Vurdering af effektiviteten af ​​passive eksoskeletter til byggearbejde: Lab-baseret undersøgelse

Den eksperimentelle protokol vil kræve cirka 3 timer af deltagerens tid. Det vil bestå af seks faser:

Fase I: Spørgeskemaer vedrørende kropsbehag og håndfasthed Først vil forskerholdet administrere et interviewspørgeskema til deltageren for at få information om deltagernes kropssmerter/ubehagsniveau og for at bestemme deltagerens hånddominans ved hjælp af Edinburgh Handedness Inventory.

Fase II: Antropometriske kropsmålinger og styrkeprøvning Adskillige antropometriske kropsdimensioner vil blive målt i stående oprejst stilling ved hjælp af et standardmålebånd og antropometer. Kropsmål vil omfatte ståhøjde, skulderhøjde, talje til gulvhøjde, benlængde, knæhøjde, over- og underarmslængde, fodlængde og afstand mellem skuldrene. Studiedeltagernes kropsvægt vil blive målt ved hjælp af en standardvægt. Maksimal kraftgrebsstyrke på begge hænder vil blive målt i 3 forsøg med et standard håndholdt dynamometer.

Fase III: Tilpasning af BSE'er Fire typer kommercielle BSE'er (backX, Laevo 2, FLx ErgoSkeleton, V22 ErgoSkeleton) vil blive introduceret til deltagerne. Efter producentens instruktioner vil deltagerne få lov til at teste hver enhed, tilpasse enheden til deres krop for komfort ved at bruge justerbare funktioner (f.eks. stropper).

Trin IV: Optisk motion capture markør, bærbare inertisensorer og overfladeelektromyografi (sEMG) sensorplacering Et kommercielt motion capture system (Qualisys AB, Kvarnbergsgatan, Göteborg, Sverige) vil blive brugt til at overvåge og analysere kropssegmentbevægelser i tre -dimensionelt rum. Adskillige optiske markører vil blive placeret på studiedeltagernes anatomiske vartegn, herunder hoved, skuldre, arme, hænder, ryg, bækken, ben og fødder. Hypoallergen dobbeltsidet tape vil blive brugt til at fastgøre de optiske markører til de anatomiske vartegn. Bærbare inertisensorer vil blive fastgjort ved hjælp af hypoallergen dobbeltsidet tape i lænden nær taljen (S1), øvre ryg (T6), brystben, overarm (R, L), underarm (R, L), lår ( R, L) og skaft (R, L). Otte sEMG-sensorer vil blive placeret på Descending Trapezius (TRP), Anterior Deltoid (AD), Iliocostalis Lumborum (ILL), Rectus Abdominis (RA), External Oblique (EO), Cervical Erector Spinae (CES), Latissimus Dorsi (LD), og Vastus Lateralis (VL) til at måle muskelaktiveringsniveauet, mens du udfører simulerede arbejdsopgaver, som er beskrevet i trin VI.

Trin V: Maksimal frivillig kontraktion (MVC) måling til muskelaktivering Mens du udfører arbejdsopgaver, varierer muskelaktiveringsniveauet mellem muskler og mellem forsøgspersoner. En almindelig måde er at normalisere myoelektriske aktiviteter for hver muskel for hver deltager ved at måle isometrisk maksimal frivillig kontraktion (MVC). I denne undersøgelse vil efterforskerne måle 11 MVC'er før start på egentlige arbejdsopgaver. Vores MVC-test vil være baseret på en undersøgelse af kropsmuskler. Før MVC-målingen vil deltagerne blive bedt om at varme op med 5 strækøvelser: (a) Stå oprejst med fødderne i skulderbreddes afstand. Placer hans hænder på hans balder til støtte. Kig opad og læn dig langsomt bagud. Hold hans ben solide. (b) Stå oprejst med fødderne i skulderbreddes afstand. Placer den ene hånd på hans balder for støtte. Kig op og læn dig langsomt bagud. Ræk over med sin modsatte hånd. Drej overkroppen i taljen. (c) Knæl på den ene fod. Placer hans hænder på hans hofter. Skub hofterne fremad. Hold eventuelt fast i noget for at holde balancen. (d) Stå oprejst med fødderne i skulderbreddes afstand. Kryds hans arme og læg hænderne på skuldrene. Drej langsomt hans skuldre til den ene side. For at øge intensiteten af ​​denne strækning, brug hans hænder til at hjælpe med at rotere sidelæns. (e) Knæl på alle fire. Støt sig selv med den ene hånd og række ud mod hans ankel med den anden. Hold ryggen parallel med jorden. Hold ryggen lige, parallelt med jorden, og hans lår i lodret stilling. Fordel hans vægt jævnt på både hænder og knæ. Efter opvarmningen udføres MVC-testen, som omfatter (1) bøjning af øvre krop: forsøgspersonen vil være i en sit-up stilling placeret på en bænk med benene bøjede og fødderne spændt ned med et bælte. Han vil derefter forsøge at bøje den øvre stamme i det sagittale plan, mens hendes thorax manuelt vil blive afstivet af eksperimentatoren; (2) vridning af øvre krop (R og L): I den samme siddende støttede position vil forsøgspersonen forsøge at vride den øvre krop i det vandrette plan, mens hans thorax manuelt afstives af eksperimentatoren; (3) bøjning af nedre krop: forsøgspersonen vil forsøge at bøje den nedre krop i det sagittale plan, mens han vil være i liggende liggende stilling, men med både knæ og hofter bøjet til ca. 90 grader. Hans thorax vil blive spændt fast med et bælte, og hans ben vil blive manuelt afstivet af forsøgslederen; (4) vridning af den nederste krop (R og L): I samme liggende og støttede position vil forsøgspersonen forsøge at vride den nedre krop i det vandrette plan, mens hans ben manuelt vil blive afstivet af forsøgslederen; (5) bøjning af den øvre kropsdel (R og L): forsøgspersonen vil forsøge at sidebøje den øvre krop i frontalplanet, mens han vil være i sideliggende stilling, med knæene bøjet og fastspændt med et bælte, og thorax og arme vil blive afstivet manuelt af eksperimentator; (6) bøjning af nedre krop: forsøgspersonen vil bevare en højre og venstre sidebroposition, mens forsøgspersonen vil påføre maksimalt modstandsdygtigt nedadgående tryk på bækkenet; (7) øvre kropsudvidelse: forsøgspersonen vil blive fastspændt i en liggende stilling, med torso vandret udkraget over enden af ​​bænken (Biering-Sorensen position). Han vil derefter forsøge at forlænge den øvre stamme i sagittalplanet og trække skuldrene tilbage (klemme skulderbladene sammen), mens manuel modstand vil blive påført skuldrene af eksperimentatoren; (8) forlængelse af den nederste krop: forsøgspersonen vil forsøge at forlænge den nedre krop og hofterne mod manuel modstand, når den er i liggende stilling, med torsoen på bænken og benene vandret udkraget over enden af ​​bænken; (9) skulderrotation og -adduktion (R og L): forsøgspersonen vil forsøge at adduktere og internt rotere skulderen mod manuel modstand med skulderen abduceret og albuen bøjet, begge til 90 grader. Derudover vil to uimodståede maksimale abdominale kontraktioner blive udført stående; (10) maksimal anstrengelse abdominal udhulning: forsøgsperson vil forsøge maksimalt at aktivere de dybe mavemuskler, mens han trækker i den nedre del af maven; (11) maksimal anstrengelse abdominal afstivning: forsøgspersonen vil forsøge at aktivere hele bugvæggen maksimalt uden nogen ændring i musklernes position. I al MVC-testning vil deltagerne blive bedt om at udøve deres maksimale kraft i en statisk stilling (instruktioner vil blive givet af vores forsker) for hvert femte sekund. I de første to sekunder vil de blive bedt om at rampe op til deres maksimum og opretholde kraften i de næste tre sekunder. MVC'er vil blive testet mindst to gange for hver muskelgruppe.

Fase VI: Dataindsamling i simulerede byggearbejdsopgaver Posturale data vil blive registreret fra deltagerne, mens de udfører seks simulerede betonarbejdsopgaver (dvs. skovle, ramme, bære og løfte byggematerialer, hamre og binde armeringsjern) ved forskellige intensiteter. Det materiale, de vil løfte, bære, skovle og holde, vil ikke gå over sikkerhedsgrænsen på 30 lbs, som angivet af NIOSH. Deltagerne vil udføre opgaverne med vs. uden at bære forskellige BSE'er. Opgaveforsøg vil blive videooptaget til visuel korrespondance ved analyse af motion capture og inertisensordata. Deltagerne får to minutters hvilepause mellem opgaverne og tredive sekunders hvilepause mellem forsøgene. Rækkefølgen af ​​opgavebetingelser inden for hver arbejdsopgave vil blive randomiseret.

• Opgave 1: Skovle og flytte byggemateriale fra sted A til B. Afstand mellem A og B sættes til 0,5m, begge placeret i terræn. Deltagerne vil blive bedt om at skovle byggematerialer med tre forskellige vægte (dvs. snavs, cement og grus). Deltagerne vil blive bedt om at skovle med en høj frekvens (15 scoops i minuttet).
• Opgave 2: Indramning af 30" væg med en elektrisk skruetrækker. Rammen vil blive placeret på gulvet i forhold til en forhøjet overflade (28" højde). Deltagerne vil blive bedt om at bruge en elektrisk skruetrækker til at skrue en skrue ind og ud af rammen.
• Opgave 3: Bære byggematerialer af forskellig vægt (dvs. trærammer og rør) i op til 10 meter i hvert forsøg. Den maksimale vægt af de transporterede materialer vil ikke overstige 30 lbs.
• Opgave 4: Løft af byggematerialer af forskellig vægt. De samme materialer vil blive brugt til at bære opgaven.
• Opgave 5: Slå en boksesæk placeret i jorden vs. 18 tommer høj vs. 36 tommer høj ved hjælp af en forhammer med forskellig vægt (dvs. 0, 6, 12, 16 og 20 lbs.).
• Opgave 6: Binde armeringsjern i et indrammet gitter placeret på forskellige højdeniveauer (dvs. 0", 50").

Opgaverne og intensitetsniveauerne blev udvalgt til at være forskellige, men alligevel reproducerbare (med hensyn til kropsstillinger) og ligne almindelige opgaver, man møder i konkrete arbejdsopgaver.

Deltagerne vil blive bedt om at besvare spørgeskemaer, hvor de spørger om deres erfaring, anvendelighed og accept af hvert eksoskelet, efter at de har fuldført hver arbejdsopgave.

Dataindsamlingsprocessen vil ende med at fjerne optiske markører og bærbare sensorer. Deltagerne vil blive tilbudt en hvilepause og forfriskning, hvis det er nødvendigt og efterfulgt af kompensation og udfyldelse af betalingsformularen.