Auswirkungen von vibrierenden Geräten auf das Hand-Arm-System bei der gleichzeitigen Benutzung von Exoskeletten

Status:

laufend

Zielsetzung:

Da Exoskelette für die obere Extremität auch den Einsatz von handgehaltenen Maschinen erleichtern sollen, stellt sich die Frage, welche Auswirkung Exoskelette in Bezug auf die Arbeit mit vibrierenden Geräten auf den Anwendenden haben. Aus diesem Grund soll in einer experimentellen Untersuchungsreihe die Frage geklärt werden, ob sich durch den Einsatz von passiven Exoskeletten zusammen mit vibrierenden Geräten die Vibrationsbelastung für Mitarbeitende unter Umständen kritisch erhöhen kann. Ziel soll ggf. die Erstellung einer Empfehlung oder einer präventiven Handlungsanleitung zum Einsatz von passiven Exoskeletten im Zusammenhang mit der Arbeit mit vibrierenden handgehaltenen Geräten sein, falls sich dies aufgrund der Ergebnisse als notwendig erweist.

Aktivitäten/Methoden:

Um die oben aufgezeigten Wissenslücken zu schließen, sollen in einer umfassenden Laboruntersuchung akut auftretende physiologische Veränderungen bei Arbeiten mit Exoskeletten festgestellt und, soweit möglich, auf mechanische Einwirkungsgrößen zurückgeführt werden. Bei den Untersuchungen werden am Körper getragene passive Exoskelette betrachtet, die laut Herstellerangaben das Schulter-Arm-System unterstützen sollen. In der Laboruntersuchung wird der Einfluss der Exoskelette auf die physiologischen Reaktionen bei Tätigkeiten mit vibrierenden Geräten im Rahmen von zwei Arbeitsgängen – Bohren und Schleifen auf Schulterniveau und darüber – in vertikaler Richtung nach oben und in horizontaler Richtung nach vorne untersucht und mit einer "normalen Tätigkeitsausführung" ohne Nutzung der Exoskelette verglichen.

Um ein umfassendes Bild der Mensch-Maschine-Interaktion zu erhalten, werden mechanische und physiologische Parameter betrachtet. Auf mechanischer Seite soll neben der Vibrationsemission der Geräte das Übertragungsverhalten der Vibrationen an den Handgelenken anhand von Beschleunigungsaufnehmern mit und ohne Exoskelett gemessen werden. Die Vorschubkraft in Arbeitsrichtung (horizontal oder vertikal) wird über die Bodenreaktionskraft durch eine Kraftmessplatte ermittelt. Physiologisch soll der Unterstützungseffekt des Exoskeletts auf die Muskulatur anhand von Oberflächenelektromyographie (EMG) an beiden Armen überprüft werden. Zusätzlich wird die Körperhaltung durch ein am Körper getragenes Bewegungserfassungssystem aufgezeichnet, um eine biomechanische Analyse durchzuführen mit dem Ziel die Gelenkmomente in den oberen Extremitäten abzuschätzen. Mithilfe von Thermographie wird unmittelbar vor und nach jedem Arbeitsgang die Vasokonstriktion über den Temperaturgradienten an den Händen bestimmt. Eine Veränderung der Wahrnehmungsschwelle für Vibrationen wird mit einem Mehrfrequenz-Vibrometer an der Spitze des Zeigefingers beider Hände zu Beginn der Untersuchung und nach jedem Arbeitsgang überprüft. Das subjektive Empfinden der körperlichen Beanspruchung und etwaiger auftretender Veränderungen wird mit einem eigens zusammengestellten Fragebogen nach jedem Arbeitsgang erfasst. Mit den Messmethoden werden die durch Vibrationen typischerweise betroffenen physiologischen Systeme (kardiovaskulär, neuronal und muskuloskelettal) untersucht.

Stand: