驾驶员BMI对肌肉疲劳度的影响研究

目的 探究在相同驾驶条件下，个体BMI差异对驾驶员肌肉疲劳累积的影响。方法 采用对照试验对驾驶员不同BMI与腰背肌肉疲劳之间的关系进行研究。12名被试以标准驾驶姿势进行时长60 min的模拟驾驶，采集被试驾驶期间腰背部竖脊肌及背阔肌表面肌电信号MPF。试验从主观测评、客观数据两个维度入手，分析各被试BMI与表面肌电信号之间的关系，从而判断长时间驾驶状态下，驾驶员不同BMI对腰背部肌肉疲劳度是否具有显著性影响。结果 两组肌肉MPF值与驾驶时间均呈现显著性负相关。3组不同被试组间背阔肌、竖脊肌MPF值存在显著性差异。两组肌肉MPF趋势变化图均表明BMI值越大，MPF值越早出现下降趋势，且竖脊肌MPF值波动明显>背阔肌。结论 驾驶员BMI值越大，肌肉越早出现疲劳，且腰部竖脊肌比背部背阔肌更容易出现疲劳现象。研究结果可为驾驶疲劳个体差异问题研究、驾驶座椅设计及驾驶疲劳检测因素研究提供一定参考。     

运动性肌肉疲劳的主观感受与表面肌电客观变化的一致性

运动性肌肉疲劳是日常生活中常见的肌肉疲劳现象,相关研究在人类工效学、康复医学和体育科学等领域有着广泛的应用。本文系统总结了肌肉疲劳的主观感受和表面肌电信号特征的客观变化及其关系,首先介绍了动态运动和静态运动诱发肌肉疲劳的表面肌电(Surface electromyography,SEMG)信号特征变化的最新研究成果,随后介绍了疲劳过程中负荷水平、年龄、性别、人群等对主观感受变化的影响,并对主客观指标间的关系进行了梳理,最后对未来建立更精确的肌肉疲劳度评价体系进行了展望。     

模拟驾驶过程中腰部疲劳的表面肌电信号分析

通过sEMG的时域与频域分析评估在模拟驾驶过程中的驾驶员腰部疲劳。40个男性样本参加实验((29.7±3.1)岁),随机分成A((28.8±3.4)岁)、B((30.6±2.7)岁)两组,A组参加90min的模拟驾驶操作实验,B组保持自由坐姿。实验后分别计算分析实验样本的积分肌电值(IEMG)和功率谱中值频率(MF)。结果表明A组实验数据呈现良好的线性负相关(P<0.005和P<0.0001)。研究表明样本在实验结束后腰部肌肉疲劳加重。认为用sEMG信号的时频分析评估驾驶员肌肉疲劳状态是可行的。     

拉车作业之肌肉疲劳分析与预测

目的本研究的第一个目的是以肌力下降、耐受时间及主观评价来比较在不同负荷水平下拉车作业造成的肌肉疲劳水平;第二个目的是建立数学模型来量化拉车作业造成肌肉疲劳的程度;最终目的为提供拉车作业工作设计的提供依据,以降低劳动者肌肉骨骼伤害的风险。方法通过设计模拟手拉叉车实验,测量两种负荷下被试的实验前后拉力值、持续施力的耐受时间以及身体疲劳主观评价的数据,进行肌肉疲劳分析。结果实验数据显示拉车作业产生肌肉疲劳,性别和负荷对耐受时间、拉力下降速率产生显着影响;性别也显著影响被试对疲劳的主观评价,身体质量指数是影响耐受时间的显著因子。结论拉车作业中肌肉疲劳会导致拉力显著下降;性别是影响肌肉疲劳的重要因子,女性被试比男性被试更易疲劳;根据预测函数模型计算的男、女被试的疲劳速率k值分别为0.071、0.099。     

不同干预方式对急性疲劳恢复的影响

目的通过肌电信号、最大自主收缩力及温度等指标,对多裂肌和竖脊肌疲劳后,不同恢复方式对肌肉活动及舒适度的影响进行研究。方法总共12人在多裂肌和竖脊肌急性疲劳后,分别进行静坐休息、主动运动、电刺激、低中高频率震动恢复,测试最大自主收缩力、平均肌电振幅及温度变化。结果不同恢复方式对腰部肌肉肌肉最大收缩力(MVC)不存在影响,而对竖脊肌均方根(RMS)变化值有显著影响(F=3.432,P=0.00),竖脊肌在电刺激和机械震动时RMS变化值较大。不同恢复方式对多裂肌(F=3.72,P=0.00)和竖脊肌(F=5.82,P=0.00)的标准化温度变化值有显著影响,多裂肌和竖脊肌在主动运动时温度上升较大。不同恢复方式对个体的主观疲劳度无明显影响。结论主动运动的方式对肌肉疲劳恢复效果最好,尤其对保持和提高体温有着积极作用,电刺激和局部震动可能会对肌纤维的募集方式及阈值产生影响,使用不当会加剧疲劳。     

静态双手拉车作业的肌肉疲劳分析与MET建模

目的为分析静态双手拉车作业肌肉疲劳的发展情况。方法设计双手拉车模拟试验,9名大学生参加试验,通过测量试验前后被试双手拉力大小(MVC、F),并记录试验时间(MET)和主观疲劳评价值(RPE),探讨两种脚部姿势下静态拉力作业肌肉疲劳发展过程;并依据试验数据建立疲劳的MET预测模型。结果拉车作业使双手的拉力显著下降;脚部姿势仅显著影响下肢RPE,对MVC、MET、F以及上肢和腰部RPE影响不显著;前腿的疲劳感显著高于后腿;所建MET预测模型与现有模型具有一致性,其预测值与实测值偏差较小。结论静态双手拉车作业会产生肌肉疲劳;脚部姿势对拉力大小不产生显著影响;所建MET模型能反映静态双手拉车的肌肉疲劳发展,能为设计拉车作业任务提供针对性依据。     

低音刺激对主观情绪感知的影响

以低频噪声对人的心理影响机理为基础,从低音可改变主观情绪感知的角度,采用等级评定法进行了主观评价试验。试验信号包括了低频多频声和1/3倍频程窄带信号两类,试验结果显示,低音可以增强被试的唤醒程度、使被试感觉受到信号的影响和支配,以及引起较为明显和强烈的烦恼感、空间感和带入感,可以增强主观情绪感知。该试验结果可应用于利用低音来增强电影情感方面。     

不同踏板力对驾驶员腿部肌肉疲劳的分析研究

目的探索驾驶过程中不同踏板力对驾驶员腿部肌肉疲劳的影响,同时也为脚操纵装置在设计时考虑人因方面提供理论支撑。方法邀请10名具有驾驶经验的男性青年基于模拟驾驶平台模拟驾驶过程中踩油门和踩刹车时的动作,完成静坐和制动踏板力分别在0 N、80～159 N、160～239 N、240～319 N和320～400 N状况下的驾驶任务,每项任务时限均为40 m。通过腿部肌肉硬度测量、表面肌电测试技术、主观调查等三种方法,测试被试者完成各项任务后的腿部肌肉硬度值、表面肌电指标和主观疲劳感受。结果随着制动踏板力增加,右腿腓肠肌硬度值增大,试验人员越易感疲劳;与静坐任务比较,其他任务完成后sEMG的各项指标(iEMG、RMS、MF及MPF)都有显著变化(P0.05);且制动踏板力在240 N以上时腿部疲劳明显加重。结论选用的各测量指标的评价结果基本一致,能够有效评价汽车不同踏板力设计方案的脚操纵装置对腿部疲劳的影响程度,在设计驾驶脚操纵装置时应充分考虑肌肉疲劳因素。     

驾驶疲劳的心电和肌电信号分析

目的探讨疲劳情境下驾驶员心电信号和肌电信号的有效特征。方法被试为12名年轻驾驶员,标准刺激为96张不同驾驶情景图片,要求被试连续2.5 h对图片进行按键反应。结果随着疲劳程度的增强,心率变异性呈整体上升趋势,平均功率频率呈下降趋势。结论心率、表面肌电值可以作为测量驾驶员疲劳程度的有效指标,人体的疲劳程度可能不是连续的增加,而是疲劳和清醒交替不断出现。     

基于PPG技术的电动列车司机HRV分析

目的借助光电容积脉搏描记(Photo Plethysmo Graphy,PPG)技术探究城市轨道交通电动列车司机心率变异性(Heart Rate Variablity,HRV),以获得列车司机疲劳趋势,实现疲劳的监测和预警。方法设计城市轨道交通模拟驾驶实验,基于PPG技术采集被试电动列车司机的脉搏信号,分析脉搏信号中心率变异性的频域指标LF/HF和非线性指标SD1、SD2。结果 (1)新进司机在驾驶初期交感神经和迷走神经交替作用明显;(2)驾驶环境改变时,交感神经活性增强,被试司机LH/HF的比值呈现明显上升趋势;(3)随着驾驶时间的增加,LF/HF值呈现上升趋势,交感神经持续活跃极易产生驾驶疲劳;(4)SD1、SD2有效反应被试列车司机长、短期抗压能力大小。结论 PPG技术的各项指标有效获得被试司机的疲劳趋势,为实现疲劳的实时监测提供了技术支撑。     

基于sEMG的联合收获机驾驶人腰部肌肉疲劳研究

为探究联合收获机驾驶人驾驶过程中腰部肌肉变化的生理信息,采用对照方法研究了联合收获机驾驶人腰部肌肉疲劳的演化过程。分别采集了120 min收获驾驶和静坐过程中10名联合收获机驾驶人腰部左右竖脊肌的表面肌电信号,探究不同组别腰部左右竖脊肌表面肌电信号的iEMG (integrated electromyogram)、RMS (root mean square)、MPF、MF和样本熵随驾驶时间的变化规律,探讨各特征参数表征腰部疲劳的效度。结果表明：120 min联合收获机收获驾驶操作后腰部左右竖脊肌产生疲劳;对照组腰部左右竖脊肌表面肌电信号的时域、频域和非线性指标在任务前后无显著差异(P>0.05),实验组腰部左右竖脊肌表面肌电信号的iEMG和RMS随驾驶时间显著上升(P<0.05),而MPF、MF和样本熵显著下降(P<0.05);与线性指标相比,样本熵的变异系数最小,能够较好地表征腰部疲劳的生理信息,稳定性较好。     

基于表面肌电信号对比分析的膝下假肢爬梯补偿机制研究

表面肌电信号是测试肌力大小的重要指标之一。本文通过对6名健体者（健康人组）和6名膝下假肢者（残疾人组）爬梯活动中左右竖脊肌和左右股直肌的表面肌电的时域和频域分析,对比两组被试在爬梯过程中的这四块主要活动肌群肌力的差异。结果,无论是中值频率（Mr）还是积分肌电值（iEMG）,残疾人被试在假肢一侧的股直肌指标值都要显著小于其健体一侧（P〈0．05,n=87）,也小于健康被试的股直肌。残疾被试的竖脊肌显著大于健康被试（P〈O．001,n=87）。研究表明,爬梯过程中,残疾人假肢一侧的股直肌持久力和爆发力均弱于其他身体部位,腰部及健体一侧提供能力补偿。     

前臂多腱肌的多通道表面肌电检测电极阵列装置的设计

设计了一种无创采集前臂多腱肌的多通道表面肌电（sEMG）信号的线性电极阵列．利用柔性印刷工艺制备的8个条形镀金电极以5mm的电极间距（IED）排成一列．预先冲孔的医用双面胶粘贴在电极面构成的一次性非接触粘贴结构可填充少量导电膏,而且便于电极固定在皮肤表面．单差分sEMG信号被放大和带通滤波．较小的电极阻抗保证了此种镀金电极具有恒定的电学性能．相对稳定的低电极．皮肤接触阻抗确保了稳定的基线和良好的信噪比（SNR）．为了探讨此装置的实际可用性,在单指力量输出任务时同步记录9名受试者指浅屈肌（FDS）的14通道sEMG信号．稳定的基线,良好的sEMG信号质量和显著的肌肉活动的通道差异性表明该电极阵列是一种可用于前臂多腱肌长时多通道sEMG信号采集的极具发展前景的技术．     

突发强刺激下神经肌肉反应的下意识优先效应

目的 验证并量化突发性强感觉刺激下的神经肌肉下意识反应优先效应.方法 36名大学生分别完成弱声及突发性强声刺激条件下的听觉简单反应、音调辨别反应和音调选择反应任务,并以表面肌电图监测被试相关肌肉电活动.结果 突发性强声刺激下的肌电活动潜伏期远短于各种反应时间（较简单反应时快322±39ms）,且强声刺激显著干扰各种听觉反应任务,对简单反应时的延滞达224±123 ms.结论 研究证实了突发性强听觉刺激下神经肌肉反应的下意识优先效应,突发性强声刺激对各种反应时任务均造成显著干扰.研究结果提示突发性强刺激条件下的表面肌电信号或可作为车辆主动性防撞系统的控制输入.     

握力对前臂肌肉活动水平的影响

目的：评价不同强度的握力与前臂肌肉活动水平的相关性。方法：8名健康被试者参加实验,分别完成了最大自主收缩力80%MVC,60%MVC,40%MVC及20%MVC,实验记录了指浅屈肌和腕长伸肌的表面肌电信号,采用均方根的方法分析并提取表面肌电信号的幅度特征参数;运用统计分析方法比较握力水平与指浅屈肌、腕长伸肌的表面肌电的相关性,并且使用线性回归分析握力水平与相对特征值之间是否存在线性关系。结果表明指浅屈肌和腕长伸肌的表面肌电信号幅度随握力强度的增加而增加。握力水平与前臂肌肉表面肌电信号幅值存在正相关性,屈肌和伸肌对握力都有贡献,这种特征对于肌电假肢及其他应用的研究有一定帮助。     

外企知识型员工心理疲劳的影响因素研究——以博世无锡柴油系统公司为例

目的针对知识型员工这一特殊群体的心理疲劳问题,分析现阶段外企知识型员工心理疲劳问题现状,并对影响心理疲劳的因素进行探讨。方法选择博世无锡柴油系统公司的知识型员工为样本,编制外企知识型员工心理疲劳调查问卷进行调研和统计分析。结果（1）工作性质、社会环境二个维度对心理疲劳的影响程度最大;（2）男性的综合疲劳度高于女性;（3）已婚者的综合疲劳度大于未婚者;（4）心理疲劳程度有随着年龄增加的趋势;（5）心理疲劳程度随着工作年限的增加先增再减,最后达到最高点;（6）管理人员和技术人员的心理疲劳程度最高;（7）心理疲劳程度随着学历水平的增加而逐渐降低。结论不同类型外企知识型员工的心理疲劳程度存在差异,前因变量各维度对该群体心理疲劳的影响程度存在差异。     

Signal processing of the surface electromyogram to gain insight into neuromuscular physiology

A surface electromyogram (sEMG) contains information about physiological and morphological characteristics of the active muscle and its neural strategies. Because the electrodes are situated on the skin above the muscle, the sEMG is an easily obtainable source of information. However, different combinations of physiological and morphological characteristics can lead to similar sEMG signals and sEMG recordings contain noise and other artefacts. Therefore, many sEMG signal processing methods have been developed and applied to allow insight into neuromuscular physiology. This paper gives an overview of important advances in the development and applications of sEMG signal processing methods, including spectral estimation, higher order statistics and spatio-temporal processing. These methods provide information about muscle activation dynamics and muscle fatigue, as well as characteristics and control of single motor units (conduction velocity, firing rate, amplitude distribution and synchronization).     

连续键盘输入作业疲劳状况研究

目的本文分析军事领域连续键盘输入作业过程中操作者疲劳发生状况及特点。方法通过应用问卷调查方法,分析操作者疲劳发生趋势和主要症状;应用计算机仿真方法,评估操作者肌肉骨骼系统不适的具体发生位置。结果 (1)作业过程中操作者体力疲劳和脑力疲劳并存,且随着作业时间延长呈现出显著加重的单调趋势;(2)肌肉骨骼系统不适及疲劳主要集中在肩周、腕部、上臂及躯干部位。结论军事领域连续键盘输入作业特点决定了操作者疲劳是全面、单调显著加重的,且疲劳发生累计容易导致操作者肌肉骨骼系统损伤,因此,需要积极采取疲劳预防及对抗措施。