Те, що відчуває зварювальник, стає видимим - науковці дослідили фізичні навантаження
Розсипаючи іскри, яскрава мерехтлива дуга дає уявлення про надзвичайно високі температури, які можна витримати лише в спеціальному захисному одязі. Попри все, людина працює з великою концентрацією енергії, використовуючи зварювальний пальник, щоб забезпечити з'єднання металу.
Восьмигодинний робочий день зварювальника є надзвичайно фізично виснажливим. Наскільки виснажливий, з'ясовували в дослідженні кафедри спортивної медицини Університету Юстуса-Лібіха (JLU). «Те, що відчуває зварювальник, стає видимим», - пояснює директор Університету, професор Франк К. Мурен (Frank C. Mooren). Метою було дослідити, де в м'язовій системі лежать основні навантаження. На основі наукових висновків можна розробити програми компенсаторних вправ і дати рекомендації щодо постави, які захистять працівників у плані запобігання наслідків односторонніх навантажень і постійних тілесних ушкоджень.
Метою роботи було дослідити, де в м'язовій системі розташовуються основні навантаження. На основі наукових висновків можна розробити програми компенсуючих вправ і дати рекомендації щодо положень, які захистять працівників для запобігання наслідків одностороннього навантаження та постійних травм.

Команда проекту (зліва направо): д-р Карстен Крюгер, Ян Хассельбаум, Кармен Петерманн, професор Франк К. Мурен
Отримані дані використовуються при розробці нових ергономічних зварювальних пальників, дослідницький проект підтримується компанією ABICOR BINZEL. Протягом двох років інноваційна компанія фінансувала дослідження, яке було викладене в докторській дисертації. Науковці з Кугельберга в Гіссені відкрили нові горизонти співпраці. Професор Франк К. Мурен зазначив, що «спорт та медичні показники здоров'я професійних зварників не такі вже й далекі одне від одного». Як спортсмени високого класу, так і професійні зварювальники, працюють на повну силу та при цьому однаково втомлюються. Разом з фізичною втомою знижується продуктивність роботи та концентрація уваги. Протягом звичайного восьмигодинного робочого дня зварювальник піддається серйозним фізичним навантаженням. Тривале перебування в незмінному положенні, високі температури, вага зварювального пальника, захисного одягу, включаючи краги та зварювальну маску, а також високоточна робота з матеріалами - будь то міцна сталь або чутливий алюміній - виснажують працівника до граничного рівня.
Дослідження як challenge
Щоб отримати уявлення про навантаження, «я сама тримала в руках зварювальний пальник», - розповідає Кармен Петерманн. Тендітна науковець у галузі спорту та спортивний терапевт з Гейдельберга подала заявку на докторську дисертацію, оголошену кафедрою спортивної медицини в Гіссені та компанією ABICOR BINZEL, і отримала контракт. Разом з науковим співробітником спортивного інституту, доктором Карстеном Крюгером, який керує докторською дисертацією, їй спочатку довелося розібратися в тому, як відбувається зварювання. «Існуюча статистика показує, що зварювальники все частіше мають проблеми зі спиною та плечима», - описує підхід Крюгер. Тому було вирішено зосередити дослідницьку роботу на задіяних м'язових групах.
Методи дослідження, що використовуються в спортивній медицині, були адаптовані до незвичного завдання - вимірювання фізичних навантажень зварювальника. «Ми використовували комбінацію різних, взаємодоповнюючих методів», - пояснює науковий асистент.
Протягом 60-хвилинної підготовки піддослідного електроди для вимірювання ЕМГ були закріплені на восьми досліджуваних м'язах та закріплений тонометр. Після цього вперше вимірювали рівень лактату в крові та визначали артеріальний тиск і частоту серцевих скорочень. Після приблизно 10 хвилин динамічної розминки для відповідних м'язів, де кожна вправа складалася з 3 підходів по 15 повторень, проводилися тести на максимальну силу для досліджуваної м'язової системи. Вони включали максимальне статичне напруження м'язів протягом 5 секунд у певній фізичній позиції, характерній для відповідного м'яза. Потім було виконано власне зварювання за допомогою процесу MAG із застосуванням газу M21. Використовувалися положення PF (положення з піднятими руками) сидячи та PD (горизонтальне/над головою) стоячи. У кожному положенні зварювання виконувалося по 5 підходів по 5 хвилин з паузами по 30 секунд між підходами.
Після кожної з двох позицій вимірювали рівень лактату в крові, артеріальний тиск і частоту серцевих скорочень, а також проводили опитування щодо суб'єктивного сприйняття навантаження під час зварювальних робіт. Для оцінки суб'єктивного сприйняття навантаження використовували шкалу Борга*. За цією шкалою від 6 до 20 балів, ступінь навантаження лінійно зростає зі збільшенням продуктивності і може бути співставлена з фізіологічними параметрами вимірювання. Після першої зварювальної роботи, яка тривала майже 1 годину, знову було проведено тест на максимальне навантаження та вимірювання сили кисті руки на м'язах.

Інтенсивна підготовка: Підготовка електродів для ЕМГ - тестів, розминаючі вправи та вимірювання максимального навантаження.
Аналіз за шкалою Борга
М'язова активність вимірювалася за допомогою 8-канального ЕМ та програмного забезпечення для автоматизованого запису та аналізу даних. Зварювальні роботи фіксувалися відеокамерою. На руці вимірювали вісім м'язів: Mm. flexor (м'язи-згинання передпліччя), Mm. extensor (м'язи-розгинання передпліччя), M. biceps brachii (м'яз- згинання плеча), M. triceps lateralis (м'яз- розгинання плеча), M. deltoideus pars mediale (великий плечовий м'яз), M. trapezius pars ascendens (м'яз шиї), M. infraspinatus (м'яз- згинання плеча) і M. erector spinae pars lumbalis (м'яз- розгинання попереку). Електроди накладали паралельно м'язам та фіксували гнучкою стрічкою, щоб запобігти зісковзуванню електродів через потовиділення.
Результати сприйняття навантаження (мал. 1) показують, що зварювальники відчувають значно менше навантаження під час роботи зі зменшеною вагою пальника. Про це також свідчать дещо нижчі показники артеріального тиску.
Найважливішим результатом є те, що м'язове навантаження на 5 з 8 м'язів значно нижче в обох позиціях зварювання при використанні пальника ABIMIG® GRIP A LW з полегшеним шланговим пакетом. На мал. 2 показані результати для позиції PD, а на мал. 3 - для позиції PF. Зокрема м'язи плеча та рук зазнають значно меншого навантаження. У разі безперервної роботи це призводить до зменшення кількості скарг і, як наслідок, до скорочення часу простою через травми.

Мал. 1:
Результати суб'єктивного відчуття навантаження за шкалою Борга

Мал. 2:
Результати м'язової активності 8 різних м'язів під час зварювання в положенні PF (стоячи)

Мал. 3:
Результати м'язової активності 8 різних м'язів під час зварювання в положенні PD (сидячи)
* Шкала Борга - це метод оцінки, винайдений професором доктором Гуннаром Боргом (Стокгольм) для оцінки суб'єктивно фізичного навантаження.
Практичний досвід підтверджує результати досліджень
Додаткова дослідницька кампанія, проведена постачальником автомобільної промисловості, де пальник ABIMIG® GRIP A LW використовувався протягом декількох місяців, підтверджує вищезгадані дослідження. Зварювальники дали дуже позитивні відгуки та не хотіли розлучатися з пальником ABIMIG® GRIP A LW. «Мої скарги на плечі практично зникли», - підтверджує один зі зварювальників у своїй короткій заяві!
«Ми постійно розробляємо нові зварювальні пальники, щоб зварювальник міг працювати з необхідною точністю». Ян Хассельбаум, який працює у відділі продажів
та маркетингу компанії ABICOR BINZEL. «Наші розробки зосереджені на людині, - зварювальнику». Професор Мурен додає: «Ми бачимо, що компанії все частіше розглядають працівників як капітал, який потрібно захищати». Управління охорони здоров'я все частіше знаходить своє місце в компаніях. Збільшення тривалості трудового життя кваліфікованого персоналу, підтримка їх фізичної форми та здоров'я повинно бути метою будь-якого роботодавця.
Спортивний науковець та медик Мурен описує співпрацю з «глобальним гравцем» з Бузека як щасливий випадок, який стався завдяки особистим контактам. «Генеральний директор ABICOR BINZEL доктор Еміль Шуберт працював у спортивному інституті над діагностикою працездатності», - згадує він. Проте в якийсь момент розмова перестала стосуватися фізичної працездатності піддослідного. «Ми обговорювали працездатність у розрізі не лише спорту, а й роботи. Працездатність пов'язана з рівнем втоми і це можливо проілюструвати».
Так виникла ідея співпраці. «Наші розробники працюють над проектуванням максимально зручних для користувача зварювальних пальників. При цьому враховується практичний досвід робітників», - пояснює Хассельбаум, що є однією з причин фінансування компанією докторської дисертації, в якій співпраця зі спортивними науковцями з Гіссена описується як “інтенсивна та захоплююча”.
Висновок: Підсумовуючи, можна стверджувати, що під час зварювальних робіт у положеннях PF та PD напружуються насамперед м'язи плеча та руки, і що зварювальний пальник з полегшеним шланговим пакетом виявився вигіднішим та менш навантажуючим.

Стоячи чи сидячи - зварювальний пальник з полегшеним шланговим пакетом зменшує навантаження на м'язи плечей та рук
Зварювальні пальники серії ABIMIG® GRIP A LW з полегшеним шланговим пакетом вже більше року використовуються в промислових масштабах та отримали дуже позитивні відгуки від професійних зварювальників. Відмінний баланс та злегка вигнуте руків'я зручно лежать в руці, а зменшення ваги означає, що зварювальники відчувають менше навантаження в повсякденній роботі. Це стало можливим значною мірою завдяки використанню легких металевих компонентів для кабелів, що знаходяться під напругою, в шлангових пакетах, де традиційна мідь була замінена на компоненти з легких металів. Незважаючи на зменшену вагу, зварювальні пальники повністю придатні для промислового використання та відповідають чинним стандартам і нормам, зокрема, DIN/EN 60974-7.
М'язи шиї

M. trapezius

M. infraspinatus

M. deltoideus medialis

M. erector spinae
М'язи рук

M. biceps brachii caput breve

M. triceps brachii caput lateralis

Mm. flexor

M. erector spinae
М'язи спини

M. erector spinae