И.о. заведующего лабораторией средств индивидуальной защиты и промышленных экзоскелетов
e-mail: ppe-lab@irioh.ru
Acting Head of the Laboratory and Researcher at the Laboratory for Personal Protective Equipment and Industrial Exosceletons
e-mail: ppe-lab@irioh.ru
Младший научный сотрудник лаборатории средств индивидуальной защиты и промышленных экзоскелетов
e-mail: ppe-lab@irioh.ru
Junior research assistant at the Laboratory for Personal Protective Equipment and Industrial Exosceletons
e-mail: ppe-lab@irioh.ru
Младший научный сотрудник лаборатории средств индивидуальной защиты и промышленных экзоскелетов
e-mail: ppe-lab@irioh.ru
Junior research assistant at the Laboratory for Personal Protective Equipment and Industrial Exosceletons
e-mail: ppe-lab@irioh.ru
Инженер лаборатории средств индивидуальной защиты и промышленных экзоскелетов
e-mail: ppe-lab@irioh.ru
Engineer at the Laboratory for Personal Protective Equipment and Industrial Exosceletons
e-mail: ppe-lab@irioh.ru
Техник лаборатории средств индивидуальной защиты и промышленных экзоскелетов
e-mail: ppe-lab@irioh.ru
Technician at the Laboratory for Personal Protective Equipment and Industrial Exosceletons
e-mail: ppe-lab@irioh.ru
Введение. Объектом исследования являлась динамика функционального состояния организма человека при выполнении физической работы с применением промышленного экзоскелета, предназначенного для разгрузки мышц спины и рук при подъёме, опускании, переносе и удерживании грузов массой до 50 кг.
Цель исследования — оценка безопасности применения промышленного экзоскелета при моделировании трудовой деятельности.
Материалы и методы. Оценка функционального состояния человека проводилась в рамках разработанной лабораторной модели трудовой деятельности потенциального потребителя промышленного экзоскелета с использованием медико-биологических методов: врачебный осмотр, регистрация биомеханики движений и анкетирование. Полученные данные подвергали статистическому анализу.
Результаты. Использование промышленного экзоскелета не сказывается на общем функциональном состоянии добровольца и не ограничивает движения в области нижних конечностей, но может частично ограничивать движения в плечевых суставах и затруднять выполнение движений в грудопоясничном отделе позвоночника. Доброволец может испытывать локальный дискомфорт в местах соприкосновения деталей экзоскелета с кожей: в передней поверхности лучезапястного сустава, ладонных поверхностях кисти, передней поверхности бедра, области поясничного отдела позвоночника.
Ограничения исследования. В исследовании участвовали только 12 респондентов, что может ограничивать возможность распространения данных на генеральную совокупность, но в ходе статистической обработки между результатами не было выявлено противоречивых значений у разных участников. Исследование безопасности использования промышленного экзоскелета проводилось в лабораторных условиях, которые не полностью воспроизводили реальные и упускали часть факторов, которые воздействуют на работника на производстве, но условия, связанные напрямую с применением промышленного экзоскелета, были воспроизведены.
Выводы. Исследование позволяет сделать вывод о безопасности использования промышленного экзоскелета в том случае, если производственные операции, выполняемые в нем, аналогичны разработанной лабораторной модели. Не было показано негативного влияния на общее состояние добровольцев и амплитуду движений нижних конечностей. Были отмечены ограничения движений верхних конечностей и в грудопоясничном отделе позвоночника, связанные с конструктивными характеристиками промышленного экзоскелета. Требуется изменение особенностей промышленного экзоскелета, которые могут приводить к формированию микротравм.
Этика. Исследование проведено с соблюдением протокола «Исследование безопасности и эффективности применения промышленного экзоскелета», одобренного Локальным этическим комитетом ФГБНУ «НИИ МТ» (протокол № 1 заседания Локального этического комитета от 25.01.2023 г.).
Участие авторов:Шупорин Е.С. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;Чудова Е.С. — написание текста, редактирование;Ильенко О.В. — концепция и дизайн исследования, написание текста;Вага И.Н. — сбор и обработка данных;Моткова Т.Ю. — сбор и обработка данных.
Финансирование. Финансирование осуществлялось в рамках выполнения Государственного задания по фундаментальным научным исследованиям. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Дата поступления: 14.11.2024 / Дата принятия к печати: 19.12.2024 / Дата публикации: 07.02.2025
Introduction. The object of the study was the dynamics of the functional state of the human body when performing physical work using an industrial exoskeleton designed to unload the muscles of the back and arms when lifting, lowering, carrying and holding loads weighing up to 50 kg.
The study aims to assess the safety of using an industrial exoskeleton in labor modeling.
Materials and methods. The authors assessed the functional state of a person within the framework of the developed laboratory model of the labor activity of a potential consumer of an industrial exoskeleton using biomedical methods: medical examination, registration of biomechanics of movements and a questionnaire. The data obtained was subjected to statistical analysis.
Results. The use of an industrial exoskeleton does not affect the overall functional condition of the volunteer and does not restrict movement in the lower extremities, but it may partially restrict movement in the shoulder joints and make it difficult to perform movements in the thoracolumbar spine. The volunteer may experience local discomfort in the places where the exoskeleton parts come into contact with the skin: in the anterior surface of the wrist joint, the palmar surfaces of the hand, the anterior surface of the thigh, and the lumbar spine.
Limitations. Only 12 respondents participated in the study, which may limit the possibility of data dissemination among the general population, but statistical processing did not reveal conflicting values between the results of different participants. The authors conducted a safety study on the use of an industrial prov exoskeleton in laboratory conditions that did not fully reproduce real ones and overlooked some factors affecting an employee in production. But the conditions directly related to the use of an industrial exoskeleton were reproduced by the authors.
Conclusion. The study allows us to conclude that the use of an industrial exoskeleton is safe if the production operations performed in it are similar to the developed laboratory model. There was no negative effect on the general condition of the volunteers and the range of movements of the lower extremities. Limitations of the movements of the upper extremities and in the thoracolumbar spine were noted, related to the design characteristics of an industrial exoskeleton. It is necessary to change the features of an industrial exoskeleton, which can lead to the formation of microtrauma.
Ethics. The study was conducted in compliance with the protocol "Safety and Effectiveness study of industrial exoskeletons", approved by the Local Ethics Committee of Izmerov Research Institute of Occupational Health (Minutes No. 1 of the meeting of the Local Ethics Committee dated 01/25/2023).
Contributions:Shuporin E.S. — research concept and design, writing, editing;Chudova E.S. — writing, editing;Ilyenko O.V. — research concept and design, writing;Vaga I.N. — data collection and processing;Motkova T.Y. — data collection and processing.
Funding. The funding was provided as part of the State Assignment for Basic Scientific Research. The study had no funding.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Received: 14.11.2024 / Accepted: 19.12.2024 / Published: 07.02.2025
The authors declare that there are no conflicts of interest present.