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[ 대한인간공학회 ] 경사로의 기울기와 높이에 따른 휠체어 사용자의 사용성 및 생리적 특성 분석 2010. 05. 15. POSTECH HSD Lab 김충식, 이동훈, 이지혜, 권성혁, 정민근 Contents 서론 연구 배경 관련 연구 연구 목적 연구 방법 피실험자 실험 디자인 실험 장비 실험 절차 결과 및 토의 결론 POSTECH Human System Design Laboratory 0 서론 POSTECH Human System Design Laboratory 1 서론 POSTECH Human System Design Laboratory 2 서론 3 너비 표면길이 높이 기울기(높이:밑면길이) 1:6 ~ 1:6.7 Elmer (1957), Canale et al. (1991) 1:10 Walter (1971) 1:12 장애인, 노인, 임산부 등의 편의 증진 보장에 관한 법률 (1997) 1:16 ~ 1:20 Steinfeld et al. (1979) ADAAG (1997), Sanford et al. (1997) ※ ADAAG = Americans with Disabilities Act Accessibility Guidelines POSTECH Human System Design Laboratory 서론 4 너비 표면길이 높이 기울기(높이:밑면길이) 피실험자 1:6 ~ 1:6.7 Elmer (1957), Canale et al. (1991) 젊고 건강한 청년 1:12 Sanford et al. (1997) 다양한 연령 및 장애 1:16 ~ 1:20 Steinfeld et al. (1979) 신체 기능이 감퇴한 고령자 POSTECH Human System Design Laboratory 서론 5 너비 표면길이 높이 기울기(높이:밑면길이) 표면 길이 1:10 Walter (1971) 300 cm (10 ft) 1:12 Sanford et al. (1997) 900 cm (30 ft) 1:16 ~ 1:20 Steinfeld et al. (1979) 1200 cm (40 ft) POSTECH Human System Design Laboratory 서론 6 너비 표면길이 높이 기울기(높이:밑면길이) 연구 목적 경사로 기울기 및 높이가 휠체어 사용자의 사용성 및 생리적 특성에 미치는 영향 파악 POSTECH Human System Design Laboratory 연구 방법 7 피실험자 남, 녀 대학생 및 대학원생 30명 • 나이 • 평균 25.4세 (표준편차: 2.10) • 앉은 자세에서 주 사용손의 미는 힘 • 57.8N (9.5%ile) ~ 180.8N (98.5%ile) • 평균 110.8N (61%ile, 표준편차: 39.4N) ( ※ 근력 데이터: SizeKorea DB 활용) POSTECH Human System Design Laboratory 연구 방법 8 실험 디자인 독립 변수 • 경사로 기울기 (5 수준) – 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14 • 경사로 높이 (3 수준) – 15 cm, 30 cm, 45 cm ※ 계단 한 단의 높이 = 약 15 cm ~ 18 cm 종속 변수 분류 사용성 생리적 특성 종속 변수 단위 작업 수행 시간 sec 속도 m/sec 물리적 불편도 점 근전도 활동 요측 수근신근 % MVC 상완 삼두근 % MVC 전삼각근 % MVC 후삼각근 % MVC 맥박 변화 POSTECH Human System Design Laboratory 회/min 연구 방법 8 실험 디자인 독립 변수 • 경사로 기울기 (5 수준) – 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14 • 경사로 높이 (3 수준) – 15 cm, 30 cm, 45 cm 종속 변수 분류 사용성 생리적 특성 종속 변수 단위 작업 수행 시간 sec 속도 m/sec 물리적 불편도 점 근전도 활동 요측 수근신근 % MVC 상완 삼두근 % MVC 전삼각근 % MVC 후삼각근 % MVC 맥박 변화 POSTECH Human System Design Laboratory 회/min 연구 방법 8 실험 디자인 독립 변수 • 경사로 기울기 (5 수준) – 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14 • 경사로 높이 (3 수준) – 15 cm, 30 cm, 45 cm 종속 변수 분류 사용성 생리적 특성 종속 변수 단위 작업 수행 시간 sec 속도 m/sec 물리적 불편도 점 근전도 활동 요측 수근신근 % MVC 상완 삼두근 % MVC 전삼각근 % MVC 후삼각근 % MVC 맥박 변화 POSTECH Human System Design Laboratory 회/min 연구 방법 8 실험 디자인 독립 변수 • 경사로 기울기 (5 수준) – 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14 • 경사로 높이 (3 수준) – 15 cm, 30 cm, 45 cm 종속 변수 분류 사용성 생리적 특성 요측 수근신근 종속 변수 단위 작업 수행 시간 sec 속도 m/sec 물리적 불편도 점 근전도 활동 요측 수근신근 % MVC 상완 삼두근 % MVC 전삼각근 % MVC 후삼각근 % MVC 맥박 변화 • 회/min 맥박 변화 = 작업 후 맥박 – 작업 전 맥박 POSTECH Human System Design Laboratory 상완삼두근 전삼각근 후삼각근 연구 방법 9 실험 장비 경사로 Noraxon Telemyo 900 • Polar RS 400 pulsemeter • 근전도 활동 측정 맥박 측정 Sony DCR HC 40 캠코더 • 실험 장면 촬영 POSTECH Human System Design Laboratory 휠체어 ※ 전폭 700 mm × 전장 1040 mm × 전고 875 mm 연구 방법 10 실험 절차 1. 준비 단계 2. 연습 단계 실험 전반에 대한 설명 앉은 자세에서 주 사용손의 미는 힘 측정 전극 부착 및 각 근육의 최대 힘 측정 휴지 상태에서의 맥박 측정 POSTECH Human System Design Laboratory 3. 실험 단계 연구 방법 11 실험 절차 1. 준비 단계 POSTECH Human System Design Laboratory 2. 연습 단계 3. 실험 단계 연구 방법 12 실험 절차 1. 준비 단계 2. 연습 단계 3. 실험 단계 피실험자는 해당 경사로 앞에서 맥박이 안정화 될 때 까지 휴식 경사로를 오르는 작업 수행 • 실험자 – 근전도 활동 및 작업 수행 시간 측정 작업 완료 후 • 실험자 – 맥박 측정 • 피실험자 – 물리적 불편도 평가 POSTECH Human System Design Laboratory 결과 및 토의 13 분산 분석 결과 종속 변수 경사로 기울기 경사로 높이 교호 작용 작업 수행 시간 <0.0001 <0.0001 0.0006 속도 <0.0001 0.1866 0.0043 물리적 불편도 <0.0001 <0.0001 0.0118 요측 수근신근 <0.0001 0.0134 0.1558 상완 삼두근 <0.0001 <0.0001 <0.0001 전삼각근 0.2658 <0.0001 0.0003 후삼각근 0.8763 <0.0001 0.5272 <0.0001 <0.0001 0.0984 근전도 활동 맥박 변화 POSTECH Human System Design Laboratory 결과 및 토의 14 경사로 높이 종속 변수 경사로 기울기 경사로 높이 교호 작용 작업 수행 시간 O O O 속도 O X O 물리적 불편도 O O O 요측 수근신근 O O X 상완 삼두근 O O O 전삼각근 X O O 후삼각근 X O X O O X 근전도 활동 맥박 변화 작업 수행 시간, 물리적 불편도, 작업 수행 시간 상완 삼두근의 근전도 활동 근전도 활동, 맥박 변화 • 높이가 증가함에 따라 증가함 속도 • 높이에 상관없이 일정함 POSTECH Human System Design Laboratory 속도 결과 및 토의 15 경사로 기울기 종속 변수 경사로 기울기 경사로 높이 교호 작용 작업 수행 시간 O O O 속도 O X O 물리적 불편도 O O O 요측 수근신근 O O X 상완 삼두근 O O O 전삼각근 X O O 후삼각근 X O X O O X 근전도 활동 맥박 변화 1:8 작업 수행 시간 A A A B B 속도 D C B AB A 물리적 불편도 D C B AB A 요측 수근신근 B A 상완 삼두근 C B B B A 전삼각근 A A A A A 후삼각근 A A A A A C B A A A 근전도 활동 맥박 변화 1:10 1:12 1:14 작업 A 수행A시간 A 속도 기울기가 완만해짐에 따라 증가함 근전도 활동, 맥박 변화, 물리적 불편도 • 1:6 작업 수행 시간, 속도 • 경사로 기울기 기울기가 완만해짐에 따라 감소함 1:10과 1:12 간의 유의한 차이가 없음 POSTECH Human System Design Laboratory 상완 삼두근의 근전도 활동 결과 및 토의 16 1:10과 1:12 간의 차이가 유의하지 않음 낮은 높이 (15 cm) • 기울기 변화에 따른 물리적 불편도, 상완 삼두근의 근전도 활동량 차이가 작음 높은 높이 (45 cm) • 기울기 변화에 따른 물리적 불편도, 상완 삼두근의 근전도 활동량 차이가 큼 경사로 높이에 따라 경사로 기울기의 효과에 차이가 있음 POSTECH Human System Design Laboratory 결과 및 토의 17 경사로 기울기 = 높이 밑면 길이 같은 경사로 높이에서는, • 경사로 기울기 ∝ 1 밑면 길이 높이 ≒ 밑면 길이 1 표면 길이 경사로 기울기와 이동 거리(표면 길이) 간에 Trade-off가 있음 기울기 높이 밑몉 길이 표면 길이 1:6 45 270 273.72 1:8 45 360 362.80 1:10 45 450 452.24 1:12 45 540 541.87 1:14 45 630 631.61 POSTECH Human System Design Laboratory 결과 및 토의 낮은 높이에서 기울기가 증가하면, 18 작업 수행 시간 1) 속도 ↓ 작업 수행 시간 ↑ 2) 이동 거리 ↓ 작업 수행 시간 ↓ 기울기에 의한 효과가 상쇄됨 ∴ 기울기 간 종속 변수의 차이가 작음 속도 POSTECH Human System Design Laboratory 결과 및 토의 19 높은 높이에서 기울기가 증가하면, 작업 수행 시간 1) 속도 ↓ 작업 수행 시간 ↑↑ 2) 이동 거리 ↓ 작업 수행 시간 ? Trade-off의 효과 감소 작업 수행 시간 1:6 > 1:8, 1:10 ∴ 기울기 간 종속 변수의 차이가 큼 속도 속도 높이 증가에 따라 속도 감소 POSTECH Human System Design Laboratory 결론 20 결론 1:10 기울기와 1:12 기울기 간의 유의한 차이가 없음 • 15 cm 높이에서는 기울기의 영향이 작음 • ADAAG, ‘장애인, 노인, 임산부 등의 편의 증진 보장에 관한 법률’에서 제안하는 1:12를 1:10로 대체하는 것을 제안 설치 공간이 좁을 경우, 1:8까지 허용 가능 1:6 기울기는 다른 기울기에 비해 낮은 사용성 및 심한 생리적 특성 변화를 보임 • 경사로 설계 시 지양할 것 한계점 경사로를 내려가는 작업을 고려한 연구 필요 피실험자의 힘에 따라 적합한 기울기가 변할 것이라 생각됨 피실험자의 힘을 고려한 연구 필요 POSTECH Human System Design Laboratory