电动按摩椅按摩模式对舒适度影响的试验研究

郑永平，项新建，肖金辉

(浙江科技学院 自动化与电气工程学院，杭州 310023)

图1 按摩椅Fig.1 Massage chair

电动按摩椅对缓解紧张的工作生活，提高职场人员的生活质量起到越来越大的作用，国内外对其需求正稳步增加[1-2]，但在生产厂家设计按摩椅功能及工作模式时，主要参考舒适度评估的数据。舒适度评估数据的可靠性主要取决于舒适度评估的方法[3]。对舒适度的评估有不少研究，如宋杰等研究不同性别用户在按摩过程中的感受性[4-6]，采用主观评价法提出了按摩椅工作参量优化设计的建议[7-8]。这种主要依靠模拟人工按摩方式并通过人体主观感受来指导设计按摩功能的评价方式具有较大的主观性，个体主观感觉差异大；金海明等通过测量表面肌电信号，分析肌电信号变化特点，从而评价按摩椅按摩效应[9-10]；陈浩淼等以揉捏式按摩椅为研究对象，采取脑电测试的方法[11-13]，通过研究按摩前后的脑电信号变化规律对舒适度进行评估，结果显示基于分析脑电或肌电信号的客观舒适度评价方法有一定的可取性，但在测试过程中测试条件的改变会影响测量数据的可靠性，因此仅靠客观评价的方法存在显著性不够的缺点。随着按摩椅工作模式越来越多样化，单一按摩模式的舒适度评估已不能满足实际生产要求，因此，本研究以某款电动按摩椅为例，通过脑电仪获取受试者的脑电数据，并参照受试者主观感受，研究在不同按摩工作模式下按摩舒适效果，从而为多模式下的按摩椅工作模式设置与改进提供参考。

1 试验条件

1.1 试验设备

1.1.1 按摩椅

本试验以某公司研发的JS-951按摩椅为研究对象，按摩椅实物如图1所示。这款按摩椅有自动和手动两种工作模式。手动模式允许用户在实际体验时随时调节按摩方式和按摩力度。本次试验要对不同的按摩方式和按摩力度进行舒适度研究，因此选择手动模式。

1.1.2 脑电仪

图2 放大器记录盒Fig.2 Amplifier recording box

本试验使用NT9200系统脑电仪，该脑电仪基本配置是计算机和放大器记录盒各一台。其放大器记录盒如图2所示。计算机上安装有对应的脑电仪分析软件，可监控和采集脑电波，通过设置导联方式就可以采集脑电波，同时带有分析脑电波的功能，可对选段的脑电波进行频域数值分析和长程动态脑电分析。通过频域值分析，可测出各个通道波形的能量值。

1.2 受试者

受试者共计16人，男生、女生、中年男士、中年女士各4人。受试者生命体征均正常，无皮肤、肌肉等方面的疾病，无不适合测量者。

2 试验原理和方法

2.1 试验原理

本试验从客观和主观评价两方面展开。主观评价采用绝对评价法，并采用李克特五级量表法(likert scale)对变量进行衡量。舒适度级别从“差”“较差”“一般”“好”到“很好”，分别给予1到5分的评分[14]。客观评价采用脑电信号分析法，试验中选择α波和θ波作为主要的测量和观察波形。一般而言，α波在8～12.8 Hz时，α波增多表明神经细胞兴奋度增加，α波减少神经细胞兴奋度减少；θ波在4～7.8 Hz时，θ波增多，大脑则处于放松状态，身体深度放松。因此，通过监测α、θ波的变化情况来判断受试者的舒适度情况，人的舒适度提高时，α波相对减少，θ波相对增加。

2.2 试验方法

本试验研究按摩椅在不同按摩方式、按摩力度下的舒适度评价。为了尽量减少试验误差，按摩椅的角度设置均为120°，此次试验每组按摩8 min，选取的按摩部位是肌肉分布比较密集的背部。

所选用按摩椅自带揉捏、捶打、揉锤同步、叩击、指压5种按摩方式，选取实用且受欢迎的揉捏、捶打、叩击3种按摩方式。不同模式下，按摩力度选择1、3、5档进行试验测评。脑电信号检测，根据国际10-20系统标准，选取F3和F4作为脑电信号摄取位置，能更好地对舒适度的感觉进行监测[15]。在进行客观脑电仪测评试验的时候，采用单极导联法，测量点为F4时，参考点为A2，测量点为F3时，参考点为A1。测量过程中要求受试者保持不动，但由于人在按摩过程中身体会随着按摩椅晃动或抖动，故无法准确测出按摩中的脑电信号，因此，选择对按摩前后的脑电波信号进行频域分析，从而得到测量点测试前后α、θ波的脑电能量数据。

3 结果与分析

3.1 主观评价结果和分析

主观试验完整数据如表1～4所示，按摩部位均为背部。从16名受试者主观评价数据可知，不同受试者对不同按摩方式与按摩力度的主观评价不一样，这种差异在不同性别间更明显，对总分和众数两组数据综合分析可知：男生喜欢的按摩方式是捶打，女生喜欢揉捏，中年男士喜欢揉捏，中年女士对3种模式的喜欢程度则差不多。揉捏方式下，从总分角度看，男生和中年男士喜欢按摩力度5档，从众数角度看，男生喜欢1档，而中年男士喜欢3档或者5档；女生和中年女士无论是从总分和众数看都喜欢3档。捶打模式下，受试者都比较喜欢3档的按摩力度。叩击模式下，无论从总分还是众数角度，男生和男士都喜欢3档，女生和女士都喜欢1档。

表1 男生主观评价数据Table 1 Subjective evaluation data of males

表2 女生主观评价数据Table 2 Subjective evaluation data of females

表3 中年男士主观评价数据Table 3 Subjective evaluation data of middle-aged men

表4 中年女士主观评价数据Table 4 Subjective evaluation data of middle-aged women

3.2 客观(脑电信号)评价结果和分析

测量点按摩前后的脑电信号都通过脑电仪采集，但受外界干扰的影响比较大，部分脑电波变化不明显，因此对每组相同测量点和按摩模式下的脑电波能量值进行求和，并取平均值。整合后的数据以折线图形式展现，男生、女生在F3和F4处按摩前后的α、θ波平均能量值见图3～6。

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

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

从4幅折线图中可以看出，按摩前后α、θ有明显的变化，而且男生和女生能量变化有明显区别，这可能与男生背部肌肉比女生发达有关。从图3还可以看到，男生在捶打方式、力度为3档时，α、θ波按摩前后变化最为剧烈。女生在揉捏方式、力度为1档时，α、θ波按摩前后变化最为剧烈。这个结果和之前的主观测评的结果基本一致。同时从图3～6还发现一个非常重要的特点，即无论采用何种按摩方式，当力度选取3档时，男生和女生的α、θ变化都比较明显，这个特点和主观测评存在较大差异。参考主观评测和客观评价的数据，选择3档的按摩力度更适合普遍的用户，因此，建议按摩椅自动工作方式力度设定为3档。

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

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

4 结 论

通过以上试验研究可以看出，针对背部的不同按摩方式和力度，不同参与群体的主观舒适度感受与脑电试验数据有较多的一致性，但也存在差异性。试验结果表明，用主观评价和脑电仪客观评价相结合的方法对电动按摩椅按摩舒适度进行评估的方法具有可行性。选取脑电信号和主观评价的数据，采取根据人员数量加权处理的方式，将测试结果结合起来作为按摩模式与力度设定的参考，在提升按摩椅舒适度设计、促进按摩椅产品升级上会起到积极的作用。未来除了增加样本的数量和改变测试环境之外，还可考虑增加对肌电信号的检测，以建立更加全面的舒适度评价体系。