مجله ارگونومیدوره 5، شماره 1، بهار 1396
DOI: 10.21859/joe-05011
تاريخ دريافت مقاله: 1394/11/28 تاريخ پذيرش مقاله: 1396/02/02

واژگان کلیدی:

ا و ر

گشتاور بازکردنشیشه های دهان پهنآنتروپومتری دستفیزیولوژی دستمقاله پژوهشی
15408-405849

اندازه گیری گشتاور لازم برای بازکردن درب شیشه های دهان پهن و ارتباط آن با ویژگی های آنتروپومتریک و فیزیولوژیک مؤثرمهرداد اشرفی 1، حمیده رضوی 2،*
دانشــجو کارشناســی ارشــد، گــروه مهندســی صنایــع، دانشــکده فنــی و مهندســی، دانشــگاه فردوســی مشــهد، مشــهد، ایــران
دانش یار، گ روه مهندس ی صنای ع، دانش کده فن ی و مهندس ی، دانش گاه فردوس ی مش هد، مش هد ،ایران
108774427530

نويســنده مســئول: حمیــده رضــوی، دانشــیار، گــروه مهندســی صنایــع، دانشــکده فنــی و مهندســی، دانشــگاه فردوســی مشــهد، مشــهد، ایــران. ایمیــل: [email protected]
چکیده
مقدمــه: 9% از کل بســته بندیهای محفظــهای موجــود را بســتهبندی شیشــهای دهــان پهــن تشــکیل میده د. ح ال آن ک ه برخ ی مصرفکنن دگان ب رای ب از ک ردن درب شیش هها، ب ا مش کل مواج ه میش وند .هــدف تحقیــق حاضــر بررســی نیروهــای وارده بــر درب بســتهبندی دهــان پهــن از طــرف مصرفکننــده و همچنی ن یافت ن ارتب اط بی ن گش تاور اعمال ی ب ا ویژگیه ای آنتروپومت ری و فیزیولوژیک ی اف راد میباش د .بنابرای ن، طراح ی و بس ته بن دی شیش ههای ده ان په ن میتوان د ب ر اس اس حداق ل گش تاور قاب ل اعم ال توس ط گ روه مص رف کنن دگان انج ام ش ود.
س پس از طری ق راب ط USB ب ه رایان ه متص ل میش ود. از ی ک شیش ه پ ر ب ه وزن 1100 گ رم و ب ا قط رخارج ی mm 58 اس تفاده و مقادی ر نی روی اعمال ی ب رای 10 پس ر و 10 دخت ر دانش جو ثب ت گردی د. س پسبــا اســتفاده از نرمافــزار 17Minitab یــک رابطــه ریاضــی بیــن گشــتاور اعمالــی بــه درپــوش و ویژگیهــایآنتروپومت ری و فیزیولوژیک ی اف راد ب ه دس ت آم د.
افتههــا: بــا مقایســه نتایــج بدســت آمــده، مشــخص گردیــد کــه تمرکــز نیروهــا هنــگام بازکــردن درب بســتهبندی دهــان پهــن بــر روی انگشــت اشــاره میباشــد. محاســبه گشــتاور از طریــق روابــط ریاضــی بــاس تفاده از مقادی ر نی روی ان دازه گی ری ش ده نش ان داد ک ه بیش ینه گش تاور اعمال ی م ردان Nm 36/10 ب رای زن ان Nm 66/7 اس ت. مطاب ق آزم ون آم اری F ب رای گش تاور )متغیرپاس خ( در س طح معن یداری 50/0، مق دار p-value ب رای گ روه م ردان و زن ان ب ه ترتی ب 0/011 و 0/008 ب ه دس ت آم د، ک ه میت وان نتیج هگرف ت مش اهدات ص ورت گرفت ه از لح اظ آم اری، معن ادار ب وده اس ت.
نتیجهگی ری: بررس یهای آم اری مش خص ک رد ک ه ابع اد دس ت و نی روی عضلان ی بیش ترین س هم را داعم ال نی رو دارا هس تند. ب ه ع لاوه نتای ج مش خص ک رد ک ه ب رای شیش ه م ورد نظ ر، ش رایط بس تهبندیبای د ط وری تنظی م ش ود ک ه ب رای مصرفکنن دگان ب ا کمتری ن ت وان فیزیک ی )درای ن تحقی ق گش تاوریمع ادل Nm 11/5( قاب ل ب از ش دن باش د. تمامی حقوق نشر برای دانشگاه علوم پزشکیهمدان محفوظ است.
روش کار: در مقال ه حاض ر ابت دا ب ا س اخت ی ک دس تگاه اندازهگی ری نی رو، متش کل از حس گرهای FSR ب ه بررس ی توزی ع نی رو در ک ف و انگش تان دس ت پرداخت ه ش د. دس تگاه ش امل 19 حس گر میباش د ،14 ع دد از آنه ا روی انگش تان و 5 ع دد ب ر ک ف دس ت نص ب میش وند. ه ر حس گر از طری ق 2 س یم ب ه درای ور
مقدمه
انــواع بســته بندیها چــه از غذایــی و چــه دارویــی و ســایر محص ولات اخی راً ب ا س ختیهایی جه ت ب از ش دن توس ط اف راد ســالخورده مواجــه شــدهاند] 1[. در یــک تحقیــق در مجلــه یــورز )Yours( در س ال 2004، مش خص ش د ک ه 91% از اف راد ب الای
50 س ال ب ا بازک ردن بس تهبندی ها مش کل دارن د و ح دود 71% از آنهــا بــه هنــگام بــاز کــردن، بــه خــود صدمــه وارد میکننــد 2][. مســاله قابلیــت بــاز شــدن بســته بندیها یــک موضــوع مهــم ب رای اف راد مس ن و همچنی ن آنهای ی ک ه دارای ناتوان ی جس می و حرکتــی هســتند، می باشــد] 3[. البتــه ایــن مســاله محــدود بــه ســالمندان نبــوده و بــه دلایــل مختلــف از جملــه تنظیمــات نادرســت بســته بنــدی، بــرای ســایر گــرو ههــای ســنی نیــز میتوان د مش کل و ی ا حت ی مخاط ره آمی ز باش د. مس ئله بررس ی ارگونومیکــی بســته بندی های شیشــه های دهــان پهــن از دیربــاز م ورد توج ه محقق ان مختل ف ق رار داش ته اس ت ک ه هرک دام ب ه دنبــال بررســی نیــرو و گشــتاور اعمالــی توســط مصرفکننــدگان مختلــف روی بســته بندی مــورد نظــر بودنــد تــا بتواننــد توانایــی مصرفکننــده در مواجــه بــا ایــن بســته بندیها را بســنجند. در ای ن قس مت ب ه بررس ی تحقیق ات گذش ته میپردازی م ک ه ه ر ی ک رویک رد مختلف ی ب رای س نجش قابلی ت ب از ش دن ای ن ن وع از بســته بندیها داشــتهاند. اولیــن پژوهشهــای انجــام شــده در ای ن زمین ه توس ط توم اس برن ز) 1981( ص ورت گرف ت] 4[. ایــن مطالعــه بــه منظــور بررســی عینــی نیروهــای وارده توســط مصرفکننــده هنــگام بــاز کــردن محصــول انجــام شــد. بنابرایــن ی ک اب زار اندازهگی ری ب ه ط ور مش خص طراح ی ش د ت ا نی روی فشــاری و همچنیــن گشــتاور اعمــال شــده توســط مصرفکننــده را قرائ ت کن د. در ای ن مطالع ه چه ار بس ته بندی م ورد اس تفاده ق رار گرف ت. در انته ا ب ا رس م نمودارهای ی دادهه ای ب ه دس ت آمــده از نمونههــای مختلــف را بــا هــم مقایســه شــدند. در ســال 1988 ایمــران و همــکاران بــا اســتفاده از گشتاورســنج مخصــوص کــه بســتهبندی را بــه صــورت عمــودی نگــه میداشــت، گشــتاور وارده ب ر شیش ه ده ان په ن را ارزیاب ی ک رد. ب رای قط ر درب 47 میلیمت ر، میانگی ن گش تاور اعمال ی Nm 62/4 ب ود، درحالیک ه اطلاعــات آنهــا بــه صــورت مجــزا بــرای آقایــان و خانمهــا آورده نشــده بــود] 5[. تحقیقــی توســط ووربیــج و اســتینبکرز) 2002( انجــام شــد کــه بــا اســتفاد از یــک وســیله شــبیه شیشــه دهــان گش اد توانس تند می زان گش تاور اعمال ی توس ط اعض ای نمون ه را ب ه دس ت آورن د. قط ر درب 66 میلیمت ر و حداکث ر گش تاور ثب ت ش ده ب رای م ردان Nm 6/8 و بـرای خانمه ا Nm 6/5 ب ود] 6[.
در یــک مطالعــه در کشــور انگلســتان توســط لنگلــی و همــکاران 2005)(، وس یله ای ب ا قط ر درب 75 میل ی مت ر ب ا اج زای واقع ی؛ یعن ی درب آهن ی و بدن ه شیش ه ای س اخته ش د. در ای ن مطالع ه اف راد آزاد بودن د ک ه بایس تند ی ا بنش ینند و شیش ه را ه ر گونه که میخواهن د، بگیرن د. نتای ج ب ه ص ورت گرافیک ی ب رای گش تاور ب ه ازای س ن ارائ ه ش د. میانگی ن پی ک گش تاور ب رای م ردان Nm 7 و ب رای زن ان Nm 4 ب ود. در ی ک آزم ون دیگ ر شیش ه ثاب ت ب وده و ب ا ی ک دس ت آن را ب از کردن د. در ای ن حال ت م ردان ب ه ط ور متوســط Nm 32/6 و زنــان Nm 7/3 گشــتاور وارد کردنــد] 7[. ســو و همــکاران) 2009( بــا ســاختن یــک وســیله جدیــد مجهــز ب ه نیروس نج و گشتاورس نج، مب ادرت ب ه آنالی ز همزم ان گش تاور و نیــرو کردنــد. پیــک گشــتاور بــرای بــار 5 کیلوگــرم برابــر Nm 1/907 ب ود] 8[. ک و و هم کاران) 2009(، پ س از اندازهگی ری ق د ،وزن و ابع اد دس ت 20 نف ر از آنه ا خواس تند ت ا در حال ت نشس ته ابت دا ی ک چنگ ش دقی ق و س پس چنگ ش قدرت ی اعم ال کنن د .س پس ب ا دانس تن ش عاع 33 میلیمت ر و ب ا اس تفاده از تع دادی معــادلات، یــک دامنــه گشــتاور Nm 31/2- 59/7 بــرای چنگــش دقیــق و Nm 2-54/7 بــرای چنگــش قدرتــی بدســت آمــد] 9[. یوکســال و همــکاران) 2010(، اندازه گیریهایــی روی قطرهــای مختلــف دربهــا کــه شــامل اندازه گیریهــای تکرارشــونده روی قطــر 75 میلیمتــر بودنــد، انجــام دادنــد. پیــک گشــتاور بــرای م ردان و زن ان ب ه ترتی ب Nm 8/5 و Nm 2/4 ب ود] 10[. کارس و هم کاران) 0102(، 21 نف ر را ب ا ی ک وس یله مخص وص م ورد آزمایــش قــرار دادنــد. قطــر درب 73 و قطــر بدنــه 80 میلی متــر بــود. میانگیــن ســن، قــد، وزن و ابعــاد دســت اندازهگیــری شــد .افــراد میتوانســتند بــه دلخــواه خــود بایســتند یــا بنشــینند و وســیله طــوری طراحــی شــده بــود کــه یــک مجموعــه محــدود کنن ده گش تاور ب ه ان دازه Nm 3 داش ته باش د. س رعت چرخان دن بوس یله نش ان گرهای ضب ط حرک ت ک ه متص ل ب ه وس یله بودن د ، اندازهگی ری ش ده و میانگی ن نی رو اندازهگی ری ش ده ب رای اف راد جــوان N 4/95 و بــرای افــراد مســن 1N/86 بــود. نتایــج نشــان داد کــه افــراد مســن نســبت بالاتــری از حداکثــر تــوان خــود را اعم ال میکنن د] 11[. راوس ون و یوکس ال) 2011(، ب ا اس تفاده از تجهی زات مش ابه وربی ج، گش تاور تولی د ش ده توس ط 34 نف ر ب ر روی س ه قط ر مختل ف درب) 55 و 75 و 110 میلیمت ر( ب ا 7 ن وع مختل ف چنگ ش را اندازهگی ری کردن د] 12[. ای ن محقق ان فق ط اندازه هــای دســت را اندازهگیــری کردنــد و داده هــای گشــتاور ه م فق ط در م ورد درب ب ا قط ر ب زرگ ارائ ه ش د ک ه در نتیج ه مــردان Nm 5/9 و زنــان Nm 13/7 گشــتاور وارد کردنــد] 21[. تحقیقــات جدیدتــری نیــز در زمینــه اصطــکاک انگشــتان دســت درهن گام بازک ردن و نیروه ای چنگش ی انج ام ش ده اس ت ک ه ب ا تاکی د ب ر فیزیول وژی دس ت ب وده و ب ر ب از ک ردن درپ وش ظ روف تاکی دی ندارن د] 13[. در ج دول 1 خلاص ه ای از تحقیق ات قبل ی و محدودیتهــای هریــک ارائــه شــده اســت.
تف اوت مطالع ه حاض ر ب ا تحقیق ات انج ام گرفت ه در گذش ته در بررس ی نیروه ای وارده ب ه ک ف دس ت مص رف کنن ده ب ه ص ورت مجــزا می باشــد در حالــی کــه در مطالعــات گذشــته بــا یــک دســتگاه مخصــوص گشــتاور کلــی وارده توســط مصرفکننــده را میســنجیدند. همچنیــن از نقــاط ضعــف کارهــای پیشــین، عــدم اندازهگیــری ویژگی هــای آنتروپومتریــک بــه صــورت مجموعــه نظی ر ابع اد دس ت، ق د، وزن و نی روی عضل ه می باش د ک ه البت ه بعض ی از مطالع ات ای ن مقادی ر را ب ه ص ورت م وردی اندازهگی ری کردهان د ول ی اس تفاده ای از آنه ا در نتای ج نکردن د. در ای ن تحقیق ق د، وزن و ابع اد دس ت اف راد اندازهگی ری ش د ت ا بت وان رابط ه ای بیــن ایــن ویژگیهــا و گشــتاور اعمالــی از طــرف مصرفکننــده را جس تجو ک رد. در ای ن مقال ه م ا ابت دا ب ا س اخت ی ک دس تگاه مخص وص ب ه بررس ی نیروه ای وارده ب ر درس ت هن گام بازک ردن درب شیشــه بســتهبندی دهــان پهــن میپردازیــم و در ادامــه بــا اســتفاده از یــک رابطــه ریاضــی گشــتاور اعمالــی بــه درب را محاســبه میکنیــم. ســپس بــا اندازهگیــری ابعــاد انتروپومتریــک و فیزیولوژی ک و انج ام آزم ون PLS، ارتب اط بی ن ای ن ویژگیه ا و گش تاور وارده را میس نجیم. ب ا تعیی ن گش تاور قاب ل اعم ال و ایمــن مصــرف کننــدگان، معیــار مفیــدی بــرای تنظیمــات بســته بن دی توس ط تولی د کنن ده ب ه دس ت خواه د آم د.

تصوير 1: دستگاه پیشنهادی متشکل از سنسورهای FSRروش کار
طراحی دستگاه آزمون
بهمنظــور محاســبه نیروهــای وارد بــر انگشــتان و همچنیــن کــف دســت هنــگام اعمــال نیــرو بــه درب شیشــه های دهانپهــن در
جدول 1: تحقیقات گذشته و نقاط قوت و ضعف آن
نقاط ضعف پژوهش نقاط قوت پژوهش سال
انتشار نام محقق
عدم توضیح در مورد نحوه خروجی دستگاه و گزارش صحیح
به صورت عددی و واضح عدم بیان ویژگیهای آنتروپومتری استفاده از بسته بندی های مختلف، استفاده از نمونه آماری بزرگ 1981 ]4[ Berns
استفاده از سالمندان در پژوهش و عدم ارائه اطلاعات مجزا برای خانم ها و مردان استفاده از نمونه آماری با اندازه مناسب و معرفی دستگاه مورد استفاده 1988 ]5[ Imrahn
اطلاعات فقط در مورد یک وسیله آورده شد سه نوع وسیله اندازه گیری ساخته شده، اندازه گیری ویژگیهای آنتروپومتری 2000 ]2[ DTI
عدم اندازه گیری ابعاد دست استفاده از نمونه آماری بزرگ با سنین مختلف، نشان دادن شکل دستگاه مورد استفاده 2001 ]6[ Voorbij
عدم اندازه گیری ابعاد دست، وزن و قد استفاده از نمونه آماری بزرگ با سنین مختلف 2005 ]7[ Langley
مشخص نبودن نمونه آماری ساخت دستگاه به منظور آنالیز همزمان نیرو و گشتاور 2009 ]8[ Su
نمونه آماری کم و عدم ارائه اطلاعات در مورد گشتاور استفاده از یک دستگاه مخصوص محاسبه نیروی اعمالی توسط اعضای نمونه، اندازه گیری ابعاد دست و قد و وزن 2009 ]9[ Kuo
استفاده از دستگاه پژوهشهای پیشین، عدم اندازه گیری ابعاد دست، قد و وزن انجام آزمایشات زیاد با تعداد افراد بالا، گروه های سنی متنوع 2009 ]10[ Yoxall
نمونه آماری کم، داشتن یک مجموعه محدود کننده گشتاور ساخت یک وسیله جدید برای مشخص کردن نیرو ، اندازهگیری ابعاد دست و قد و وزن ضبط سرعت چرخاندن 2010 ]11[ Carse
استفاده از تجهیزات محققان گذشته، نمونه آماری کم و ارائه اطلاعات فقط در مورد یک قطر معرفی 7 نوع مختلف از نحوه چنگش بسته بندی ،اندازه گیری گشتاور روی سه نوع قطر مختلف 2011 Rowson ]12[
نمونه آماری با تعداد کم و تنها محدود به جنس مؤنث ساخت دستگاه جدید برای اندازهگیری نیرو انگشتان و
گشتاورو بررسی دو حالت مختلف از نوع چنگش بسته بندی 2014 ]14[ Huang
ای ن تحقی ق، دس تگاه مخصوص ی طراح ی و س اخته ش د ک ه در تصویــر 1 ملاحظــه می شــود.
ایــن دســتگاه شــامل 19 حســگر مقاومــت حســاس دربراب ر نیــرو )Force-Sensing Resistor( اس ت ک ه مطاب ق تصوی ر 2 در محل ه ر ی ک عض لات ک ف دس ت و ه ر بن د از انگش تان، چس بانده می شــوند. دلیــل اینکــه حســگرها بــر روی دســتکش مخصــوص نصــب نشــدند، تفــاوت اندازههــای کــف دســت اعضــای نمونــه میباش د؛ ب ه همی ن دلی ل حس گرها ب ا چس ب ب ه نق اط م ورد نظ ر روی ک ف دس ت چس بانده می ش وند .FSR مقاوم ت حس اس ب ه نیروس ت ک ه ب ا افزای ش نی روی وارد بر س طح فعال ش، مقاومت آن کاهــش می یابــد. تکنولــوژی حســگرهای نیــرو کاربردهــای بس یاری دارد. ب ه عن وان مث ال در عل وم توانبخش ی و ش اخه های تحقیقــات آن ماننــد بیومکانیــک و ارگونومــی، سالهاســت کــه FSR بــه عنــوان ابــزار اندازهگیــری و تســت محصــول اســتفاده ش ده است. ای ن حس گرها قادرن د نی رو را در دامن ه N 001-1/0 اندازهگیــری کننــد. همچنیــن مقادیــر نیــرو بــا فرکانــس Hz 01 ب ه رایان ه انتق ال می یاب د. ب ه منظ ور کالیبراس یون حس گرها، س ه مرحل ه ط ی ش ده اس ت: 1- ابت دا تم ام اع داد ب ه ج ز صف ر در خروجــی نرمافــزار در حالتــی کــه دســتگاه در حالــت بــدون بــار )No Load( می باش د را صف ر میکنی م.2- وزن ه ی ک کیلوگرم ی روی ه ر حس گر ق رار میدهی م .3- ضری ب کالیبراس یون را تعدی ل نمــوده و دورافــت) Offset( را تعییــن میکنیــم.

تصوير 2: چگونگی قرارگرفتن حسگرها درکف دست
طريقه آزمايش
طریق ه انج ام آزمای ش ب ه ای ن ش کل اس ت ک ه ه ر ش رکتکننده در آزمــون همان طــور کــه در حالــت عــادی شیشــه دهــان پهــن را بــاز میکننــد، ایــن آزمایــش را انجــام میدهــد. افــراد ش رکتکننده در ای ن آزمای ش ب ه دلی ل محدودی ت در جابجای ی و تنظی م دس تگاه، از بی ن دانش جویان دانش گاه فردوس ی مش هد انتخــاب شــدند. بســتهبندی مــورد اســتفاده در ایــن آزمایــش در تصویــر 3 مشــاهده میشــود. بــه منظــور هرچــه واقعی تــر شــدن شــرایط از یــک بســته بندی دارای محتویــات اســتفاده شــد و میــزان گشــتاور بســته بنــدی در تمــام آزمونهــا یکســان اســت .مش خصات بس تهبندی م ورد اس تفاده در ج دول 2 آم ده اس ت. در هن گام اعم ال نی رو توس ط ه ر ش رکتکننده، اطلاع ات نیروه ا از طری ق درای ور مخص وص ب ه نرم اف زار کامپیوت ری دس تگاه منتق ل می شــود.

استفاده

مورد

بندی

بسته
:3

ر
ي
تصو

استفاده

مورد

بندی

بسته

:3



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید