Wenge Xu

1 Xi'an Jiaotong-Liverpool University, Suzhou, China,

Hai-Ning Liang

1 Xi'an Jiaotong-Liverpool University, Suzhou, China,

Qiuyu He

1 Xi'an Jiaotong-Liverpool University, Suzhou, China,

Xiang Li

1 Xi'an Jiaotong-Liverpool University, Suzhou, China,

Kangyou Yu

1 Xi'an Jiaotong-Liverpool University, Suzhou, China,

Yuzheng Chen

1 Xi'an Jiaotong-Liverpool University, Suzhou, China,

Date asociate

Abordare pentru măsurarea intensității gesturilor.

Chestionar utilizat în studiu.

Abstract

fundal

Deși exercițiile pe tot corpul așezate au fost studiate într-o gamă largă de setări (de exemplu, case, spitale și centre de îngrijire a copilului), acestea au fost rareori convertite în jocuri de joc așezate. În plus, există un număr din ce în ce mai mare de studii despre realități virtuale imersive (iVR), bazate pe gesturi, pe tot corpul, bazate pe gesturi, dar adecvarea și utilitatea exergamelor așezate rămân în mare parte neexplorate.

Obiectiv

Acest studiu a avut ca scop evaluarea diferenței dintre a juca un exercițiu iVR bazat pe gesturi pe tot corpul și exergame așezat în ceea ce privește performanța de joc, motivația intrinsecă și boala de mișcare.

Metode

Un total de 52 de participanți au finalizat experimentul. Ordinea modului de joc (în picioare și așezat) a fost contrabalansată. Performanța jocului a fost evaluată prin acțiune sau timpul de finalizare a gesturilor și numărul de gesturi ratate. Efortul a fost măsurat prin procentul mediu al ritmului cardiac (FC) (AvgHR%), creșterea FC%, caloriile arse și chestionarul Borg 6-20. Motivația intrinsecă a fost evaluată cu Inventarul de motivație intrinsecă (IMI), în timp ce boala de mișcare a fost evaluată prin intermediul chestionarului de evaluare a bolii de mișcare (MSAQ). În plus, am măsurat frica de a cădea folosind un chestionar la 10 puncte la scara Likert.

Rezultate

Jucătorii au ratat mai multe gesturi în jocul asezat decât în ​​jocul în picioare, dar rata generală de rate a fost scăzută (2,3/120, 1,9%). Analiza a obținut% AvgHR semnificativ mai mare,% crescut HR, calorii arse și evaluarea Borg 6-20 a valorilor percepute ale efortului pentru exercițiul asezat (toate cuvintele cheie P: exergame, realitate virtuală captivantă, exergame în picioare, exergame așezat, exercițiu

Introducere

fundal

Inactivitatea fizică a fost identificată ca a patra cauză de deces la nivel global [1]. Acum este bine stabilit că stilul de viață sedentar este un factor de risc unic pentru mai multe boli, cum ar fi diabetul de tip 2 și bolile cardiovasculare, care reprezintă aproximativ 30% din mortalitatea globală [2]. Exergames reprezintă o abordare promițătoare care a fost examinată pe scară largă pentru diferite grupuri de populație (de exemplu, copii [3], tineri [4] și adulți mai în vârstă [5]) pentru a promova exerciții fizice regulate (definite ca fiind planificate, structurate, repetitive și intenționate) mișcare menită să îmbunătățească sau să mențină capacitatea fizică) în grupuri țintă nemotivate sau inactive [6,7].

Odată cu recentele progrese în realitate virtuală imersivă (iVR), afișajele montate pe cap (HMD), sunt în curs de dezvoltare un număr tot mai mare de exergame iVR [20-22]. Au deschis posibilitatea de a modifica mai radical modul în care îi implicăm pe utilizatori în efectuarea de exerciții. Studiile au arătat că iVR are potențialul de a produce beneficii pe care alte tipuri de afișaje (adică un afișaj standard precum televizorul) nu le pot oferi. De exemplu, jocurile de tip iVR pot oferi utilizatorilor iluzia unor capacități fizice mai excepționale decât au. Ca atare, iVR poate crește motivația pentru exerciții fizice în general [23]. Mai mult, jocurile iVR pot oferi beneficii precum competența percepută sporită și sentimentul mișcărilor corpului, care sunt mai mult în concordanță cu modul în care exercităm exerciții în lumea reală. Participanții au descris mișcările exagerate ca fiind naturale, distractive și împuternicitoare [24]. Mai mult, exercițiul în iVR sa dovedit a fi o intervenție eficientă pentru a crește plăcerea și motivația decât televizoarele sau monitoarele standard [8,25], unde plăcerea și motivația sunt, la rândul lor, legate de aderarea crescută la exercițiile fizice în general [26- 28].

Exergiile bazate pe gesturi pe tot corpul au fost explorate pe scară largă cu persoanele aflate în poziții permanente în iVR [20,22,23]. Cu toate acestea, acestea nu au fost adaptate și explorate în versiunile așezate. Jocurile iVR așezate ar putea avea următoarele avantaje: (1) adecvarea pentru utilizatorii cu un stil de viață sedentar (de exemplu, studenți [29]); (2) fezabilitate pentru utilizatorii cu mobilitate redusă (de exemplu, utilizatorii în vârstă și utilizatorii de scaune cu rotile [5,30]); (3) posibilitatea de a reduce riscul de răniri cauzate de căderi sau de boală de mișcare [31,32]; și (4) evitarea rănirii prin lovirea altor obiecte (de exemplu, mobilier) atunci când spațiul este mic sau împrejurimile sunt aglomerate, deoarece jucătorii nu sunt obligați să meargă.

Motivația poate fi împărțită în intrinseci (plăcerea activității) și extrinseci (determinate de rezultatele externe, de exemplu, pierderea în greutate și îmbunătățirea condiției fizice) [33]. Motivația intrinsecă (adică motivația derivată din plăcerea și satisfacția obținută dintr-o activitate) joacă un rol esențial în aderarea pe termen lung la exerciții [26,27,33], în timp ce motivația extrinsecă, cum ar fi presiunea competitivă, poate duce la tensiune și sentimente de constrângere și poate diminua motivația intrinsecă [34,35]. Există dovezi că jocurile cresc jocul și motivația intrinsecă în comparație cu exercițiile convenționale (de exemplu, mersul cu bicicleta) și distrag atenția de la senzațiile corporale incomode [25,36-39].

Un stil de viață sedentar este o problemă pentru adulții în vârstă și pentru persoanele cu dizabilități fizice și este o problemă gravă de sănătate în rândul studenților [40]. Cea mai mare parte a cercetărilor privind jocurile de noroc s-au adresat adulților mai în vârstă sau persoanelor cu dizabilități [5,30,41], dar nu și studenților universitari, care sunt subreprezentați în astfel de studii. Cercetările au arătat că lipsa de timp și neplăcerea exercițiilor fizice sunt barierele majore pentru studenții universitari [29]. Aceste bariere ar putea fi depășite folosind exergame bazate pe gesturi pe tot corpul, care pot fi jucate fie în picioare, fie așezate în orice moment și în spații mici, deoarece jocurile sunt percepute a fi mai plăcute și preferate de studenți decât alte exerciții convenționale (de exemplu, cardiovasculare exerciții precum ciclismul [8,9]).

Scopul studiului

Obiectivul acestei cercetări a fost evaluarea capacității de redare și a experienței utilizatorului unui joc iVR așezat comparativ cu un joc similar în picioare în rândul studenților universitari în ceea ce privește performanța jocului (adică, timpul de finalizare a acțiunii și numărul de gesturi ratate) și experiența utilizatorului (adică, boală de mișcare, motivație intrinsecă și frică de cădere).

Metode

Proiectarea experimentelor

Am folosit un proiect de experiment unidirecțional în cadrul subiecților în care variabila independentă a fost modul de joc cu două niveluri (în picioare și așezat). Ordinea modului de joc a fost contrabalansată pentru a compensa eventualele efecte de învățare. Întregul experiment a durat între 30 și 40 de minute pentru fiecare participant, în funcție de nivelul de oboseală și ritmul cardiac în repaus (RestHR).

Participanți

Participanții au fost recrutați dintr-un campus universitar local prin postere, platforme de socializare și o listă de corespondență. Studiul a inclus studenți cu abilitatea de a vorbi engleza, care nu erau cu dizabilități, nu erau însărcinate (din cauza efortului fizic necesar jocului) și nu consumaseră alcool în timpul zilei (alcoolemie în sânge de aproximativ 0,07% ar putea reduce simptomele bolii cibernetice [42], care ar putea afecta rezultatele studiului nostru).

Participanții au fost excluși din experiment dacă (1) au răspuns „da” la oricare dintre întrebările din chestionarul de pregătire a activității fizice (PAR-Q) [43], (2) au avut o tensiune arterială de repaus mai mare de 140/90 mmHg și ( 3) avea un nivel RestHR prea scăzut (de exemplu, RestHR 94 bătăi/min pentru o femeie de 16-19 ani, RestHR> 89 bătăi/min pentru o femeie de 20 până la 39 de ani, RestHR> 87 bătăi/min pentru un bărbat de 16 până la 19 ani sau RestHR> 84 bătăi/min pentru un bărbat de 20 până la 39 de ani) [44].

Toți participanții au primit băuturi și gustări pentru participarea lor după ce au terminat experimentul. Comitetul de etică universitară de la Xi’an Jiaotong-Liverpool University a aprobat experimentul. Toți participanții au semnat formulare de consimțământ informat înainte de a lua parte la studiu, iar protocolul de cercetare a fost aprobat de Comitetul de Etică al Universității.

Pentru a determina dimensiunea eșantionului pentru studiu, a fost efectuată o analiză statistică a puterii. Această analiză statistică a puterii nu s-a bazat pe date din studii anterioare din cauza unor lucrări similare limitate. S-a bazat pe considerații generale despre compromisurile dintre capacitatea de a detecta anumite efecte și fezabilitatea de a obține un eșantion suficient de mare. Am folosit un program software de calcul al dimensiunii eșantionului (G * Power versiunea 3.1.9.2 pentru Windows), cu o dimensiune a efectului de 0,5 (Cohen d), puterea statistică de 0,90 și nivelul statistic de semnificație de 0,05. Mărimea eșantionului a fost stabilită la 44 de participanți și am decis să recrutăm încă 10 participanți în cazul abandonului.

Jocul a fost implementat în Unity3D cu pluginul SteamVR pentru a permite urmărirea pozițională a trackerelor și controlerelor HTC VIVE.

Reguli și logică

Procedura jocului

Jocul începe cu o fază de calibrare (Figura 1 A) pentru ca sistemul să țină cont de diferențele individuale ale jucătorilor. Jucătorul trebuie să ridice mâinile în aer și să confirme că a terminat calibrarea apăsând un buton de pe controlere. Apoi, sistemul înregistrează datele de poziție ale capului, mâinilor și picioarelor. După faza de calibrare, jocul trece la faza de antrenament (încălzire) (Figura 1 B), unde jucătorul trebuie să urmeze instructorul virtual pentru a efectua două runde de șase gesturi cu o ordine fixă ​​pentru a se familiariza cu gesturile care trebuie efectuate. Faza de joc (Figura 1 C) începe după faza de antrenament, în care jucătorul trebuie să urmeze instructorul virtual care efectuează gesturi prezentate în mod aleatoriu.

rezultate

(A) Calibrare, (B) antrenament și (C) faze de joc pentru versiunea așezată; procesul pentru versiunea permanentă este același, cu excepția cazului în care instructorul stă în picioare în loc să stea.

Gesturi incluse

Tabelul 1 arată intensitatea gesturilor selectate pentru jocul nostru. Figura 2 prezintă poziția finală a gesturilor implicate în versiunile așezate și în picioare ale jocului. Procesul de selecție a gesturilor și valorile intensității au fost informate de rezultatele unui studiu pilot (Anexa 1 Multimedia).

tabelul 1

Nivelul de intensitate al gesturilor utilizate în experiment.

GestIntensitate (%)
Gest de șezut

Mainile sus32.30

Genunchii32,27

Picioarele sus + mâinile sus35.10

Picioarele sus + mâinile întinse34,75

Genunchi în sus + mâini sus42,39

Genunchi în sus + mâinile întinse44.03
Gest în picioare

Mainile sus31.00

Mâinile întinse37,20

Lovitura stânga/dreapta27,25

Genuflexiune50,69

Mână întinsă + lovitură43,88

Mâini sus + lovitură46.05

Gesturi așezate: (A) Mâini sus + genunchi în sus; (B) Mâinile sus; (C) Genunchi; (D) Picioarele sus + mâinile sus; (E) Mâinile întinse + genunchii în sus; (F) Mâinile întinse + picioarele în sus. Gesturi în picioare: (G) Lovitura stânga/dreapta; (H) ghemuit; (I) Mâinile sus; (J) Lovitura stânga/dreapta + mâinile sus; (K) Lovitura stânga/dreapta + mâinile întinse; (L) Mâinile întinse.

Măsurători ale rezultatelor

Efort

Date de joc

Am colectat mai multe tipuri de date în fundal, inclusiv (1) timpul de finalizare a acțiunii fiecărui gest efectuat cu succes, care a fost egal cu timpul petrecut de utilizator pentru a efectua aceeași poziție și a ține poziția pentru 0,4 secunde, (2) numărul de gesturi ratate pentru fiecare tip de gest și (3) datele HR în timp real de la senzorul optic Polar OH1 pentru fiecare 0,2 secunde în etapa de experiment efectivă. Prin urmare, am analizat (1) timpul mediu de finalizare a acțiunii, (2) numărul total de gesturi ratate și (3) profilul grafic al HR în timp real.

Rau de miscare

Configurarea experimentului în picioare (A) și așezat (B) și dispozitivele utilizate în experiment: (1) stațiile de bază HTC VIVE, locațiile celor două stații de bază pot fi găsite în vizualizarea verticală din colțul din stânga jos; (2) cele două trackere VIVE atașate la picioare; (3) controlerele VIVE utilizate pentru a urmări pozițiile mâinilor jucătorului; (4) HTC VIVE Pro Eye; (5) rucsacul HP Z; (6) scaunul; și (7) Polar OH1.

Procedură

Înainte de a completa chestionarul pre-experiment care a adunat informații demografice (de exemplu, vârstă, sex și experiență cu dispozitivul VR), am obținut acordul participanților de a participa la experiment și le-am colectat RestHR și tensiunea arterială de repaus. De asemenea, li s-a cerut să introducă vârsta, sexul, înălțimea și greutatea în aplicația Polar Beat. Înainte de începerea fiecărei afecțiuni, un cercetător îi ajuta să poarte căștile VIVE Pro Eye cu două controlere portabile VIVE și două trackere VIVE. Participanților li s-au acordat apoi 3 minute pentru a se familiariza cu starea corespunzătoare a jocului iVR. Odată ce HR-ul lor a atins nivelul RestHR echivalent, au trecut la etapa de experiment, începând cu calibrarea jocului, antrenamentului și testării. În fiecare condiție, trebuiau să efectueze 120 de gesturi, necesitând 5 minute (120 de gesturi × 2,5 secunde). Am stabilit numărul de gesturi pentru a permite compararea celor două jocuri. După fiecare condiție, li s-a cerut să completeze chestionare postexperimentare. Au trecut la următoarea stare când s-au simțit odihniți și HR-ul lor a fost la nivelul de odihnă.

Analize statistice

Am folosit testul t asociat pentru a înțelege diferența dintre jocul așezat și jocul în picioare în ceea ce privește performanța jocului, IMI, MSAQ, frica de cădere și măsurătorile de efort. Pentru procentajul tipurilor de gest ratate pentru tipul de gest șezut/în picioare, am folosit analiza repetată unidirecțională a varianței (ANOVA) cu tipul de gest șezut/în picioare ca variabile ale subiecților, respectiv. De asemenea, am examinat și am raportat dacă au existat diferențe semnificative de gen în măsurătorile noastre utilizând un singur sens ANOVA între subiecți. Am stabilit nivelul α la 0,05 în analizele noastre. Am raportat în continuare dimensiunile efectului folosind sugestia Cohen pentru a clasifica dimensiunea efectului, unde Cohen a sugerat că d = 0,2 reprezintă o dimensiune a efectului „mică”, 0,5 reprezintă o dimensiune a efectului „mediu” și 0,8 reprezintă o dimensiune a efectului „mare” [64] ]. Analizele au fost efectuate folosind pachetul statistic pentru științele sociale (IBM Corp).

Rezultate

Caracteristicile participanților

Cincizeci și patru de persoane au fost interesate să participe la experiment. Doi au fost excluși din cauza RestHR ridicat. La final, un total de 52 de participanți au fost eligibili să participe la studiu. Caracteristicile participanților la studiu sunt prezentate în Tabelul 2 .