آنتروپومتری Anthropometery

حرکات طبیعی یکی از مهمترین بخشها در انجام کار با راندمان بالا تلقی می‌گردد. لذا باید محیط کار را به گونه‌ای طراحی نمود تا با ابعاد بدن کارگر کاملاً تطبیق داشته باشد در چنین وضعیتی نیاز به دانستن این ابعاد جهت طراحی محیطهای کاری اهمیت بسزایی داشته و پاسخگوی این نیاز مهم آنتروپومتری می باشد.

آنتروپومتری Anthropometery کلمه ای یونانی است که از دو واژة
 Anthropo به معنی انسان – گونه انسان
و   metery به معنی سنجش تشکیل شده است.
 

بطور کلی اندازه گیری ابعاد بدن در دو وضعیت صورت می گیرد:
1.  وضعیت ساکن ( ثابت )
2.  وضعیت متحرک

وضعیت ساکن :
در وضعیت ثابت اندازه گیری بدن در حالتی صورت می گیرد که بدن هیچ حرکتی نداشته باشد و این اندازه گیری را اصطلاحاً آنتروپومتری استاتیک می گویند.

وضعیت متحرک :
در وضعیت متحرک اندازه گیری ابعاد بدن در حالتی که بدن در حال حرکت می باشد، صورت خواهد گرفت. این اندازه گیری نیز آنتروپومتری دینامیک گفته می شود.

بطور کلی آنتروپومتری شامل اندازه گیری
-  اندازه های مختلفی از طول بدن
-  وزن و حجم اندام ها
-  فضای حرکتی و زوایای حرکتی هر یک از اندازه ها بوده و در نهایت تهیه آمار و اطلاعات منتج از آن در تعیین شکل و اندازه ابزار و وسایلی است که در محیط کار مورد استفاده این افراد قرار می گیرد.

بطور کلی آنتروپومتری در دو زمینه کاربرد دارد:
1. برای تطبیق و تناسب ماشین با انسان در جهت راحتی و افزایش راندمان کاربر
2. جهت استاندارد سازی وسایل و تجهیزات مورد استفاده برای یک فرد یا کل جامعه
 در این زمینه علاوه بر ابعاد بدن، نوع وسایل مورد استفاده، جنس و وضعیت بدن یا پوسچرPosture  و... مورد استفاده قرار می گیرد که البته مهمترین آنها سن‌، جنس و تفاوتهای نژادی می باشد.

برای استاندارد سازی نحوة تعیین هر یک از اندازه ها باید برای نوع اندازه گیری نیز، یک تعریف مشخصی وجود داشته باشد که ذیلاً تعاریف اصلی در اندازه گیری ابعاد بدن مورد بررسی قرار می‌گیرد.

1.ارتفاع Height
فاصلة عمودی یک قسمت از عضو بدن در وضعیت نشسته یا ایستاده تا زمین یا یک سطح افقی می باشد. مثلاً ارتفاع آرنج یا زانو تا زمین در حالت نشسته

        Elbow Height Standing                                                                       Sitting Height

        ارتفاع نشسته                                                                            ارتفاع آرنج، ایستاده    

2- پهنا Breadth
فاصله های بین دو نقطه در عرض بدن را گویند. مثلاً پهنای شانه یا باسن

Hip Breadth Sitting                                                                   Elbow to Elbow breadth

 پهنای نشستگاه، نشسته                                                                 پهنای عرضی  آرنج ها   

 3- عمق Depth
تعیین قطرهای افقی بدن در جهت عمود به محور طولی بدن مثال عمق شکم یا عمق قفسه سینه.

                                                              
Chest Depth                                                                    Thigh Depth

عمق سینه                                                                         عمق ران  

4- طول یا درازا Length
اندازه های بدست آمده در محور امتداد بدن بدست می آیند مانند طول دست.

 
Shoulder – elbow Length Sitting

طول شانه آرنج، نشسته

5- حدود دسترسی (reaches)

اندازه های بدست آمده در امتداد محور دست را گویند مانند فاصله پیش مشت جهت گرفتن اشیاء یا حد دسترسی نوک انگشت نشانه دست برای فشار دادن یک کلید.

Vertical grip reach

حد دسترسی بطور عمودی ایستاده

6- محیط ها Circumferences
برای مثال اندازه گیری محیط یا دور کمر که فاصله بدست آمده یک نقطه به نقطه دیگر یا همان نقطه بر روی صفحه ای است که بدن را قطع می کند. این صفحه می تواند عمودی، افقی و یا با زاویة معینی باشد.

Chest Circumference at Nipple
دور سینه در نوک پستان

Chest Circumference at
 Scyee

دور سینه در ناحیه زیر بغل

ٌWaist Circumference
دور کمر 

7- انحناها Curvatures
فاصله های اندازه گیری شده روی یک سطح منحنی روی بدن مثل انحنای چانه

 
انحنای کمر در حالت طول
Lumbar Curvature Vertical

8- برجستگی ها  Prominences
فواصل مربوط به بر آمدگی یک نقطه از بدن نسبت به نقطه دیگر مثل برآمدگی گوش یا برآمدگی بینی

9- فواصل Distances
برای مثال اندازه گیری فاصله نوک انگشتان دو دست در حالتی که کاملاً باز است.

ابزار اندازه گیری
وسایل و ابزار اندازه گیری ابعاد بدن را اصطلاحاً آنتروپومتر Anthropometer می‌گویند.

1-  ساده ترین نوع آنتروپومتر استاتیک عبارت است از دو صفحه 2*1 متر که در طول 2 متری بر یکدیگر مماس بوده و یک صفحه 1*1 متر در قسمت پایین این دو صفحه قرار می گیرد. این صفحات مدرج بوده و با قرار گرفتن فرد در جلوی آنها در حالت نشسته یا ایستاده می‌توان اندازه های ابعاد مختلف را بدست آورد. در حالت نشسته از یک صندلی قابل تنظیم استفاده می شود. که گسترة حرکت آن 60-40 سانتیمتر می باشد.
البته نوع ساده تر آن دو صفحه عمود بر هم می باشد که یکی از آنها 2*1 متر و دیگری 5/2*2 می باشد.

2- کولیس ها

که قادر به اندازه گیری قطرهای داخلی و خارجی بدن می باشند.

4 - کالیپرها  Calipers

 3- مترهای نواری و مترهای ارتجاعی
 که برای اندازه گیری طول، پهنا و ارتفاع و…استفاده می‌شوند.     

 که برای اندازه گیری بعضی از نقاط مانند فرو رفتگیهای دو گوش از یکدیگر استفاده می‌شود.    

5- گونیا
که جهت تعیین ارتفاع، عمق و قطرهایی از صفحات دور می باشند مورد استفاده قرار می گیرد.

روشهای اندازه گیری ابعاد بدن : 
1.  روش اندازه گیری فواصل خطی Linear Distances
- مانند اندازه های درازی استخوانها
- پهنا
- ارتفاع یک نقطه از بدن تا زمین در حالت نشسته یا ایستاده  
این نوع اندازه گیریها بخصوص در تعیین اندازة لباسهای ایمنی کاربرد زیادی دارند. در این حالت از وسایل سادة اندازه گیری مثل متر نواری یا کولیس استفاده می گردد.
 

2- روشهای عکاسی و سینما توگرافی:
            - روش شبکه های زمینه ای
          - روش عکاسی چند جهته
           - روش اندازه گیری سه بعدی
           - روش ارتباطهای ابعادی بدن

روش ارتباطهای ابعادی بدن :

بعضی از داده های آنتروپومتری نسبت به یکدیگر از یک ضریب ثابت پیروی می کنند مثلاٌ ارتفاع چشم حدود 94 درصد طول قد می باشد. با استفاده از این نسبتها می توان پس از تعیین ارتفاع بدن در یک فرد سایر ابعاد را به سادگی تعیین نمود.

علاوه بر موارد فوق می توان بِِین سایر مشخصات مربوط به بدن و ابعاد آنتروپومتری تناسبهایی را ارائه کرد. مثلاٌ نسبت بین سطح بدن، وزن و قد فرد که در فرمول زیر مشخص شده است.

(A=71.84(W^0.425)*(H^0.725

A       = کل سطح بدن بر Cm²

ٌW      = وزن بدن بر حسب Kg

H      = قد بر حسب  Cm

از آنجائیکه غالباٌ نمی توان همیشه برای بسیار بزرگترین ها و بسیار کوچکترین ها طراحی نمود، باید نیاز اکثریت را در نظر بگیریم. بنابراین معمولاٌ 90 یا 95 درصد افراد جامعه را در طراحی لحاظ  می کنیم که به این مقادیر فاصله اطمینان یا Confidence Interval (ci) می گویند. که مفهوم آن  این است که 5/2 درصد از بسیار کوچکترین ها و 5/2 درصد از بزرگترین ها حذف خواهند شد.

مفهوم دیگر مورد استفاده در یک نمونه آماری انحراف معیار می باشد.
انحراف معیار میزان انحراف متغیرها را نسبت به میانگین نشان می دهد. مثلاٌ ممکن است دو جامعه دارای میانگین 175 سانتی متر باشند اما انحراف معیار اولی 9/10 سانتی متر و انحراف معیار دومی 6/3 سانتی متر باشد. در حالت اول توزیع متغیرها نسبت به میانگین پراکنده تر بوده و در حقیقت فاصله متغیرها نسبت به میانگین بیشتر است در حالیکه در جامعه دوم تعداد افراد بشتری وجود دارند که به میانگین نزدیک هستند.

سطح زیر نمودار گوس از میانگین تا یک نقطه مشخص را نماینده درصد یا احتمال وقوع یا وضعیتی نسبت به میانگین در نظر می گیرند.

برای بدست آوردن این سطح، نمودار را به شکل استاندارد شده در می آوریم . بطوریکه میانگین صفر و حداکثر ها و حداقل ها به ترتیب 3 و 3- باشند.

این عمل را می توان با تفریق نقاط از میانگین و تقسیم آن به انحراف معیار این جامعه بدست آورد.

Z=x-µ/s

  Z=درصد یا احتمال وقوع حالت یا وضعیتی نسبت به میانگین

X=مقدار مورد نظر

µ= میانگین

 s =انحراف معیار 

مثلاً سطح زیر نمودار از نقطه 3-0 برابر با 50 % و برای نقطه قرنیه آن یعنی 0 تا 3- نیز برابر با 50% می باشد. اما برای نقطه 185 نسبت به میانگین به ترتیب برای جامعه اول و دوم خواهیم داشت.

Z₁=185-175 / 10.9 =0.92

Z₂ = 185-175 / 3.6 =2.78

با استفاده از جدول Z از روی محور عمودی (سمت چپ)عدد 9/. و روی محور افقی عدد 02/. را پیدا و از تلاقی این دو عدد به 3212/0می رسیم که در حقیقت 12/32 % سطح زیر منحنی را نشان می دهد.

اما برای جامعه دوم روی محور عمودی عدد 7/2 و روی محور افقی عدد 08/. امتداد یافته و از آن سطح زیر منحنی را که 73/49 درصد می باشد را بدست می آوریم.

همانطور که ملاحظه می شود درصد افرادی که در جامعه دوم در فاصله قد 185-175 سانتی متر می باشد، بسیار بیشتر است.

مثال : چنانچه قصد داشته باشیم برای افرادی کارگاهی که میانگین قد آنها 177 سانتی متر و انحراف معیار 7 سانتی متر باشد اتاقی را با ارتفاع سقف 180 سانتی متر طراحی کنیم چند درصد از این افراد به راحتی از این طراحی استقاده کرده و دچار مشکلی نخواهند شد.

Z = X - µ / s

Z = 180-177 / 7 = 0.43

با استفاده از جدول Z سطح زیر منحنی در فاصله 43/0 -0 برابر با 64/16 درصد خواهد شد.

در این طراحی افرادی که دارای قدی به ارتفاع کمتر از 180 سانتی متر می باشند مورد نظر ما خواهند بود یعنی                  

64/16+50 % کل نمونه (64/66)  به راحتی از طرح استفاده می کنند.

صدک ها Percentiles

وقتی گفته می شود صدک 95 از قد جامعه ای برابر با 179 سانتی متر می باشد یعنی 95 درصد از افراد جامعه طول قدی کمتر از 179 سانتی متر دارند. و یا صدک 5 طول دست افراد یک جامعه 40 سانتی متر می باشد یعنی فقط 5 درصد از افراد این جامعه طول دست کوتاه تر از 40 سانتی متر دارند.

در اندازه های بدست آمده از ابعاد بدن معمولاً صدکهای 5، 50 و 95 از آن اعداد به همراه انحراف معیار آن ارائه می شود در این صورت محدوده حداقل ها، متوسط ها و حداکثر ها به خوبی مشخص خواهد شد.

از صدک ها برای برآورد کسری از جمعیت که طراحی برای آنان صورت می گیرد، استفاده می شود.

محاسبه صدک ها

(X_p = x + (Z_p * S

x = میانگین نمونه

s = انحراف معیار نمونه

X_p = صدک p ام مقادیر متغیر x

Z_p = مقادیر نرمال استاندارد مطابق با صدک p ام مقادیر متغیر x

مثال :

بر اساس اندازه گیری آنتروپومتریک از افراد  یک جمعیت که بصورت تصادفی انتخاب شده اند میانگین  ارتفاع کف صندلی تا چشم 8/31 اینچ و انحراف معیار آن 3/1 اینچ (inch) بود. ارتفاع کف صندلی تا چشم برای صدک های 95 ام و 50 ام و 10 ام را محاسبه کنید.

X_0.95 = 31.8 + (1.64 * 1.3)=33.93

X_0.50 = 31.8 + (0 * 1.3)=31.8

X_0.10 = 31.8 + (-1.28 * 1.3)=30.13