博 士 （ 医 学 冫 大 西 徳 明
学 位 論 文 題 名
上 肢 作業 にお け る筋 電図 振幅からみた 筋的負担と 能 カに 関 する 研究
はじめに
近 代 産 業 に お け る 大 量 生 産 方 式 は 技 術 革 新 を 重ね 作業 形 態を 著し く変 貌 させ た。 装置 産 業 に お い て は 中 央 制 御 室 は 監 視 作 業 と な り 、 工 場に あっ て はべ ルト コン ベ ヤー の導 入に よ り 作 業 は 部 品 の 供 給 、 組 立 、 ハ ン ダ 付 け 、 エ ア ード ライ バ ーに よる ネジ 締 め、 製品 検査 な ど 反 復 繰 り 返 し の 上 肢 動 作と な り、 事務 作業 に はコ ンピ ュタ ーが 導 入さ れ、VDT作業 など 事 務 機 器 操 作 を 専 業 と す る 新 し い 作 業 を 生 み 出 し た。 しか し 、こ れら 作業 は エネ ルギ ー消 費 量 か ら み た 労 働 強 度 指 数 は 極 軽 作 業 の 範 囲 で あ り、 苦汗 労 働か らの 解放 と 合わ せ、 近代 的 設 備 の も と で 作 業 環 境 は 整 い 、 労 働 条 件 の 改 善 も著 しい も のと はい え、 こ れら 作業 には 若 年 女 子 労 働 者 が 多 く 就 労 す る よ う に な っ た 。 こ れら の現 代 的上 肢反 復作 業 の生 体負 担特 性 は 従 来 の エ ネ ル ギ ー 消 費 論 的 理 解 だ け で は 不 十 分で ある と いわ なけ れば な らず 、そ の労 働 負 担 特 性 の 解 析 と 筋 負 担 に よ る 職 業 性 骨 格 筋 系 障害 予防 な らび に労 働能 カ に関 わる 基礎 的 身 体 能 カ ヘ の 影 響 、 体 力 保 持 法 な ど の 検 討 が 重 要 な 課 題 と し て あ る と 考 え ら れ た 。 本 研 究 で は 現 代 的 上 肢 作 業 に と も な う 生 体 負 担の 特性 を 労働 生理 学的 に 解明 する こと で あ る が 、 従 来 的 な 研 究 方 法 の 意 義 を 考 慮 し つ っ も、 基本 的 には 上肢 反復 作 業の 筋的 負担 を 念 頭 に 筋 カ ー 持 久 力 関 係 か ら 長 時 間 労 作 を 可 能 にす る許 容 負荷 の解 析、 実 験的 な金 銭登 録 機 に お け る キ ー ボ ー ド の 高 さ や 筋 的 収 縮 強 度 な ど入 力作 業 負担 につ いて の 基本 的検 討、 加 え て 、 上 肢 を 頻 繁 に 動 か す フ イ ル ム 巻 き 取 り 実 作業 を対 象 に筋 負担 の筋 電 図学 的解 析お よ び 反 復 作 業 者 の 身 体 的 能 カ に 与 え る 影 響 を 同 ー 事業 所の 従 来的 事務 作業 従 事者 と比 較し 、 現行の職業的課 題にっいて議論した。
研究方法
実 験 の 筋 労 作 形 態 は 握 り と 手 首 伸 展 の ニ つ の 等尺 性筋 収 縮で 、負 荷方 法 は継 続的 筋収 縮 が 一 定 の 筋 カ を 保 持 し 、 律 動 的 筋 収 縮 は 反 復 頻 度 ご と に1:1の 収 縮 と 休 止 を 繰 り 返 す 方 法 であ る。 負荷 筋カ は 継続 的筋 収縮 が最 大 筋力 比12‑‑ 74%であ り、 律動 的筋 収 縮は 負荷 筋カ 比別に求められ た最大反復頻度を基準に最大 筋力比15?6、30％、60％で、反復頻度比10〜 6006の 筋 収 縮 労 作 を 行 わ せ た 。 金銭 登 録機 の模 擬商 品 を用 いた 入力 実験 は3機種 に つい て、 キー ポ ー ド の 高 さ を80 ‑125cmの4段 階 の 作 業 と 入 カ し やす い高 さ 条件 で30分問 の 連続 入力 作業 を 行 わ せ た 。 フ イ ル ム 巻 き 取 り 実 作 業 者 に つ い て は作 業中 の 疲労 自覚 症状 や 肩の 筋圧 迫痛 聞 値 の 計 測 を 行 い 、 身 体 的 能 カ の 測 定 項 目 は 体 格 、握 力、 腕 外転 筋力 、伸 脚 力、 背筋 カな ど で 、 対 象 者 の 年 齢 範 囲 は19歳 か ら34歳で あり 、 人数 は反 復作 業者109名、 事 務作 業者74名 で あ る 。 な お 、 筋 電 図 は そ れ ぞ れ の 実 験 に お い て 表面 電極 法 で総 指伸 筋、 三 角筋 、僧 帽筋 な どから導出した 。
結果および考 察
上 肢 を 反 復 使 用 す る 姿 勢 拘 束 性 は 局 所 筋 肉 の 収縮 形態 を 静的 にす るこ と が考 えら れ、 こ
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れらの 負担の様相を解析する基本的実験として等尺性握り労作と手首の伸展労作の負荷強 度別耐 久時間を求めた。持久時間は最大筋カに対して20％を下回らないと有効な延長はみ られな く、30分の持久時間可能の状態においても、その労作開始から3分1ぐらいの時間よ り筋痛 が生ずる特徴がみられた。この筋痛に耐える時間を長くして、筋肉のダメージを大 きくし ないためには最大筋力比を10％以下にすることが、個人差の大きい負担を過重なも のにし ない許容負荷荷重であることが明らかとなった。一方、等尺性律動収縮労作の反復 頻度は 収縮強度が低くなるほど高くなる関係が成立するが、反復頻度の高さは短時間で疲 労困憊 をもたらし、律動的労作の収縮と弛緩を繰り返す休止期の持久時間の延長効果は最 大筋力比60％では反復頻度比が10％(0. 5Hz）、最大筋力比30％では反復頻度比30％(2. OHz）、
最大筋 力比15％では反復頻度比が40％(2. 6Hz)で、最大筋力比10〜20％近辺では最大反復頻 度が40％以下にならないと疲れを早期に出現させることが判明した。また、筋労作を重ね 疲労の 進行した段階では筋電図発射に弛緩休止のみられない筋負担のより大きい現象のあ ることを指摘した。
金銭 登録機操作経験者による実験的模擬商品入力作業時間は通常の入力速度で最大努力 入力時 間の63〜84％に達しており、これらの作業速度では筋電図発射からみた筋緊張を高 く継続 する静的筋収縮パターンがみられ、最大努カによるテスト収縮時筋電図振幅に対し て前腕 伸筋や僧帽筋では最大筋力比15t‑ 25％となり、筋疲労を大きくしない筋負荷強度10
％を大 きく上回った。また、入力作業面の高さ条件は肘高を中心とした身長の50〜65％く らいが 相対的に筋負担を小さくするところとみられ、その範囲を越える条件では腕、肩、
腰の筋負担を大きくした。
この 上肢動作にともなう筋電図発射パターンが静的緊張を継続することは実験的条件だ けにみ られるものでなく、現場的作業のフイルム巻き取り作業において、上肢動作が毎分 20回前 後に達する動作頻度においてみられ、その最大筋力比は20〜 30％に達し、筋的負担 の軽く ないことが認められた。従って、作業後における疲労自覚症状の「肩がこる」の訴 え率はA群66. 3%、B群70. 9%、C群93. 3%となり、作業量の多いC群が肩の疲れを高率に示した。
それに 比べて、旧来的事務作業者群の「肩こり」の訴え率は34.7％で、複数の作業を選択 的にする条件では低位な疲れの訴え率であった。
僧帽筋 上部繊維をパネ式圧力計で調べた筋圧迫痛閾値は反復作業者109名中1．5kg／c而ま でに痛みを訴えた作業者は83. 3a6であり、事務作業者では74名中48. 0%であった。反復作業 者の肩 の段階別筋圧迫痛閾値が身体的能カでは体格による差がみられないが、筋圧迫痛閾 値は1．5 kg/cボ以上に比ベ、閾値の低いO．6kg/c耐以下群は上腕外転筋カや背筋カで統計 学的に 有意に低い結果がみられ、局所的筋ダメージが全身的身体能カに後退的影響を及ぼ してい るとみられたュまた、反復作業に従事する作業者群と事務作業者群とを比較した身 体的能 カは体格面では事務作業者がやや大きいが統計学的有意差はみられなかった。それ に比べ ると上腕外転筋力、伸脚力、背筋カなどで反復作業者が有意に低位であり、作業形 態の身 体的能カに与える影響は握カのように比較的日常的に使用する頻度の多い動作に関 わる筋 群などへの後退的影響は小さく、それに比ぺると比較的粗大な筋カの低下の大きい ことが みられた。これは日常生活では大きな筋群が比較的低水準の筋使用状況にあり、全 身の筋 肉を強く収縮することの少ないことの影響と推察された。最近の加齢による女子の 身体的 能カの変化パターンが高等学校卒業年齢直後に最も優れ、従来指摘されてきた加齢 的変化 が30歳前後で最高値を形成する経緯と異なることは同じ事象とみられ、現代的労働 生活の 身体的能カに与える影響が女子の痩身化傾向と合わせ、後退する状況が危倶される。
結諭
労働 者の身体的能カは健康状態と合わせ労働能カの両輪をなすもので、加齢的変化のな かで、 それら能カの維持、向上が重要である。従って、最近の生活習慣病への予防対策で は食生 活の改善、ストレスの解消、生活のなかでの身体を動かす習慣の必要性が指摘され ており 、企業においても積極的な健康体カづくり事業が取り組まれている。しかし、労働
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者の生活改善には健康状態の多面的把握と作業条件・作業環境の改善による働きやすさと 安全の確保、静的局所筋緊張など疲労過多をもたらす要件の排除などの多面的対策がダメ ー ジ を 受 け た 身 体 的 能 カ の 回 復 や 加 齢 的 機 能 の 後 退 を 抑 制 す る と 考 え ら れ た 。
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主 査 教授 齋 藤和雄 副 査 教授 岸 玲子 副 査 教授 真 野行生
学 位 論 文 題 名
ヒ肢作業における筋電図振幅からみた筋的負担と 能カに関する研究
本 研 究 は 現 代 的 上 肢 作 業 に と も な う 生 体 負 担 の 特 性 を 労 働 生理 学 的 に 解明 す る こと で あ り 、 反 復 上 肢 作 業 の 筋 的 負 担 を 金 銭 登 録 機 に お け る キ ーボ ー ド の高 さ や 筋 的収 縮 強 度な ど 入 力 作 業 負 担 お よ び 上 肢 を 頻 繁 に 動 か す フ イ ル ム 巻 き 取り 作 業 の筋 負 担 に つい て 筋 電図 学 お よ び 身 体 的 能 カ に 与 え る 影 響 を 事 務 作 業 従 事 者 と 比 較 検 討 し た 。 実 験 は 握 り と 手 首 伸 展 の ニ つ の 等 尺 性 筋 収 縮 で 、 負 荷 方 法 は一 定 の 筋 カを 保 持 する 継 続 的 筋 収 縮 、 反 復 頻 度1：1の 律 動 的 筋 収 縮 と 休 止 を 繰 り 返 す 方 法 で あ る 。 負 荷 筋 カ は 継 続 的 筋 収 縮 で は 最 大 筋 力 比l9〜74％ 、 律 動 的 筋 収 縮 で は15％ 、30％ 、60％ で 、 反 復 頻 度 比 10〜60％ の 筋 収 縮 労 作 を 行 わ せ た 。 金 銭 登 録 機 の 模 擬 商 品 を 用 い た 入 力 実 験 は3機 種 に つ い て 、 キ ー ボ ー ド の 高 さ を80‑‑190crriの4段 階 の 作 業 と 入 カ しや す い 高さ 条 件 で30分 間の 連 続 入 力 作 業 を 行 わ せ た 。 フ イ ル ム 巻 き 取 り 実 作 業 者 につ い て は作 業 中 の 疲労 自 覚 症状 や 肩 の 筋 圧 迫 痛 閾 値 の 計 測 を 行 っ た 。 身 体 的 能 カ の 測 定 項目 は 体 格、 握 力 、 腕外 転 筋 力、 伸 脚 力 、 背 筋 カ な ど で 、 対 象 は19歳 か ら34歳 、 人 数 は 反 復 作 業 者109名 、 事 務 作 業 者74名 で あ る 。 な お 、 筋 電 図 は 表 面 電 極 法 で 総 指 伸 筋 、 三 角 筋 、 僧 帽 筋 、 か ら 導 出 し た 。 等 尺 性 握 り 労 作 と 手 首 の 伸 展 労 作 の 負 荷 強 度 別 耐 久 時 間 は 最 大 筋 カ に 対 し て20％ を 下 回 ら な い と 有 効 な 延 長 は み ら れ ず 、30分 持 久 可 能 な 状 態 に お い て も 、 そ の 労 作 開 始 か ら3 分 の1ぐ ら い の 時 間 よ り 筋 痛 が 生 ず る 特 徴 が み ら れ た 。 こ の 筋 痛 に 耐 え る 時 間 を 長 く し て 、 筋 肉 の ダ メ ー ジ を 大 き く し な い た め に は 最 大 筋 力 比 を10％ 以 下 に す る こ と が 、 負 担 を 過 重 に し な い 許 容 負 荷 荷 重 で あ る こ と が 明 ら か と な った 。 一 方、 等 尺 性 律動 収 縮 労作 の 反 復 頻 度 は 収 縮 強 度 が 低 く な る ほ ど 高 く な る が 、 反 復 頻 度 は 短 時 間 で 疲 労 困 憊 を も た ら し 、 律 動 的 労 作 の 収 縮 と 弛 緩 を 繰 り 返 す 持 久 時 間 の 延 長 効 果 は 、 最 大 筋 力 比60％ で は 反 復 頻 度 比 が10％(0.5Hz)、 最 大 筋 力 比30％ で は 反 復 頻 度 比 が30％ （2.OHz)、 最 大 筋 力 比15％ で は 反 復 頻 度 比40％ （2.6Hz)、 最 大 筋 力 比10〜90％ 近 辺 で は 最 大 反 復 頻 度 が40
％ 以 下 で な い と 疲 れ が 早 期 に 出 現 さ せ る こ と が 判 明 し た。 ま た 、筋 労 作 を 重ね 疲 労 の進 行 し た 状 態 で は 筋 電 図 発 射 に 弛 緩 休 止 の み ら れ な い 現 象 の あ る こ と が 推 測 さ れ た 。 金 銭 登 録 機 操 作 経 験 者 に よ る 実 験 的 模 擬 商 品 入 力 作 業 時 間 は通 常 の 入 力速 度 で 最大 努 力
入 力 時 間の63 ‑‑84％に 達 し てお り 、こ れ ら の作 業速度 では静的 筋収縮バ ターンが みら れ 、 最 大努 カ によ る テスト収 縮時筋電 図振幅に対 して前腕 伸筋や僧 帽筋では 最大筋力 比 15〜25％ とな り 、 筋疲労 をのみら れない筋 負荷強度10％ を大きく 上回った 。また、 入力 作 業 面 の高 さ 条件 は 肘高を中 心とした 身長の55〜65％ くらいが 相対的に 筋負担を 小さく す る と ころ と みら れ 、 その 範 囲を 超 え る高 さ では 腕 、 肩、 腰 の 筋負 担 を大 き くした 。 フ イル ム 巻き 取 り作 業では、 上肢動作 が毎分20回前 後に達す る頻度で 筋電図発 射バタ ー ン み られ 、 その 最 大筋力比 は90〜30％に 達した。従 って、作 業後にお ける疲労 自覚症 状 の 「 肩 が こ る 」 の 訴 え 率 はA群66.3％ 、B群75.9％ 、C群93.3％ と なり 、 作業 量 の 多 いC群が肩の 疲れを高 率に示した 。それに 比べて、 事務作業 者群の「 肩こり」 の訴え率は 34.7％ で 、 複 数 の 作 業 を 選 択 的 に す る 条 件 で は 低 位 な 疲 れ の 訴 え 率 で あ っ た 。 反 復作業者 の肩の段 階別筋圧迫 痛閾値は 体格による差がみられないが、筋圧迫痛閾値は 1.5 kg/cm'以上に比べ、閾値の低い0.6 kg/cnf以下群は上腕外転筋カや背筋カで有意に低い結 果 がみられ 、局所筋 のダメージ が全身的 身体能カ に後退的影響を及ぽしていると推測され た 。また、 反復作業 に従事する 作業者群 と事務作 業者群との比較では上腕外転筋力、伸脚 力 、背筋カ などで反 復作業者が 有意に低 位であっ た。これは日常生活では大きな筋群の使 用 状 況 が低 水 準に あ り、全身 の筋肉を 強く収縮す ることの 少ないこ との影響 と推察さ れ た。
審 査にあた って副査 の岸教授は フイルム 巻き取り作業などの反復作業で筋カの低下がみ ら れたこと に関連し て、負担の 測定前の 筋カが事 務作業者と反復作業者の間で差はなかっ た のか、自 覚症状と 熟練度、経 験年数、 個体差な どについて、次いで、副査の真野教授か ら 筋負担の 評価に関 して、誤り だけでな くスキル も有効でないか、労作性の厳密性、実験 条 件に対す る被験者 のモチベー ション、 バラッキ なども関係することについて質問がなさ れ た。申請 者からは これらの質 問に対し て、この 種の研究に関する豊富な知識をもとに満 足する回答が得られた。
本 論文は技 術革新に 伴って多く なった上 肢の各種反復作業の筋負担を明らかにしたもの で 、審査員 一同は得 られたこれ らの成果 を高く評 価し、申請者が博士（医学）の学位を受 けるのに十分値するものと判定した。
