Badanie właściwości ergonomicznych rękawic ochronnych z zastosowaniem elektromiografii powierzchniowej

Kierownik projektu: dr inż. Emilia Irzmańska

Streszczenie projektu:

Głównym celem projektu I.P.25 była poprawa wygody użytkowania i akceptacji stosowania rękawic chroniących przed przecięciami i ukłuciami nożami ręcznymi, przez umożliwienie oceny ich właściwości ergonomicznych w sposób obiektywny.

W 1. etapie opracowano założenia do metody oceny właściwości ergonomicznych rękawic. Zaplanowano, że metodyka będzie obejmować serię kilku testów, które odpowiadają różnym zakresom zręczności manualnej (niski, średni i wysoki) oraz ruchom ręki w różnych konfiguracjach siły (zginanie palców, odchylenie nadgarstka, nacisk punktowy nadgarstka i palców). Do weryfikacji metody zastosowano elektromiografię powierzchniową oraz test ankietowy. Wytypowano rękawice różniące się pod względem konstrukcji i ciężaru. Badania pilotowe przeprowadzono z udziałem sześciu uczestników jednorodnych pod względem płci (mężczyźni), wieku  (20 – 30 lat), wzrostu (165 – 175 cm), BMI (18,73 – 24,82). Wykonywano je dla lewej kończyny górnej w zakresie pomiaru kontrolnego (bez rękawicy) i właściwego (w rękawicach). Uczestnicy wykonywali cztery testy zręczności manualnej wg PN-EN 420, PN-EN 1082, Pardue Pegboard oraz symulowanie czynności zawodowych metodą własną. Obciążenie czterech grup mięśni kończyny górnej weryfikowano za pomocą elektromiografii powierzchniowej (EMG). Wyznaczano wartości obciążenia poszczególnych mięśni w postaci parametru: % MVC (ang. maximum voluntary contraction – maksymalne napięcie mięśniowe). Wnioski z badań 1. etapu były podstawą do udoskonalenia metodyki badawczej oraz zaprojektowania trzech nowych stanowisk do symulacji czynności manualnych na rzeczywistych stanowiskach pracy.

W etapie 2. przeprowadzono dalsze badania właściwości ergonomicznych rękawic. Do badań wytypowano rękawice stosowane najczęściej do ochrony przed przecięciami i ukłuciami nożami ręcznymi. Przeprowadzono je z udziałem grupy 20 osób, jednorodnej pod względem płci (mężczyźni), wieku (20 – 30 lat), wzrostu (170 – 185 cm), wagi (70 – 80), dominacji ręki (prawa), zawodu (pracownicy masarni czynni zawodowo i używający rękawic ochronnych). Dotyczyły lewej kończyny górnej w zakresie pomiaru kontrolnego (bez rękawicy) i właściwego (w rękawicach). Metodyka obejmowała testy zręczności manualnej, z których dwa wytypowano w etapie pierwszym (TEST 1 ‒ badanie siły ciągnienia cylindra wg PN-EN 1082 do oceny większych ruchów ramion i rąk; TEST 2 ‒ badanie zdolności manipulacyjnych wg Pardue Pegboard do oceny małych ruchów palców), natomiast trzy opracowano w etapie drugim (TEST 3 ‒ symulujący czynności zawodowe do oceny większych ramion ‒ odciąganie obiektów; TEST 4 ‒ symulujący czynności zawodowe do oceny większych ruchów rąk ‒ przytrzymywanie obiektów; TEST 5 ‒ symulujący czynności zawodowe do oceny większych ruchów rąk i ramion ‒ wykręcanie i wkręcanie obiektów). Wytypowane testy umożliwiły symulowanie rzeczywistych czynności manualnych związanych z rozbiorem mięsa drobiowego, wieprzowego, wołowego, tj.: odrywanie, przytrzymywanie, wkręcanie/wykręcanie. Dla nowych trzech testów zdefiniowano parametry określające stopień wygody użytkowania rękawic: czas utrzymywania elementu w pozycji odchylonej  o zadany kąt (TEST 3); odległość, na jaką przesunęły się palce uczestnika w czasie 10 s (TEST 4); odległość, na jaką przesunął się znacznik urządzenia w stosunku do wartości początkowej, zgodnie z ruchem wskazówek zegara, w czasie 10 s (TEST 5). Opracowano sposób kalibracji nowych testów oraz postępowania podczas badań. 

W 3. etapie projektu opracowano kryteria oceny właściwości ergonomicznych rękawic ochronnych w celu uzyskania znaku towarowego, przygotowano i zweryfikowano materiały informacyjne. Opracowano kryteria oceny właściwości ergonomicznych rękawic ochronnych, uwzględniające czynniki istotne z punktu widzenia ergonomii środków ochrony indywidualnej: biomechaniczny (oddziaływanie wyrobu na kończynę górną przy uwzględnieniu badania EMG), sensoryczny (oddziaływanie wyrobu na ludzki zmysł dotyku), antropometryczny (dopasowanie wyrobu do anatomicznych wymiarów ręki), termiczny (wymiana ciepła i wilgoci pomiędzy ręką  a otoczeniem), psychologiczny (oddziaływanie wyrobu na subiektywne odczucia użytkownika). Zaproponowano kwantyfikację czynników ergonomicznych, ujętych w opracowanych kryteriach, poprzez wykonanie badań według opracowanej metody i wyznaczenie następujących parametrów: wskaźnika stopnia ograniczenia zręczności manualnej oraz całkowitego wskaźnika ograniczenia zręczności manualnej (badania biomechaniczne w zakresie pięciu testów zręczności manualnej skorelowanych z oceną obciążenia mięśni (EMG) kończyny górnej), moduł zginania (badania sensoryczne w zakresie sztywności zginania materiału rękawicy), szerokość i długość wewnętrzna rękawicy oraz minimalne, średnie i maksymalne naddatki w palcach (badanie antropometryczne w zakresie wymiarowania rękawic z uwzględnieniem wymiarów antropometrycznych rąk), absorpcja pary wodnej i przepuszczalność pary wodnej przez materiał rękawic oraz temperatura i wilgotność wewnątrz rękawic (badanie termiczne w zakresie  oceny właściwości higienicznych materiału oraz mikroklimatu wewnątrz wyrobu) oraz komfort wykonywania czynności manualnych w rękawicy (badanie ankietowe związane z subiektywnymi odczuciami podczas użytkowania wyrobu).

Przygotowano opracowaną metodę badań ergonomicznych rękawic do wdrożenia do systemu zarządzania jakością laboratoriów badawczych CIOP-PIB oraz przeprowadzono na fragmencie metody badawczej porównanie międzylaboratoryjne z udziałem dwóch laboratoriów badawczych CIOP-PIB.

Opracowano graficzny znak towarowy dla rękawic ochronnych o dużej wygodzie użytkowania ERGOGLOVES, który został zastrzeżony prawnie na terenie Unii Europejskiej z okresem ochrony na 10 lat w 1 klasie (usługi ‒  w zakresie certyfikacji wyrobów na znak zgodności). Znak zarejestrowano w European Union Intellectual Property Office (EUIPO) w dniu 30.09.2016 r. pod numerem 015430135. Znak ten będzie nadawany przez CIOP-PIB rękawicom ochronnym o bardzo dobrych właściwościach ergonomicznych, które przejdą pozytywnie ocenę laboratoryjną z wykorzystaniem opracowanych kryteriów.

Opracowano materiały informacyjne propagujące  nową metodę oceny właściwości ergonomicznych rękawic ochronnych w formie ulotki dla producentów i użytkowników.

Wyniki badań upowszechniono w 7 publikacjach recenzowanych, 3 popularnonaukowych oraz podczas 6 wystąpień na konferencjach naukowych.

Jednostka: Pracownia Ochron Rąk i Nóg

Okres realizacji: 01.01.2014 – 31.12.2016