Physiologische Wirkungen von vibrierenden Geräten bei der gleichzeitigen Benutzung von Exoskeletten

Abstract

In dieser experimentellen Studie sollten die Auswirkungen zwei passiver Exoskelette und Arbeitsrichtungen auf die Vibrationsbelastung bei Tätigkeiten mit vibrierenden Geräten und auf die vaskuläre, neurologische und muskuloskelettale Beanspruchung des Hand-Arm-Systems untersucht werden. 30 Versuchsteilnehmer führten randomisiert mit und ohne Exoskelett mehrere Bohrvorgänge und Schleifarbeiten in vertikaler Richtung nach oben und in horizontaler Richtung nach vorne an einer Holzplatte durch. Als mechanische Parameter wurden die Vibrationsimmission an den Griffen der Maschinen, die Vibrationsübertragung auf die Handgelenke und die resultierende Vorschubkraft gemessen. Physiologisch wurde die Veränderung der Vibrationsperzeption an den Fingerspitzen, das Durchblutungsverhalten der Hände, die Muskelaktivität an den Schultern, Ober- und Unterarmen, die Körperhaltung und die subjektive Beanspruchung mittels eines Fragebogens erfasst.

Die Ergebnisse legen nahe, dass sich der Einfluss der Arbeitsrichtung und der Exoskelette gerätespezifisch verhält. Unter Verwendung des Exoskeletts mit einem hohen Unterstützungsmoment wurde mit der Bohrmaschine eine erhöhte Vibrationsimmission gemessen. Tätigkeiten in horizontaler Arbeitsrichtung bewirkten mit und ohne Exoskelette bei der Schleifmaschine eine höhere Vibrationsimmission als in vertikaler Richtung. Der bekannte positive Effekt einer Senkung der muskulären Aktivität durch Exoskelette im Schulterbereich ließ sich auch unter den dargebotenenen Bedingungen feststellen. Die weiteren akuten physiologischen Effekte konnten vereinzelt mit dem Tragen der Exoskelette in Verbindung gebracht werden, folgten jedoch keiner einheitlichen Systematik. Die Untersuchung zeigt, dass bei der Verwendung eines Exoskeletts mit einem hohen Unterstützungsmoment eine erhöhte Vibrationsbelastung auftreten kann. Gleichzeitig vermindert das Tragen eines Exoskeletts die Vibrationsübertragung unteren Frequenzbereich zwischen 5 Hz und 90 Hz, sodass dieser ungünstige Effekt weitestgehend relativiert wird. Ebenso kann die Vibrationsimmission aufgrund der Arbeitsrichtung variieren. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren kann keine allgemeine Handlungsempfehlung zum Einsatz von vibrierenden Geräten und Exoskeletten formuliert werden. Es ist im Einzelfall zu prüfen, ob sich die Vibrationsbelastung mit einem spezifischen Gerät verändert. Es sind jedoch keine positiven Effekte in Bezug auf die Vibrationsbelastung oder der damit verbundenen physiologischen Reaktion im Hand-Arm-System im Sinne der Prävention durch Exoskelette zu erwarten.