Malengo na Kanuni

Biomechanics ni taaluma ambayo inakaribia uchunguzi wa mwili kana kwamba ni mfumo wa mitambo tu: sehemu zote za mwili zinafananishwa na miundo ya mitambo na husomwa hivyo. Analogi zifuatazo zinaweza, kwa mfano, kuchorwa:

• mifupa: levers, wajumbe wa miundo

• nyama: kiasi na wingi

• viungo: nyuso za kuzaa na matamshi

• linings pamoja: mafuta

• misuli: motors, chemchemi

• neva: njia za kudhibiti maoni

• viungo: vifaa vya nguvu

• tendons: kamba

• tishu: chemchemi

• mashimo ya mwili: puto.

Kusudi kuu la biomechanics ni kusoma jinsi mwili hutoa nguvu na kutoa harakati. Taaluma hiyo inategemea hasa anatomia, hisabati na fizikia; taaluma zinazohusiana ni anthropometri (utafiti wa vipimo vya mwili wa binadamu), fiziolojia ya kazi na kinesiolojia (utafiti wa kanuni za mechanics na anatomy kuhusiana na harakati za binadamu).

Katika kuzingatia afya ya kazi ya mfanyakazi, biomechanics husaidia kuelewa ni kwa nini baadhi ya kazi husababisha majeraha na afya mbaya. Baadhi ya aina husika za athari mbaya kiafya ni mkazo wa misuli, matatizo ya viungo, matatizo ya mgongo na uchovu.

Matatizo ya nyuma na sprains na matatizo makubwa zaidi yanayohusisha diski za intervertebral ni mifano ya kawaida ya majeraha ya mahali pa kazi ambayo yanaweza kuepukwa. Haya mara nyingi hutokea kwa sababu ya mzigo fulani wa ghafla, lakini pia inaweza kuonyesha nguvu nyingi za mwili kwa miaka mingi: matatizo yanaweza kutokea ghafla au inaweza kuchukua muda kuendeleza. Mfano wa tatizo linalojitokeza kwa muda ni “kidole cha mshonaji”. Maelezo ya hivi majuzi yanaelezea mikono ya mwanamke ambaye, baada ya miaka 28 ya kazi katika kiwanda cha nguo, na vile vile kushona katika muda wake wa ziada, alikuza ngozi ngumu na kushindwa kukunja vidole vyake (Poole 1993). (Hasa, alipatwa na ulemavu wa kujipinda kwa kidole cha shahada cha kulia, nodi maarufu za Heberden kwenye kidole cha shahada na kidole gumba cha mkono wa kulia, na unyeti mkubwa kwenye kidole cha kati cha kulia kutokana na msuguano wa mara kwa mara kutoka kwa mkasi.) X-ray filamu za mikono yake zilionyesha mabadiliko makubwa ya kuzorota katika viungo vya nje vya index yake ya kulia na vidole vya kati, na kupoteza nafasi ya pamoja, ugonjwa wa sclerosis (ugumu wa tishu), osteophytes (ukuaji wa mifupa kwenye pamoja) na uvimbe wa mifupa.

Ukaguzi mahali pa kazi ulionyesha kuwa matatizo haya yalitokana na upanuzi wa mara kwa mara (kuinama) wa kiungo cha nje cha kidole. Upakiaji wa kimitambo na kizuizi katika mtiririko wa damu (unaoonekana kama weupe wa kidole) unaweza kuwa wa juu kwenye viungo hivi. Matatizo haya yalikua kwa kukabiliana na bidii ya mara kwa mara ya misuli kwenye tovuti nyingine isipokuwa misuli.

Biomechanics husaidia kupendekeza njia za kubuni kazi ili kuepuka aina hizi za majeraha au kuboresha kazi zilizoundwa vibaya. Suluhisho la shida hizi ni kuunda upya mkasi na kubadilisha kazi za kushona ili kuondoa hitaji la vitendo vilivyofanywa.

Kanuni mbili muhimu za biomechanics ni:

1. Misuli huja kwa jozi. Misuli inaweza kusinyaa tu, kwa hivyo kwa kiungo chochote lazima kuwe na misuli moja (au kikundi cha misuli) ili kuisogeza kwa njia moja na misuli inayolingana (au kikundi cha misuli) ili kuihamisha kwa mwelekeo tofauti. Kielelezo cha 1 kinaonyesha uhakika wa kiungo cha kiwiko.
2. Misuli husinyaa kwa ufanisi zaidi wakati jozi ya misuli iko katika usawa uliotulia. Misuli hufanya kazi kwa ufanisi zaidi wakati iko katikati ya kiungo inabadilika. Hii ni kwa sababu mbili: kwanza, ikiwa misuli inajaribu kupunguzwa wakati imefupishwa, itavuta dhidi ya misuli iliyopanuliwa ya kupinga. Kwa sababu mwisho huo umewekwa, itatumia nguvu ya elastic ambayo misuli ya kuambukizwa lazima ishinde. Mchoro wa 2 unaonyesha jinsi nguvu ya misuli inatofautiana na urefu wa misuli.

Kielelezo 1. Misuli ya mifupa hutokea kwa jozi ili kuanzisha au kugeuza harakati

Kielelezo 2. Mvutano wa misuli hutofautiana na urefu wa misuli

Pili, ikiwa misuli inajaribu kupunguzwa kwa upande mwingine isipokuwa katikati ya harakati ya pamoja, itafanya kazi kwa hasara ya mitambo. Mchoro wa 3 unaonyesha mabadiliko ya faida ya mitambo kwa kiwiko katika nafasi tatu tofauti.

Kielelezo 3. Nafasi bora za harakati za pamoja

Kigezo muhimu cha kubuni kazi kinafuata kutoka kwa kanuni hizi: Kazi inapaswa kupangwa ili hutokea kwa misuli ya kupinga ya kila pamoja katika usawa uliopumzika. Kwa viungo vingi, hii ina maana kwamba kiungo kinapaswa kuwa karibu katikati ya harakati.

Sheria hii pia inamaanisha kuwa mvutano wa misuli utakuwa mdogo wakati kazi inafanywa. Mfano mmoja wa ukiukaji wa sheria hiyo ni ugonjwa wa utumiaji kupita kiasi (RSI, au jeraha la mkazo unaorudiwa) ambao huathiri misuli ya sehemu ya juu ya mkono katika waendeshaji wa kibodi ambao kwa kawaida hufanya kazi huku mkono ukiinuka. Mara nyingi tabia hii inalazimishwa kwa operator na muundo wa kibodi na kituo cha kazi.

matumizi

Ifuatayo ni baadhi ya mifano inayoonyesha matumizi ya biomechanics.

Kipenyo bora zaidi cha vipini vya zana

Kipenyo cha kushughulikia huathiri nguvu ambayo misuli ya mkono inaweza kutumia kwa chombo. Utafiti umeonyesha kuwa kipenyo bora cha kushughulikia kinategemea utumiaji wa chombo. Kwa kutekeleza msukumo kwenye mstari wa mpini, kipenyo bora zaidi ni kile kinachoruhusu vidole na kidole gumba kuchukua mshiko unaopishana kidogo. Hii ni karibu 40 mm. Ili kutekeleza torque, kipenyo cha karibu 50-65 mm ni sawa. (Kwa bahati mbaya, kwa madhumuni yote mawili vishikio vingi ni vidogo kuliko maadili haya.)

Matumizi ya koleo

Kama kesi maalum ya kushughulikia, uwezo wa kutumia nguvu na koleo inategemea utengano wa mpini, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu 4.

Mchoro 4. Nguvu za kushika taya za koleo zinazotumiwa na watumiaji wa kiume na wa kike kama kipengele cha kutenganisha mpini.

Mkao wa kukaa

Electromyography ni mbinu ambayo inaweza kutumika kupima mvutano wa misuli. Katika utafiti wa mvutano katika mgongo wa erector misuli (ya nyuma) ya masomo ameketi, ilibainika kuwa leaning nyuma (na backrest kutega) kupunguza mvutano katika misuli hii. Athari inaweza kuelezewa kwa sababu backrest inachukua zaidi ya uzito wa mwili wa juu.

Uchunguzi wa X-ray wa masomo katika mkao mbalimbali ulionyesha kuwa nafasi ya usawa wa usawa wa misuli inayofungua na kufunga kiungo cha hip inalingana na angle ya hip ya karibu 135º. Hii ni karibu na nafasi (128º) iliyopitishwa kwa kawaida na kiungo hiki katika hali isiyo na uzito (katika nafasi). Katika mkao wa kuketi, wenye pembe ya 90º kwenye nyonga, misuli ya mshipa inayopita juu ya goti na viungio vya nyonga huwa na kuvuta sakramu (sehemu ya safu ya uti wa mgongo inayoungana na pelvis) kwenye nafasi ya wima. Athari ni kuondoa lordosis ya asili (curvature) ya mgongo wa lumbar; viti vinapaswa kuwa na sehemu za nyuma zinazofaa kusahihisha juhudi hii.

Kuendesha bisibisi

Kwa nini skrubu huingizwa kisaa? Mazoezi hayo pengine yalizuka katika utambuzi wa bila fahamu kwamba misuli inayozunguka mkono wa kulia kwa mwendo wa saa (watu wengi ni wa mkono wa kulia) ni kubwa (na kwa hiyo ina nguvu zaidi) kwamba misuli inayozunguka kinyume cha saa.

Kumbuka kwamba watu wanaotumia mkono wa kushoto watakuwa na hasara wakati wa kuingiza screws kwa mkono. Takriban 9% ya watu wana mkono wa kushoto na kwa hivyo watahitaji zana maalum katika hali zingine: mkasi na vifunguaji vya makopo ni mifano miwili kama hiyo.

Utafiti wa watu wanaotumia bisibisi katika kazi ya kusanyiko ulifunua uhusiano wa hila zaidi kati ya harakati fulani na tatizo fulani la afya. Ilibainika kuwa kadiri kiwiko kinavyokuwa kikubwa (kadiri mkono unavyonyooka), ndivyo watu wengi walivyokuwa na uvimbe kwenye kiwiko. Sababu ya athari hii ni kwamba misuli inayozunguka forearm (biceps) pia huchota kichwa cha radius (mfupa wa mkono wa chini) kwenye capitulum (kichwa cha mviringo) cha humerus (mfupa wa mkono wa juu). Nguvu iliyoongezeka kwenye pembe ya juu ya kiwiko ilisababisha nguvu kubwa ya msuguano kwenye kiwiko, na kusababisha joto la kiungo, na kusababisha kuvimba. Katika pembe ya juu, misuli pia ilibidi ivute kwa nguvu kubwa ili kuathiri hatua ya kukokotoa, kwa hivyo nguvu kubwa iliwekwa kuliko ambayo ingehitajika kwa kiwiko cha takriban 90º. Suluhisho lilikuwa kusogeza kazi karibu na waendeshaji ili kupunguza pembe ya kiwiko hadi takriban 90º.

Kesi zilizo hapo juu zinaonyesha kwamba uelewa sahihi wa anatomia unahitajika kwa matumizi ya biomechanics mahali pa kazi. Waundaji wa kazi wanaweza kuhitaji kushauriana na wataalam katika anatomia ya kazi ili kutarajia aina za shida zinazojadiliwa. (Mtaalam wa Ergonomi wa Mfukoni (Brown na Mitchell 1986) kulingana na utafiti wa electromyographical, inapendekeza njia nyingi za kupunguza usumbufu wa kimwili kazini.)

Utunzaji wa Vifaa vya Mwongozo

mrefu utunzaji wa mikono inajumuisha kuinua, kupunguza, kusukuma, kuvuta, kubeba, kusonga, kushikilia na kuzuia, na inajumuisha sehemu kubwa ya shughuli za maisha ya kazi.

Biomechanics ina umuhimu wa moja kwa moja kwa kazi ya utunzaji wa mwongozo, kwani misuli lazima isogee kutekeleza majukumu. Swali ni: ni kiasi gani cha kazi ya kimwili ambayo watu wanaweza kutarajiwa kufanya? Jibu linategemea mazingira; kweli kuna maswali matatu ambayo yanahitaji kuulizwa. Kila moja ina jibu ambalo linategemea vigezo vya utafiti wa kisayansi:

1. Ni kiasi gani kinachoweza kushughulikiwa bila uharibifu wa mwili (kwa namna, kwa mfano, matatizo ya misuli, kuumia kwa disc au matatizo ya pamoja)? Hii inaitwa kigezo cha biomechanical.
2. Ni kiasi gani kinaweza kushughulikiwa bila kuzidisha mapafu (kupumua kwa bidii hadi kuhema)? Hii inaitwa kigezo cha kisaikolojia.
3. Je, watu wanahisi wanaweza kustahimili kiasi gani? Hii inaitwa kigezo cha kisaikolojia.

Kuna hitaji la vigezo hivi vitatu tofauti kwa sababu kuna athari tatu tofauti ambazo zinaweza kutokea kwa kuinua kazi: ikiwa kazi itaendelea siku nzima, wasiwasi utakuwa jinsi mtu anahisi kuhusu kazi-kigezo cha kisaikolojia; ikiwa nguvu ya kutumika ni kubwa, wasiwasi itakuwa kwamba misuli na viungo ni haijazidiwa kwa uhakika wa uharibifu-kigezo cha biomechanical; na ikiwa kiwango cha kazi ni kubwa sana, basi inaweza kuzidi kigezo cha kisaikolojia, au uwezo wa aerobic wa mtu.

Sababu nyingi huamua kiwango cha mzigo uliowekwa kwenye mwili kwa kazi ya kushughulikia mwongozo. Wote wanapendekeza fursa za udhibiti.

Mkao na Mienendo

Ikiwa kazi inahitaji mtu kujipinda au kufikia mbele na mzigo, hatari ya kuumia ni kubwa zaidi. Mara nyingi kituo cha kazi kinaweza kuundwa upya ili kuzuia vitendo hivi. Majeraha zaidi ya mgongo hutokea wakati lifti inapoanza chini ikilinganishwa na kiwango cha katikati ya paja, na hii inaonyesha hatua rahisi za udhibiti. (Hii inatumika kwa kuinua juu pia.)

Mzigo.

Mzigo yenyewe unaweza kuathiri utunzaji kwa sababu ya uzito wake na eneo lake. Mambo mengine, kama vile umbo lake, uthabiti wake, saizi yake na utelezi wake vyote vinaweza kuathiri urahisi wa kazi ya kushughulikia.

Shirika na mazingira.

Njia ya kazi imepangwa, kimwili na baada ya muda (kwa muda), pia huathiri utunzaji. Ni afadhali kueneza mzigo wa kushusha lori katika eneo la kutolea mizigo kwa watu kadhaa kwa saa moja badala ya kumwomba mfanyakazi mmoja atumie siku nzima kwenye kazi hiyo. Mazingira huathiri utunzaji—mwanga hafifu, sakafu iliyosongamana au isiyosawazisha na utunzaji duni wa nyumba yote yanaweza kusababisha mtu kujikwaa.

Sababu za kibinafsi.

Ujuzi wa kushughulikia kibinafsi, umri wa mtu na mavazi yanayovaliwa pia yanaweza kuathiri mahitaji ya utunzaji. Elimu kwa ajili ya mafunzo na kuinua inahitajika ili kutoa taarifa muhimu na kuruhusu muda wa maendeleo ya ujuzi wa kimwili wa kushughulikia. Vijana wako hatarini zaidi; kwa upande mwingine, watu wazee wana nguvu kidogo na uwezo mdogo wa kisaikolojia. Nguo zenye kubana zinaweza kuongeza nguvu ya misuli inayohitajika katika kazi huku watu wakijisogeza kwenye kitambaa kinachobana; mifano ya kawaida ni sare ya muuguzi na ovaroli zinazobana wakati watu wanafanya kazi juu ya vichwa vyao.

Vikomo vya Uzito vilivyopendekezwa

Pointi zilizotajwa hapo juu zinaonyesha kuwa haiwezekani kusema uzito ambao utakuwa "salama" katika hali zote. (Vipimo vya uzani vimeelekea kutofautiana kutoka nchi hadi nchi kwa njia ya kiholela. Madaktari wa India, kwa mfano, wakati fulani "waliruhusiwa" kuinua kilo 110, wakati wenzao katika iliyokuwa Jamhuri ya Kidemokrasia ya Watu wa Ujerumani walikuwa "wadogo" hadi kilo 32. Vipimo vya uzani pia vimeelekea kuwa kubwa sana. Kilo 55 zilizopendekezwa katika nchi nyingi sasa zinadhaniwa kuwa kubwa sana kwa msingi wa ushahidi wa hivi karibuni wa kisayansi. Taasisi ya Kitaifa ya Usalama na Afya Kazini (NIOSH) nchini Marekani imepitisha kilo 23 kama kikomo cha mzigo mwaka wa 1991 (Waters et al. 1993).

Kila kazi ya kuinua inahitaji kutathminiwa kwa sifa zake. Mbinu muhimu ya kuamua kikomo cha uzani kwa kazi ya kuinua ni mlinganyo uliotengenezwa na NIOSH:

RWL = LC x HM x VM x DM x AM x CM x FM

Ambapo

RWL = kikomo cha uzito kilichopendekezwa kwa kazi inayohusika

HM = umbali wa usawa kutoka katikati ya mvuto wa mzigo hadi katikati kati ya vifundoni (chini ya 15 cm, upeo wa 80 cm)

VM = umbali wa wima kati ya kituo cha mvuto wa mzigo na sakafu mwanzoni mwa kuinua (kiwango cha juu cha 175 cm)

DM = safari ya wima ya lifti (chini ya cm 25, upeo wa cm 200)

AM = kipengele cha ulinganifu–pembe ambayo kazi inapotoka kutoka moja kwa moja mbele ya mwili

CM = kiunganishi cha kuzidisha - uwezo wa kushikilia vizuri kitu cha kuinuliwa, ambacho kinapatikana kwenye jedwali la kumbukumbu.

FM = vizidishi vya masafa - mzunguko wa kuinua.

Vigezo vyote vya urefu katika equation vinaonyeshwa kwa vitengo vya sentimita. Ikumbukwe kwamba kilo 23 ni uzito wa juu ambao NIOSH inapendekeza kwa kuinua. Hii imepunguzwa kutoka kilo 40 baada ya uchunguzi wa watu wengi kufanya kazi nyingi za kuinua umebaini kuwa umbali wa wastani kutoka kwa mwili wa kuanza kwa lifti ni 25 cm, sio 15 cm iliyochukuliwa katika toleo la awali la equation (NIOSH 1981). )

Kuinua index.

Kwa kulinganisha uzani wa kuinuliwa katika kazi na RWL, faharisi ya kuinua (LI) inaweza kupatikana kulingana na uhusiano:

LI=(uzito wa kubebwa)/RWL.

Kwa hivyo, matumizi muhimu ya mlinganyo wa NIOSH ni kuweka kazi za kuinua kwa mpangilio wa ukali, kwa kutumia kiashiria cha kuinua ili kuweka vipaumbele vya hatua. (Mlinganyo una idadi ya mapungufu, hata hivyo, ambayo yanahitaji kueleweka kwa matumizi yake ya ufanisi zaidi. Tazama Waters et al. 1993).

Kukadiria Mgandamizo wa Mgongo Uliowekwa na Kazi

Programu ya kompyuta inapatikana ili kukadiria mgandamizo wa uti wa mgongo unaozalishwa na kazi ya kushughulikia kwa mikono. Programu za 2D na 3D za Utabiri wa Nguvu Tuli kutoka Chuo Kikuu cha Michigan ("Backsoft") hukadiria mgandamizo wa uti wa mgongo. Pembejeo zinazohitajika kwa programu ni:

• mkao ambao shughuli ya utunzaji inafanywa

• nguvu iliyotumika

• mwelekeo wa nguvu ya nguvu

• idadi ya mikono inayotumia nguvu

• asilimia ya idadi ya watu wanaofanyiwa utafiti.

Programu za 2D na 3D hutofautiana kwa kuwa programu ya 3D inaruhusu hesabu zinazotumika kwa mikao katika vipimo vitatu. Matokeo ya programu hutoa data ya ukandamizaji wa uti wa mgongo na kuorodhesha asilimia ya watu waliochaguliwa ambao wataweza kufanya kazi fulani bila kuzidi mipaka iliyopendekezwa kwa viungo sita: kifundo cha mguu, goti, nyonga, sakramu ya kwanza ya lumbar, bega na kiwiko. Njia hii pia ina idadi ya mapungufu ambayo yanahitaji kueleweka kikamilifu ili kupata thamani ya juu kutoka kwa programu.

Back