科羅拉多州立大學環(huán)境與放射衛(wèi)生學系職業(yè)人體工學與安全項目的研究生對工位布局和裝卸啤酒桶時腰部的動作變化進行了研究。該職業(yè)人體工學與安全實驗室專注研究接觸評估領域，著重研究肌骨失常和人機工程環(huán)境感知。荷蘭Xsens公司出品的MVN Analyze讓科研人員可以在真實的工作環(huán)境中研究工人的動作。科研工作之所以能在現實的啤酒廠里進行是因為使用了 MVN Analyze全新版的估值引擎(XEE)，它去除了酒廠里來自結構梁和機械設備的鐵磁性干擾。

在有鐵磁性干擾的物質和工業(yè)設備的環(huán)境里，使用內置磁力計的傳感器時一般都會有局限性。但科研人員在這家真實的酒廠里成功地采集了數據，正是因為MVN Analyze內置的IMU（慣性測量單元）具有抗磁干擾組件。

像重載、軀干姿勢錯誤這樣的生物力學危險因素都可導致職業(yè)性腰痛。啤酒裝卸工經常會遇到這樣的危險因素。2006年至2016年美國小型啤酒廠的數量從1500家增漲到5000家，他們做的都比較成功。2015年，精釀啤酒業(yè)占據了美國1059億啤酒市場20%的份額。這些啤酒廠大多是小酒廠，缺乏設備裝卸設備等資源，才導致人工手動搬運啤酒桶的現狀。

腰痛的危險因素之一是職業(yè)性搬舉。2017年由腰痛間接導致的損失超過了1000億美元。測量工人的動作可以輔助工作設計并降低搬舉帶來的風險。運動學的位移、速率、加速度都是用于測量工人動作的變量。在過去，科研人員一直都是通過使用觀測技術和大型設備對腰部動作進行評估，這些工作通常只有在實驗室里才能做到。由于無線人體運動IMU（慣性測量單元）技術的發(fā)展，科研人員能夠獲得全身運動學的詳細信息，包括腰部的運動學信息。這些小型、無線、獨立的IMU設備讓研究工人動作變得更加方便，在真實的環(huán)境中更易用。

在這個應用案例中，MVN Analyze作為工具被用在啤酒廠酒桶裝卸過程中腰部生物力學的研究項目里。具體的用法是五名工人把空酒桶從托盤搬到運輸機上，然后清洗這些酒桶、再把它們裝滿啤酒。空桶的重量在13.5公斤左右。裝滿酒的桶的重量約為72.8公斤。工人在搬運酒桶時，記錄數據。在酒桶裝卸的過程中，腰部的角位移用兩個高度來評估。該項目使用Xsens公司生物力學模型輸出的腰骶關節(jié)角位移。酒桶來自于高低兩個位置，這兩個位置被定義為高舉和低舉。項目中的運動數據用于估計腰骶關節(jié)壓縮力和剪切力。研究時進行了重復記錄和分析，舉重物環(huán)境的變量為每一個腰部角位移變量。

科研人員對不同搬舉條件的腰部生物力學差異進行了確認。在低搬舉時，軀干彎曲比高搬舉時大得多。在低搬舉時，腰骶彎曲度比高搬舉明顯高很多（分別是6.3度和10.2度）。在高搬舉情況下記錄的角位移數據更為寬泛，也就是說在高搬舉搬運酒桶時，腰部動作的變量更多（腰骶彎曲從5.9度變?yōu)?4.2度）。在這兩種情況下，估計運動學上限都超出了建議的運動極限，這導致了工人罹患潛在腰痛風險增加。低搬舉時，平均估計剪切力超出500 N（667 N）。高搬舉時，最大估計壓縮力超出3400 N（4700 N）。工人的工作時間里只有6%是用在把酒桶搬運到運輸軌道上。他們大部分的工作時間是用在了管理桶裝線上：操作機械設備，去除酒桶上的標簽，移動托盤，檢查容器氣壓。直接裝卸酒桶時間短是職業(yè)腰痛的一個保護因素。在工作繁忙時，一個工人可能要裝卸600個酒桶（重量在13.6至72.6公斤之間）。建議對酒廠工人的其他體位和動作進行研究。

研究中搬舉酒桶的體位和動作具有表征性。由于Xsens公司出品的IMU便攜、設計緊湊小巧，數據采集工作才能夠在工人實際工作中進行。從老工人師傅身上采集的數據能被科研人員直接應用于其他小酒廠的酒桶搬舉研究中。腰部運動學數據建立了基礎評估性，也可用于評估工位設計干預的效果。研究成果可用于改進精釀啤酒廠的工位設計、降低風險、創(chuàng)造更安全的工作。科研項目結束后，釀酒廠修改了倉庫管理措施，旨在進一步提高安全和裝酒線的效率，安裝了廣角鏡和精細桶托叉車操作。

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