Körperkräfte des Menschen

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Lisa Kolbe
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1 Körperkräfte des Menschen Prof. Dr.-Ing. Walter Rohmert Dr.-Ing. Anette Rückert Dr.-Ing. Karlheinz Schaub Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. W. Rohmert Institut für Arbeitswissenschaft der Technischen Hochschule Darmstadt Petersenstraße Darmstadt 1992 HLuHB Darmstadt

2 INHALTSVERZEICHNIS SEITE 0 ZUSAMMENFASSUNG 1 VERBUNDPROJEKT "KÖRPERKRÄFTE DES MENSCHEN" Beteiligte Institute Anwendung von Zahlenwerten für Körperkräfte im Normungsgremium FNErg DIN Arbeitsausschuß 3 "Körperkräfte" Vorhandene Normteile der DIN (Teil 1, 3, 4) sowie bestehende Defizite Zielsetzungen eines Verbundprojektes, durchgeführt vom Institut für Arbeitswissenschaft der TH Darmstadt (IAD) und dem Institut für Ergonomie der TU München (IEM) Untersuchungsziele des Projektteils IAD 3 2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN ZU KRAFTMESSUNGEN'.- ' Körperkraftbegriffe.nach.DIN 33.kU..(Teil 1); Beschreibung der geometrischen Jäestimmungsgrößen für Körperkräfte Verfahren zur Ermittlung von Körperkräften Kraftmeßkonzept Einflußfaktoren auf Körperkräfte Effektive und parasitäre Komponenten der Körperkräfte Standardisierung der Registrierung von Körperkräften 14 3 WAHL EINES UNTERSUCHUNGSFELDES FÜR KÖRPERKRAFT- MESSUNGEN Relevanz von Körperkräften in der industriellen Praxis Anwendung von Körperkräften im gewählten Untersuchungsfeld Großflughafen Modifizierung des Belastungs- und Beanspruchungskonzeptes für das Untersuchungsfeld Soziodemographische Kenngrößen der Arbeitspersonen Zur ergonomisch begründeten Wahl des Untersuchungsfeldes 30

3 4 KOORDINATION DER VERBUNDFORSCHUNG "KÖRPERKRÄFTE DES MENSCHEN" Koordination der Untersuchungen mit dem Verbundpartner IEM Projektbegleitende Arbeitsgruppen des IAD Funktion und Mitglieder des FNErg DIN Arbeitsausschuß 3 "Körperkräfte" Rolle und Vertreter der projektbegleitenden Arbeitsgruppe des Untersuchungsfeldes Großflughafen 33 5 DIE IM UNTERSUCHUNGSFELD ANGEWANDTE ERGONOMISCHE METHODENBATTERIE Untersuchungsansatz Konzeption des Forschungsprojektes als Felduntersuchung Vorgehensweise bei der Durchführung und Untersuchungsumfang Eingesetzte ergonomische Methoden zur Ableitung ergonomisch repräsentativer Körperkräfte 4l Methoden zur Analyse der Belastung und Beanspruchung der Arbeitspersonen des Untersuchungsfeldes Arbeitsablaufstudien nach REFA Körperstellungsuntersuchungen nach OWAS Arbeitswissenschaftliches Erhebungsverfahren zur Tätigkeitsanalyse (AET) Physiologische Beanspruchungsmessungen Analyse der personenspezifischen Einflüsse Messen von Körperkräften Ausgeführte Messungen von maximalen isometrischen Körperkräften Im Untersuchungsfeld installiertes Kraftmeßlabor Organisation und Umfang der Kraftmessungen Exemplarische Darstellung der Vorgehensweise bei der rechnergestützten Registrierung von Körperkräften Wiederholungskraftmessungen 57

4 5-3-3 Registrierung der auftretenden Körperkräfte im Real- Betrieb des Untersuchungsfeldes Vereinfachtes zweidimensionales biomechanisches Modell zur Ableitung einer adäquaten Meßmethodik Meßelemente und -großen der ausgewählten Methodik Vorgehensweise bei der Registrierung der Körperkräfte *t Vergleich der Methoden zur Registrierung von Körperkräften Beschreibung der Meßmethoden und -einrichtungen Untersuchungskonzept und -umfang Epidemiologisch-orientierter S,tudienteil Standardisiertes Interview zu Beschwerden des Bewegungs- und Haltungsapparates Medizinische Untersuchung der Wirbelsäule Erhebung ausgewählter anthropometrischer Kenngrößen Wiederholung des standardisierten Interviews sowie der arbeitsmedizinischen Untersuchungen der Wirbelsäule 5-5 Intraabdominale Druckmessung Meßeinrichtung zur Registrierung des intraabdominalen Drucks Eichung der Druckkapsel 77 6 IM UNTERSUCHUNGSFELD ANGEWANDTE AUSWERTEMETHODIK Allgemeine Methoden der statistischen Auswertung von Meßwerten Deskriptive Statistik Prüfung auf NormalVerteilung Verfahren zur Überprüfung von Unterschiedshypothesen Verfahren zur Überprüfung von Zusammenhangshypothesen Rechnergestutzte Auswertung der Belastungs- und Beanspruchungsanalysen AET-Erhebungen Auswertung der physiologischen Meßgrößen Rechnergestützte Auswertung der Körperkräfte Kraftdatenaufbereitung und -auswertung der Kraftmessungen im Labor 83

5 6.3-2 Auswertung der auftretenden Körperkräfte im Real- Betrieb des Untersuchungsfeldes Kraftdatenauswertung des Methodenvergleichs zur. Registrierung von Körperkräften 86 7 PERSONENSPEZIFISCHE EINFLÜSSE DER AN DEN UNTER- SUCHUNGEN TEILNEHMENDEN PROBANDEN Körperkraftmessungen im installierten Kraftmeßlabor Probandenkollektiv der Körperkraftmessungen Probandenkollektiv der begleitenden arbeitsmedizinischen Untersuchungen Probandenkollektiv bei der Registrierung der auftretenden Körperkräfte im Real-Betrieb des Untersuchungsfeldes Probandenkollektiv des Kraftmeßmethodenvergleichs Untersuchungsperson bei der Messung des intraabdominalen Druckes 97 8 ERGEBNISDARSTELLUNG DER BELASTUNGS- UND BEANSPRUCHUNGS- UNTERSUCHUNGEN UND ABLEITUNG ERGONOMISCH REPRÄSENTATIVER KÖRPERKRÄFTE Ergebnisse der Belastungs- und Beanspruchungsuntersuchungen 98 Arbeitsablaufstudien nach REFA 98 Körperstellungsstudien nach OWAS 101 AET-Profilanalysen 105 Beanspruchungsengpässe bei der Aufbringung von Körperkräften im Untersuchungsfeld 109 Beanspruchungsmeßgröße Herzschlagfrequenz (HSF) 109 Beanspruchungsmeßgröße elektrische Aktivität des M. biceps brachii und M. erector spinae Beschreibung der biomechanischen und geometrischen Bedingungen der abgeleiteten ergonomisch repräsentativen Körperkräfte 119

6 8.2.1 Maximale Stellüngskräfte nach DIN 33 4ll (Teil 1) im Stehen ' Maximale Stellungskräfte in differenten Körperstellungen Maximale Stellungskräfte bei (stark) gebeugten Körperstellungen ' Maximale Stellungskräfte in der Sagittalebene Maximalkräfte verschiedener für das manuelle Lastenhandhaben relevanter Muskelgruppen I Armbeuger/ Armstrecker Rückenbeuger/ Rückenstrecker Greifkraft Anwendung der subjektiv-indirekten-kraftmeßmethodik zur Validierung der Maximalkräfte des Armbeugers Messfälle der IST-Kräfte im Real-Betrieb Ausgewählte Meßfälle zwecks Vergleich der Methoden zur Registrierung von Körperkräften ERGEBNISDARSTELLUNG DER KÖRPERKRAFTMESSUNGEN I Maximale Stellungskräfte nach DIN (Teil 1) Bilaterale Kraftausübung im Stehen Anteil der parasitären Kräfte bei vorgegebener Aktionskraftrichtung ' Unilaterale Kraftausübung im Stehen i. 3 Bilaterale Kraftausübung im Knien Einfluß geometrischer Bestimmungsgrößen und ausgewählter anthropometrischer Kenngrößen auf maximale Stellungs- ' kräfte Zusammenfassende Ergebnisdarstellung Maximale Stellungskräfte bei freien Körperstellungen Hocken ' Uni-/Bilaterales Heben in der Sagittalebene Ermittlung der seitlichen Schiebekraft bei freiem und vorgegebenem Abstand zum Kraftangriffspunkt Zusammenfassende Ergebnisdarstellung 163

7 9-3 Maximale Stellungskräfte bei (stark) gebeugten Körperstellungen Analyse des Einflusses der Körperstellung auf Körperkräfte Zusammenfassende Ergebnisdarstellung Maximale Stellungskräfte in der Sagittalebene Statistische Grundgrößen und Verteilungskennwerte der 170 ermittelten Körperkräfte Einfluß der geometrischen Bedingungen auf die Kraft- 174 werte Intra- und interindividuelle Abweichungen Multiple Regressionsanalysen der Einflußgrößen Zusammenfassende Ergebnisdarstellung Maximalkräfte verschiedener für das Lastenhandhaben relevanter Muskelgruppen I Deskriptive statistische Kenngrößen Korrelationsanalysen zwischen Maximalkräften und anthropometrischen Kenngrößen Vergleichende Betrachtungen zwischen Erst- und Wiederholungskraftmessungen Beschreibung des teilnehmenden Probandenkollektivs gegenüber der Erstregistrierung maximaler Muskelkräfte Vergleichende Darstellung der maximalen Muskelkräfte Zusammenfassende Ergebnisdarstellung Resultate der subjektiv/ indirekten Kraftmeßmethodik Ergebnisvergleich zur angewandten subjektiv/ direkten Kraftmeßmethode Auftretende IST-Kräfte im Real-Betrieb Ausgewählte Meßfälle zwecks Vergleich der Methoden zur Registrierung von Körperkräften Arithmetischer Mittelwert und interindividuelle Abweichung der Körperkräfte 206

8 9.8.2 Diskussion der Einflußgrößen auf den Betrag der Körperkräfte Zusammenfassende Ergebnisdarstellung AUSWERTUNG DES ERIDEMIOLOGISCH-ORIENTIERTEN STUDIEN- TEILS Deskriptiver Untersuchungsteil Beschwerden des Bewegungs- und Haltungsapparates Analyse des Einflusses der Individualfaktoren auf die Beschwerdenennungen Vorliegende medizinische Befunde am Bewegungsapparat Untersuchungsergebnisse der Pilotstudie Beschreibung der teilnehmenden Probanden hinsichtlich ihrer demographischen und anthropometrischen Kenngrössen und deren Änderung gegenüber des deskriptiven epidemologischen Untersuchungsteils Resultate der wiederholten Interviews zu Beschwerden am Bewegungs- und Haltungsapparat Analyse des Zusammenhangs zwischen den Erkenntnissen der orthopädischen Untersuchung und den subjektiven Beschwerden der Flugzeugabfertiger BIOMECHANISCHE BEWERTUNG DER KÖRPERKRAFTWERTE Anatomische und biologische Grundlagen der Wirbelsäule In man model HEINER implementiertes Modell zur Berechnung körperinterner Kräfte in den Zwischenwirbelscheiben der menschlichen Wirbelsäule in Abhängigkeit von äußerer Last und Körperstellung Beurteilung der Kippstabilität bei der Ausübung von Körperkräften Bewertung der Körperkräfte mit Hilfe des intraabdominalen Drucks LITERATUR 260

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