ENTSPANNTES SITZEN BEI DER BILDSCHIRMARBEIT

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1 TEIL 1 ENTSPANNTES SITZEN BEI DER BILDSCHIRMARBEIT Einführung Personal Computer Erforschung der Sitzprinzipien Wissenschaftliche Forschungergebnisse / Axia Smart Chair / Teil 1 bis 4 / Version 1.5 / 2013

2 1 ENTSPANNTES SITZEN BEI DER BILDSCHIRMARBEIT Diese Reihe mit vier Dokumenten beschreibt die wissenschaftliche Grundlage und die Vorgeschichte des Axia Smart Chairs. Teil 1 der Reihe befasst sich mit den biomechanischen Aspekten beim Sitzen. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse wurde 1997 der Axia-Bildschirmstuhl entwickelt. Teil 2 verschafft Einblick in den Nutzen und die Notwendigkeit der Entwicklung eines intelligenten Stuhls. Teil 3 und 4 weisen auf der Grundlage der unabhängigen Forschung der TU Delft die Tauglichkeit des Axia Smart Chairs in der Praxis nach. Der Stuhl kann Haltungen und Bewegungen erkennen und dem Benutzer entsprechendes Feedback geben. Benutzer des Stuhls entwickeln ein verstärktes Bewusstsein für ihre Sitzhaltungen und finden zu einem besseren Sitzverhalten. Dies ist ein wichtiger Beitrag zu einem gesünderen Arbeitsstil. 2 NOTWENDIGKEIT EINES INTELLIGENTEN STUHLS 3 WIE DER AXIA SMART CHAIR HALTUNGEN ERKENNT 4 DER AXIA SMART CHAIR IN DER PRAXIS

3 entspanntes Sitzen bei der Bildschirmarbeit ENTSPANNTES SITZEN BEI DER BILDSCHIRMARBEIT. Auch die Büroarbeit ist ständig in Bewegung. Die flächendeckende Einführung des PC in den 90er Jahren hat dazu geführt, dass ein Großteil der Arbeit nunmehr vor dem Bildschirm im Sitzen geleistet wird. Die weiteren Entwicklungen in der Computertechnologie ermöglichen inzwischen sogar einen Arbeitsstil, der orts- und zeitunabhängig ist. Eines bleibt jedoch gleich: Nach wie vor wird ein Großteil der Arbeit während des Tages im Sitzen geleistet. Obwohl Büroarbeit weithin als nicht körperlich anstrengende Tätigkeit gilt, führt sie trotzdem häufig zu körperlichen Beschwerden. Vor allem Rücken, Nacken, Schultern und Arme sind betroffen, aber auch die Augen werden in Mitleidenschaft gezogen (NEA 2009). Ein gut eingerichteter Arbeitsplatz, der neuesten ergonomischen Erkenntnissen entspricht, ist daher äußerst wichtig. Der Stuhl, auf dem man sitzt, ist dabei ein essentieller Faktor. Sitzen - warum eigentlich? Eine sitzende Haltung hat einige wichtige Vorteile. Sie gewährleistet die entsprechende Stabilität, die bei Aufgaben erforderlich ist, bei denen es auf Präzision und Scharfsicht ankommt. Sitzen ist weniger anstrengend als stehen. Zudem entlastet es Knöchel, Knie und Beine. (Chaffin 2006) FORSCHUNG In den 80er und 90er Jahren wurden an der Technischen Universität Delft (TUD) und an der Erasmus-Universität Rotterdam (EMC) die Grundlagen des Sitzens erforscht. Um eine gute Stütze zu erzielen, die ein entspanntes Sitzen ermöglicht, sind einige biomechanische 1 Kriterien zu erfüllen (Snijders, 1990). Als Ausgangspunkte dabei gelten: eine entspannte Sitzhaltung mit minimaler statischer Muskelbelastung 2 ; die Verhinderung eines Haltungsverfalls (z. B. zurückgelehntes Sitzen); die Möglichkeit eines einfachen Haltungswechsels zwischen den verschiedenen Aktivitäten; verschiedene Aktivitäten auf korrekte Weise stützen. 1 Die Biomechanik befasst sich mit den Auswirkungen von Kräften, die auf den menschlichen Körper einwirken. 2 Statische Muskelbelastung ist die anhaltende Anspannung der Muskeln ohne dass es dabei zu Bewegungen kommt. Die Durchblutung ist beschränkt. Ballaststoffe können sich anhäufen. Dies kann ein unbequemes Gefühl verursachen oder sogar zu Schmerz führen. 3

4 entspanntes Sitzen bei der Bildschirmarbeit Ergebnisse Snijders (1990) beschreibt, welche Stütze ein Stuhl bieten muss, um ein Sitzen mit entspanntem Rücken und Nacken bei der Bildschirmarbeit zu ermöglichen. Die Rückenstütze stützt die natürlichen Krümmungen des Rückens. Der richtige Winkel der Stütze im oberen Rückenbereich gewährleistet die richtige Sichtlinie. Eine passende Stütze im Unterrücken am Beckenrand verhindert, dass man mit Hohlkreuz sitzt. Armstützen tragen das Gewicht von Kopf und Armen, das insgesamt über 20% des Körpergewichtes ausmacht. Die Hände können dadurch entspannt die Tastatur bzw. die Maus bedienen. An einem ergonomischen Bildschirmarbeitsplatz befinden sich die Füße stabil auf dem Boden und der Bildschirm ist so aufgestellt, dass eine angenehme Sichtlinie möglich ist. Der Zusammenhang der erwähnten fünf Arbeitsflächen ist in Abb. 1.1 zu sehen. 77 δ 93 γ β 10 Abb. 1.1: Fünf Flächen sind für eine optimale Sitzhaltung bei der Bildschirmarbeit von Bedeutung. Die Stütze des Rückens umfasst den Rückenwinkel (δ), der die Blickrichtung bestimmt, und den Beckenwinkel (hier γ genannt), der durch die Beckenstütze erreicht wird. Der Sitz ist nach hinten gekippt (Winkel β). Der Winkel zwischen Rückenlehne und Sitz beträgt in dieser Abbildung ungefähr 93 und liegt somit perfekt in dem von Goossens empfohlenen Bereich zur Vermeidung von Verschiebungskräften (siehe auch Abb. 1.3). Eine gute Rückenstütze ist daher wichtig. Dadurch können jedoch Verschiebungskräfte zwischen Sitzfläche und Sitz entstehen. Dies verursacht ein unbequemes Gefühl beim Sitzen auf der Sitzfläche und führt zu einem Haltungsverfall. Diese Verschiebungskräfte können jedoch unterbunden werden, indem man den Sitzwinkel nach hinten kippt. 4

5 entspanntes Sitzen bei der Bildschirmarbeit Fz Fz F z = F Schwerkraft F r = F Rücken F t = F Sitzbeine F w = F Friktion Fry F r Frx Fry F r Frx S Fw Ft Fty Fw=Frx Ftx Ft Fty Fw=0 Ftx=Frx Überarbeitet nach Frankel et all (1997). Im Fall eines flachen Sitzes (links) soll die Kraft Ft, die notwendig ist für ein Gleichgewicht, aufgebaut werden aus Fw und Fty. Die Kraft Fw verursacht eine Verschiebung auf die Sitzfläche. Wenn die Reibungskraft nicht groß genug ist, zum Beispiel auf einem glatten Sitz, kann man aus dem Stuhl rutschen und einsinken. Nur bei einem ausreichend gekippten Sitz (rechts) wird Ft eine vollständig geradlinige Kraft auf die Sitzfläche. Es gibt in dieser Situation keine Reibungskraft (Fw ist nicht erforderlich) und trotzdem keine Verschiebung auf den Sitz. Die Voraussetzung für ein Gleichgewicht ist dabei, dass die Sitzfläche so gekippt ist, dass sich die Kräfte Fr, Fz und Ft in einem Schnittpunkt kreuzen (S). Aus Studien von Goossens (1994) geht hervor, dass es erforderlich ist, den Sitz etwas nach hinten zu kippen, wenn die Rückenlehne weiter nach hinten neigt. Er plädiert für einen festen Winkel von 90 bis 95 zwischen Sitzwinkel und Rückenlehne, weil die Schubkräfte sich dann bei jedem Rückenwinkel in Grenzen halten (siehe Abb. 1.3). Um dies bei einem dynamischen Stuhl anzuwenden, der bei verschiedenen Tätigkeiten Stütze bietet, ist ein Kippmechanismus im Stuhl erforderlich. 20 Abgemessen Berechnend Sitzwinkel β (Grad) Rückenwinkel δ (Grad) Abb. 1.3: Nach Goossens (1994). Winkel von Sitz (β) und Rückenstütze(δ), die während des Sitzens keine Verschiebungskräfte auf dem Sitz verursachen. Die Linie stellt die Kombinationen zwischen den Winkeln dar, die von einem biomechanischen Modell prognostiziert werden. Die Kreise mit den Spreizbalken zeigen das durchschnittliche und das 95%-Zuverlässigkeitsintervall für die gemessenen Winkel bei gesunden Testpersonen. Die Markierung auf der Linie entspricht den Winkeln, die in der Sitzhaltung von Abb. 1.1 gelten. 3 Verschiebungskräfte entstehen, wenn eine Belastung ausgeübt wird, die proportional zur Oberfläche der Struktur ist. 5

6 entspanntes Sitzen bei der Bildschirmarbeit Fazit: Die Studien führen zu einigen Schlussfolgerungen. 1. Eine entspannte Stütze während der Bildschirmarbeit ist nur dann möglich, wenn ein Stuhl folgende Bedingungen erfüllt: Gute Rückenstütze zur Gewährleistung einer entspannten Sitzhaltung und einer korrekten Sichtlinie; Nach hinten gekippter Sitz zur Verhinderung von Verschiebungskräften; Ein fester Winkel zwischen Rückenlehne und Sitz von bei dynamischem Sitzen; Stabile Stütze für die Arme. 2. Wenn diese Aspekte erfüllt werden, gewährleistet der Stuhl eine biomechanisch optimale Haltung. Wir bezeichnen dies als die Grundhaltung 4 für Bildschirmarbeit. 3. Diese Grundhaltung in Kombination mit einem gewissen Maß an Abwechslung bei Tätigkeiten und Sitzhaltungen gewährleistet einen optimalen Sitzkomfort bei der Büroarbeit. Damit wird die Anfälligkeit gegenüber körperlichen Beschwerden gesenkt. In den weiteren Folgen dieser Studienreihe wird beschrieben, wie ein intelligenter Stuhl bewirken kann, dass der Benutzer öfter in dieser Bezugshaltung sitzt, während dennoch genügend Abwechslung vorhanden ist. Quellenangaben: Chaffin, D.B., Andersson, G.B., & Martin, B.J. (2006). Guidelines for Work in Sitting Postures. In Occupational Biomechanics (4th ed., Seite ). New Jersey, USA: John Wiley & Sons. Snijders, C.J. (1990). Ontwerp criteria voor meubilair: Vuistregels op basis van biomechanische principes. Rotterdam: Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen, Vakgroep Biomedische Natuurkunde en Technologie. Frankel, V.H., Nordin, M., & Snijders, C.J. (1997). Zitten op stoelen: werkvlakken en houdingsverval. In Biomechanica van het skeletsysteem (Snijders C.J., Übersetzung, 2. Ausg.). Lochem: De Tijdstroom. (Ursprüngliche Ausgabe 1984). Goossens, R.H.M. (1994). Biomechanics of Body Support. Dissertation, Delft University of Technology, Delft. TNO (mei 2010). Nationale Enquete Arbeidsomstandigheden 2009: Methodologie en globale resultaten. Bezogen aus 4 Grundhaltung: Die in biomechanischer Hinsicht am wenigsten belastende Arbeitshaltung 6

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8 TEIL 2 NOTWENDIGKEIT EINES INTELLIGENTEN STUHLS Erforschung der Sitzprinzipien Der erste AXIA OFFICE Wissenschaftliche Forschungergebnisse / Axia Smart Chair / Teil 1 bis 4 / Version 1.5 / 2013

9 1 ENTSPANNTES SITZEN BEI DER BILDSCHIRMARBEIT 2 NOTWENDIGKEIT EINES INTELLIGENTEN STUHLS Diese Reihe mit vier Dokumenten beschreibt die wissenschaftliche Grundlage und die Vorgeschichte des Axia Smart Chairs. Teil 1 der Reihe befasst sich mit den biomechanischen Aspekten beim Sitzen. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse wurde 1997 der Axia-Bildschirmstuhl entwickelt. Teil 2 verschafft Einblick in den Nutzen und die Notwendigkeit der Entwicklung eines intelligenten Stuhls. Teil 3 und 4 weisen auf der Grundlage der unabhängigen Forschung der TU Delft die Tauglichkeit des Axia Smart Chairs in der Praxis nach. Der Stuhl kann Haltungen und Bewegungen erkennen und dem Benutzer entsprechendes Feedback geben. Benutzer des Stuhls entwickeln ein verstärktes Bewusstsein für ihre Sitzhaltungen und finden zu einem besseren Sitzverhalten. Dies ist ein wichtiger Beitrag zu einem gesünderen Arbeitsstil. 3 WIE DER AXIA SMART CHAIR HALTUNGEN ERKENNT 4 DER AXIA SMART CHAIR IN DER PRAXIS

10 Notwendigkeit eines intelligenten Stuhls NOTWENDIGKEIT EINES INTELLIGENTEN STUHLS In Teil 1 der Reihe wurden die wichtigsten Merkmale eines guten Bürostuhls erläutert. Leider ist ein guter Stuhl noch keine Garantie für gutes Sitzen. Es erweist sich, dass Bürokräfte oft keinen richtigen Einblick in ihre eigenen Sitzhaltungen bei verschiedenen Tätigkeiten haben (Nederlof, 2002). Auch empfinden sie es oft als schwierig, ihren Bürostuhl korrekt zu verwenden. So wurde in einer Studie (Vink, 2007) nachgewiesen, dass 69% der Benutzer niemals Einstellungen am Stuhl vornehmen. Einweisung und Schulung sind daher erforderlich. Dies führt zu mehr Komfort und zu einer erhöhten Effektivität am Arbeitsplatz (Robertson, 2009). Neben Einweisungen, die dem Benutzer ein richtiges Sitzen ermöglichen, wurde ebenfalls nach einer Lösung im Stuhl selbst gesucht: Ein Bürostuhl, der dem Benutzer auf intelligente Weise helfen kann. Dieser Teil zeigt, warum ein intelligenter Stuhl notwendig ist, und er beschreibt die ersten Schritte in der Entwicklung des Axia Smart Chairs. Forschung Im Zeitraum von wurde der Nutzen, die Notwendigkeit und die Machbarkeit eines intelligenten Stuhls erforscht. Diese Forschung wurde vom Forschungsinstitut TNO in Zusammenarbeit mit Achmea, Essent und bma ERGONOMICS durchgeführt. Die Forschungsarbeiten fanden sowohl im Labor als auch in der Praxis statt. Als erstes wurden die Folgen der verschiedenen Haltungen untersucht, die man während des Sitzens unterscheiden kann. Von diesen Haltungen wurde festgestellt, welches Maß an Diskomfort 1 auftritt, wenn man sie längere Zeit einnimmt. Außerdem wurden die Auswirkungen dieser Haltungen und Bewegungen auf die Produktivität erforscht (Commissaris, 2006; Bronkhorst, 2007). TNO hat in einem gesonderten Projektteil erforscht, in wie weit die Nutzung von so genannten Taktoren (Vibrationssignalen) als Form des Feedbacks den Benutzer zu einem besseren Sitzverhalten veranlassen können (Bronkhorst, 2007). Die Erforschung von Feedback-Funktionen mit Hilfe eines taktilen Signals gehörte nicht zu den direkten Projektergebnissen. bma hat dieses Prinzip später mit eigenen Erkenntnissen in die weitere Entwicklung des Axia Smart Chairs einbezogen. 2 1 Diskomfort ist in diesem Zusammenhang eine physische Erfahrung, die in Dimensionen ausgedrückt wird, z. B. sofort/später, lokal/allgemein, objektiv/subjektiv. Komfort ist die Abwesenheit von Diskomfort, wird aber auch durch andere Erfahrungen bestimmt, wie z. B. Ästhetik, Geruch, Erwartung. (Vink, 2004) 2 bma hat mit Vibrationsmotoren experimentiert, die in den Sitz den Bürostuhls integriert wurden. Diese verursachen Vibrationen, die für den Benutzer fühlbar sind (so genannte taktile Signale). 10

11 Notwendigkeit eines intelligenten Stuhls Ergebnisse Bei den TNO-Forschungsstudien von 2007 wurde die so genannte LEO- Liste (lokal empfundener Diskomfort, Grinten und Smit 1992, siehe Abb. 2.1) verwendet. Wenn eine Person regelmäßig und lange anhaltend Werte über 2 angekreuzt hat, ist dies eine Indikation für zukünftige Beschwerden in dem Bereich des Körpers, in welchem die Beschwerden gemeldet wurden (Hamberg, 2008). C A E B D A Maßstab 10 = äußerst hohe Belastung (fast maximal) 9 = 8 = 7 = sehr hohe Belastung 6 = 5 = hohe Belastung 4 = ziemlich hohe Belastung 3 = mittelmäßige Belastung 2 = geringe Belastung 1 = sehr geringe Belastung 0,5 = extrem geringe Belastung (an der Wahr nehmungsgrenze) 0 = keinerlei Belastung A: Oberschenkel B: Rücken C: Linke Schulter D: Rechte Schulter E: Nacken Abb. 2.1: Zur Feststellung des Ausmaßes des Diskomforts wurde die so genannte LEO-Liste (lokal empfundener Diskomfort) verwendet: Die Teilnehmer konnten für verschiedene Körperbereiche das Ausmaß des Diskomforts auf einer Skala bewerten. Eine hohe Anzahl von Testpersonen wurde angewiesen, in verschiedenen, zuvor vorgegebenen Haltungen, zu arbeiten. Dabei wurde alle 5 Minuten abgefragt, in wie weit sie dabei körperlichen Diskomfort erfuhren. Abb. 2.2 zeigt die vorgegebenen Arbeitshaltungen. Abb. 2.2: 4 Testpersonen in den vorgegebenen Haltungen. Von links nach rechts: ergonomisch optimale Haltung (Grundhaltung), am Rand der Sitzfläche, Geierhals, asymmetrisch. 11

12 Notwendigkeit eines intelligenten Stuhls Aus diesen Studien hat sich ergeben, dass ungünstige Sitzhaltungen (z. B. die Geierhalshaltung) schneller zu Diskomfort führen als günstige Sitzhaltungen. In Abb. 2.3 ist das Ausmaß des Diskomforts für die einzelnen Körperregionen bei verschiedenen Arbeitshaltungen sichtbar. Bei ungünstigen Haltungen treten bereits nach 10 Minuten LEO-Ergebnisse über 2 auf. Bei einer gut gestützten Haltung liegt dieser Wert bei ca. 25 Minuten. Abb. 2.3 Durchschnittliche Dauer vor dem Auftreten von Diskomfort über dem Wert 2 auf der LEO- Liste bei verschiedenen günstigen und ungünstigen Sitzhaltungen. Bei Feldversuchen im E-Seat-Projekt (Bronkhorst, 2007) stellte sich heraus, dass Sitzen in den Haltungen Geierhals, asymmetrisch oder in der Mitte des Stuhls zu mehr Diskomfort führen als die Haltungen optimal, frei statisch und frei dynamisch 3. Bei einer Tätigkeit in einer Telefonzentrale hat sich dynamische Nutzung des Stuhls als die günstigste Nutzung erwiesen (siehe Abb. 2.4). Abb. 2.4 Diskomfort per Sitzhaltung, relativ wiedergegeben zum optimalen (TNO) Haltung (= 100%). Die verschiedene Farben geben den Teil von jeder Region an (n=10). 3 Optimal ist die Sitzhaltung nach ergonomischen Richtlinien. In den freien Haltungen durfte man sich allerdings auf dem Stuhl bewegen. Frei statisch bedeutet, dass der Stuhl sich selbst nicht bewegen kann. Frei dynamisch bedeutet, dass der Stuhl auf Eigenbewegung eingestellt ist. 12

13 Notwendigkeit eines intelligenten Stuhls Bezüglich der Abwechslung während der Arbeit wurde nachgewiesen, dass regelmäßige Bewegung den Diskomfort mindert (Commissaris u. a. 2006). Übermäßige Bewegung führt jedoch zu einer geringeren Produktivität (Commissaris u. a. 2006). Hier gilt es, einen guten Mittelweg zu finden. Die Erforschung von taktilem Feedback bei Piloten (van Erp, 2005) hat den Eindruck verstärkt, dass dieses Prinzip in intelligenten Bürostühlen nutzbar ist. bma hat diese Idee daher während der Entwicklung des Axia Smart Chairs nach eigenem Ermessen in einigen Prototypen aufgegriffen (siehe Teil 3 und 4 dieser Reihe). Bei Tests mit Benutzern hat bma festgestellt, dass ein Feedback mit Hilfe von Vibrationssignalen als weniger aufdringlich empfunden wird als ein visuelles Signal (z. B. über den Bildschirm) oder ein auditives Signal (Geräusch). Schlussfolgerungen Auf der Grundlage der Forschungsergebnisse können einige Schlussfolgerungen gezogen werden: 1: Es ist möglich, die Auswirkungen von günstigen und ungünstigen Haltungen klar zu unterscheiden. Günstige Haltungen führen zu weniger Diskomfort und tragen zu einer guten Produktivität bei. 2: Ein lang anhaltendes Arbeiten in ungünstigen Haltungen muss verhindert werden. Als Richtlinie kann ein Maximum von 10 bis 15 Minuten vorgegeben werden. 3: Auch günstige Haltungen sollten nicht zu lange hintereinander eingenommen werden. Hier können Minuten als Richtlinie gelten. 4: Regelmäßige Abwechslung bei den Körperhaltungen ist somit wichtig. Zu viel Abwechslung führt jedoch zu einer geringeren Produktivität. 5: Bürokräfte sind nur schlecht in der Lage, ihr eigenes Sitzverhalten einzuschätzen. 6: Zur Beeinflussung von Verhalten ist taktiles Feedback sehr gut geeignet. Referenzen: TNO (2007, November). Bouwstenen voor de ontwikkeling van een E-Seat: Praktijkonderzoek bij Essent en Achmea, resultaten van onderzoek naar de effecten van zithouding op werkprestatie en lichamelijk ongemak (TNO rapport: R071076/ ). Hoofddorp: Bronkhorst, R.E. u. a. TNO (2006, Januar). Een wetenschappelijke onderbouwing voor een E-seat (TNO rapport: ). Hoofddorp: Commissaris, D., u. a. Hamberg-van Reenen, H. (2008). Physical capacity and work related musculoskeletal symptoms. Dissertation, Vrije Universiteit, Amsterdam. Nederlof, E.A.L., Goossens, R.H.M., & Molenbroek, J.F.M. (2002). Ergonomische interventie op de individuele kantoorstoel. Abschlussarbeit, Technische Universiteit Delft, Delft. Robertson, M.M., u. a. (2009). The Effects of an Office Ergonomics Training and Chair Intervention on Worker Knowledge, Behavior, and Musculoskeletal Risk. Applied Ergonomics, Vol. 40 (1), , Vink, P. (Herausg.) (2004). Comfort and Design; Principles and Good Practice, CRC Press, Boca Raton, CRC Press 2004 Vink, P., Porca-Seder, R., Page de Poso, A., & Krause, F. (2007, October). Office chairs are often not adjusted by end-users. Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society (HFES), 51st Annual Meeting, Baltimore, USA. 13

14 TEIL 3 ERKENNUNG VON HALTUNGEN DURCH DEN AXIA SMART CHAIR Live 1Hr Live EINFÜHRUNG AXIA SMART CHAIR Wissenschaftliche Forschungergebnisse / Axia Smart Chair / Teil 1 bis 4 / Version 1.5 / 2013

15 1 ENTSPANNTES SITZEN BEI DER BILDSCHIRMARBEIT 2 NOTWENDIGKEIT EINES INTELLIGENTEN STUHLS 3 WIE DER AXIA SMART CHAIR HALTUNGEN ERKENNT Diese Reihe mit vier Dokumenten beschreibt die wissenschaftliche Grundlage und die Vorgeschichte des Axia Smart Chairs. Teil 1 der Reihe befasst sich mit den biomechanischen Aspekten beim Sitzen. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse wurde 1997 der Axia-Bildschirmstuhl entwickelt. Teil 2 verschafft Einblick in den Nutzen und die Notwendigkeit der Entwicklung eines intelligenten Stuhls. Teil 3 und 4 weisen auf der Grundlage der unabhängigen Forschung der TU Delft die Tauglichkeit des Axia Smart Chairs in der Praxis nach. Der Stuhl kann Haltungen und Bewegungen erkennen und dem Benutzer entsprechendes Feedback geben. Benutzer des Stuhls entwickeln ein verstärktes Bewusstsein für ihre Sitzhaltungen und finden zu einem besseren Sitzverhalten. Dies ist ein wichtiger Beitrag zu einem gesünderen Arbeitsstil. 4 DER AXIA SMART CHAIR IN DER PRAXIS

16 Erkennung von Haltungen durch den Axia Smart Chair WIE DER AXIA SMART CHAIR HALTUNGEN ERKENNT In Teil 1 dieser Reihe wurde die biomechanische Grundlage des Sitzens beschrieben und begründet. Dies resultierte in einigen Merkmalen, die ein Bürostuhl aufweisen muss. Anschließend wurde in Teil 2 auf das Verhalten des Benutzers eingegangen. Es wurde ein klarer Unterschied zwischen den Auswirkungen von günstigen Haltungen und den Auswirkungen von ungünstigen Haltungen herausgestellt. Es erweist sich als sinnvoll, ungünstige Haltungen zu korrigieren, um einen erhöhten Komfort und bessere Leistungen zu ermöglichen. Die Studie kam ebenfalls zu dem Schluss, dass sich das Sitzverhalten von Menschen über taktiles Feedback beeinflussen lässt. Diese wissenschaftlichen Schlussfolgerungen bildeten die Grundlage für die Entwicklung des Axia Smart Chairs. Der Stuhl kann Sitzhaltungen messen und auf schlechtes Sitzverhalten hinweisen. Das wichtigste Ziel hierbei besteht darin, beim Benutzer ein Bewusstsein für sein eigenes Sitzverhalten zu schaffen, damit er künftig gesunder arbeiten kann. Es ist erforderlich dass das Mess-System die Sitzhaltungen korrekt darstellt. Die Qualität des Systems wurde von unabhängigen Stellen untersucht. Forschung 2011 wurde an der Technischen Universität Delft (TUD) (Netten, 2011) die Validität 1 und die Zuverlässigkeit des Axia Smart Chairs erforscht. Die zentrale Frage dabei war: Kann der Axia Smart Chair die günstige Grundhaltung von ungünstigen Haltungen unterscheiden? Dieser Versuch wurde mit einigen Prototypen des Axia Smart Chairs durchgeführt. Insgesamt 10 gesunden Testpersonen wurden in einem Büroumfeld 1 Stunde lang bestimmte Haltungen vorgegeben, in denen sie eine Stunde lang ihre eigene Tätigkeit ausüben sollten. Die Arbeiten wurden auf Video aufgezeichnet (siehe Abb. 3.1). Um die Glaubwürdigkeit der Haltungsbestimmung des Smart Chairs zu ermitteln, wird das Anzeigeergebnis des Smart-Chair-Systems mit der tatsächlichen Haltung, die von den Forschern vorgegeben wurde (siehe Tabelle 3.1) verglichen. Die Ergebnisse dieses Tests, ausgedrückt in Sensitivität 2 und Spezivität 3, zeigen das Ausmaß der Glaubwürdigkeit des Smart Chairs auf (Vandenbroucke, 1999). Abb. 3.1 Versuchsaufstellung zur Haltungsmessung bei den Testpersonen 1 Die Validität bzw. Gültigkeit eines Tests ist das Ausmaß, in welchem der Test das misst, was zu messen ist. 2 Sensitivität = Der Prozentsatz der Beobachtungen, bei denen die in Wirklichkeit eingenommene Grundhaltung vom Smart Chair erkannt wird 3 Spezivität = Der Prozentsatz der Beobachtungen, bei denen die in Wirklichkeit eingenommene ungünstige Haltung auch vom Smart Chair als ungünstige Haltung erkannt wird. Diese Begriffe werden u. a. in der Medizin bei Diagnosetests angewendet um die Validität eines solchen Tests zu bestimmen. 16

17 Erkennung von Haltungen durch den Axia Smart Chair A B C D E F G H Abb. 3.2 Haltungen, die der Axia Smart Chair unterscheidet: A= Stuhl nicht besetzt, B=Grundhaltung, C=Links, D=Rechts, E=Fehlerhafter Kontakt mit Unterrücken, F=Fehlerhafter Kontakt mit Oberrücken, G=Am Rand der Sitzfläche, H= Zurückgelehnt. Ergebnisse Die Ergebnisse der Studie sind in Abb. 3.3 zusammengefasst. Die Abbildung zeigt, dass der Smart Chair in 91% der Beobachtungen die Grundhaltung erkennt, während diese von der Testperson auch tatsächlich eingenommen wird. In 93% der Beobachtungen erkennt der Smart Chair die abweichenden Haltungen korrekt. Auftretende Fehleinschätzungen lassen sich zu einem Großteil durch die Übergänge zwischen den verschiedenen Haltungen erklären. Abb. 3.3 Validität des Axia Smart Chairs. Das Maß an Übereinstimmung in den Testergebnisse ergibt eine Sensitivität von 91% und eine Spezivität von 93%. Wirklichkeit Basis Haltung Ungünstige Haltung Smart Chair Basis Haltung Ungünstige Haltung 91% 93% 17

18 Erkennung von Haltungen durch den Axia Smart Chair Typische Sitzdaten Einen Einblick in die Messdaten einer Testperson, die eine Stunde lang in freien Haltungen arbeitet, verschafft Abb Hier ist eindeutig zu sehen, dass ein Benutzer seine Haltung regelmäßig ändert. Grundhaltung Am Rand der Sitzfläche Schlechter Kontakt Oberrücken Schlechter Kontakt Unterrükkken Rechts Links Zurückgelehnt Stuhl nicht besetzt Sitzhaltungen, die vom Smart Chair beobachtet wurden (pro Minute) Zeit (Minuten) Abb. 3.4 Vom Smart Chair festgestellte Haltungen (durchschnittlich pro Minute) Schlussfolgerungen Auf der Grundlage dieser Forschungsstudie lassen sich einige Schlussfolgerungen ziehen: 1. Der Axia Smart Chair kann die Grundhaltung sehr gut von abweichenden Haltungen unterscheiden. Validität und Zuverlässigkeit sind hoch. 2: Der Axia Smart Chair ist zudem in der Lage, einen guten Einblick in das Sitzverhalten des Benutzers zu verschaffen. So kann das System eingesetzt werden, um den Benutzer darauf hinzuweisen, wie dieser zu einer besseren Sitzhaltung finden kann. Referenzen Vandenbroucke J.P., Hofman A.: Grondslagen der Epidemiologie. 6. Druck Elsevier/ Bunge, Maarssen, Netten, M.P., & Goossens, R.H.M. (2011) Validatie Kalibratieprocedure Smart Chair Lab/ Office tests. Delft: Delft University of Technology, Industrial Design. 18

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20 TEIL 4 DER AXIA SMART CHAIR IN DER PRAXIS Wissenschaftliche Forschungergebnisse / Axia Smart Chair / Teil 1 bis 4 / Version 1.5 / 2013

21 1 ENTSPANNTES SITZEN BEI DER BILDSCHIRMARBEIT 2 NOTWENDIGKEIT EINES INTELLIGENTEN STUHLS 3 WIE DER AXIA SMART CHAIR HALTUNGEN ERKENNT 4 DER AXIA SMART CHAIR IN DER PRAXIS Diese Reihe mit vier Dokumenten beschreibt die wissenschaftliche Grundlage und die Vorgeschichte des Axia Smart Chairs. Teil 1 der Reihe befasst sich mit den biomechanischen Aspekten beim Sitzen. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse wurde 1997 der Axia-Bildschirmstuhl entwickelt. Teil 2 verschafft Einblick in den Nutzen und die Notwendigkeit der Entwicklung eines intelligenten Stuhls. Teil 3 und 4 weisen auf der Grundlage der unabhängigen Forschung der TU Delft die Tauglichkeit des Axia Smart Chairs in der Praxis nach. Der Stuhl kann Haltungen und Bewegungen erkennen und dem Benutzer entsprechendes Feedback geben. Benutzer des Stuhls entwickeln ein verstärktes Bewusstsein für ihre Sitzhaltungen und finden zu einem besseren Sitzverhalten. Dies ist ein wichtiger Beitrag zu einem gesünderen Arbeitsstil.

22 der axia smart chair in der Praxis TEIL 4 DER AXIA SMART CHAIR IN DER PRAXIS Im ersten Teil dieser Reihe wurde die biomechanische Grundlage des Sitzens beschrieben und begründet. Die TNO-Forschung zeigte auf, dass es wichtig ist, die gewünschte Grundhaltung für die Bildschirmarbeit von ungünstigen Haltungen zu unterscheiden. Schlechtes Sitzverhalten führt zu körperlicher Unannehmlichkeit und zu verminderten Leistungen (siehe Teil 2). Die Ergebnisse dieser Studie wurden von bma verwendet, um den Axia Smart Chair zu entwickeln - ein Bürostuhl, der Haltungen erkennen und Feedback dazu geben kann. Tests haben erwiesen, dass der Axia Smart Chair Haltungen richtig erkennen und unterscheiden kann (siehe Teil 3). Forschung Ziel des in diesem Teil beschriebenen Versuchs (Netten, 2011) war die Erprobung, ob das Feedback in der Praxis zu besserem Sitzverhalten führt. Dabei wurde die Bezugshaltung als Maßstab für das Sitzverhalten genommen. Die Aufgabenstellung lautete: Gibt es bei der Verwendung des Axia Smart Chairs Auswirkungen auf die Zeit, welche eine Testperson in der Grundhaltung verbringt. Und: Wenn ja, bleibt dieser Effekt über längere Zeit erhalten? Bei diesem Feldversuch haben 41 Testpersonen 8 Wochen lang ihre täglichen Arbeiten in einem Axia Smart Chair verrichtet, der ihre Haltungen erfasst hat. Nach zwei Kontrollwochen erhielt jeder Teilnehmer eine Sitzeinweisung (Intervention 1, Abb. 4.1). Gruppe A konnte direkt über die intelligenten Funktionen (Vibrationssignal und Label) verfügen, während Gruppe B dies erst 3 Wochen später erhielt (Intervention 2, Abb. 4.1). A B Feldversuch Kontrollwochen 2 Wochen Kontrollwochen Sitzeinweisung 2 Wochen 3 Wochen Untersuchungszeitraum ( 8 Wochen ) Smart Chair 6 Wochen Smart Chair 3 Wochen Intervention 1 Intervention 2 Abb. 4.1 Aufbau des Feldversuchs mit zwei Gruppen von Testpersonen über insgesamt 8 Wochen mit 2 Interventionen. Der Axia Smart Chair hat im Laufe der 8 Wochen die eingenommenen Haltungen gemessen. Um die Verbesserung des Sitzverhaltens zu bestimmen, wurde der Anteil der Zeit untersucht, in welcher der Benutzer in der Grundhaltung verharrt. Außerdem wurden die direkten Auswirkungen des Feedbacks ermittelt. 22

23 der axia smart chair in der Praxis Ergebnisse auf Individuelles niveau Abb. 4.2 zeigt die Daten einer Testperson aus dem Versuch. Dabei ist zu erkennen, dass die Sitzeinweisung und die Einführung in den Axia Smart Chair gut anschlägt. Dieser Effekt bleibt daraufhin bestehen. Das Sitzen am Rand der Sitzfläche ist nahezu völlig eliminiert. Dieser Benutzer nutzt darüber hinaus die Rückenlehne immer besser. Grundhaltung Am Rand der Sitzfläche Schlechter Rückenkontakt Rechts Links Zurückgelehnt Stuhl nicht besetzt Verhältnis zwischen angenommen Haltungen, normalisiert bis 100% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Durchschnittliche Streuung der Sitzhaltungen pro Versuchswoche Intervention: Sitzeinweisung + Smart Chair 2 Kontrollwochen 6 Testwochen Versuchswochen Abb. 4.2 Sitzprofil eines Stuhlbenutzer aus dem Benutzerversuch: Die vom Axia Smart Chair observierten Haltungen wurden addiert und nach Untersuchungswoche sortiert. Ergebnisse auf Gruppenniveau Das Ergebnis auf Gruppenniveau ist aus Abb. 4.3 ersichtlich. Nach den beiden Kontrollwochen sitzt Gruppe A (die lediglich eine Sitzeinweisung erhielt) durchschnittlich doppelt so lange in der Grundhaltung wie zuvor. Gruppe B (die neben der Sitzeinweisung auch einen Smart Chair mit Label und Feedback erhielt) sitzt fast zweieinhalb Mal länger in der Grundhaltung als zuvor. Nachdem Gruppe A im Anschluss daran ebenfalls mit einem Smart Chair mit Label und Feedback ausgestattet wurde, nahm diese Gruppe durchschnittlich noch öfter die Grundhaltung ein. Gemessener Effekt des Smart Chairs: Relative Verbesserung 300% 200% 100% In der Grundhaltung auf Gruppenniveau während des Versuchs Gruppe A n=17 Gruppe B n=24 0% 2 Kontrollwochen 3 Testwochen 3 Testwochen Abb. 4.3 Ergebnisse des Feldversuchs je Studiengruppe, verteilt über die Versuchszeiträume 23

24 der axia smart chair in der Praxis Direkter Einfluss des Feedbacks Abb. 4.4 zeigt die Ergebnisse des direkten Einflusses des Feedbacks auf die Sitzhaltungen der Testpersonen aus der Smart-Chair-Gruppe (B). Untersucht wurde der Zeitpunkt 5 Minuten vor und 5 Minuten nach dem Vibrationssignal. Wenn die Testperson nach dem Signal häufiger die Grundhaltung einnimmt, liegt der Punkt über der schwarzen Linie. Es ist eindeutig, dass nahezu alle Testpersonen durchschnittlich betrachtet häufiger die Grundhaltung eingenommen haben. Eine statistische Aufbereitung der Daten zeigt, dass die Verbesserung erheblich ist (van der Doelen, 2011). % Zeit in der Grundhaltung NACH dem Feedback 30% 25% 20% 15% 10% 5% Vergleich VOR - NACH dem Feedback (Gesamtdurchschnitt pro Testperson) mehr gestütztes Sitzen weniger gestütztes Sitzen 0% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% % Zeit in der Grundhaltung VOR dem Feedback Abb. 4.4 Auswirkungen des taktilen Feedbacks auf das Sitzverhalten von Benutzern Alle Punkte oberhalb der Linie lassen auf eine Verbesserung der Sitzhaltung schließen. Erfahrungen von Benutzern Neben den Messungen wurde die Akzeptanz des Axia Smart Chairs auch in qualitativer Hinsicht untersucht. Hierzu wurden allen Teilnehmern Fragen gestellt. Daraus entstand der allgemeine Eindruck, dass die Benutzer sich positiv zu dem von ihnen genutzten Axia Smart Chair äußern. Die Erläuterung zur Sitzeinweisung wurde von den Benutzern mit gut bewertet (durchschnittlich 6,1 auf einer Skala von 1-7). Das Feedback (Vibrationssignal) wird von niemandem als störend empfunden, und die Häufigkeit des Feedbacks wird nahezu von allen Personen positiv aufgenommen. Ein Großteil gab zu erkennen, dass man den Axia Smart Chair durchaus länger verwenden möchte (Netten & Goossens, 2010 & 2011). 24

25 der axia smart chair in der Praxis Schlussfolgerungen Der hier beschriebene Feldversuch bestätigt die Ergebnissen früherer Pilotstudien. Auf der Grundlage dieser Forschungsstudie lassen sich einige Schlussfolgerungen ziehen: 1. Der Axia Smart Chair sorgt für eine nachweisbare Verbesserung des Sitzverhaltens. 2. Das taktile Feedback zeigt sofort Wirkung. Der Benutzer findet zu einer besseren Sitzhaltung. 3. Der Stuhl stößt auf ein positives Echo. Auch die Verwendung eines Vibrationssignals wird gut angenommen. Diese Studie zeigt, dass der Axia Smart Chair auch in der Praxis eine gute Ergänzung sein kann, die zu einem gesünderen Arbeiten in einem Büroumfeld beiträgt. Durch direktes Feedback lernen die Benutzer nachweislich, besser zu sitzen, und kommen mit mehr Kraft durch den Tag. Referenzen Netten, M.P., & Goossens, R.H.M. (2010). Onderzoek naar de Smart Chair van BMA Ergonomics. Delft: Delft University of Technology, fac. Industrieel Ontwerpen, sectie Applied Ergonomics and Design. Netten, M.P., & Goossens, R.H.M. (2011). Gebruiksonderzoek 2.0 naar de Smart Chair. Delft: Delft University of Technology, fac. Industrieel Ontwerpen, sectie Applied Ergonomics and Design. Van der Doelen, L. H. M., Netten, M. P., & Goossens, R. H. M. (2011, September). Tactile feedback to influence sitting behavior during office work. Proceedings of NES Wellbeing and Innovation Through Ergonomics, Oulu, Finland. Goossens, R. H. M., Netten, M. P., & van der Doelen, L. H. M. (2012). An office chair to influence the sitting behavior of office workers. Work: A Journal of Prevention, Assessment and Rehabilitation, 41(Supplement 1/2012),