研究& Innovation

音乐调微调人体运动:利用生物反馈来提高运动员和老年人运动力学

在博士。安东尼Zaferiou的实验室,工程技术嵌入

Abstract depiction of dancer and sonification

这个月,太阳城网站网址将举办第五届年度ITS 引进一个女孩工程!天 在泽西城小学brensinger事件。整个二月,我们正在分享的也有一些我们的女教师和学生的故事,以及他们是如何关键 我们的任务 启发,培育,并在明天的技术为中心的环境教育领导者,同时促进我们这个时代最具挑战性问题的解决。

这些显着的研究人员是女性的成就赢得了史蒂文斯这关键贡献者 铜奖 在美国工程教育学会的首届多样性奖励计划帮助我们作出“在增加多样性,包容性显著的,可衡量的进展,并实现程度的结果。”


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博士。安东尼Zaferiou

工程与艺术相遇在运动训练,康复工程,舞蹈和音乐汇聚的交点即技术的助理教授驱动太阳城网站网址 安东尼Zaferiou博士

Zaferiou,在教授 生物力学工程系是利用超声处理,生物反馈的形式,参与者通过他们的行动对列车运行的战略创造良好的在日常工作和专业性的运动演习。

Zaferiou重在整个执行频谱从精英舞者轮流理解人类运动表现运动的神经肌肉控制,以专业的投手,给临床人群WHO斗争运动。采用生物反馈,运动员可以微调他们的动作,而老年人谁也落在控制可以学习到更好的平衡在他们的任务:比如在现实条件下转动而走。

这方面的研究在她最近为她赢得了著名的 美国国家科学基金会(NSF)职业奖.

通过超声处理训练动作

“我的实验室侧重于了解人们的运动和控制自己的学习如何如何培养人,使用声音或音乐生物反馈,具体方式移动”说Zaferiou。 “地影响着运动的变化,声波处理提出了一个令人兴奋的机会,这样做同时利用连接的人有运动和音景,或音乐之间。”

超声波处理生物反馈是一个新兴的类型是在临床环境中使用哪些帮助学员了解自己身体的机能方面控制的技术。在生物反馈,参与者被连接到非侵入式传感器,其连接到计算机,该计算机的信息输出关于所述主体,心脏速率如。 ESTA使用参与者的反馈作出或监视他们的行为的变化,这是在计算机的输出再反射。这是参加一个互动的学习过程可以是非常有帮助的。临床应用是多种多样的,包括减少在慢性疼痛或焦虑。

在Zaferiou的实验室变量,参与者穿安装在地面传感器以及小型互动与传感器这一措施如肌肉活动,地面反作用力,或更多。通过“超声波降解“生物反馈,参与者可以创建声音随着他们的动作,并可以操纵他们从这种声音和微调他们的动作学习。

日常生活的机械转向既要和运动演习

“超声处理生物反馈传达信号通过生物声音,其中介绍一种新颖的方式,以列车运行期间转动时,”说Zaferiou。 “结果是日常流动至关重要,但要经常转动身体目标冲突保持平衡。而运动员的成功往往依赖于转动自如,有感觉很难变挑战人的能力。“

在能够同时保持平衡,这是大多数人采取在日常活动中授予转弯设计机双足(两回合)面临类似的挑战工程师。可能有些人还记得用软机器狗作为孩子,其中咆哮,因为它从静止转移到坐姿,然后一个后空翻进行播放。这令人印象深刻的壮举成为可能,部分原因是玩具的狗要土地四条腿和推离地面之前扩大其立场。通过增大与地面的接触面积,玩具狗取得平衡更容易的任务,因为它推在地上。当推在地上起飞,它这样做是在一种特殊的方式来施加力转动它的身体。然而,许多原来执行待办事项双足机器人或者人类没有支持广泛基础的奢侈品在他们的“开始”(如起飞)或“终止”阶段(如登陆)。

变得更加难以移动控制当一个两足设计工程师机器人,例如,当从旋转到向前向后取向而两条腿平衡进行翻转。要管理的转动机械需求的目标,能同时包括平移,旋转和平衡。这些目标,同时通过与地面接触的面积小拐弯管理支持的是一种技能,通过大量的训练有很多舞蹈演员和运动员细化。与此相反,那些可能斗争中与流动性需要学习,通过学习在时间管理一个客观遇到日常生活轮流进行。

Zaferiou研究的方式,通过系统和机械镜头人体圈。补充这种方法,与音效设计师合作,她已经开发了一个系统,以帮助人们超声波处理学习如何更好地平衡或运动及其控制模式。通过超声处理,她下接合舞蹈演员和运动员在训练,运动老年人再培训,甚至青年学生都开始谁开发及其在蒸汽 - 科学,技术,工程,艺术和数学的兴趣。结合蒸汽进入艺术茎(相同的缩写,没有艺术) - 帮助学生,研究人员和批判性和创造性人才培养的思维能力从整体上解决世界面临的问题。

炼机芯性能

熟练的舞蹈家和运动员学习,通过培训和职业纪律他们的艺术。 Zaferiou描述为一个新的训练方法超声波处理,可以帮助他们通过深化对运动的基本原理的理解改进其性能。

“有两个分支,以我们的日益增长的研究主要集中在提高和保持运动力学,说:” Zaferiou。 “一个分支的重点是帮助人们与感觉的挑战,而另一个分支的重点是如何的运动员,包括舞蹈演员,充当模型的动态系统。”

超声处理可以帮助运动员,舞蹈演员,并已经从事体育锻炼的健身房观众学会微调他们的动作。许多舞者习惯于在同步移动自己的身体的声音,和许多运动员一边听音乐一边训练。听音乐的同时,培养可以促使建立节奏和重点的培训。通过提供经过超声波处理的超感官的信息,舞蹈演员和运动员可以更好地理解力学实时潜在的新元素融合音乐现有培训的优势。在超声处理,舞者和运动员听他们的身体产生的声音,他们可以做小的创建需要的调节声音,要求他们完善他们的动作。

例如,盆腔维护特定比对是在芭蕾舞必不可少的。 Zaferiou描述如何有可能监视使用一个可佩戴的传感器骨盆的对准。使用可穿戴式传感器和超声波处理,因为它们在空间中自由移动芭蕾舞演员可以提高他们对骨盆对齐的意识。

从康复将重心转移到预防性途径

Zaferiou最近NSF事业奖致力于改善平衡老年人在日常的流动性如何。授予的第一个目标是如何量化老年人和了解不同类型的平衡,在实验室和户外内进行转弯。第二个目标是开发和测试是否以及如何超声波降解生物反馈可以提高行为的特定的人的基础上的平衡。这些研究将通知的自动化和个性化的生物反馈平衡未来的发展。

NSF她的职业生涯研究是由她的动机,并在退伍军人事务部知情论文和经验。在她在南加州大学的论文研究,Zaferiou分析了如何不同类型的舞者的完整全身旋转,占不同的旋转和平移需求,如单人,双人和三,革命是固定的,或者通过空间移动。然后她申请ESTA的方法来更好地了解老年人如何把在日常生活中。她曾与大洛杉矶退伍军人事务部的研究转向和行走任务由老年人谁也落在执行。

“我想,以满足临床需要改善流动性在日常任务”之称Zaferiou。 “很多重点直线研究员步行和固定平衡的,但我想更好地了解真实世界环境的动态平衡。我们挥洒,我们也在不断地机动和调整互动与我们的环境。我们没有走在一条直线上整天甚至地面“。

我们生活在一个世界里,我们往往会反应伤害,而不是专注于他们的预防。而Zaferiou的工作可能对康复和物理治疗有重要意义受伤后,比如一个由摔了一跤造成的,她是什么感兴趣的是开发大多数基础设施预防性途径。

预防是prehabilitation的目标,或“prehab。”不像康复护理,这在能力已经发生了损伤或下跌之后发生,prehab是从发生开始与为了防止这种困难积极的态度。它可以解决强度,稳定性,活动范围,关节功能障碍,以及帮助减轻疼痛,手术准备,或减少受伤的风险。

“这是移动的人挣扎追求的目标可以在运动训练进一步下降之前从事”之称Zaferiou。 “我们可以建立系统,以保持与其等待,直到跌倒或严重伤害时,可能为时已晚后人们平衡。我的实验室,使人们希望保持或提高增加其流动性的互动方式。这些互动既可以是“单对一个”以技术和笼罩在协作和社会环境。“

根据一个 研究 由美国国立卫生研究院公布的“体力活动已-一贯随着生活质量提高中老年人相关的。”自我效能感的研究报告,是更好的生活质量有关;主要是自我效能感和依赖于运动能力的广度。 Zaferiou和她的团队希望保持或改善提高老年人的运动能力,帮助他们生活得更好。

“你在社会的变化,你的年龄的一部分,很多次有越来越少的老年人在社会参与的方式,”她说。 “我预计在一组设置在哪里,以便更好地准备自己在现实条件下,以移动人可以一起运动训练。”

艺术工程的影响

Zaferiou在芭蕾和现代舞的培训从四岁开始直到大学,都同时了解身边的世界,以满足力学她的内在知识的好奇心和驱动器。 “长大后,我喜欢跳舞和建设的东西,他们拆卸,并重建他们,”她说。 “我的祖父是一名电气工程师。当我发现他的车间和工作台,我教我我的设计运输具有技术图纸以及如何构建。我仍然是我每天的灵感。“

在高中时,学习物理Zaferiou轻松地来到了,这是她与她有关的第一手经验舞蹈。 “我被理解大部分事情是如何工作的着迷,尤其是如何舱单运动,”她说。 “随着我的舞蹈背景,动力学和动力是有道理的,因为我已经长大了经历和体现这些现象。”

这似乎是Zaferiou,她自然地学习机械工程大学。是她的主要目标,而在工程领域,她保持着舞蹈的做法作为一种业余爱好在她的研究中。当她被介绍给生物力学领域,她发现这是合并了机械工程知识与她在运动,具体利益,人的身体加上音乐运动的绝佳机会。

Zaferiou的新实验室提供了广阔的运动空间更大

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Zaferiou在建新实验室

到现在为止,Zaferiou使用临时实验室进行学业过气。 ESTA春天,她正在步入一个新的,远远大于实验室,这将是更好的装备,她的传感系统和允许的空间运动,如跳跃,转弯,跳跃和运行。该实验室将包括在地面力传感器连同光学相机运动,且可穿戴的惯性测量单元。它也将让她举办宣传活动在蒸汽空间,让学生可以体验和互动与技术能够看到和听到的驱动力和肌肉激活他们的动作(在这里观看一个例子)。

运动训练的未来

“在未来,我预见与运动障碍,人们就能了解他们是如何移动以及如何与技术互动,提高他们的行动,说:” Zaferiou。 “老年人可以从事身临其境的技术,以至于他们带回家,然后就可以吃进一个以社区为基础,互动培训设施和实践运动。

“这个框架可以从周末战士延伸到帮助任何人的精英群体在运行舞者完善他们的回旋。其总体目标是让人们感到他们是在他们的肌肉骨骼健康和流动性的控制。“

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