Avaliação ergonómica de dispositivos manuais apontadores para computador

Hedge, Muss e Barrero (1999) realizaram um estudo comparativo entre dois dispositivos apontadores, o modelo A (Microsoft®_{) e um modelo alternativo B (Humanscale Whale Mouse)}

que envolveu 24 participantes (Fig. 2.12). Ambos os dispositivos apresentam geometrias com um objetivo comum, facilitar a adoção de uma postura neutra do punho. O modelo A detém uma curvatura para redução do desvio cubital e o modelo B, mais largo e achatado, pretende desencorajar movimentos até ao extremo do desvio cubital e com corpo extensível/retrátil pretendendo facilitar a conformidade com diferentes comprimentos da mão. Durante os testes o posto de trabalho foi ajustado de acordo com os padrões ergonómicos aplicáveis (ISO 9241-5:1998) e a cadeira foi ajustada individualmente por cada um dos participantes. Cada teste demorou cerca de dois ou três minutos, foram realizados registos dos desvios angulares relativos à postura neutra através da colocação de goniómetros, foi também avaliado desempenho e o conforto. Os resultados revelaram diferenças significativas nas posturas, tendo sido registadas maiores amplitudes na extensão do punho para o dispositivo A (cerca de 10º de diferença em média), embora este também tenha alcançado melhores performances do que o seu oponente. Foram também encontradas diferenças para os dois sexos com base nas dimensões das suas mãos, tendo sido encontrada correlação entre largura e comprimento da mão, assim como entre a largura da mão e a extensão do punho, embora quanto ao comprimento da mão só tenha sido encontrada correlação relativamente à extensão do punho com o modelo A. Não foram encontradas correlações significativas entre largura ou comprimento da mão e o desvio cubital para nenhum dos modelos. As tarefas (não padronizadas) incluíram apontar, selecionar e scrolling. O desempenho foi avaliado com base nos tempos decorridos para completar cada tarefa e na taxa de erros. A avaliação de parâmetros subjetivos incidiu na preferência dos sujeitos quanto ao conforto em relação à geometria (antes do teste) e à facilidade de utilização (depois do teste) numa escala de 5 níveis. Em termos de desempenho as tarefas com o modelo B levaram, em média, cerca de 19% mais tempo a realizar. A classificação subjetiva revelou para o modelo A melhores

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resultados antes da sua utilização do que depois desta, tendo também revelado níveis superiores de preferência no que diz respeito ao conforto do que para o modelo B (alternativo), quer antes quer no final da realização das tarefas.

modelo A (microsoft mouse) modelo B (emptech mouse)

Figura 2.12 - Modelos de Hedge, Muss e Barrero (1999), modelo A e modelo B (Fontes: adaptadas dos respetivos fabricantes).

Os investigadores Lee, McLoone e Dennerlein (2007) investigaram o comportamento postural do sistema braço-mão em 100 jovens estudantes durante a utilização do PC mouse convencional (modelo MO28UO da IBM com 32 mm de altura, 54 mm de largura e 114 mm de comprimento, com 94 gr de massa). As observações permitiram qualificar e quantificar comportamentos com prevalência das posturas dos dedos levantados e, ou, dos dedos estendidos, bem como de punho levantado e antebraço apoiado nos bordos da mesa e ainda diversas outras posturas inadequadas de preensão durante a realização de tarefas específicas com o dispositivo (Fig. 2.13). De facto, uma das posturas mais comuns na utilização prolongada do PC mouse é a tendência de manter os dedos levantados (indicador e ou médio) para evitar ativações inadvertidas, o que leva a uma prolongada carga estática no músculo extensor dos dedos (Extensor Digitorum). Durante a realização da atividade foram registadas imagens tendo sido posteriormente analisadas de acordo com um esquema de observação. A Tabela 2.1 indica, a título de exemplo, um dos parâmetros a avaliar, o levantamento de cada um dos dedos (em percentagem) durante a atividade.

Tabela 2.1 - Levantamento dos dedos (em percentagem) durante a atividade (Fonte: Adaptada de Lee, McLoone & Dennerlein, 2007).

dedos

Atividade indicador médio anelar mindinho

Estacionária 19 30 4 0

Dinâmica movimentação sem clicar 28 45 15 10

arrastar 0 48 14 11

ativação clic esq. 26 43 9 10

clic dir. 20 36 10 1

Os resultados de todas as observações de Lee, McLoone e Dennerlein (2007) indicaram que 48% dos estudantes levantaram o seu dedo médio durante as atividades de arrastar, 23%

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esticaram o seu dedo médio enquanto moviam o mouse, 98% descansaram o seu punho e o seu antebraço simultaneamente, ou apenas o punho (21%), ou apenas o antebraço (77%) sobre o bordo da mesa e 97% apresentaram extensão do punho (15º-30º) ao utilizar o rato de computador. Os autores concluíram que estes resultados contribuem para a melhoria do design em futuros modelos destes dispositivos de modo a reduzir comportamento de dedos levantados e a exposição a fatores de risco de LME da mão e do antebraço.

Figura 2.13 - Exemplos de posturas classificadas como inadequadas observadas no estudo de Lee, McLoone & Dennerlein, 2007 (Fonte: Lee, McLoone e Dennerlein, 2007. Direitos de autor datados de 2008 e detidos pela editora Elsevier. Reproduzida com permissão).

A equipa composta por Lee, Fleisher, McLoone, Kotani, Dennerlein (2007), na sequência do estudo anteriormente efetuado da responsabilidade de um subconjunto dos mesmos autores, desenvolveu e testou num novo estudo de 4 dispositivos alternativos ao PC mouse tradicional com o objetivo de reduzir a carga muscular estática do extensor do dedo indicador e médio através da alteração da orientação do botão de clicar e da direção da força necessária para o operar (Fig. 2.14). A Figura apresenta o modelo de referência (a); o modelo (b) sem botão direito, para repouso do dedo médio e força resistente do botão esquerdo igual a 1,29 N, enquanto o PC mouse de referência apresenta o valor de 0,64 N; o modelo (c) com transformação da orientação do botão esquerdo e da direção da força necessária (0.64 N) para clicar numa direção aproximadamente igual à dos dedos numa postura natural de repouso da mão; e o modelo (d) em quase tudo igual ao anterior com a diferença apenas relativamente ao modo de clicar, pois neste modelo é necessário deslizar o dedo para a frente. Estes modelos alternativos ao rato convencional visam reduzir a carga no músculo extensor (Extensor Digitorum ou Extensor Digitorum Communis) e apoiar o repouso do dedo médio sem receio de clicar inadvertidamente no botão esquerdo. Completaram os testes 20 participantes (com média de idades igual a 28,6 ± 5,3 anos), realizando tarefas de apontar e clicar, conduzir e arrastar pequenos círculos para alvos, com duração entre 2 a 5 minutos por cada tarefa, e com a saída aleatória dos modelos sob teste. Procederam ao registo da atividade muscular por via intramuscular e por eletromiografia de superfície (S-EMG) nos

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músculos extensor carpi radialis (ECR), extensor carpi ulnaris (ECU), extensor digitorum communis (EDC), flexor digitorum superficialis (FDS) e primeiro (first) dorsal interossei (FDI). Os resultados indicaram uma redução de até 2,5% MVC (contração voluntária máxima), quando se muda da ação tradicional de clicar para baixo para a ação de clicar para a frente, da atividade muscular do EDC (10º percentil APDF - Amplitude Probability Distribution Function; função de distribuição da probabilidade da amplitude - do sinal de EMG). Contudo, registou-se um aumento da atividade muscular de até 0,6% MVC do músculo FDS e os tempos decorridos na realização das tarefas aumentaram até 31% em relação ao mouse de referência com significância estatística (p<0,001).

(d)

(c)

(a) (b)

(a) PC mouse de referência (b) PC mouse sem botão direito

(c) PC mouse com botão de empurrar para a frente (d) PC mouse com botão de deslizar para a frente

Figura 2.14 - Modelos de Lee et al. (2007) (Fonte: Lee et al., 2007. Direitos de autor datados de 2007 e detidos pela editora SAGE Publishing. Reproduzida com permissão).

As tarefas de apontar e selecionar, e de conduzir objetos foram implementadas através de um software desenvolvido em linguagem C++ (Dennerlein & Yang, 2001), tal como a recolha dos tempos decorridos ao completar as tarefas de modo a obter uma medida do desempenho. Na monitorização da tarefa de arrastar foi utilizado um software suportado pela plataforma

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Labview® (National Instruments). A tarefa de apontar e selecionar consta de uma configuração cruzada composta por 15 alvos circulares com 7,5 mm de diâmetro cada, considerada completa após 3 ciclos e tendo o participante de clicar nos 45 alvos. Cada alvo seguinte só é mostrado após seleção do alvo corrente. A tarefa de condução consta do controlo da movimentação do alvo percorrendo um túnel virtual bidimensional de vários comprimentos e larguras mostrado como duas linhas paralelas que não devem ser transpostas, (Dennerlein, Martin & Hasser, 2000) caso contrário é automaticamente repetido o túnel falhado até ser percorrido com sucesso após o que aparece o túnel seguinte. Antes da realização das tarefas os participantes foram instruídos no sentido de as realizarem com a maior celeridade e a melhor precisão possível. No registo eletromiográfico de superfície foram utilizados elétrodos DE-2.1 do tipo diferencial (Delsys, Boston,MA) colocados sobre os músculos de acordo com Perotto (1994) com validação através de apalpação e sinal de S-EMG por contração isométrica do respetivo músculo. Para normalizar os sinais de EMG utilizaram o valor da contração voluntária máxima (MVC), para cada músculo e participante, registado em 3 sequências com duração de 5 segundos cada, oferecendo resistência externa à referida contração muscular. O valor usado para normalizar os sinais de EMG foi determinado segundo o 90º percentil do sinal RMS das 3 contrações MVC. Antes e depois de cada teste os participantes atribuíram uma classificação (0 a 10) aos diferentes dispositivos relativamente a uma série de parâmetros utilizados na avaliação subjetiva da usabilidade, o conforto sentido e a dificuldade em realizar a tarefa (segundo cada uma das 3 tarefas) foram dois dos parâmetros avaliados. As diferenças dos dados de EMG, desempenho, e usabilidade através dos dispositivos e tarefas foram analisadas com recurso a um modelo de análise de variância para efeitos cruzados (Proc Mixed) no programa SAS 8.0 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). Para o efeito formam utlizados, entre as diversas variáveis dependentes, os percentis 10, 50 e 90 relativos à função da distribuição da probabilidade da amplitude (APDF – Amplitude Probability Distribution Function) de EMG. Segundo Jonsson (1988)o 10º percentil relaciona- se com a carga muscular estática necessária durante a realização da tarefa e o 50º e o 90º percentis relacionam-se respetivamente com a carga dinâmica muscular necessária média e de pico. Após a realização de toda a investigação os autores concluíram que os modelos com um design alternativo reduziam a tensão estática do músculo extensor dos dedos indicador e médio mas, em compensação, provocavam o aumento da carga muscular dos músculos fletores e a diminuição do desempenho.

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