无源被动负重型外骨骼对单兵满负荷行走运动的步态分析研究

目的研究单兵使用无源被动负重型外骨骼(简称外骨骼)后对满负荷下行走的运动功能影响,为未来推广应用从而提升单兵负荷转运及改善该系统提供理论依据。方法试验中的无源被动式负重型外骨骼主要由绑缚带、背囊和背架、腰部组件、腿部组件等组成。招募14例男性志愿者,年龄24~37岁,平均年龄27.9岁(标准差3.17岁);身高169.0~185.0 cm,平均身高174.7 cm(标准差5.3 cm);体质量67.5~90.0 kg,平均体质量74.9 kg(标准差6.9 kg);身体质量指数22.6~27.9 kg/m^(2),平均身体质量指数24.5 kg/m^(2)(标准差1.6 kg/m^(2))。在穿戴外骨骼和背负25 kg背囊测试后,以问卷形式和三维红外捕捉步态分析检测,对工作效率、人体生理耐受、安全性、舒适性、移动灵活性、使用意愿和步态时空参数进行评分和量化评价。步态数据在Nexus V2.9软件中经三维建模,分析获得时空参数结果,并统计学分析各组数据。结果穿戴外骨骼可使负重行走时间平均缩短2.2 s,工作效率提高14.2%。穿戴外骨骼可使最大负重能力提高5kg。穿戴外骨骼将导致行走过程中膝关节最大活动角度平均丧失8°。有2例受试者发生了肩部皮肤轻微发红,没有发生重心不稳等安全事件的情况。使用无源被动负重型外骨骼后,测试者主观评估的舒适性(75.0±7.6)(60~90)分,移动灵活性(69.3±7.3)(60~80)分,使用意愿(72.1±7.0)(60~90)分。未穿戴外骨骼时,测试者背负25 kg后,步频、双足支撑时长、单足支撑时长和步速有显著性改变(P<0.05),而穿戴外骨骼后,测试者的步频、双足支撑时长、单足支撑时长和步速改变差异无统计学意义。结论单兵满负荷行走运动时,穿戴无源被动负重型外骨骼后可提高工作效率及最大负重能力,但会减小关节最大活动度,穿戴者仍自觉较高的舒适性和移动灵活性,愿意反复使用;步态分析证实,穿戴无源被动负重型外骨骼后,单兵满负荷行走运动功能可获得增强。

不同负荷模拟行走时的生理、生物力学信号分析

目的 分析不同负荷模拟行走过程中生理、生物力学信号及人体主观疲劳感的变化特征,探索导致负荷行走疲劳的相关因素.方法 选择6名健康成年男性进行5种负荷（25 kg,29 kg,34 kg,37kg,39 kg）模拟徒步行走试验（速度5 km/h,坡度0％）,连续行走30 min,同步采集心肺功能参数、肩部拉力、躯干压力、主观疲劳感等生理和生物力学信号.结果 随着负荷量增大,心率（heart rate,HR）、呼吸率（breathing rate,BR）、通气量（minute ventilation volume,VE）、摄氧量（oxygen consumption,V02）呈逐步上升趋势,且在37 ～39 kg段上升速率明显加快.肩部拉力与负荷量有较强的相关性.肩、背、腰部压力受背囊胸部束带、腰部束带的松紧程度影响较大,在37 kg处出现变化趋势转折点.肩和全身疲劳评分远高于背部和腰部.结论 37 kg是人体心肺功能疲劳的阈值点,在大于该负荷的行走试验中,应考虑受试个体的心肺运动能力对疲劳的影响.肩部拉力和压力可作为疲劳评价的主要因素.

模拟负荷行走疲劳感评价模型的研究

目的 分析不同负荷模拟行走过程中肩部拉力、肩部压力、腰部压力、背部压力及人体主观疲劳感的变化特征,建立基于客观变量的人体负荷行走疲劳感评价模型,为科学开展人体负荷携行研究提供技术手段.方法 采用14名健康成年男性进行4种负荷（25、29、34、37 kg）连续50 min的模拟行走试验（速度5 km/h,坡度0％）,对同步采集肩部拉力、躯干压力进行时域和频域处理,采用多元回归分析对人体负荷行走主观疲劳感进行建模.结果 建立基于肩部拉力、躯干受力分配比、负荷、体重指数（BMI）的人体负荷行军疲劳感评价模型,其校正决定系数（aR2）达到0.709,50 min行军结束时的绝对误差百分比（APE）小于20％;采用频域自变量的回归模型的拟合效果明显优于采用时域自变量的回归模型;能够表征个体差异的BMI的纳入明显增加回归模型的拟合效果.结论 人体负荷行走疲劳评价模型不依赖受试个体的生理变化,可用于建立人体负荷行走测试评估系统,以模拟人代替真人开展试验,解决人体科学携行问题.

移动式对讲机对肿瘤科病区噪音及行走负荷的影响

目的探讨在肿瘤病区应用移动式对讲机,对病区噪音及护士行走负荷的影响。方法某三级甲等医院胸部肿瘤科病区,于2015年6月8—12日每天8:00—17:00不应用对讲机,于2015年6月15—19日每天8:00—17:00应用对讲机,将对讲机应用前后分为对照组和观察组,分别测量护士站、病房和走廊的等效声级和每天4名责任护士的行走总步数,并进行比较。结果观察组在护士站及走廊监测位点的等效声级分别为(54.03±3.37)d B(A)和(57.59±1.14)d B(A),与对照组相比差异有统计学意义(P<0.01)。观察组在病房的监测位点等效声级为(40.02±1.22)d B(A),对照组为(42.75±1.31)d B(A),2组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。观察组护士总行走步数为(34 633.96±2 734.84)步,对照组(47 517.83±2 193.32)步,2组间比较差异有统计学意义(P<0.01)。结论对讲机在肿瘤病区应用后能明显降低病区噪音,减少护士的行走负荷。