鄭永平，項新建，肖金輝

(浙江科技學(xué)院 自動化與電氣工程學(xué)院，杭州 310023)

圖1 按摩椅Fig.1 Massage chair

電動按摩椅對緩解緊張的工作生活，提高職場人員的生活質(zhì)量起到越來越大的作用，國內(nèi)外對其需求正穩(wěn)步增加[1-2]，但在生產(chǎn)廠家設(shè)計按摩椅功能及工作模式時，主要參考舒適度評估的數(shù)據(jù)。舒適度評估數(shù)據(jù)的可靠性主要取決于舒適度評估的方法[3]。對舒適度的評估有不少研究，如宋杰等研究不同性別用戶在按摩過程中的感受性[4-6]，采用主觀評價法提出了按摩椅工作參量優(yōu)化設(shè)計的建議[7-8]。這種主要依靠模擬人工按摩方式并通過人體主觀感受來指導(dǎo)設(shè)計按摩功能的評價方式具有較大的主觀性，個體主觀感覺差異大；金海明等通過測量表面肌電信號，分析肌電信號變化特點，從而評價按摩椅按摩效應(yīng)[9-10]；陳浩淼等以揉捏式按摩椅為研究對象，采取腦電測試的方法[11-13]，通過研究按摩前后的腦電信號變化規(guī)律對舒適度進行評估，結(jié)果顯示基于分析腦電或肌電信號的客觀舒適度評價方法有一定的可取性，但在測試過程中測試條件的改變會影響測量數(shù)據(jù)的可靠性，因此僅靠客觀評價的方法存在顯著性不夠的缺點。隨著按摩椅工作模式越來越多樣化，單一按摩模式的舒適度評估已不能滿足實際生產(chǎn)要求，因此，本研究以某款電動按摩椅為例，通過腦電儀獲取受試者的腦電數(shù)據(jù)，并參照受試者主觀感受，研究在不同按摩工作模式下按摩舒適效果，從而為多模式下的按摩椅工作模式設(shè)置與改進提供參考。

1 試驗條件

1.1 試驗設(shè)備

1.1.1 按摩椅

本試驗以某公司研發(fā)的JS-951按摩椅為研究對象，按摩椅實物如圖1所示。這款按摩椅有自動和手動兩種工作模式。手動模式允許用戶在實際體驗時隨時調(diào)節(jié)按摩方式和按摩力度。本次試驗要對不同的按摩方式和按摩力度進行舒適度研究，因此選擇手動模式。

1.1.2 腦電儀

圖2 放大器記錄盒Fig.2 Amplifier recording box

本試驗使用NT9200系統(tǒng)腦電儀，該腦電儀基本配置是計算機和放大器記錄盒各一臺。其放大器記錄盒如圖2所示。計算機上安裝有對應(yīng)的腦電儀分析軟件，可監(jiān)控和采集腦電波，通過設(shè)置導(dǎo)聯(lián)方式就可以采集腦電波，同時帶有分析腦電波的功能，可對選段的腦電波進行頻域數(shù)值分析和長程動態(tài)腦電分析。通過頻域值分析，可測出各個通道波形的能量值。

1.2 受試者

受試者共計16人，男生、女生、中年男士、中年女士各4人。受試者生命體征均正常，無皮膚、肌肉等方面的疾病，無不適合測量者。

2 試驗原理和方法

2.1 試驗原理

本試驗從客觀和主觀評價兩方面展開。主觀評價采用絕對評價法，并采用李克特五級量表法(likert scale)對變量進行衡量。舒適度級別從“差”“較差”“一般”“好”到“很好”，分別給予1到5分的評分[14]?？陀^評價采用腦電信號分析法，試驗中選擇α波和θ波作為主要的測量和觀察波形。一般而言，α波在8～12.8 Hz時，α波增多表明神經(jīng)細胞興奮度增加，α波減少神經(jīng)細胞興奮度減少；θ波在4～7.8 Hz時，θ波增多，大腦則處于放松狀態(tài)，身體深度放松。因此，通過監(jiān)測α、θ波的變化情況來判斷受試者的舒適度情況，人的舒適度提高時，α波相對減少，θ波相對增加。

2.2 試驗方法

本試驗研究按摩椅在不同按摩方式、按摩力度下的舒適度評價。為了盡量減少試驗誤差，按摩椅的角度設(shè)置均為120°，此次試驗每組按摩8 min，選取的按摩部位是肌肉分布比較密集的背部。

所選用按摩椅自帶揉捏、捶打、揉錘同步、叩擊、指壓5種按摩方式，選取實用且受歡迎的揉捏、捶打、叩擊3種按摩方式。不同模式下，按摩力度選擇1、3、5檔進行試驗測評。腦電信號檢測，根據(jù)國際10-20系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，選取F3和F4作為腦電信號攝取位置，能更好地對舒適度的感覺進行監(jiān)測[15]。在進行客觀腦電儀測評試驗的時候，采用單極導(dǎo)聯(lián)法，測量點為F4時，參考點為A2，測量點為F3時，參考點為A1。測量過程中要求受試者保持不動，但由于人在按摩過程中身體會隨著按摩椅晃動或抖動，故無法準(zhǔn)確測出按摩中的腦電信號，因此，選擇對按摩前后的腦電波信號進行頻域分析，從而得到測量點測試前后α、θ波的腦電能量數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 主觀評價結(jié)果和分析

主觀試驗完整數(shù)據(jù)如表1～4所示，按摩部位均為背部。從16名受試者主觀評價數(shù)據(jù)可知，不同受試者對不同按摩方式與按摩力度的主觀評價不一樣，這種差異在不同性別間更明顯，對總分和眾數(shù)兩組數(shù)據(jù)綜合分析可知：男生喜歡的按摩方式是捶打，女生喜歡揉捏，中年男士喜歡揉捏，中年女士對3種模式的喜歡程度則差不多。揉捏方式下，從總分角度看，男生和中年男士喜歡按摩力度5檔，從眾數(shù)角度看，男生喜歡1檔，而中年男士喜歡3檔或者5檔；女生和中年女士無論是從總分和眾數(shù)看都喜歡3檔。捶打模式下，受試者都比較喜歡3檔的按摩力度。叩擊模式下，無論從總分還是眾數(shù)角度，男生和男士都喜歡3檔，女生和女士都喜歡1檔。

表1 男生主觀評價數(shù)據(jù)Table 1 Subjective evaluation data of males

表2 女生主觀評價數(shù)據(jù)Table 2 Subjective evaluation data of females

表3 中年男士主觀評價數(shù)據(jù)Table 3 Subjective evaluation data of middle-aged men

表4 中年女士主觀評價數(shù)據(jù)Table 4 Subjective evaluation data of middle-aged women

3.2 客觀(腦電信號)評價結(jié)果和分析

測量點按摩前后的腦電信號都通過腦電儀采集，但受外界干擾的影響比較大，部分腦電波變化不明顯，因此對每組相同測量點和按摩模式下的腦電波能量值進行求和，并取平均值。整合后的數(shù)據(jù)以折線圖形式展現(xiàn)，男生、女生在F3和F4處按摩前后的α、θ波平均能量值見圖3～6。

圖3 男生F3處按摩前后α、θ波平均能量值Fig.3 Average energy value of α, θ wavebefore and after massaging in male F3

圖4 女生F3處按摩前后α、θ波平均能量值Fig.4 Average energy value of α, θ wavebefore and after massaging in female F3

從4幅折線圖中可以看出，按摩前后α、θ有明顯的變化，而且男生和女生能量變化有明顯區(qū)別，這可能與男生背部肌肉比女生發(fā)達有關(guān)。從圖3還可以看到，男生在捶打方式、力度為3檔時，α、θ波按摩前后變化最為劇烈。女生在揉捏方式、力度為1檔時，α、θ波按摩前后變化最為劇烈。這個結(jié)果和之前的主觀測評的結(jié)果基本一致。同時從圖3～6還發(fā)現(xiàn)一個非常重要的特點，即無論采用何種按摩方式，當(dāng)力度選取3檔時，男生和女生的α、θ變化都比較明顯，這個特點和主觀測評存在較大差異。參考主觀評測和客觀評價的數(shù)據(jù)，選擇3檔的按摩力度更適合普遍的用戶，因此，建議按摩椅自動工作方式力度設(shè)定為3檔。

圖5 男生F4處按摩前后α、θ波平均能量值Fig.5 Average energy value of α, θ wavebefore and after massaging in male F4

圖6 女生F4處按摩前后α、θ波平均能量值Fig.6 Average energy value of α, θ wavebefore and after massaging in female F4

4 結(jié) 論

通過以上試驗研究可以看出，針對背部的不同按摩方式和力度，不同參與群體的主觀舒適度感受與腦電試驗數(shù)據(jù)有較多的一致性，但也存在差異性。試驗結(jié)果表明，用主觀評價和腦電儀客觀評價相結(jié)合的方法對電動按摩椅按摩舒適度進行評估的方法具有可行性。選取腦電信號和主觀評價的數(shù)據(jù)，采取根據(jù)人員數(shù)量加權(quán)處理的方式，將測試結(jié)果結(jié)合起來作為按摩模式與力度設(shè)定的參考，在提升按摩椅舒適度設(shè)計、促進按摩椅產(chǎn)品升級上會起到積極的作用。未來除了增加樣本的數(shù)量和改變測試環(huán)境之外，還可考慮增加對肌電信號的檢測，以建立更加全面的舒適度評價體系。