Institut für Arbeitswissenschaft & Betriebsorganisation

PhysioLabor

Physiolabor

Sowohl für die Untersuchung von Mensch-Maschine-Interaktionen als auch bei der Analyse von Arbeitsplätzen und Arbeitstätigkeiten kann das ifab auf verschiedene Instrumente zur Erfassung objektiver physiologischer Daten zurückgreifen. Diese erlauben Rückschlüsse auf die physische und psychische Beanspruchung von Untersuchungsteilnehmern.

System zur Erfassung physiologischer Daten

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EDA Erfassung mit Varioport
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Varioport
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Fitnesstracker

Varioport

Der Biosignal-Recorder „Varioport“ ermöglicht eine parallele Aufnahme von Elektrokardiografie (EKG), Elektromyografie (EMG) und elektrodermaler Aktivität (EDA) mit 16 Kanälen und einer Sampelrate von 400 Hz. Aufgrund seiner kleinen Abmaße und der direkten Speicherung der Daten auf Speicherkarten ist das Gerät für ein weites Anwendungsfeld geeignet und schränkt den Untersuchungsteilnehmer nicht ein.

 

 

EMG

Durch die Analyse willkürlicher Muskelaktivierungen – Elektromyografie genannt - kann die physische Beanspruchung, insbesondere während körperlicher Arbeitstätigkeiten, untersucht werden.

 

EKG

Die Erhebung der Herzschlagfrequenz mithilfe von Oberflächensensoren (Elektrokardiografie) basiert, wie auch die Elektromyografie, auf der Ableitung von Potenzialänderungen, hier speziell der Herzmuskeln. Für die Veränderung der Herzschlagfrequenz sind mehrere Einflussfaktoren in Betracht zu ziehen, beispielsweise körperliche Aktivität, mentale sowie emotionale Beanspruchung.

 

EDA

Die Erfassung der Hautleitfähigkeit (elektrodermale Aktivität) basiert auf der erhöhten Aktivität des Sympathikus als eine Reaktion des menschlichen Körpers auf emotionale Reize. Die ausgelöste Erhöhung der Schweißabsonderung senkt den Leitungswiderstand der Haut kurzfristig. Durch die Applikation von zwei Elektroden in einem geringen Abstand kann dieser Abfall des Widerstands erfasst und anschließend im Zusammenhang mit Informationen über einwirkenden Reizen analysiert werden.

 

Garmin Vivosmart HR+ und Fitbit Charge 3

In unserer Forschung werden derzeit diese zwei Fitnesstracker auf ihre Reliabilität und Validität hin untersucht. Ziel dieser Evaluation ist, zu ermitteln, ob kleine, kabellose PPG-Geräte ein EKG in der Feldforschung ersetzten können. Die Systeme basieren dabei auf der Photoplethysmographie (PPG).

 

PPG

PPG ist ein lichtbasiertes Verfahren zur Bestimmung der Herzschlagfrequenz, das seit einigen Jahren auch Anwendung in kommerziellen Produkten findet (Fitnesstracker, Smartwatches). PPG beruht auf folgendem Prinzip:

  • Das Messgerät befindet sich über dem zu untersuchenden Areal und beleuchtet die Hautoberfläche mit einer hohen Blinkfrequenz.
  • Eine Photodiode registriert Änderungen in der absorbierten Lichtmenge.
  • Aus dem Verlauf der Änderung kann die Herzschlagfrequenz berechnet werden.

Systeme zur Bewegungsmessung

Am ifab sind zwei verschiedene Systeme zur Bewegungserfassung vorhanden
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MyoMotion
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CAPTIV

MyoMotion von Noraxon

Mithilfe des MyoMotion Systems können menschliche Bewegungen im Labor mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden. Grundlage hierfür stellt die Kombination von bis zu 16 Inertialsensoren dar, die frei am Körper positioniert werden können. Die kabellose Übertragung der Daten gibt dem Probanden uneingeschränkte Bewegungsfreiheit. So werden mit einer Abtastrate von maximal 200 Hz parallel Daten durch Gyroskop, Beschleunigungsmesser sowie Magnetometer erhoben und zu einem detaillierten Gesamtbild zusammengefügt.

 

CAPTIV T-Sens Motion von Tea Ergo

Das CAPTIV System ist ein System mit dem menschliche Bewegungen im Labor und direkt an Arbeitsplätzen erfasst werden können. Dadurch sind Untersuchungen der ergonomischen Situation direkt an Produktionsarbeitsplätzen und in Echtzeit möglich. Mit einer Abtastrate von bis zu 128 Hz und der flexiblen Fixierung der 13 Sensoren am Körper, kann beinahe die ganze Körperhaltung gleichzeitig analysiert werden. Mithilfe der zugehörigen Software ist außerdem die detaillierte Auswertung der Bewegungsdaten synchron zu anderen physiologischen Daten, wie zum Beispiel der Herzfrequenz, möglich.