המחקר מעריך הבדלים פיזיולוגיים וארגונומיים בין מחלקות ישיבה ברכבת מהירה על ידי שילוב אלקטרומיוגרפיה, תגובת הולכת עור וניתוח מבוסס תרחישים, כדי לכמת עייפות שרירים, תגובות לחץ ונוחות כללית בפעילויות נסיעה ריאליסטיות.
מאמר מחקר
הערכה ארגונומית רב-מודלית של מושבי רכבת מהירים על ידי שילוב אלקטרומיוגרפיה, תגובת הולכת עור וניתוח מבוסס תרחישים
נפתח בלשונית חדשה
במאמר זה
סיכום
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
תקציר
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
רוב המחקרים הקיימים על נוחות מושבים ברכבות מהירות (HSR) מבוססים על סקרים סובייקטיביים ומפות לחץ; אין דיווח פיזיולוגי על עייפות שרירים והצטברות לחץ עם תקופות נסיעה ארוכות יותר. הערכת ביצועי ישיבה דינמיים בתנאי נסיעה שונים היא די קשה בשל חוסר האפשרות של מחקרים מסורתיים מבוססי מעבדה לשחזר שינויים ביציבה מהחיים האמיתיים. כדי להתגבר על מגבלות אלו, המחקר הנוכחי משווה בין מושבי מחלקת עסקים, מחלקה ראשונה וכלכלית בתרחיש נסיעה של HSR אמיתי באמצעות בדיקות ארגונומיות רב-מודליות, הכוללות שימוש באלקטרומיוגרפיה (EMG), תגובת הולכת עור (SCR) ובדיקות התנהגות מבוססות תרחישים. 30 המשתתפים חולקו לשתי מחלקות ישיבה והוצבו בארבע מצבים פונקציונליים: אירוח, אוכל, עבודה ומנוחה. בעוד ש-SCR שימש למעקב אחר תגובות לחץ אוטונומיות, EMG שימש לתיעוד פעילות שרירית בכתפיים, במותן ובצוואר. התוצאות מצביעות על כך שלמרות שכיסאות מחלקת עסקים מפחיתים עומס מותני, הם אינם מבטלים את העייפות של הגפיים העליונות והצוואר, במיוחד במצב שכיבה. מושבי המחלקה הראשונה הם מקסימליים מבחינת יציבות עבודה, אך אינם מספקים תמיכה גמישה לפרופורציות גוף שונות, מה שגורם לאי נוחות בראש ובמותן. עקב רמת ההתאמה הנמוכה שלהם, מושבי מחלקת תיירים מייצרים את המתח השרירי הגבוה ביותר, למרות רמת התמיכה הגבוהה שלהם במותן ובצוואר. מחקר זה מספק הבנה של מושבים מתכווננים, אידיאליים ארגונומית לרכבות בדגמים עתידיים ואת החשיבות של שילוב מידע התנהגותי ופיזיולוגי בניתוח מושבים דינמי.
מבוא
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
הניידות הגלובלית השתנתה בעקבות הפיתוח המהיר של רשתות רכבות מהירות (HSR), שמקצרות את זמני הנסיעה ומשפרות את הנגישות. גם כאשר תשתיות ה-HSR עברו שיפורים טכניים מתמידים, נוחות המושבים, במיוחד בנסיעות ממושכות, נותרה רכיב חיוני אך לא נחקר בחוויית הנוסעים. לפי מחקרים קודמים, מושבים גרועים יכולים להוביל למאמץ כרוני במערכת השריר-שלד, אי נוחות ועייפות שרירית 1,2,3. בעיות אלו מחמירות בקטגוריות מושבים ברמה נמוכה יותר, שם פשרות עיצוב מונעות עלויות לעיתים קרובות מובילות למבנים בלתי גמישים ובלתי מתכווננים, שאינם מצליחים להתחשב במגוון צורות גוף ודרישות יציבה. מערכות רכבות בינלאומיות, כמו TGV בצרפת ושינקנסן ביפן, שילבו עקרונות ארגונומיים לשיפור עיצוב המושבים, אך עדיין יש מחסור במחקר שיטתי ואמפيري על נוחות הישיבה ב-HSR, במיוחד על לחץ פיזיולוגי בשרירים4. הבנה מעמיקה יותר של נוחות הנוסעים והצטברות עייפות ניתן להשיג על ידי יישום גישות של גורמי אנוש5. יצירת מערכת הערכה אמינה שמודדת עומס ביומכני תוך התחשבות בשימוש במושבים ובהתנהגויות הנוסעים בעולם האמיתי היא הבעיה המרכזית.
מחקרים עדכניים בארגונומיה וגורמים אנושיים הראו כי EMG ו-SCR יכולים לספק מידע אובייקטיבי בזמן אמת על תגובות פיזיולוגיות הקשורות לעייפות שריריםוכאב בישיבה. EMG היא טכניקה נפוצה להערכת מאמץ מקומי של שרירים במהלך תנוחות ישיבה ומהווה מדד חשמלי לפעילות השרירים. יתרה מזאת, SCR מייצר תגובות אוטונומיות של מערכת העצבים, המספקות מדד עקיף לאי נוחות פיזית ולחץ, במיוחד בתנוחות סטטיות ממושכות שהן סטטיות7. שיטות אלו מספקות הבנה מפורטת יותר של חולשות ארגונומיות בעיצוב המושבים על ידי מדידת תגובות פיזיולוגיות רצוניות ובלתי רצוניות. ראוי לציין שמחקרים קודמים יישמו בהצלחה את EMG ו-SCR לביצוע משימות מחקר בסביבות מאתגרות קוגניטיבית גבוהה ובמערכות אינטראקציה דיגיטליות, כדי להדגים את הרב-גוניות שלהן בהערכת עיצוב ממוקדת אדם. עם זאת, הם עדיין לא מיושמים ישירות במחקר על מושבים בתחבורה ברכבת, ויש צורך בחקירה נוספת של הפוטנציאל שלהם ככלי לקביעת רמת נוחות הנוסעים בסביבות דינמיות מרובות תרחישים8.
היעדר הבחנה מבוססת תרחיש באיסוף נתונים הוא חיסרון משמעותי בהערכות הארגונומיות הנוכחיות של מושבי HSR. מחקר נוחות מושבים קונבנציונלי משתמש לעיתים קרובות בסביבות מעבדה סטטיות שאינן משקפות במדויק את נסיבות הנסיעה בעולם האמיתי2. אבל בעולם האמיתי של רכב מהירות, הנוסעים מבצעים מגוון משימות כמו אכילה, עבודה, מנוחה ובידור עצמי, שכל אחת מהן דורשת דפוסי עומס שרירים שונים והתאמות יציבהשונות. חוקרים יכולים לזהות לחצים ביומכניים ייחודיים לכל הקשר שימוש על ידי שילוב EMG ו-SCR במסגרת מבוססת תרחישים. זה מאפשר הערכה מדויקת יותר של ביצועי המושב בין התנהגויות נסיעה שונות. למרות ששיטה זו הוכיחה את עצמה כהצלחה בתחומים כמו ארגונומיה דיגיטלית ואינטראקציה בין אדם למכונה, היישום שלה בעיצוב מושבי תחבורה עדיין בראשיתו. יתרה מזאת, רק מעט מחקרים השתמשו במדידות פיזיולוגיות והתנהגותיות רב-מודליות להשוואה שיטתית של עייפות שרירים בין סוגי ישיבה שונים, אף על פי שמעטים חקרו את מיפוי התפלגות הלחץ11.
המסגרת המושגית שבה נעשה שימוש כאן (איור 1) מראה כי פיתוח הרכבת המהירה, חוויית הנוסעים וההתאגדות העירונית קשורים זה לזה באופן מורכב. ראוי לציין כי הדבר מדגיש כיצד שינוי אורח החיים של הנוסעים ופיתוח העיר מציבים דרישות חדשות לעיצוב מושבי ה-HR, עם דגש על אינטראקציה בין אדם למכונה, התנהגות נסיעה ונוחות הנוסעים כשיקולים העיקריים. צרכי הנסיעה של ה-HSR מושפעים גם מהקישוריות הקיימת בין אשכולות המערוצים, שקובעת את הציפיות של הנוסעים לגבי נוחות לטווח ארוך ולאופי הארגונומי של המושבים. עיצוב המושבים המסורתיים גם הוא מאתגר על ידי דפוסי העבודה המשתנים, שינויים באורח החיים, כולל השימוש התכוף יותר במכשירים ניידים, והרגלי העבודה המשתנים של אנשים שדורשים עיצוב ארגונומי חדשני. התוצאות מצדיקות שיטה פלסטית ואנושית יותר לעיצוב מושבים, וזה תואם את מטרות המחקר.
איור 1: מסגרת מושגית למחקר רכבות מהירות בין-עירוניות. המתאם בין אוכלוסייה, ריכוז עירוני ומחקר רכבות מהירות (HSR) מוצג כאן. הוא מתמקד בהשפעת הצמיחה העירונית והחיים המודרניים על דפוסי תחבורה נוסעים, ביקוש לצריכה ודרישות מקום. בנוסף, הדיאגרמה מדגישה את הגישה הממוקדת באדם המקשרת בין תהליכי העיור, הניידות ושינויים באורח החיים, על ידי המחשת האופן שבו ה-HSR משפיע ומגיב לאשכולות עירוניים ולשינויים בהתנהגויות הנוסעים. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
כדי למלא פערים אלו, מאמר זה השווה באופן שיטתי את ההשפעות הפיזיולוגיות של סידורי מושבים שונים ברכבי HSR במחלקות עסקים, כיתה ראשונה וכלכלה באמצעות EMG ו-SCR. המאפיין המקורי של מחקר זה הוא האופי המעברי של עיצוב הניסוי המבוסס תרחיש, שמאפשר לגלות את סוגיות דפוסי העייפות השרירית הייחודיים לתנוחות העבודה, המנוחה, הארוחה והבידור. המחקר מציע מידע פיזיולוגי כמותי ומערב התנהגות נוסעים אמיתית כדי לספק פתרון יעיל ארגונומי וגורמי אנוש לניתוח המושבים.
המחקר מספק הצעות מבוססות ראיות על גמישות מותנית, אופטימיזציה של מיקומי שולחן משענת היד ומבני ישיבה בהתאם לשינויים בחתך בעומס השרירים ותגובות אוטונומיות לסוגי מושבים שונים. בנוסף למתן מדע חדש על ארגונומיה של ישיבה ארוכת טווח ב-HSR, המחקר הנוכחי מגדיר גם חשיבה עיצובית אפשרית לגבי גרסאות עתידיות של מושבי HSR במקרים שבהם הדגש של הנוסעים הוא על נוחות, הכלה וגמישות. המחקר מקדם את הדיון הישן על מושבים ארגונומיים בתחבורה ומציע הנחיות ליצרני רכבות מהירות כיצד להתאים לדרישות שונות של נוסעים בקטגוריית המושבים שלהם באמצעות שילוב של שיטות ביומכניות ואנושיות אמיתיות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
אישור אתי התקבל מתת-הוועדה הרפואית של ועדת האתיקה למדע וטכנולוגיה של אוניברסיטת צ'ינגחואה (אישור מס': THU01-20250087), וכל המשתתפים נתנו הסכמה מדעת בכתב לפני הצטרפותם למחקר.
המחקר קובע את המתח הפיזיולוגי ועייפות השרירים במחלקות הישיבה השונות, באמצעות הערכה ארגונומית רב-מודלית. גישה זו נותנת שיקול דינמי יותר בהשוואה למדידות סטטיות מסורתיות של פעילות שרירית ומתח פיזיולוגי תחת עמדות ישיבה שונות ואירועי תנועה, באמצעות שילוב של EMG ו-SCR במסגרת סימולציית תרחיש. כדי למדוד את עוצמת הפעלת השרירים ואת התקדמות העייפות, נכללו גם שני מדדי הערכה פיזיולוגיים המשמשים בדרך כלל בהערכות ארגונומיות וביומכניות, כגון תדירות חציונית (MF) וממוצע שורש ריבועי (RMS),12.
המחקר השתמש בבקרות ניסיוניות דומות ובקו בסיס ניטרלי (כיול לפני הבדיקה). כנקודת ייחוס פיזיולוגית ניטרלית לנרמליזציה, המשתתפים רשמו את רמות ה-EMG וה-SCR במנוחה במהלך כיול בסיסי של 10 דקות במצב זקוף סטנדרטי לפני כל מפגש. יתרה מזאת, השוואות מושבים במחלקת עסקים, מחלקות ראשונה וכלכלית שימשו כאמצעי ניסוי, שאפשרו הפרדה של השפעות ספציפיות למושב תחת אותן פעילויות מבוססות תרחישים.
סביבה ניסיונית וציוד
למען תקפות אקולוגית, כל המדידות בוצעו בתאי רכבת מהירה (HSR) בפועל. איור 2 מציג את המושבים והסביבה של מחלקת העסקים, את הפתרונות הארגונומיים, את תאורת תא הנוסעים ואת פתרונות מושבי הנוסעים. אלמנטים אלו תורמים לרמת הנוחות הכללית ובנוסף, משפיעים על תגובות פיזיולוגיות כמו שינויים ב-SCR ופעילות EMG. מערכת החיישנים הלבישה במחקר זה, המתוארת באיור 3, שימשה במעקב פיזיולוגי. המכשיר ששימש בניסוי כלל:
אלקטרומיוגרפיה (EMG): חיישני EMG שטחיים חוברו לגב התחתון, לצוואר ולכתפיים כדי לתעד את משרעת הפעילות השרירית (μV) ושינויים בתדירות החציונית (Hz), שהם אינדיקטורים לעייפות שרירים.
תגובת הולכת עור (SCR): חיישן Shimmer3 GSR+ שימש להקלטת פעילות אלקטרודרמלית הקשורה לאי נוחות פיזית ומתח בתדר 50 הרץ.
סנכרון נתונים: תוכנה מבוססת פייתון הבטיחה אינטגרציה בזמן אמת של שני סוגי הנתונים, EMG ו-SCR, בכל תנאי הניסוי.
מיקום חיישנים מדויק: כדי להשיג שחזוריות ורכישת אות מדויקת, יש למקם אלקטרודות אלקטרומיוגרפיה שטחית (sEMG) בהתאם להנחיות SENIAM13. האלקטרודות הביפולריות של Ag/AgCl הוצבו על שרירי הסטרנוקליידומסטואיד (אמצע בין תהליך המסטואיד לחריץ סטרנלי), על שרירי הטרפזיוס העליון (נקודת האמצע בין התהליך הקצבי C7 לאקרומיון), ושרירי השדרה הזקופים (3 ס"מ לרוחב לתהליך הקוציני L3), כך שהאלקטרודות ממוקמות במקביל לסיבי השריר עם מרחק בין אלקטרודות של 20 מ"מ. כל אתר גולח, נוקה ב-70% אלכוהול איזופרופיל, ונשחק קלות כדי להבטיח שהתנגדות העור תהיה פחות מ-5 Ω. האפיקונדיל הצידי כוסה באלקטרודה ייחוס. החיישנים היו חיישני SCR, שהאלקטרודות שלהם היו מחוברות לפלאנגות הרחוקות של האצבע המורה והאמצעית של היד הלא-דומיננטית, עם כיול מקדים של 10 דקות, שבו נקבעו ערכי ייחוס בסיסיים של EMG ו-SCR. חיישני EMG חוברו לגב התחתון, לצוואר ולכתפיים כדי להעריך את משרעת הפעלת השריר (μV) ואת שינוי התדר החציוני (Hz), שהוא אחד הסימנים לעייפות שרירים.
נתונים פיזיולוגיים נאספו באמצעות חיישנים ל-SCR ומערכות sEMG אלחוטיות למדידת פעילות שרירים, שניהם מסונכרנים על ידי תוכנת רכישת נתונים מבוססת פייתון כדי להבטיח דיוק זמני. כל המכשירים כויללו לפני כל סשן כדי לשמור על דיוק ואמינות האות.
איור 2: סביבה ניסיונית של תא הנוסעים (מחלקת עסקים). הפריסה הפנימית והמאפיינים הארגונומיים של תא הנוסעים HSR, כאשר הדגש הושם על נוחות הנוסעים ותכנון החלל בתא הנוסעים. יש לו מושבים גדולים עם מסכי פרטיות, בקרות ישיבה מתכווננות ותאורה מתכווננת. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
איור 3: הכנה ניסיונית למעקב פיזיולוגי. מוצג עיצוב פנים תא הנוסעים של HSR, והוא מדגיש את תכונות הנוסע המותאמות אישית, התאורה הסביבתית והמושבים הארגונומיים. הוא מתמקד בנוחות, ייצור ופרקטיות, הכוללים חצי-פרטיות של מושבים, מרווח רגליים מרווח ואור קריאה מתכוונן. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
משתתפים ועיצוב ניסויים
בסך הכול גויסו 30 משתתפים בוגרים בריאים (15 גברים ו-15 נשים) באמצעות גישת דגימה שכבתית כדי להבטיח ייצוג שווה בתנאי מושבים עסקיים, מחלקה ראשונה וכלכלית. המשתתפים נכללו אם היו מבוגרים בגילאי 18 עד 40, בבריאות כללית טובה, ודיווחו על כל היסטוריה של הפרעות שריר-שלד הפוגעות בצוואר, בכתפיים או בגב התחתון. האנשים נדרשו לא לאבחן מחלות נוירולוגיות או מערכתיות, להיות מסוגלים לשבת בנוחות לאורך כל הניסוי, ולהסכים לפעול לפי כל ההליכים. המשתתפים הוצאו מהמחקר אם היו להם כאבי צוואר, כתף או מותן לאחרונה או מתמשך; עבר ניתוח בעמוד השדרה או בחלק העליון של הגוף; היו אלרגיות עור לאלקטרודות Ag/AgCl; היו בהריון; השתמשו בתרופות המשפיעות על פעילות נוירומוסקולרית; או שלא הצליחו להשלים את הפרוטוקול בבטחה.
המדגם הסופי כלל 30 מבוגרים בריאים (15 גברים ו-15 נקבות), כולם ללא פגיעות נוירולוגיות ושלדיות. הדגימה כיסתה טווח טיפוסי של גדלי גוף הרלוונטיים להערכת מושבים במטוסים מסחריים, וכל המשתתפים היו דומיננטיים ביד ימין כדי להבטיח עקביות במדידות האלקטרומיוגרפיה.
אומץ עיצוב ניסיוני חוצה אומץ כדי להקצות אקראית את המשתתפים לתצורות ישיבה שונות, כך שכל אחד מהם יחווה מושבי עסקים, מחלקה ראשונה ומחלקת תיירים. במהלך ההערכה במושב, כל משתתף השלים ארבעה תרחישים פונקציונליים בעלי אורך שווה במהלך מפגש של שעה. תרחישים אלו משקפים התנהגויות נפוצות בטיסה, כולל מנוחה בישיבה רגועה, אכילה או שתייה על שולחן המגשים, עבודה על מחשב נייד או טאבלט, והשתתפות בפעילויות בידור כמו צפייה בסרטונים בטלפון או טאבלט. עיצוב זה אפשר למשתתפים להיחשף למגוון סביבות תא טיפוסיות ופעילויות בטיסה, מה שאפשר השוואה מבוקרת של דפוסי הפעלת השרירים בין תנאים.
סיכום התרחישים והתרחשות הנוסעים התכופות בכל תרחיש בדיקה מסוכם באיור 4.
תקנון תרחישים: כל תרחיש מעשי היה סטנדרטי עם הוראות ברורות ותקני יציבה כדי להבטיח אחידות בין המשתתפים ולהפחית משתנים מבלבלים. המשתתפים בתרחיש המנוחה שכבו, זרועותיהם מונחות על משענות הידיים ורגליהם שטוחות על הקרקע. בסביבת האוכל, המשתתפים השלימו משימת אכילה סטנדרטית בעוד שולחנות המגשים הורמו לגובה קבוע של 45 ס"מ מעל בסיס המושב. בסביבת העבודה, המשתתפים ביצעו עבודת הקלדה עקבית תוך שמירה על הגב במגע עם תמיכה מותנית, בעוד מחשבים ניידים או טאבלטים הונחו על שולחן המגש בגובה וזווית קבועים. בתרחיש הבידור, המשתתפים התבקשו לשמור על ראשם וכתפיהם במצב ניטרלי ולהחזיק את המכשירים במרחק צפייה קבוע. כדי להבטיח עמידה, החוקרים עקבו אחרי היציבה בכל תרחיש וביצעו התאמות לפי הצורך. כדי להכיר למשתתפים את העמדות והמשימות הסטנדרטיות, נערך מפגש תרגול קצר לפני איסוף הנתונים.
איור 4: סיווג תנאי ניסוי של תרחישים. פעילויות הנוסעים בסביבות HSR כוללות עבודה במשרד, אכילה, אירוח, שינה ותנועה. הוא מושך תשומת לב לפעילויות מגוונות שמטיילים עוסקים בהן במהלך הנסיעה, מה שממחיש את השימושים הרב-תכליתיים והמרובים של מקום הישיבה. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
מדדים פיזיולוגיים להערכת עייפות שרירים
כדי לשפר את הערכת עייפות השרירים, השתמשנו בשורש ממוצע ריבוע (RMS) וב-MF כמדדים פיזיולוגיים עיקריים. RMS מכמת את כל הפעילות החשמלית של השריר ומספק הערכה של מאמץ השרירים, בעוד ש-MF מייצג שינויים בספקטרום הנגרמות מעייפות באות EMG8. המשוואות הבאות שימשו כבסיס לחישובים אלו:
(1)
במשוואה (1), T מייצג את משך המשך הכולל, ו-EMG2 הוא אות ה-EMG המתועד בזמן t. ערכי RMS גבוהים יותר מצביעים על מאמץ שריר מוגבר, בעוד ערכים נמוכים מצביעים על מאמץ שריר מופחת8.
(2)
במשוואה (2), p(f) מייצג את צפיפות הספקטרום של אות EMG. ירידה כלפי מטה ב-MF לאורך זמן מעידה על עייפות שרירים מוגברת14.
להערכה מעמיקה של מתח השרירים ותגובות לחץ פיזיולוגיות במצבים שונים של ישיבה, נתוני SCR נותחו בשילוב עם EMG. עייפות שרירים ולחץ פיזיולוגי נמדדו באמצעות SCR ואלקטרומיוגרפיה שטחית (sEMG). האלקטרודות הוצבו על הסטרנוקליידומסטואיד (הצוואר), טרפזיוס (כתף) ועמוד השדרה הזקוף (מותני) לצורך sEMG. האותות הגולמיים עברו יישור גל מלא כדי לשנות ערכים שליליים לחיוביים לאחר סינון פס (20-450 הרץ) כדי למנוע ארטיפקטים תנועתיים ורעש בתדר נמוך. האות הוחלק עם חלון ממוצע נע של 200 מילישניות. עוצמת ההפעלה השרירית נמדדה באמצעות ריבוע ממוצע שורש (RMS), והתקדמות העייפות זוהתה על ידי הפקת תדירות החציון (MF) מצפיפות ספקטרום ההספקטרום של ההספק.
השינויים האוטונומיים היו איטיים ובודדו יחד על ידי הקלטת אותות SCR בתדר 50 הרץ וסינון מעבר נמוך בתדר של 2 הרץ. קו הבסיס הטוני סומן על ידי חישוב רמת הולכת העור (SCL), ותגובות מאמץ מיידיות נרשמו על ידי הסרת הגודל והעיכוב של שיאי SCR הפאזיים. מדידות EMG ו-SCR סונכרו בזמן אמת, ובדיקות סטטיסטיות, כולל קורלציות פירסון, ANOVA חד-כיוווני ו-ANOVA במדידות חוזרות, נערכו כדי להוכיח את המתאם בין פרמטרים פיזיולוגיים לבין דירוגי נוחות סובייקטיביים. כדי למדוד ארגונומיה של מושבים בקטגוריות HSR שונות בהקשרי פעילות שונים, הצינור מבטיח שהנתונים הפיזיולוגיים הגולמיים יומרו למדידות אמינות ומובנות.
איסוף ועיבוד נתונים
לפני איסוף הנתונים, בוצעה כיול בסיסי של 10 דקות כדי להבטיח דיוק האות. כל משתתף השלים שלב פעילות קבוע של 60 דקות התואם לתנאי הניסוי שהוגדרו מראש. חשיפה הוגנת לתצורות מושבים שונות הובטחה באמצעות הקצאת מושבים אקראית. לאחר הניסוי, נאספו ראיונות חצי-מובנים ודירוגי אי נוחות סובייקטיביים באמצעות סולם ליקרט 1-10, המבוסס על המתודולוגיה הקלאסית שהוצגה על ידי ליקרט15, שסיפק נתונים איכותניים על נוחות נתפסת.
כדי לקבל מדידות מדויקות יותר של מתח השרירים, ערכי ההפרש של ה-EMG בכל התרחישים חושבו לפני ואחרי כל תרחיש. הבדל מופחת ב-EMG יוביל לישיבה רגועה יותר ופחות מאמץ שרירים.
ניתוח ועיבוד סטטיסטי
עיבוד נתונים מוקדם: סינון פס-מעבר (20-450 הרץ), יישור גל מלא וחלון ממוצע נע של 200 מילישניות יושמו כדי להפיק מגמות אות משמעותיות. אותות EMG ו-SCR גולמיים עובדו תחילה מראש כדי להבטיח איכות נתונים והשוואתיות בין המשתתפים. אותות EMG עברו סינון פס בין 20 ל-450 הרץ, יושרו, והוחלקו באמצעות חלון ריבוע ממוצע שורש (RMS) של 100 מילישניות. נתוני SCR עברו סינון מעבר נמוך בתדר 5 הרץ ונרמלו ביחס להקלטות הבסיס האישיות שהושגו במהלך הכיול לפני הבדיקה. ארטיפקטים ופריטים חריגים של תנועה הוסרו באמצעות בדיקה ידנית וסף אוטומטי. הנתונים המעובדים מראש הוערכו לאחר מכן על כל תרחיש לניתוח סטטיסטי נוסף.
ניתוח סטטיסטי: השוואות ANOVA: ANOVA חד-כיווני שימש להשוואת אמפליטודות EMG בין סוגי הישיבה, בעוד ש-ANOVA עם מדידות חוזרות העריך מגמות עייפות שרירים לאורך זמן. ניתוח SCR: אותות עברו סינון מעבר נמוך בתדר 2 הרץ, וקצבי אירועי SCR שיא (שיאים לדקה) הושוו באמצעות ANOVA. ניתוח קורלציה: מבחני קורלציה של פירסון בחנו את הקשרים בין EMG, SCR ודירוגי אי נוחות סובייקטיביים.
ניתוח איכותני
הפערים הפוטנציאליים בעיוות ביומכניים וחוויית המשתמש מנותחים נושאית על ידי בחינת הקשר בין רושמים סובייקטיביים לתוצאות פיזיולוגיות. שילוב זה של שיטות מספק גישה מקיפה ומבוססת נתונים להערכת ארגונומיה של מושבי HSR ופלטפורמה מבוססת ראיות לשיפור עיצוב מושבים אדפטיבי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
התוצאות מצביעות על פערים גבוהים בפעילויות עצביות אוטונומיות, עייפות שרירים ונוחות כללית בין סוגי הישיבה של HSR. כדי לספק תמונה מקיפה של השפעת עיצוב המושב על הרווחה הפיזיולוגית והפסיכולוגית של הנוסעים במהלך טיסות ארוכות, משולבים תצפיות התנהגותיות מבוססות תרחישים של SCR, EMG. תוצאות אלו מאשרות את ההשערות הארגונומיות שהוצגו בהקדמה בכך שתומכות בתיאוריה שלפיה מחלקת הישיבה והיציבה התלויה בתרחיש משפיעות משמעותית על עייפות שרירית ותגובות לחץ.
המחקר הוא שילוב של מחקר מבוסס תרחישים, EMG ו-SCR במטרה לבדו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
מחקר זה מציע מסגרת הערכה ארגונומית רב-מודלית המבוססת על תרחישים, המשלבת אלקטרומיוגרפיה (EMG), תגובת הולכת עור (SCR) וניתוח התנהגותי קונטקסטואלי, כדי לבחון את נוחות הישיבה ברכבת מהירה (HSR). בניגוד למחקרי ישיבה מבוססי מעבדה מסורתיים המתמקדים בעיקר ביציבה סטטית או בחלוקת לחץ, העבודה הנוכחית משלבת התנהגויות נסיעה דינמיות – כגון אוכל, בידור, מנוחה ועבודה – ומאפשרת הערכת דרישות שריריות בזמן אמת ועוררות אוטונומית בין סוגי מושבים שונים. גישה זו מתיישבת עם ספרות מתפתחת המדגישה את חשיבות התוקף הא...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
למחברים אין מה לחשוף.
תודות
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
לא רלוונטי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אלקטרודות EMG דביקות (חד-פעמיות) | נורקסון | 9113A | |
| מטושי אלכוהול (סטריליים) | BD Medical | 326895 | |
| סקריפט סנכרון נתונים (Python 3.9) | קוד פתוח | לא זמין | |
| תוכנת סנכרון נתונים | מותאם אישית (מבוסס פייתון) | לא זמין | פותח בפייתון לשילוב אותות EMG ו-SCR בזמן אמת. |
| חיישן אלקטרומיוגרפיה (EMG שטחי) | דלסיס | מערכת ה-EMG האלחוטית של טריגנו | |
| תוכנת עיבוד אותות EMG | DelsysEMGworks 4.6 | לא זמין | |
| ממשק רכישת נתונים פיזיולוגיים | כלים לאומיים | USB-6001 | |
| ספריות פייתון (numpy, pandas, scipy, matplotlib) | קוד פתוח (Python Software Foundation) | לא זמין | |
| שאלון (סולם ליקרט) | מנהג | לא זמין | משמש לאיסוף דירוגי נוחות סובייקטיביים (סולם 1– 10) אחרי כל תרחיש. |
| סוגי מושבים (עסקים/ראשונים/אקולוגיים) | בקתת HSR (העולם האמיתי) | לא זמין | שלוש מחלקות מושבים עם מאפיינים ארגונומיים משתנים הוערכו במקום. |
| חיישן Shimmer3 GSR+ (למדידת SCR) | חישה של שימר | SH-GSR3+ | משמש למדידת תגובת הולכת עור (SCR) עם קצב דגימה של 50 הרץ למתח ואי נוחות. |
| תוכנת ניתוח סטטיסטי (IBM SPSS Statistics 26.0) | IBM | לא זמין | |
| ג'ל אלקטרודות משטח | מעבדות פארקר | סיגנה ג'ל 300 | |
| חיישני EMG שטחיים | לא צויין (כנראה שימר או דלסיס) | לא זמין | מונח על הכתפיים, הגב התחתון והצוואר; משמש למדידת משרעת הפעלת השרירים ועייפות. |
| מד טמפרטורה ולחות | טסטו | 0560 6050 | |
| שולחן מגשים | משולבים במושבי HSR | לא זמין | משמש בארוחות ובתרחישי עבודה לאחסון מחשבים ניידים וארוחות. |
| מצלמת הקלטת וידאו (תצפית התנהגותית) | קאנון | EOS M50 | |
| מגבונים להכנת עור | מדליין | MDS093855H |
מקורות
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
- Ahmad, W., Alam, M. S. An expository analysis of biomechanical and subjective impacts induced by shoe inserts in asymptomatic subjects: A systematic review on functionality and mechanisms of action. Human Factors Ergo Manu Service Indust. 35 (1), e21058(2025).
- Huang, S. R., Zhang, Z. F., Yuan, Q., Xu, Z. M., He, Y. S. Weight coefficients of static sitting comfort for different body parts. Auto Eng. 38 (7), 889-895 (2016).
- Vink, P., Lips, D. Sensitivity of the human back and buttocks: The missing link in comfort seat design. Appl Ergon. 58, 287-292 (2017).
- Xiong, J. Y., Deng, Z. G. Research progress on high-speed maglev rail transit. J Traffic Transportat Eng. 21 (1), 177-198 (2021).
- Salmon, P. M., et al. Human factors methods and accident analysis: Practical guidance and case study applications. , 1st edn, CRC Press. (2011).
- Chowdhury, S. K., Nimbarte, A. D. Effect of fatigue on the stationarity of surface electromyography signals. Int J Indust Ergon. 61, 120-125 (2017).
- Lawler, K. A. Cardiovascular and electrodermal response patterns in heart rate reactive individuals during psychological stress. Psychophysiology. 17 (5), 464-470 (1980).
- Chen, K., Li, Z., Jamieson, G. A. Influence of information layout on diagnosis performance. IEEE Transact Human Machine Syst. 48 (3), 316-323 (2018).
- Ma, Z., Gao, Q., Zhou, X., Zhou, M., Ma, D. Comfort of wrist-worn devices: Development of an assessment tool and measurement of comfort-discomfort pressure for older and younger users. Int J Human Comp Interact. 41 (14), 8539-8553 (2024).
- The double diamond: A universally accepted depiction of the design process. , UK Design Council. London. (2005).
- Kordnaeij, A., Zali, M., Shoraka, S., Abdi, R. Recognizing entrepreneurial opportunities in passenger services (case study: Raja passenger trains company). Eur J Sci Res. 50 (3), 317-326 (2011).
- Luo, S. J. Study on driving comfort based on biological response [PhD thesis]. , Zhejiang University. (2005).
- Hermens, H. J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C., Rau, G. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. J Electromyography Kinesiol. 10 (5), 361-374 (2000).
- Li, W. H. Analysis and evaluation of aircraft passenger seat comfort based on physiological responses [PhD thesis]. , Northwestern Polytechnical University. (2021).
- Likert, R. A technique for the measurement of attitudes. Arch Psychol. 22 (140), 1-55 (1932).
- Saruwono, M., Zulkiflin, N. F., Mohammad, N. M. N. Living in living rooms: Furniture arrangement in apartment-type family housing. Proced Social Behav Sci. 50, 909-919 (2012).
- Wang, Y. F., Ni, P. F. Economic growth spillover and regional spatial optimization under the influence of high-speed rail. China Ind Econ. 2, 21-36 (2016).
- Exploration of pressure distribution and comfort in passenger vehicle seats. Wang, D., Zhou, Z. Proc 5th Int Conf Automat Cont Algorithm Intell Bionics, , 113-119 (2025).
- Research on human data-driven parametric design: Personalized customization of seating. Wu, Y., Jiang, Y., Yuan, X. Int Conf Architect Across Boundaries, , 126-134 (2024).
- Scibilia, A., Pedrocchi, N., Fortuna, L. Human control model estimation in physical human-machine interaction: A survey. Sensors. 22 (5), 1732(2022).
- Dazkir, S. S., Read, M. A. Furniture forms and their influence on our emotional responses toward interior environments. Environ Behav. 44 (5), 722-732 (2012).
- Cao, S., Feng, P., Kang, W., Chen, Z., Wang, B. Optimized driver fatigue detection method using multimodal neural networks. Sci Rep. 15 (1), 12240(2025).
- Zafar, M. H., Moosavi, S. K. R., Sanfilippo, F. Federated learning-enhanced edge deep learning model for EMG-based gesture recognition in real-time human-robot interaction. IEEE Sensors J. 25 (5), 9139-9151 (2025).
- Wang, A., Huang, C., Wang, J., He, D. The association between physiological and eye-tracking metrics and cognitive load in drivers: A meta-analysis. Transportat Res Part F Traffic Psychol Behav. 104, 474-487 (2024).
- Integrating multimodal affective signals for stress detection from audio-visual data. Ghose, D., Gitelson, O., Scassellati, B. Proc 26th Int Conf Multimodal Interact, , 22-32 (2024).
- Kingphai, K., Moshfeghi, Y. Mental workload assessment using deep learning models from EEG signals: A systematic review. IEEE Transact Cognitive Dev Sys. 17 (1), 40-60 (2025).
- Avesh, M., Hossain, I., Sharma, R. C. Revolutionizing transportation: The future impact of green energy. Dynam Transportat Ecosys Modeling Control. , 261-293 (2024).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה