一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法与流程

本发明涉及可用性测试领域，具体而言，本发明涉及一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法。

背景技术：

背包是公认的最适合学龄儿童使用的学习载具。随着社会的发展，在挑选儿童背包时，除了对其外形、图案的偏好，人们对学龄儿童背包有了更高的要求。目前，关于背包的研究主要集中在登山包领域，学龄儿童背包的设计与改进还未受到广泛重视。然而在国际上，已有很多研究报道了不符合人因工程学设计的儿童背包或过重的背负给学龄儿童带来了肌肉和骨骼上的诸多问题。不符合人因工程学设计的儿童背包会改变脊柱曲线、引起肌肉拉伤、刺激脊柱关节，这些影响可能导致脊柱的超负荷，以及颈部、肩膀和背部的疼痛和不适。因为学龄儿童出于生长发育的关键时期，受其身高体态的巨大差异性，难以设计出一种适合所有学龄儿童的背包。因此，随着购买者的期望的增加，学龄儿童背包舒适性的评价显得越来越重要。

以往学龄儿童背包舒适性的评价主要是通过调查问卷形式进行的。但是，相较于其他领域的主观评价，学龄儿童由于其心智发展的不成熟，除了结果主观性过强，受其理解和表述能力的限制，结果往往无法作为可靠的参考结果。因此，建立一种客观定量评价学龄儿童背包舒适度的方法，迫在眉睫。

技术实现要素：

为了寻找更为有效的学龄儿童背包舒适性的评价的实现方案，本发明提供了一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法。

为实现上述目的，本发明一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法，其包括如下步骤：

获取待测学龄儿童的身高及体重；

根据所述体重设置负重参数，在预置测试期间和预置环境温度下按照预设周期采集得到表面肌电信号s、温度t、湿度h、肩部背负压力f1、背部背负压力f2、腰部背负压力f3以及颅颈角c；

将所述表面肌电信号s、温度t、湿度h、肩部背负压力f1、背部背负压力f2、腰部背负压力f3以及颅颈角c输入舒适性评价模型，其中，所述舒适性评价模型为采用brog量表作为评分依据，将对背负舒适性的感知程度分成0到10共10个阶段，计作评分p，其计算公式如下：

p＝b0+b1*s+b2*t+b3*h+b4*c+b5*f1+b6*f2+b7*f3；

其中，b0至b7为基于原始实验测试取相关系数r²为最高者时得到的常量；

判断所述评分p是否大于预设评分值，若是，则所述待测学龄儿童的背包符合人因工程学设计。

优选地，所述根据所述体重设置负重参数包括：所述负重参数为所述体重的10％或者15％或者20％。

优选地，所述预置环境温度为21摄氏度～27摄氏度。

优选地，所述预置测试期间为三十分钟，所述预设周期为一分钟。

优选地，所述表面肌电信号s通过bio-radio无线生理仪获取；所述温度t和所述湿度h通过温湿度传感器获取；所述肩部背负压力f1、背部背负压力f2及腰部背负压力f3通过pliance-x压力测试仪获取；所述颅颈角c通过反光球获取。

优选地，所述温湿度传感器的型号为dht-10。

优选地，所述预设评分值为5。

与现有技术相比，本发明一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法具有如下有益效果：

本发明提出的一种客观评价学龄儿童背包舒适度的方法采用区别传统的主观问卷调查式学龄儿童背包舒适性客观评价方法，通过采集客观参数评价任务同时开始，实现了不同时间节点的学龄儿童背包舒适性的综合评价，利用多个客观参数作为评价指标，使得学龄儿童背包舒适性客观参数评价方法更加全面、完善。同时，通过多元线性回归分析建立了以舒适性为因变量的学龄儿童背包舒适性评价模型，避免了将舒适性模型单一化。

本发明提出的一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法不仅可以对市面上已有的儿童背包进行舒适度评价，还可以为儿童背包的设计与研发提供了一定的依据与规范思路，有利于减少不舒适背负的情况出现，进而一定程度上减少学龄儿童背部健康问题的发生。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法的温湿度传感器贴附位置示意图；

图2为本发明实施例一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法的后背压力垫放置位置示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明实施例一种一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法的，其包括如下步骤：

步骤s101：获取待测学龄儿童的身高及体重。

优选地，待测学龄儿童的身体质量指数在19.5～22之间，均体型正常，无驼背等腰背畸形，肌肉无酸痛或拉伤情况。

步骤s103：根据所述体重设置负重参数，在预置测试期间和预置环境温度下按照预设周期采集得到表面肌电信号s、温度t、湿度h、肩部背负压力f1、背部背负压力f2、腰部背负压力f3以及颅颈角c。其中，预置环境温度为21摄氏度～27摄氏度，预置测试期间为三十分钟，预设周期为一分钟。

在一些实施方式中，在实际测试开始之前，要求待测学龄儿童背负规定重量的背包进行五分钟的自由活动，以保证尽快达到试验状态。熟悉试验动作及试验流程，并使肌肉相对预热活跃。在正式试验开始之前需要进行l-2组的预试验，目的是对仪器进行校准并让待测学龄儿童熟悉试验流程。在每一组试验之间需让待测学龄儿童休息五分钟，防止因运动过度而造成肌肉疲劳，使试验测得的结果不准确，影响最终测试结果。

优选地，本发明的具体实施方式要求待测学龄儿童在跑步机上，分别背负自身重量为10％、15％、20％的背包行走三十分钟，其中每次测试应间隔一天以避免肌肉疲劳对测试数据的影响。

详细地，针对表面肌电信号进行测量时，待测学龄儿童以自然状态静止站立，测试身体肌肉部位的数量为两个共计四块肌肉，分别为左斜方肌、右斜方肌、左竖直肌、右竖直肌。在躯干正中线旁开50毫米，与第三胸椎椎体相平的位置左右各放置一个电极片，即为左斜方肌、右斜方肌的测量位置。在躯干正中线旁开30毫米，与第二腰椎棘突相平的位置左右各放置一个电极片，即为左竖直肌、右竖直肌的测量位置。

本发明的具体实施方式采用bio-radio无线生理仪进行表面肌电信号的采集，为待测学龄儿童安装表面电极信号采集片时，使用医用胶布将其固定牢固，放置运动时产生移位或不慎掉落的现象，对仪器设备造成损伤。为方便待测学龄儿童进行测试、减少测试误差，要求待测学龄儿童身穿薄款紧身背心，增强背负时电极贴覆时的紧密性。为了减少试验中静电对肌电信号的干扰，待测学龄儿童须身着轻薄棉质运动裤。

当采集过程中，将采集到的表面肌电信号利用数据处理软件自带的信号处理中的全波整流功能和平滑功能进行处理，并按五分钟为一节段标记，分别计算出左斜方肌、右斜方肌、左竖直肌、右竖直肌在三十分钟内各个节段的平均功率频率值，取六个通道里数值变化最大者作为一个分析数据自变量，进而计作表面肌电信号s。

请参阅图1，针对温湿度进行测量时，待测学龄儿童以自然状态静止站立，将六个温湿度传感器分别放置在待测学龄儿童的腰、背、肩三个部位。图1为本发明的具体实施方式中温湿度传感器贴附位置示意图，其中黑色矩形块为温湿度传感器。

本发明的具体实施方式中所用温湿度传感器为薄片型传感器，传感器型号为dht-10，控制器为arduino模块。待测学龄儿童所处的室温控制在预置环境温度21摄氏度～27摄氏度内，优选为24摄氏度。

在温湿度数据的采集处理中，将采集的数据也按每五分钟作为一个节段，选取六个通道里数值变化最大者作为两个个分析数据自变量，即温度t、湿度h，计算出该通道温湿度对应的五个数据点的平均值。

请参阅图2，针对背负压力进行测量时，待测学龄儿童以自然状态静止站立，将六个压力分布测量垫分别放置在待测学龄儿童的腰、背、肩三个部位，分别用于获取背负背包时背包对待测学龄儿童腰、背、肩三个部位的背负压力数据，采用宽胶带对压力垫进行固定，保证压力垫在测试过程中的稳定。图2为本发明的具体实施方式中后背压力垫放置位置示意图，其中黑色矩形块为后背压力垫。

本发明的具体实施方式中所用压力垫为pliance-x鞋垫式足底压力测试仪，pliance-x压力测试仪分为两个部分，一是数据采集模块，二是数据分析模块，两个模块通过蓝牙传送接收数据。测试时将采集模块固定在人体的腰部，然后将压力测试垫放在要测试的部位，通过蓝牙连接两个装置。

在背负压力数据的采集处理中，将采集的数据也按每五分钟作为一个阶段，分别在肩、背、腰部选取一个通道里数值变化最大者作为一个分析数据自变量，共三个，分别计作肩部背负压力f1、背部背负压力f2、腰部背负压力f3。计算出相应通道的5个数据点的平均值。

针对颅颈角进行测量时，分别在待测学龄儿童肩峰和髂骨贴上反光球，通过高精度光学定位系统对反光球进行跟踪来获取颅颈角度的变化数据。本发明的具体实施方式中所用高精度光学定位系统为qualisis动作捕捉系统，采用三台红外高速摄像机合理摆放在跑步机周围，以能完全捕捉到待测学龄儿童两个反光球数据为准。实验过程中由摄像机内部的微型计算机系统接收标记点信息并实时传输到系统自带的软件平台，以便进行实时数据显示和后期数据处理。

优选地，反光球的直径为14毫米。

同上，在颅颈角数据的采集处理中，将采集的数据按每五分钟作为一个阶段，得到共六个分析数据点，且颅颈角作为一个分析数据自变量，计作颅颈角c。

在一些实施方式中，优选设定统一时间轴，保证表面肌电信号s、温度t、湿度h、肩部背负压力f1、背部背负压力f2、腰部背负压力f3以及颅颈角c的采集同时进行。

步骤s105：将所述表面肌电信号s、温度t、湿度h、肩部背负压力f1、背部背负压力f2、腰部背负压力f3以及颅颈角c输入舒适性评价模型，其中，所述舒适性评价模型为采用brog量表作为评分依据，将对背负舒适性的感知程度分成0到10共10个阶段，计作评分p，其计算公式如下：

p＝b0+b1*s+b2*t+b3*h+b4*c+b5*f1+b6*f2+b7*f3；

其中，b0至b7为基于原始实验测试取相关系数r²为最高者时得到的常量。

具体地，在步骤s105之前包括如下步骤：

基于多元线性回归方程，建立舒适性评价模型。

其中，舒适性评价模型通过对不同型号的背包进行大量原始实验测试，得到不同拟合公式，取相关系数r²最高者作为最终的舒适性评价模型，即可得到的对应的bi常量，从而获得完整的基于多元线性回归舒适性评价模型。此外，本发明实施例在主观舒适性的打分环节中，采用brog量表作为评分依据，将对背负舒适性的感知程度分成0到10共10个阶段，共计10分，计作评分p。

步骤s107：判断所述评分p是否大于预设评分值，若是，则所述待测学龄儿童的背包符合人因工程学设计，其中，预设评分值为5。

应当理解的是，对待验证背包采集到的各个参数数据进行处理后，将上述参数代入模型中，即可得到舒适性评价结果。原则上，p值越高舒适性越好。

在一些实施方式中，若评分p大于5，则表明受试者所背负的儿童背包在设计上符合人因工程学，因此，舒适性较好；而评分p小于5，则表明受试者所背负的儿童背包在设计上不符合人因工程学，因此，舒适性较差。

与现有技术相比，本发明实施例一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法具有如下有益效果：

本发明实施例提出的一种客观评价学龄儿童背包舒适度的方法采用区别传统的主观问卷调查式学龄儿童背包舒适性客观评价方法，通过采集客观参数评价任务同时开始，实现了不同时间节点的学龄儿童背包舒适性的综合评价，利用多个客观参数作为评价指标，使得学龄儿童背包舒适性客观参数评价方法更加全面、完善。同时，通过多元线性回归分析建立了以舒适性为因变量的学龄儿童背包舒适性评价模型，避免了将舒适性模型单一化。

本发明实施例提出的一种学龄儿童背包舒适性客观评价方法不仅可以对市面上已有的儿童背包进行舒适度评价，还可以为儿童背包的设计与研发提供了一定的依据与规范思路，有利于减少不舒适背负的情况出现，进而一定程度上减少学龄儿童背部健康问题的发生。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。