Dieser Artikel ist eine Adaption der 3. Auflage der Encyclopaedia of Occupational Health and Safety.
Anthropometrie ist ein grundlegender Zweig der physikalischen Anthropologie. Es repräsentiert den quantitativen Aspekt. Ein breites Theorie- und Praxissystem widmet sich der Definition von Methoden und Variablen, um die Ziele in den verschiedenen Anwendungsbereichen in Beziehung zu setzen. In den Bereichen Arbeitsschutz, Arbeitssicherheit und Ergonomie befassen sich anthropometrische Systeme hauptsächlich mit Körperbau, -zusammensetzung und -konstitution sowie mit den Dimensionen der Wechselbeziehungen des menschlichen Körpers zu Arbeitsplatzdimensionen, Maschinen, dem industriellen Umfeld und der Kleidung.
Anthropometrische Variablen
Eine anthropometrische Größe ist ein messbares Merkmal des Körpers, das definiert, standardisiert und auf eine Maßeinheit bezogen werden kann. Lineare Variablen werden im Allgemeinen durch Landmarken definiert, die sich genau auf den Körper zurückführen lassen. Es gibt im Allgemeinen zwei Arten von Orientierungspunkten: skelettanatomische, die durch Abtasten von Knochenvorsprüngen durch die Haut gefunden und verfolgt werden können, und virtuelle Orientierungspunkte, die einfach als maximale oder minimale Entfernungen unter Verwendung der Zweige eines Messschiebers gefunden werden.
Anthropometrische Variablen haben sowohl genetische als auch Umweltkomponenten und können verwendet werden, um individuelle und Populationsvariabilität zu definieren. Die Auswahl der Variablen muss sich auf den spezifischen Forschungszweck beziehen und mit anderen Forschungen auf demselben Gebiet standardisiert werden, da die Anzahl der in der Literatur beschriebenen Variablen sehr groß ist und bis zu 2,200 für den menschlichen Körper beschrieben wurden.
Anthropometrische Variablen sind hauptsächlich linear Maße wie Höhen, Entfernungen von Orientierungspunkten bei stehender oder sitzender Versuchsperson in standardisierter Körperhaltung; Durchmesser, wie z. B. Entfernungen zwischen bilateralen Orientierungspunkten; Längen, wie z. B. Entfernungen zwischen zwei verschiedenen Orientierungspunkten; gebogene Maßnahmen, nämlich Bögen, wie Abstände auf der Körperoberfläche zwischen zwei Landmarken; und GurteB. geschlossene Rundummaßnahmen an Körperoberflächen, in der Regel an mindestens einer Landmarke oder in definierter Höhe positioniert.
Andere Variablen können spezielle Methoden und Instrumente erfordern. Beispielsweise wird die Hautfaltendicke mit speziellen Konstantdruck-Messschiebern gemessen. Volumen werden durch Berechnung oder durch Eintauchen in Wasser gemessen. Um vollständige Informationen über die Eigenschaften der Körperoberfläche zu erhalten, kann eine Computermatrix von Oberflächenpunkten unter Verwendung biostereometrischer Techniken gezeichnet werden.
Instrumente
Obwohl hochentwickelte anthropometrische Instrumente im Hinblick auf eine automatisierte Datensammlung beschrieben und verwendet wurden, sind grundlegende anthropometrische Instrumente ziemlich einfach und leicht zu verwenden. Es muss viel Sorgfalt darauf verwendet werden, häufige Fehler zu vermeiden, die aus einer Fehlinterpretation von Orientierungspunkten und falschen Körperhaltungen von Subjekten resultieren.
Das übliche anthropometrische Instrument ist das Anthropometer – ein 2 Meter langer, starrer Stab mit zwei Zählerablesungsskalen, mit dem vertikale Körpermaße, wie Höhen von Orientierungspunkten vom Boden oder Sitz, und Quermaße, wie Durchmesser, abgenommen werden können.
Üblicherweise kann die Rute in 3 oder 4 Teile geteilt werden, die ineinander passen. Ein verschiebbarer Ast mit gerader oder gebogener Klaue ermöglicht das Messen von Abständen vom Boden für Höhen oder von einem festen Ast für Durchmesser. Ausgefeiltere Anthropometer haben eine einzige Skala für Höhen und Durchmesser, um Skalenfehler zu vermeiden, oder sind mit digitalen mechanischen oder elektronischen Lesegeräten ausgestattet (Abbildung 1).
Abbildung 1. Ein Anthropometer
Ein Stadiometer ist ein festes Anthropometer, das im Allgemeinen nur für die Statur verwendet wird und häufig mit einer Gewichtsbalkenwaage verbunden ist.
Für Querdurchmesser kann eine Reihe von Messschiebern verwendet werden: das Pelvimeter für Messungen bis 600 mm und das Cephalometer bis 300 mm. Letzteres eignet sich besonders für Kopfmessungen in Verbindung mit einem Gleitkompass (Bild 2).
Abbildung 2. Ein Cephalometer zusammen mit einem verschiebbaren Kompass
Das Fußbrett dient zur Vermessung der Füße und das Kopfbrett liefert kartesische Koordinaten des Kopfes bei Orientierung in der „Frankfurter Ebene“ (einer horizontal verlaufenden Ebene). Portion und orbital Orientierungspunkte des Kopfes).
Die Hautfaltendicke wird mit einem Hautfaltenzirkel mit konstantem Druck im Allgemeinen mit einem Druck von 9.81 x 10 gemessen4 Pa (der Druck, der durch ein Gewicht von 10 g auf eine Fläche von 1 mm ausgeübt wird2).
Für Bögen und Gurte wird ein schmales, flexibles Stahlband mit flachem Querschnitt verwendet. Selbstrichtende Stahlbänder sind zu vermeiden.
Systeme von Variablen
Ein System anthropometrischer Variablen ist ein kohärenter Satz von Körpermaßen zur Lösung bestimmter Probleme.
Im Bereich Ergonomie und Sicherheit besteht das Hauptproblem darin, Geräte und Arbeitsplatz an den Menschen anzupassen und Kleidung auf die richtige Größe zuzuschneiden.
Ausrüstung und Arbeitsbereich erfordern hauptsächlich lineare Maße von Gliedmaßen und Körpersegmenten, die leicht aus Höhen und Durchmessern von Orientierungspunkten berechnet werden können, während Schneidergrößen hauptsächlich auf Bögen, Umfang und flexiblen Bandlängen basieren. Beide Systeme können je nach Bedarf kombiniert werden.
In jedem Fall ist es zwingend erforderlich, für jede Messung einen genauen Raumbezug zu haben. Die Orientierungspunkte müssen daher durch Höhen und Durchmesser verbunden sein und jeder Bogen oder Umfang muss eine definierte Orientierungspunktreferenz haben. Höhen und Neigungen müssen angegeben werden.
Bei einer bestimmten Erhebung muss die Anzahl der Variablen auf ein Minimum beschränkt werden, um eine übermäßige Belastung der Versuchsperson und des Bedieners zu vermeiden.
Ein grundlegender Satz von Variablen für den Arbeitsbereich wurde auf 33 gemessene Variablen (Abbildung 3) plus 20 durch eine einfache Berechnung abgeleitete Variablen reduziert. Für eine militärische Allzweckumfrage verwenden Hertzberg und Mitarbeiter 146 Variablen. Für Kleidung und allgemeine biologische Zwecke hat das Italian Fashion Board (Geben Sie Italiano della Moda ein) verwendet einen Satz von 32 allgemeinen und 28 technischen Variablen. Die deutsche Norm (DIN 61 516) der Kontrollkörpermaße für Kleidung umfasst 12 Variablen. Die Empfehlung der Internationalen Organisation für Normung (ISO) für Anthropometrie enthält eine Kernliste von 36 Variablen (siehe Tabelle 1). Die von der ILO veröffentlichten International Data on Anthropometry-Tabellen listen 19 Körpermaße für die Bevölkerung von 20 verschiedenen Regionen der Welt auf (Jürgens, Aune und Pieper 1990).
Abbildung 3. Grundlegender Satz anthropometrischer Variablen
Tabelle 1. Grundlegende anthropometrische Kernliste
1.1 Vorwärtsreichweite (zum Handgriff, während der Proband aufrecht an einer Wand steht)
1.2 Statur (vertikaler Abstand vom Boden zum Scheitel des Kopfes)
1.3 Augenhöhe (vom Boden bis zum inneren Augenwinkel)
1.4 Schulterhöhe (vom Boden bis zum Schulterdach)
1.5 Ellenbogenhöhe (vom Boden bis zur radialen Vertiefung des Ellenbogens)
1.6 Schritthöhe (vom Boden bis zum Schambein)
1.7 Fingerspitzenhöhe (vom Boden bis zur Griffachse der Faust)
1.8 Schulterbreite (Biakromialdurchmesser)
1.9 Hüftbreite, stehend (der maximale Abstand über den Hüften)
2.1 Sitzhöhe (von Sitzfläche bis Kopfscheitel)
2.2 Augenhöhe sitzend (vom Sitz bis zum inneren Augenwinkel)
2.3 Schulterhöhe sitzend (vom Sitz bis zum Schulterdach)
2.4 Ellbogenhöhe sitzend (vom Sitz bis zum tiefsten Punkt des gebeugten Ellbogens)
2.5 Kniehöhe (von der Fußstütze bis zur Oberschenkeloberseite)
2.6 Unterschenkellänge (Höhe der Sitzfläche)
2.7 Unterarm-Hand-Länge (von der Rückseite des gebeugten Ellbogens bis zur Griffachse)
2.8 Körpertiefe sitzend (Sitztiefe)
2.9 Gesäß-Knie-Länge (von der Kniescheibe bis zum hintersten Punkt des Gesäßes)
2.10 Ellbogen zu Ellbogenbreite (Abstand zwischen den Seitenflächen der Ellbogen)
2.11 Hüftbreite sitzend (Sitzbreite)
3.1 Zeigefingerbreite, proximal (am Gelenk zwischen Mittel- und Grundphalangen)
3.2 Zeigefingerbreite, distal (am Gelenk zwischen End- und Mittelglied)
3.3 Zeigefingerlänge
3.4 Handlänge (von der Spitze des Mittelfingers bis zum Griffel)
3.5 Handbreite (an Mittelhand)
3.6 Umfang des Handgelenks
4.1 Fußbreite
4.2 Fußlänge
5.1 Wärmeumfang (bei Glabella)
5.2 Sagittalbogen (von Glabella bis Inion)
5.3 Kopflänge (von Glabella bis Opisthocranion)
5.4 Kopfbreite (maximal über dem Ohr)
5.5 Bitragionsbogen (über dem Kopf zwischen den Ohren)
6.1 Taillenumfang (am Nabel)
6.2 Tibiahöhe (vom Boden bis zum höchsten Punkt am anteromedialen Rand des Glenoids der Tibia)
6.3 Halswirbelsäule sitzend (bis zur Spitze des Dornfortsatzes des 7. Halswirbels).
Quelle: Adaptiert von ISO/DP 7250 1980).
Präzision und Fehler
Die Präzision lebender Körpermaße muss stochastisch betrachtet werden, da der menschliche Körper sowohl als statische als auch als dynamische Struktur höchst unberechenbar ist.
Ein einzelnes Individuum kann in seiner Muskulatur und Fettleibigkeit wachsen oder sich verändern; aufgrund von Alter, Krankheit oder Unfällen Skelettveränderungen erleiden; oder Verhalten oder Körperhaltung ändern. Verschiedene Fächer unterscheiden sich durch Proportionen, nicht nur durch allgemeine Abmessungen. Hochgewachsene Personen sind nicht bloße Vergrößerungen von Kleinwüchsigen; Konstitutionstypen und Somatotypen variieren wahrscheinlich mehr als allgemeine Dimensionen.
Die Verwendung von Schaufensterpuppen, insbesondere von Schaufensterpuppen, die das 5., 50. und 95. Perzentil darstellen, für Anprobeversuche kann sehr irreführend sein, wenn Körpervariationen bei den Körperproportionen nicht berücksichtigt werden.
Fehler resultieren aus der Fehlinterpretation von Orientierungspunkten und der falschen Verwendung von Instrumenten (persönlicher Fehler), ungenauen oder ungenauen Instrumenten (instrumenteller Fehler) oder Änderungen in der Haltung des Subjekts (Subjektfehler – letzteres kann auf Kommunikationsschwierigkeiten zurückzuführen sein, wenn der kulturelle oder sprachliche Hintergrund von das Thema unterscheidet sich von dem des Betreibers).
Statistische Behandlung
Anthropometrische Daten müssen mit statistischen Verfahren behandelt werden, hauptsächlich im Bereich der Inferenzmethoden, die univariate (Mittelwert, Modus, Perzentile, Histogramme, Varianzanalyse usw.), bivariate (Korrelation, Regression) und multivariate (multiple Korrelation und Regression, Faktorenanalyse) anwenden , usw.) Methoden. Zur Klassifizierung von Menschentypen wurden verschiedene grafische Methoden entwickelt, die auf statistischen Anwendungen basieren (Anthropometrogramme, Morphosomatogramme).
Probenahme und Erhebung
Da anthropometrische Daten nicht für die gesamte Population erhoben werden können (außer im seltenen Fall einer besonders kleinen Population), ist in der Regel eine Stichprobenziehung erforderlich. Ausgangspunkt jeder anthropometrischen Erhebung sollte eine grundsätzlich stichprobenartige Stichprobe sein. Um die Zahl der gemessenen Probanden auf einem vertretbaren Niveau zu halten, muss in der Regel auf eine mehrstufig geschichtete Stichprobe zurückgegriffen werden. Dies ermöglicht eine möglichst homogene Unterteilung der Bevölkerung in mehrere Klassen oder Schichten.
Die Bevölkerung kann nach Geschlecht, Altersgruppe, geografischem Gebiet, sozialen Variablen, körperlicher Aktivität usw. unterteilt werden.
Erhebungsbögen müssen unter Berücksichtigung sowohl des Messverfahrens als auch der Datenverarbeitung gestaltet werden. Eine genaue ergonomische Untersuchung des Messverfahrens sollte durchgeführt werden, um die Ermüdung des Bedieners und mögliche Fehler zu reduzieren. Aus diesem Grund müssen Variablen nach dem verwendeten Instrument gruppiert und der Reihe nach geordnet werden, um die Anzahl der Körperbeugungen zu reduzieren, die der Bediener ausführen muss.
Um die Auswirkungen persönlicher Fehler zu verringern, sollte die Umfrage von einem Bediener durchgeführt werden. Wenn mehr als ein Bediener verwendet werden muss, ist eine Schulung erforderlich, um die Reproduzierbarkeit der Messungen sicherzustellen.
Bevölkerungsanthropometrie
Ungeachtet des stark kritisierten Begriffs „Rasse“ sind menschliche Populationen dennoch sehr unterschiedlich in der Größe der Individuen und in der Größenverteilung. Im Allgemeinen sind menschliche Populationen nicht streng mendelsch; sie sind üblicherweise das Ergebnis einer Beimischung. Manchmal leben zwei oder mehr Populationen mit unterschiedlicher Herkunft und Anpassung im selben Gebiet zusammen, ohne sich zu kreuzen. Dies erschwert die theoretische Verteilung von Merkmalen. Aus anthropometrischer Sicht sind Geschlechter unterschiedliche Populationen. Populationen von Arbeitnehmern entsprechen möglicherweise nicht genau der biologischen Population desselben Gebiets als Folge einer möglichen Eignungsauswahl oder automatischen Auswahl aufgrund der Berufswahl.
Populationen aus verschiedenen Gebieten können sich aufgrund unterschiedlicher Anpassungsbedingungen oder biologischer und genetischer Strukturen unterscheiden.
Wenn eine enge Anpassung wichtig ist, ist eine Erhebung an einer Stichprobe erforderlich.
Anpassungsversuche und Regulierung
Die Anpassung des Arbeitsplatzes oder der Ausrüstung an den Benutzer kann nicht nur von den Körpermaßen abhängen, sondern auch von solchen Variablen wie Unbequemlichkeit und Art der Tätigkeiten, Kleidung, Werkzeuge und Umgebungsbedingungen. Es kann eine Kombination aus einer Checkliste relevanter Faktoren, einem Simulator und einer Reihe von Anpassungsversuchen unter Verwendung einer Stichprobe von Probanden verwendet werden, die ausgewählt wurden, um den Bereich der Körpergrößen der erwarteten Benutzerpopulation darzustellen.
Ziel ist es, Toleranzbereiche für alle Probanden zu finden. Wenn sich die Bereiche überschneiden, ist es möglich, einen engeren Endbereich zu wählen, der nicht außerhalb der Toleranzgrenzen eines Subjekts liegt. Wenn es keine Überlappung gibt, ist es notwendig, die Struktur verstellbar zu machen oder sie in verschiedenen Größen bereitzustellen. Wenn mehr als zwei Dimensionen einstellbar sind, kann ein Proband möglicherweise nicht entscheiden, welche der möglichen Einstellungen am besten zu ihm passt.
Die Einstellbarkeit kann eine komplizierte Angelegenheit sein, insbesondere wenn unbequeme Körperhaltungen zu Ermüdung führen. Dem Benutzer, der häufig wenig oder gar nichts über seine eigenen anthropometrischen Eigenschaften weiß, müssen daher genaue Angaben gemacht werden. Im Allgemeinen sollte ein genaues Design den Anpassungsbedarf auf ein Minimum reduzieren. Auf jeden Fall sollte man sich immer vor Augen halten, dass es sich um Anthropometrie handelt, nicht nur um Technik.
Dynamische Anthropometrie
Statische Anthropometrie kann umfassende Informationen über Bewegungen liefern, wenn ein geeigneter Satz von Variablen ausgewählt wurde. Wenn Bewegungen jedoch kompliziert sind und eine enge Anpassung an das industrielle Umfeld erwünscht ist, wie bei den meisten Benutzer-Maschine- und Mensch-Fahrzeug-Schnittstellen, ist eine genaue Erfassung von Körperhaltungen und Bewegungen erforderlich. Dies kann mit geeigneten Attrappen, die das Nachzeichnen von Reichweiten ermöglichen, oder durch Fotografie erfolgen. In diesem Fall ermöglicht eine mit einem Teleobjektiv und einem anthropometrischen Stab ausgestattete Kamera, die in der Sagittalebene des Objekts platziert ist, standardisierte Aufnahmen mit geringer Bildverzerrung. Kleine Markierungen an den Artikulationen der Probanden ermöglichen die genaue Bewegungsverfolgung.
Eine andere Möglichkeit, Bewegungen zu studieren, besteht darin, Haltungsänderungen gemäß einer Reihe horizontaler und vertikaler Ebenen zu formalisieren, die durch die Artikulationen verlaufen. Auch hier ist die Verwendung computergestützter menschlicher Modelle mit CAD-Systemen (Computer Aided Design) ein praktikabler Weg, dynamische Anthropometrie in die ergonomische Arbeitsplatzgestaltung einzubeziehen.