users about the direction to take, both in the antero-posterior and medio-lateral axes. An anticipatory strategy is adopted here, to give the users enough time to react to the stimuli. Experiments on ten healthy subjects demonstrated the promising capability of the proposed device to guide the users’ CoP along a predefined reference path, with similar performance as the one achieved with visual feedback. Future developments will investigate our strategy and device in guiding the CoP of elderly or individuals with vestibular impairments, who may not be aware of or, able to figure out, a safe and ergonomic CoP path.

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