显微镜目镜高度对颈部舒适性的影响研究

发布时间：2020-05-21 15:59

【摘要】：国内相关分析类仪器虽然在功能上已达到世界先进水平,但对产品设计时却没有考虑到人机工程学方面的内容,忽略了产品的舒适性、操作高效性和使用愉悦性,导致仪器无法满足不同应用场景的需求,影响用户的使用体验。随着脑电(Electroencephalogram,EEG)、肌电(Electromyogram,EMG)等技术的成熟,人机工程学评价方法也更加多样化,本文探讨了目镜高度对颈部舒适性的影响,通过分析显微镜目镜的操作姿态、仿真模拟、肌电实验分析,最后结合主成分分析综合评价方法对不同目镜高度下的颈部肌肉舒适度进行评价。帮助设计人员对显微镜的目镜高度尺寸进行优化设计,以适应不同用户场景。首先分析中国人的人体相关尺寸,对操作者使用显微镜观察样本的姿态进行分析,利用人机工程学理论得到舒适目镜高度和人体尺寸间的关系模型。然后基于Jack软件对其进行人机工程学模拟,通过仿真软件创建数字人模型和虚拟工作环境,对虚拟人在任务操作中的舒适度和身体状况分析,为后续的表面肌电实验中的自变量水平确定提供参考。在对人体颈部结构进行研究的基础上进行不同目镜高度下观察样本的实验。利用多导生理记录仪提取被试在实验姿势下的表面肌电信号特征,并对信号从时域、频域、非线性等多维的角度进行分析,探究肌电特征随目镜高度变化的趋势,从不同的指标角度解释目镜高度变化对颈部肌肉舒适性的影响。最后研究选用主成分分析综合评价方法对实验结果进行综合评价。对各个指标下的数据进行无量纲化处理后,求取其特征根和方差贡献率以选定主成分,最后计算降维后的综合得分获得不同目镜高度下的疲劳程度排序,确定最佳的目镜高度以及颈部舒适性随目镜高度变化的规律。根据实验结果对目镜高度设计进行优化,根据中国成年人人体尺寸为显微镜操作系统中的相关尺寸设计提出建议,明确了工作台、座椅、目镜高度和地面之间的尺寸关系,提高了显微镜操作的舒适性,同时也可作为相关仪器类产品的设计参考依据。
【图文】：

a）桌面高度可调的显微镜设计 b）具有头部支撑的显微镜图 1-1 显微镜设计改进长期在显微镜下工作的人容易引起肩膀、颈部、下背部和上背部的疼痛。国外学者在研究中将人体工学显微镜和普通显微镜做对照实验，如图 1-2所示。人体工学显微镜的载物台位置、右手臂支撑均为可调节设计，相应配套的工作椅的高度、靠背和扶手也可以根据被试的情况进行调节。10 名男性被试者在利用两种工作台分别完成岩石样本观察任务，并对比分析被试者颈部斜方肌和三

a）桌面高度可调的显微镜设计 b）具有头部支撑的显微镜图 1-1 显微镜设计改进长期在显微镜下工作的人容易引起肩膀、颈部、下背部和上背部的疼痛。国外学者在研究中将人体工学显微镜和普通显微镜做对照实验，如图 1-2所示。人体工学显微镜的载物台位置、右手臂支撑均为可调节设计，相应配套的工作椅的高度、靠背和扶手也可以根据被试的情况进行调节。10 名男性被试者在利用两种工作台分别完成岩石样本观察任务，并对比分析被试者颈部斜方肌和三角肌的疲劳情况，结果表明使用改进后的人体工学显微镜被试的斜方肌肌肉活动减少，，表明被试者的颈部处在一个更放松的姿势，疲劳减少[18]。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH742

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本文编号：2674545