Эта статья адаптирована из 3-го издания Энциклопедии по охране труда и технике безопасности.
Антропометрия является фундаментальной ветвью физической антропологии. Он представляет собой количественный аспект. Широкая система теорий и практик посвящена определению методов и переменных, связывающих цели в различных областях применения. В области гигиены труда, безопасности и эргономики антропометрические системы в основном связаны с телосложением, составом и телосложением, а также с размерами взаимосвязи человеческого тела с размерами рабочего места, машинами, производственной средой и одеждой.
Антропометрические переменные
Антропометрическая переменная представляет собой измеримую характеристику тела, которую можно определить, стандартизировать и отнести к единице измерения. Линейные переменные обычно определяются ориентирами, которые можно точно проследить до тела. Ориентиры обычно бывают двух типов: скелетно-анатомические, которые можно найти и проследить, ощупывая костные выступы через кожу, и виртуальные ориентиры, которые просто находят как максимальное или минимальное расстояние с помощью ветвей штангенциркуля.
Антропометрические переменные имеют как генетические, так и экологические компоненты и могут использоваться для определения индивидуальной и популяционной изменчивости. Выбор переменных должен быть связан с конкретной целью исследования и стандартизирован с другими исследованиями в той же области, поскольку количество переменных, описанных в литературе, чрезвычайно велико, до 2,200, описанных для человеческого тела.
Антропометрические переменные в основном линейный меры, такие как высота, расстояние от ориентиров с испытуемым, стоящим или сидящим в стандартной позе; диаметры, такие как расстояния между двусторонними ориентирами; длина, такие как расстояния между двумя разными ориентирами; изогнутые мерыа именно дуги, такие как расстояния на поверхности тела между двумя ориентирами; и обхваты, такие как закрытые круговые измерения на поверхностях тела, как правило, расположенные по крайней мере у одного ориентира или на определенной высоте.
Для других переменных могут потребоваться специальные методы и инструменты. Например, толщину кожной складки измеряют с помощью специальных штангенциркулей постоянного давления. Объемы измеряют расчетным путем или путем погружения в воду. Для получения полной информации о характеристиках поверхности тела можно построить компьютерную матрицу точек поверхности с использованием биостереометрических методов.
инструменты
Хотя были описаны сложные антропометрические инструменты, которые использовались для автоматизированного сбора данных, основные антропометрические инструменты довольно просты и удобны в использовании. Необходимо проявлять большую осторожность, чтобы избежать распространенных ошибок, возникающих в результате неправильной интерпретации ориентиров и неправильных поз испытуемых.
Стандартным антропометрическим прибором является антропометр — жесткий стержень длиной 2 м с двумя счетчиками шкал, с помощью которых можно измерять вертикальные размеры тела, например высоту ориентиров от пола или сиденья, и поперечные размеры, например диаметры.
Обычно стержень можно разделить на 3 или 4 секции, которые подходят друг к другу. Скользящая ветвь с прямым или изогнутым захватом позволяет измерять расстояния от пола для высот или от неподвижной ветви для диаметров. Более сложные антропометры имеют единую шкалу для роста и диаметра, чтобы избежать ошибок шкалы, или оснащены цифровыми механическими или электронными считывающими устройствами (рис. 1).
Ростомер - это фиксированный антропометр, обычно используемый только для измерения роста и часто связанный с весовой балкой.
Для поперечных диаметров можно использовать ряд штангенциркулей: тазобедренный для размеров до 600 мм и цефалометр для размеров до 300 мм. Последний особенно подходит для измерения головы при использовании со скользящим компасом (рис. 2).
Рисунок 2. Цефалометр вместе со скользящим компасом
Подножка используется для измерения ступней, а изголовье обеспечивает декартовы координаты головы при ориентации во «франкфуртской плоскости» (горизонтальная плоскость, проходящая через порион и орбитальный ориентиры головы). Руку можно измерить штангенциркулем или специальным прибором, состоящим из пяти скользящих линеек.
Толщина кожной складки измеряется штангенциркулем с постоянным давлением, как правило, при давлении 9.81 x 104 Pa (давление гири массой 10 г на площадь 1 мм2).
Для дуг и подпруг используется узкая гибкая стальная лента с плоским сечением. Следует избегать самораспрямляющихся стальных лент.
Системы переменных
Система антропометрических переменных представляет собой согласованный набор измерений тела для решения некоторых конкретных задач.
В области эргономики и безопасности основной проблемой является подгонка оборудования и рабочего пространства к человеку и пошив одежды по размеру.
Оборудование и рабочее пространство требуют в основном линейных размеров конечностей и сегментов тела, которые можно легко рассчитать по высоте и диаметру ориентиров, тогда как размеры пошива основаны в основном на дугах, обхватах и длинах гибких лент. Обе системы могут быть объединены в зависимости от необходимости.
В любом случае абсолютно необходимо иметь точную пространственную привязку для каждого измерения. Поэтому ориентиры должны быть связаны по высоте и диаметру, и каждая дуга или обхват должны иметь определенную ссылку на ориентир. Должны быть указаны высоты и уклоны.
В конкретном обследовании количество переменных должно быть сведено к минимуму, чтобы избежать чрезмерного стресса для субъекта и оператора.
Базовый набор переменных для рабочей области был сокращен до 33 измеряемых переменных (рис. 3) плюс 20, полученных путем простого расчета. Для общего военного обследования Герцберг и его коллеги используют 146 переменных. Для одежды и общебиологических целей Итальянский совет моды (Энте Итальяно делла Мода) использует набор из 32 переменных общего назначения и 28 технических. Немецкая норма (DIN 61 516) контрольных размеров тела для одежды включает 12 переменных. Рекомендация Международной организации по стандартизации (ISO) для антропометрии включает основной список из 36 переменных (см. таблицу 1). В международных таблицах данных по антропометрии, опубликованных МОТ, перечислены 19 размеров тела населения 20 различных регионов мира (Jürgens, Aune and Pieper, 1990).
Рисунок 3. Базовый набор антропометрических переменных
Таблица 1. Базовый антропометрический список
1.1 Вытягивание вперед (чтобы захватить рукой человека, стоящего вертикально у стены)
1.2 Рост (вертикальное расстояние от пола до макушки головы)
1.3 Высота глаз (от пола до внутреннего угла глаза)
1.4 Высота плеча (от пола до акромиона)
1.5 Высота локтя (от пола до лучевой впадины локтя)
1.6 Высота промежности (от пола до лобковой кости)
1.7 Высота кончика пальца (от пола до оси хвата кулака)
1.8 Ширина плеча (биакромиальный диаметр)
1.9 Ширина бедер, стоя (максимальное расстояние между бедрами)
2.1 Высота сидя (от сидения до макушки головы)
2.2 Высота глаз, сидя (от сиденья до внутреннего угла глаза)
2.3 Высота плеч, сидя (от седалища до акромиона)
2.4 Высота локтя, сидя (от сиденья до нижней точки согнутого локтя)
2.5 Высота колена (от упора для ног до верхней поверхности бедра)
2.6 Длина голени (высота сиденья)
2.7 Длина предплечья-кисти (от тыльной стороны согнутого локтя до оси хвата)
2.8 Глубина тела сидя (глубина сиденья)
2.9 Длина от ягодиц до колен (от коленной чашечки до крайней задней точки ягодиц)
2.10 Ширина от локтя до локтя (расстояние между боковыми поверхностями локтей)
2.11 Ширина бедер, сидя (ширина сиденья)
3.1 Ширина указательного пальца в проксимальной части (в месте соединения медиальной и проксимальной фаланг)
3.2 Ширина указательного пальца в дистальной части (на стыке между дистальной и медиальной фалангами)
3.3 Длина указательного пальца
3.4 Длина кисти (от кончика среднего пальца до шиловидного отростка)
3.5 Ширина ладоней (в пястных костях)
3.6 Окружность запястья
4.1 фута в ширину
4.2 Длина стопы
5.1 Тепловая окружность (в области межбровья)
5.2 Сагиттальная дуга (от глабеллы до макушки)
5.3 Длина головы (от глабели до опистокраниона)
5.4 Ширина головы (максимальная над ухом)
5.5 Битрагионная дуга (над головой между ушами)
6.1 Окружность талии (у пупка)
6.2 Высота большеберцовой кости (от пола до наивысшей точки передне-медиального края суставной впадины большеберцовой кости)
6.3 Шейная высота сидя (до верхушки остистого отростка 7-го шейного позвонка).
Источник: адаптировано из ISO/DP 7250 1980).
Точность и ошибки
Точность размеров живого тела следует рассматривать стохастически, потому что человеческое тело крайне непредсказуемо как в статической, так и в динамической структуре.
Отдельный человек может вырасти или измениться в мускулистости и полноте; подвергаться скелетным изменениям в результате старения, болезней или несчастных случаев; или изменить поведение или позу. Разные предметы отличаются пропорциями, а не только общими размерами. Субъекты высокого роста — не просто увеличение низкорослых; конституциональные типы и соматотипы, вероятно, различаются больше, чем общие размеры.
Использование манекенов, особенно тех, которые представляют стандартные 5-й, 50-й и 95-й процентили для примерочных испытаний, может вводить в заблуждение, если не принимать во внимание различия в пропорциях тела.
Ошибки возникают в результате неправильной интерпретации ориентиров и неправильного использования инструментов (личная ошибка), неточных или неточных инструментов (инструментальная ошибка) или изменения позы субъекта (субъективная ошибка — последняя может быть связана с трудностями общения, если культурные или языковые особенности субъект отличается от субъекта оператора).
Статистическая обработка
Антропометрические данные должны обрабатываться статистическими процедурами, в основном в области методов вывода, применяющих одномерные (среднее значение, мода, процентили, гистограммы, дисперсионный анализ и т. д.), двумерные (корреляция, регрессия) и многомерные (множественная корреляция и регрессия, факторный анализ и др.) методы. Для классификации типов человека разработаны различные графические методы, основанные на статистических приложениях (антропометрограммы, морфосоматограммы).
Выборка и обследование
Поскольку антропометрические данные не могут быть собраны для всей популяции (за исключением редких случаев особенно малочисленной популяции), обычно необходима выборка. В основном случайная выборка должна быть отправной точкой любого антропометрического обследования. Чтобы удержать количество измеряемых субъектов на разумном уровне, как правило, необходимо прибегать к многоступенчатой стратифицированной выборке. Это позволяет наиболее однородно разделить население на ряд классов или слоев.
Население может быть разделено по полу, возрастной группе, географическому району, социальным переменным, физической активности и т.д.
Формы опроса должны быть разработаны с учетом как процедуры измерения, так и обработки данных. Следует провести тщательное эргономическое исследование процедуры измерения, чтобы снизить утомляемость оператора и возможные ошибки. По этой причине переменные должны быть сгруппированы в соответствии с используемым инструментом и упорядочены в такой последовательности, чтобы уменьшить количество сгибаний тела, которые должен сделать оператор.
Для снижения влияния личной ошибки опрос должен проводиться одним оператором. Если необходимо использовать более одного оператора, необходимо обучение для обеспечения воспроизводимости измерений.
Антропометрия населения
Несмотря на резко критикуемую концепцию «расы», человеческие популяции, тем не менее, сильно различаются по размеру особей и по распределению размеров. Обычно человеческие популяции не являются строго менделевскими; они обычно являются результатом примеси. Иногда две или более популяции с разным происхождением и адаптацией живут вместе на одной территории без скрещивания. Это усложняет теоретическое распределение признаков. С антропометрической точки зрения, полы — это разные популяции. Население работников может не соответствовать в точности биологическому населению того же района вследствие возможного отбора по способностям или автоотбора в связи с выбором работы.
Популяции из разных районов могут различаться вследствие различных условий адаптации или биологических и генетических структур.
Когда важна точная подгонка, необходимо провести исследование на случайной выборке.
Примерочные испытания и регулирование
Приспособление рабочего пространства или оборудования к пользователю может зависеть не только от габаритов тела, но и от таких переменных, как переносимость дискомфорта и характер деятельности, одежда, инструменты и условия окружающей среды. Можно использовать комбинацию контрольного списка соответствующих факторов, симулятора и серии испытаний по подбору с использованием выборки субъектов, выбранных для представления диапазона размеров тела ожидаемой группы пользователей.
Цель состоит в том, чтобы найти диапазоны допустимых значений для всех предметов. Если диапазоны перекрываются, можно выбрать более узкий окончательный диапазон, который не выходит за пределы допуска любого субъекта. При отсутствии перекрытия необходимо будет сделать конструкцию регулируемой или предоставить ее разных размеров. Если можно регулировать более двух измерений, субъект может быть не в состоянии решить, какая из возможных регулировок подойдет ему лучше всего.
Регулировка может быть сложной задачей, особенно когда неудобные позы приводят к усталости. Поэтому пользователю, который часто мало или совсем ничего не знает о своих антропометрических характеристиках, должны быть даны точные указания. В общем, точный дизайн должен свести необходимость настройки к минимуму. В любом случае следует постоянно помнить о том, что речь идет об антропометрии, а не только о технике.
Динамическая антропометрия
Статическая антропометрия может дать обширную информацию о движении, если выбран адекватный набор переменных. Тем не менее, когда движения сложны и желательно точное соответствие промышленной среде, как в большинстве интерфейсов пользователь-машина и человек-транспортное средство, необходим точный обзор поз и движений. Это можно сделать с помощью подходящих макетов, позволяющих проследить линии досягаемости, или с помощью фотографии. В этом случае камера с телеобъективом и антропометрическим стержнем, расположенным в сагиттальной плоскости объекта, позволяет делать стандартизированные фотографии с небольшим искажением изображения. Небольшие метки на суставах испытуемых делают возможным точное отслеживание движений.
Другой способ изучения движений состоит в том, чтобы формализовать постуральные изменения в соответствии с серией горизонтальных и вертикальных плоскостей, проходящих через сочленения. Опять же, использование компьютеризированных моделей человека с системами автоматизированного проектирования (САПР) — это реальный способ включить динамические антропометрические данные в эргономичный дизайн рабочего места.