Beoordeling van de werkzaamheid van passieve exoskeletten voor bouwwerkzaamheden: laboratoriumonderzoek

Het experimentele protocol vergt ongeveer 3 uur van de tijd van de deelnemer. Het zal bestaan ​​uit zes fasen:

Fase I: Vragenlijsten over lichaamsongemakken en handigheid Eerst zal het onderzoeksteam een ​​interviewvragenlijst aan de deelnemer afnemen om informatie te verkrijgen over het pijn-/ongemaksniveau van de deelnemers en om de handdominantie van de deelnemer te bepalen met behulp van de Edinburgh Handedness Inventory.

Fase II: Antropometrische lichaamsmetingen en krachttesten Verschillende antropometrische lichaamsafmetingen worden rechtopstaand gemeten met behulp van een standaard meetlint en antropometer. Lichaamsmetingen omvatten stahoogte, schouderhoogte, taille tot vloerhoogte, beenlengte, kniehoogte, boven- en onderarmlengte, voetlengte en afstand tussen de schouders. Het lichaamsgewicht van de studiedeelnemers wordt gemeten met behulp van een standaard weegschaal. De maximale grijpkracht op beide handen wordt gedurende 3 proeven gemeten met behulp van een standaard handbediende dynamometer.

Fase III: Aanbrengen van BSE's Vier soorten commerciële BSE's (backX, Laevo 2, FLx ErgoSkeleton, V22 ErgoSkeleton) zullen aan de deelnemers worden voorgesteld. Volgens de instructies van de fabrikant mogen deelnemers elk apparaat testen en het apparaat voor comfort op hun lichaam passen met behulp van verstelbare functies (bijv. Riemen).

Fase IV: optische motion capture-markering, draagbare traagheidssensoren en sensorplaatsing voor oppervlakte-elektromyografie (sEMG) Een commercieel motion-capture-systeem (Qualisys AB, Kvarnbergsgatan, Göteborg, Zweden) zal worden gebruikt om bewegingstrajecten van lichaamssegmenten in een drietal -dimensionale ruimte. Er zullen verschillende optische markeringen worden geplaatst op anatomische oriëntatiepunten van studiedeelnemers, waaronder het hoofd, de schouders, armen, handen, rug, bekken, benen en voeten. Er wordt hypoallergene dubbelzijdige tape gebruikt om de optische markeringen op de anatomische oriëntatiepunten te bevestigen. Draagbare traagheidssensoren worden bevestigd met behulp van hypoallergene dubbelzijdige tape op de onderrug nabij de taille (S1), bovenrug (T6), borstbeen, bovenarm (R, L), onderarm (R, L), dij ( R, L) en schacht (R, L). Acht sEMG-sensoren worden geplaatst op Descending Trapezius (TRP), Anterior Deltoid (AD), Iliocostalis Lumborum (ILL), Rectus Abdominis (RA), External Oblique (EO), Cervical Erector Spinae (CES), Latissimus Dorsi (LD), en Vastus Lateralis (VL) om het spieractivatieniveau te meten tijdens het uitvoeren van gesimuleerde werktaken, die worden beschreven in fase VI.

Fase V: meting van maximale vrijwillige contractie (MVC) voor spieractivatie Tijdens het uitvoeren van werktaken varieert het niveau van spieractivatie tussen spieren en tussen proefpersonen. Een gebruikelijke manier is om myo-elektrische activiteiten van elke spier voor elke deelnemer te normaliseren door isometrische maximale vrijwillige contractie (MVC) te meten. In deze studie zullen de onderzoekers 11 MVC's meten voordat de daadwerkelijke werktaken beginnen. Onze MVC-testen zullen gebaseerd zijn op een studie van de rompspieren. Voorafgaand aan de MVC-meting wordt de deelnemers gevraagd om op te warmen door middel van 5 rekoefeningen: (a) Sta rechtop met de voeten op schouderbreedte uit elkaar. Plaats zijn handen op zijn billen voor ondersteuning. Kijk omhoog en leun langzaam naar achteren. Houd zijn benen stevig. (b) Sta rechtop met zijn voeten op schouderbreedte uit elkaar. Plaats een hand op zijn billen voor ondersteuning. Kijk omhoog en leun langzaam naar achteren. Reik naar voren met zijn andere hand. Draai het bovenlichaam in de taille. (c) Kniel op één voet. Plaats zijn handen op zijn heupen. Duw heupen naar voren. Houd je desnoods ergens aan vast om het evenwicht te bewaren. (d) Sta rechtop met zijn voeten op schouderbreedte uit elkaar. Kruis zijn armen en plaats zijn handen op de schouders. Draai zijn schouders langzaam naar één kant. Om de intensiteit van dit stuk te vergroten, gebruikt u zijn handen om zijwaarts te helpen draaien. (e) Kniel op handen en voeten. Ondersteun zichzelf met één hand en reik naar zijn enkel met de andere. Houd zijn rug evenwijdig aan de grond. Houd de rug recht, evenwijdig aan de grond, en zijn dij in een verticale positie. Verdeel zijn gewicht gelijkmatig over beide handen en knieën. Na de warming-up worden de MVC-testen uitgevoerd, waaronder (1) flexie van de bovenste romp: de proefpersoon bevindt zich in een zittende houding op een bank met de benen gebogen en de voeten vastgebonden met een riem. Hij zal dan proberen de bovenste romp in het sagittale vlak te buigen, terwijl haar thorax handmatig wordt geschoord door de onderzoeker; (2) draaien van de bovenste romp (R en L): In dezelfde zittende ondersteunde positie zal de proefpersoon proberen de bovenste romp in het horizontale vlak te draaien terwijl zijn thorax handmatig wordt geschoord door de onderzoeker; (3) flexie van de onderste romp: De proefpersoon zal proberen de onderromp in het sagittale vlak te buigen terwijl hij op de rug ligt, maar met knieën en heupen beide gebogen tot ongeveer 90 graden. Zijn thorax zal worden vastgebonden met een riem en zijn benen zullen handmatig worden geschoord door de onderzoeker; (4) draaien van de onderste romp (R en L): In dezelfde liggende en ondersteunde positie zal de proefpersoon proberen de onderste romp in het horizontale vlak te draaien, terwijl zijn benen handmatig worden geschoord door de onderzoeker; (5) buigen van de bovenste romp (R en L): proefpersoon zal proberen het bovenste deel van de romp in het frontale vlak zijwaarts te buigen terwijl hij in zijligging ligt, met de knieën gebogen en vastgemaakt met een riem, en thorax en armen zullen handmatig worden geschoord door de experimentator; (6) buiging van de onderromp: de proefpersoon behoudt een rechter- en linkerzijbrugpositie terwijl de onderzoeker maximale tegendruk op het bekken uitoefent; (7) strekking van de bovenromp: de proefpersoon wordt in buikligging vastgebonden romp horizontaal vrijdragend over het uiteinde van de bank (Biering-Sorensen-positie). Hij zal dan proberen de bovenste romp in het sagittale vlak uit te strekken en de schouders terug te trekken (door de scapulae samen te knijpen) terwijl de onderzoeker handmatige weerstand op de schouders zal uitoefenen; (8) strekking van de onderste romp: de proefpersoon zal proberen de onderste romp en de heupen tegen handmatige weerstand in te strekken wanneer hij op zijn buik ligt, met de romp op de bank en de benen horizontaal vrijdragend over het uiteinde van de bank; (9) schouderrotatie en -adductie (R en L): de proefpersoon zal proberen de schouder te adducten en intern te roteren tegen manuele weerstand in met de schouder in abductie en elleboog gebogen, beide tot 90 graden. Daarnaast worden twee maximale abdominale contracties zonder weerstand uitgevoerd terwijl u staat; (10) buikuitholling bij maximale inspanning: proefpersoon zal proberen de diepe buikspieren maximaal te activeren terwijl hij de onderbuik intrekt; (11) buikspierondersteuning met maximale inspanning: de proefpersoon zal proberen de hele buikwand maximaal te activeren zonder enige verandering in de positie van de spieren. Bij alle MVC-testen wordt deelnemers gevraagd om elke vijf seconden hun maximale kracht uit te oefenen in een statische houding (instructies worden gegeven door onze onderzoeker). Gedurende de eerste twee seconden wordt hen gevraagd om op te voeren tot hun maximum en de kracht gedurende de volgende drie seconden vast te houden. MVC's worden voor elke spiergroep ten minste twee keer getest.

Fase VI: Gegevensverzameling bij gesimuleerde bouwwerkzaamheden Er worden houdingsgegevens van de deelnemers geregistreerd tijdens het uitvoeren van zes gesimuleerde betonwerkzaamheden (d.w.z. scheppen, inlijsten, dragen en optillen van bouwmaterialen, hameren en wapeningsstaven binden) met verschillende intensiteiten. Het materiaal dat ze zullen optillen, dragen, scheppen en vasthouden zal de veiligheidslimiet van 30 lbs niet overschrijden, zoals vermeld door NIOSH. Deelnemers zullen de taken uitvoeren met versus zonder verschillende BSE's te dragen. Taakproeven worden op video opgenomen voor visuele correspondentie bij het analyseren van bewegingsregistratie en traagheidssensorgegevens. Deelnemers krijgen een rustpauze van twee minuten tussen de taken en een rustpauze van dertig seconden tussen de proeven. De volgorde van taakvoorwaarden binnen elke werktaak zal willekeurig zijn.

• Taak 1: Bouwmateriaal scheppen en verplaatsen van locatie A naar B. Afstand tussen A en B wordt ingesteld op 0,5 m, beide op grondniveau. Deelnemers wordt gevraagd om bouwmaterialen met drie verschillende gewichten te scheppen (d.w.z. vuil, cement en grind). Deelnemers wordt gevraagd om met een hoge frequentie te scheppen (15 schepjes per minuut).
• Taak 2: 30-inch muur inlijsten met een elektrische schroevendraaier. Het frame wordt op de vloer geplaatst, versus een verhoogd oppervlak (28 "hoogte). Deelnemers wordt gevraagd een elektrische schroevendraaier te gebruiken om een ​​schroef in en uit het frame te draaien.
• Taak 3: Bouwmaterialen van verschillende gewichten (d.w.z. houten kozijnen en buizen) vervoeren tot 10 meter in elke proef. Het maximale gewicht van de vervoerde materialen zal niet meer zijn dan 30 lbs.
• Taak 4: Bouwmaterialen met verschillende gewichten optillen. Dezelfde materialen worden gebruikt als de draagtaak.
• Taak 5: Een bokszak in de grond beuken versus 18 inch hoog versus 36 inch hoog met een voorhamer van verschillende gewichten (d.w.z. 0, 6, 12, 16 en 20 lbs.).
• Taak 6: Wapeningsstaven binden in een raster met kaders op verschillende hoogteniveaus (d.w.z. 0", 50").

De taken en intensiteitsniveaus zijn zo gekozen dat ze divers maar toch reproduceerbaar zijn (in termen van lichaamshoudingen) en lijken op gewone taken die je tegenkomt in concrete werktaken.

Deelnemers wordt gevraagd vragenlijsten in te vullen waarin hun ervaring, bruikbaarheid en aanvaardbaarheid op elk exoskelet wordt gevraagd nadat ze elke werktaak hebben voltooid.

Het gegevensverzamelingsproces eindigt met het verwijderen van optische markeringen en draagbare sensoren. Deelnemers krijgen indien nodig een rustpauze en verfrissing aangeboden, gevolgd door een vergoeding en het invullen van het betalingsformulier.