Design of a chest physiotherapy gesture learning simulator
Conception d'un simulateur pour l'apprentissage du geste de kinésithérapie respiratoire
Résumé
This research work is in the framework of a collaboration between SYMME laboratory and expert physiotherapists from the Réseaux Bronchiolite. It aims at designing a physical torso simulator of an infant for chest physiotherapy gesture learning. In response to a specific need expressed by practitioners, we propose a didactical tool to allow a novice to assess proficiency in comparison to referent gesture. Expert vocational activity in real working situation has been observed to define environment and constraints pertaining to the patient and to precise needs in term of measurement.
In order to characterize the gesture, an innovative specific and painless system has been designed and realized using displacement and pressure sensors inserted on gloves. Special care has been brought concerning the implementation of the DAQ chain and the calibration method.
Measurement campaigns in real care situation in ward office have been led. Data processing and analysis showed an obvious repeatability of the expert gesture that allows constructing a database.
Relevant parameters for the design of the future simulator have been defined and analysed.
In close collaboration with physiotherapists, the mechatronical approach includes didactical dimension to the construction of the specifications. The simulator consists in a physical anthropomorphic torso of a six month infant. The learning paradigm and functionalities will be
obtained conjointly by the mechanical structure and its instrumentation. A passive system focussing research work on structure and materials has been preferred. Several finite element simulations have been performed with boundaries conditions corresponding to representative gesture situation. The choice of the structural design and choice of materials by trial and error approach was done comparing displacement results from the simulation with the one measured during campaign on realbabies.
In order to characterize the gesture, an innovative specific and painless system has been designed and realized using displacement and pressure sensors inserted on gloves. Special care has been brought concerning the implementation of the DAQ chain and the calibration method.
Measurement campaigns in real care situation in ward office have been led. Data processing and analysis showed an obvious repeatability of the expert gesture that allows constructing a database.
Relevant parameters for the design of the future simulator have been defined and analysed.
In close collaboration with physiotherapists, the mechatronical approach includes didactical dimension to the construction of the specifications. The simulator consists in a physical anthropomorphic torso of a six month infant. The learning paradigm and functionalities will be
obtained conjointly by the mechanical structure and its instrumentation. A passive system focussing research work on structure and materials has been preferred. Several finite element simulations have been performed with boundaries conditions corresponding to representative gesture situation. The choice of the structural design and choice of materials by trial and error approach was done comparing displacement results from the simulation with the one measured during campaign on realbabies.
Ce travail de recherche s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre le laboratoire SYMME et des kinésithérapeutes experts des Réseaux Bronchiolite. Il a pour objectif la conception d'un simulateur physique de torse de nourrisson pour l'apprentissage d'un geste de kinésithérapie respiratoire. En réponse à la demande des praticiens, il s'agit de proposer un outil à visée didactique permettant au novice d'évaluer sa pratique par rapport à des gestes référents. La pratique professionnelle de kinésithérapeutes experts en situation réelle a donc été observée, pour cerner l'environnement et les contraintes liées au patient, et définir les besoins en terme de mesure. Afin de caractériser le geste, un système de mesure spécifique, non coercitif, a été conçu et réalisé intégrant des capteurs de déplacement et de pression adaptés, sur des gants. Un soin particulier a été apporté à la mise en oeuvre de la chaîne d'acquisition et à l'étalonnage de cet outil.
Des campagnes de mesures en situation réelle de soin en cabinet de kinésithérapie ont été menées. L'exploitation des résultats a montré une certaine répétabilité du geste expert, permettant la construction d'une base de données. Des paramètres, considérés comme pertinents en vue de la conception du simulateur, ont été définis et analysés. En étroite collaboration avec les kinésithérapeutes, une démarche mécatronique de conception incluant la dimension didactique a été construite. Le simulateur consiste en un torse physique anthropomorphe de nourrisson, dont les fonctionnalités souhaitées seront réalisées conjointement par la structure mécanique et son instrumentation. Un système dit " passif " privilégiant une approche matériaux/structure a été préféré. Dans une démarche essai-erreur, plusieurs simulations par éléments finis ont été effectuées, en considérant les conditions aux limites et les valeurs de déplacements obtenues pendant les campagnes de mesure, pour dimensionner la structure et choisir les matériaux à utiliser.
Des campagnes de mesures en situation réelle de soin en cabinet de kinésithérapie ont été menées. L'exploitation des résultats a montré une certaine répétabilité du geste expert, permettant la construction d'une base de données. Des paramètres, considérés comme pertinents en vue de la conception du simulateur, ont été définis et analysés. En étroite collaboration avec les kinésithérapeutes, une démarche mécatronique de conception incluant la dimension didactique a été construite. Le simulateur consiste en un torse physique anthropomorphe de nourrisson, dont les fonctionnalités souhaitées seront réalisées conjointement par la structure mécanique et son instrumentation. Un système dit " passif " privilégiant une approche matériaux/structure a été préféré. Dans une démarche essai-erreur, plusieurs simulations par éléments finis ont été effectuées, en considérant les conditions aux limites et les valeurs de déplacements obtenues pendant les campagnes de mesure, pour dimensionner la structure et choisir les matériaux à utiliser.
Domaines
Sciences de l'ingénieur [physics]
Loading...