A passzív exoskeletonok hatékonyságának értékelése építési munkákban: Laboratóriumi vizsgálat

A kísérleti protokoll körülbelül 3 órát vesz igénybe a résztvevő idejéből. Hat szakaszból fog állni:

I. szakasz: Testi diszkomfort és kézreállás kérdőívek Először a kutatócsoport egy interjú kérdőívet ad ki a résztvevőnek, hogy információt szerezzen a résztvevők testfájdalmai/diskomfort szintjéről, és meghatározza a résztvevő kézdominanciáját az Edinburgh Handedness Inventory segítségével.

II. szakasz: Antropometrikus testmérés és szilárdsági vizsgálat Számos antropometrikus testméretet mérnek fel álló helyzetben szabványos mérőszalaggal és antropométerrel. A testméretek tartalmazzák az álló magasságot, a vállmagasságot, a derékmagasságot a talajig, a lábhosszt, a térdmagasságot, a felső és alsó karhosszt, a lábhosszt és a vállak közötti távolságot. A vizsgálatban részt vevők testsúlyát szabványos mérleggel mérik. A maximális markolat erejét mindkét kézen 3 próbára kell mérni egy szabványos kézi markolat-dinamométerrel.

III. szakasz: BSE-k felszerelése Négy típusú kereskedelmi BSE (backX, Laevo 2, FLx ErgoSkeleton, V22 ErgoSkeleton) kerül bemutatásra a résztvevőknek. A gyártó utasításait követve a résztvevők tesztelhetik az egyes eszközöket, és állítható funkciók (pl. hevederek) segítségével a kényelem érdekében testükhöz illeszthetik az eszközt.

IV. szakasz: Optikai mozgásrögzítő marker, hordható inerciális érzékelők és felületi elektromiográfiás (sEMG) érzékelő elhelyezése Kereskedelmi mozgásrögzítő rendszert (Qualisys AB, Kvarnbergsgatan, Göteborg, Svédország) használnak a testszegmens mozgási pályáinak monitorozására és elemzésére három testrészben. -dimenziós tér. Számos optikai markert helyeznek el a vizsgálatban résztvevők anatómiai tereptárgyaira, beleértve a fejet, a vállat, a karokat, a kezeket, a hátat, a medencét, a lábat és a lábfejet. Hipoallergén kétoldalas ragasztószalagot használnak az optikai markerek az anatómiai tereptárgyakhoz való rögzítésére. A hordható inerciális érzékelőket hipoallergén kétoldalas ragasztószalaggal rögzítik a hát alsó részén a derékhoz (S1), a hát felső részéhez (T6), a szegycsonthoz, a felkarhoz (R, L), az alsó karhoz (R, L), a combhoz ( R, L) és a szár (R, L). Nyolc sEMG érzékelőt helyeznek el a Descending Trapezius (TRP), Elülső Deltoid (AD), Iliocostalis Lumborum (ILL), Rectus Abdominis (RA), External Oblique (EO), Cervicalis Erector Spinae (CES), Latissimus Dorsi (LD), és Vastus Lateralis (VL) az izomaktivitás szintjének mérésére szimulált munkafeladatok végrehajtása közben, amelyeket a VI. szakaszban ismertetünk.

V. szakasz: Maximum Voluntary Contraction (MVC) mérés az izomaktivációhoz Munkafeladatok végzése során az izomaktivációs szint izmonként és alanyonként változik. Egy elterjedt módszer az izometrikus maximális önkéntes összehúzódás (MVC) mérésével minden egyes izom myoelektromos aktivitásának normalizálása minden résztvevő esetében. Ebben a tanulmányban a vizsgálók 11 MVC-t mérnek meg a tényleges munkafeladatok megkezdése előtt. MVC-tesztjeink a törzsizmok vizsgálatán fognak alapulni. Az MVC-mérés előtt a résztvevőket arra kérik, hogy 5 nyújtógyakorlattal melegítsenek be: (a) Álljon egyenesen, lábát vállszélességben. Tegye a kezét a fenekére, hogy támogassa. Nézz felfelé, és lassan dőlj hátra. Tartsa erősen a lábát. (b) Álljon egyenesen, lábai vállszélességben legyenek egymástól. Tegye az egyik kezét a fenekére, hogy támogassa. Nézz fel, és lassan dőlj hátra. Nyújtsa ki az ellenkező kezével. Forgassa el a felsőtestet a derékban. (c) Térdelj egy lábon. Tegye a kezét a csípőjére. Nyomja előre a csípőt. Ha szükséges, kapaszkodjon valamibe, hogy megőrizze egyensúlyát. d) Álljon egyenesen, lábai vállszélességben legyenek egymástól. Kerítse keresztbe a karját, és tegye a kezét a vállára. Lassan fordítsa el a vállát az egyik oldalra. A nyújtás intenzitásának növelése érdekében használja a kezét, hogy segítsen oldalra forgatni. (e) Térdelj négykézláb. Egyik kezével támassza meg magát, a másikkal nyúljon a bokája felé. Tartsa a hátát párhuzamosan a talajjal. Tartsa a hátát egyenesen, párhuzamosan a talajjal, a combját pedig függőleges helyzetben. Egyenletesen ossza el súlyát mindkét kezére és térdére. A bemelegítés után kerül sor az MVC-tesztre, amely magában foglalja (1) felső törzshajlítást: az alany felülő testhelyzetben, egy padon helyezkednek el, hajlított lábakkal és övvel leszíjazva. Ezután megpróbálja meghajlítani a felső törzset a szagittális síkban, miközben a mellkasát a kísérletvezető kézzel rögzíti; (2) a törzs felső részének megcsavarása (R és L): Ugyanabban az ülő helyzetben, az alany megkísérli a felső törzset vízszintes síkban elcsavarni, miközben a mellkasát a kísérletvezető kézzel megtámasztja; (3) alsó törzshajlítás: Az alany megpróbálja meghajlítani a törzs alsó részét a sagittális síkban, miközben hanyatt fekszik, de a térdét és a csípőjét körülbelül 90 fokban behajlítva. A mellkasát övvel rögzítik, a lábát pedig kézzel rögzíti a kísérletvezető; (4) alsó törzs csavarása (R és L): Ugyanabban a fekvő és megtámasztott helyzetben az alany megkísérli az alsó törzset vízszintes síkban elcsavarni, miközben a lábát a kísérletvezető kézzel megtámasztja; (5) felső törzshajlítás (R és L): az alany megkísérli oldalra hajlítani a felső törzset a frontális síkban, miközben oldalt fekvő helyzetben van, térdét behajlítva és övvel rögzítve, a mellkast és a karokat pedig kézzel rögzíti a kísérletező; (6) alsó törzshajlítás: az alany megtartja a jobb és a bal oldali hídhelyzetet, miközben a kísérletet végző személy maximálisan ellenáll a medencére ható lefelé irányuló nyomásnak; (7) törzs felső kinyújtása: az alany hason fekszik, a a törzs vízszintesen konzolos a pad vége fölött (Biering-Sorensen pozíció). Ezután megpróbálja meghosszabbítani a felső törzset a szagittális síkban, és visszahúzni a vállakat (a lapockák összeszorítása), miközben a kísérletvezető kézi ellenállást fejt ki a vállakon; (8) alsó törzsnyújtás: az alany megpróbálja kinyújtani az alsó törzset és a csípőt kézi ellenállással szemben, amikor hason van, miközben a törzs a padon van, és a lábak vízszintesen konzolosak a pad végén; (9) váll elforgatása és addukciója (R és L): az alany megpróbálja a vállát a kézi ellenállás ellenében addukálni és belülről elforgatni, miközben a váll elrabolt és a könyök 90 fokban be van hajlítva. Ezen kívül két ellenállhatatlan maximális hasi összehúzódást hajtanak végre álló helyzetben; (10) Maximális erőkifejtés hasüregelés: az alany megpróbálja maximálisan aktiválni a mély hasizmokat, miközben behúzza az alsó hasat; (11) Maximális erőkifejtés hasrögzítés: az alany megpróbálja maximálisan aktiválni az egész hasfalat anélkül, hogy az izmok helyzetében megváltozna. Minden MVC-teszt során a résztvevőket arra kérik, hogy 5 másodpercenként maximális erőt fejtsenek ki statikus testhelyzetben (az utasításokat kutatónk adja). Az első két másodpercben arra kérik őket, hogy emeljék fel a maximumot, és tartsák fenn az erőt a következő három másodpercben. Az MVC-ket legalább kétszer tesztelik minden izomcsoportban.

VI. szakasz: Adatgyűjtés szimulált építési munkafeladatokban A résztvevők testtartási adatait rögzítik a hat szimulált betonmunka-feladat (azaz építőanyagok lapátolása, keretezése, szállítása és emelése, kalapácsolás és betonacél rögzítése) elvégzése közben, különböző intenzitással. Az általuk emelt, szállított, lapátolt és megtartott anyag nem lépheti túl a 30 font biztonsági határértéket, ahogy azt a NIOSH közölte. A résztvevők különböző BSE viselése nélkül vs. A mozgásrögzítés és a tehetetlenségi érzékelő adatainak elemzése során a feladatpróbákat videó rögzíti a vizuális levelezés érdekében. A résztvevők két perc pihenőt kapnak a feladatok között, és harminc másodperc pihenőt a próbák között. A feladatkörülmények sorrendje az egyes munkafeladatokon belül véletlenszerű lesz.

• 1. feladat: Építőanyag lapátolása és mozgatása A helyről B-re. Az A és B közötti távolság 0,5 m lesz, mindkettő a talajszinten található. A résztvevőket arra kérik, hogy három különböző súllyal (azaz kosz, cement és kavics) lapátoljanak építőanyagokat. A résztvevőket arra kérik, hogy magas frekvencián (15 gombóc/perc) lapátoljanak.
• 2. feladat: 30"-os fal keretezése elektromos csavarhúzóval. A keret a padlóra kerül, szemben egy megemelt felülettel (28" magasság). A résztvevőket arra kérik, hogy egy elektromos csavarhúzóval hajtsanak be egy csavart a keretbe és ki.
• 3. feladat: Különböző súlyú építőanyagok (azaz favázak és csövek) szállítása 10 méterig minden próbában. A szállított anyagok maximális súlya nem haladhatja meg a 30 fontot.
• 4. feladat: Különböző súlyú építőanyagok emelése. Ugyanazok az anyagok kerülnek felhasználásra, mint a szállítási feladat.
• 5. feladat: A földben elhelyezett bokszzsák ütögetése a 18 hüvelyk magas és a 36 hüvelyk magas között különböző súlyú (azaz 0, 6, 12, 16 és 20 font) kalapáccsal.
• 6. feladat: A betonacél bekötése különböző magassági szinteken (azaz 0", 50") elhelyezkedő keretes rácsba.

A feladatokat és az intenzitási szinteket úgy választottuk ki, hogy változatosak legyenek, de reprodukálhatók legyenek (testtartások tekintetében), és hasonlítsanak a konkrét munkafeladatok során előforduló gyakori feladatokhoz.

Az egyes munkafeladatok elvégzése után a résztvevőket arra kérik, hogy válaszoljanak egy kérdőívre, amelyben megkérdezik tapasztalataikat, használhatóságukat és elfogadhatóságukat az egyes exoskeletonokon.

Az adatgyűjtési folyamat az optikai markerek és a hordható érzékelők eltávolításával zárul. A résztvevőknek pihenőt és frissítőt kínálunk, ha szükséges, majd kompenzációt és a befizetési űrlap kitöltését.