مفهوم ارگونومی در میکروپیپت

موضوع ارگونومی در همه جنبه های کاربردی و تحقیقاتی، از ایستگاه های فضایی بین‌المللی گرفته تا کشتی های تحقیقاتی و آزمایشگاه های تحقیقاتی، یکی از مهم ترین فاکتورهاست که در عین حال، بیشترین استعداد خطا را نیز دارا می باشد. آزمایشگاه های تحقیقاتی را در نظر بگیرید، مهمترین ابزاری که شما در آزمایشگاه با آنها کار می کنید، دست ها، بازوها و کل بدن شما هستند. موضوع محافظت بدن در برابر فشارهای وارده در طول کار برای حفظ سلامت و کارآمدی اهمیت بسزایی دارد. هر نوع ابزار کار دیگر در آزمایشگاه، مثل میکروپپیت، فقط پشتیبان کاری است که شما انجام می دهید و باید متناسب با نیازهای شما بهینه شود تا آسیب های فشاری کاهش یابد. جریان کاری در آزمایشگاه‌های امروزی روز به روز فشرده‌تر می‌شود و فشار کار آزمایشگاهی دائماً در حال افزایش است. از این رو بهبود ارگونومی دستگاه‌های آزمایشگاهی و محیط کاری هر روز بیش تر اهمیت پیدا می کند. در ادامه مفهوم ارگونومی در میکروپیپت و فرآیند میکروپیپتینگ مورد بررسی قرار می گیرد.

ارگونومی از بدن، ذهن و  محیط اطراف تشکیل شده است

ارگونومی از دو واژه‌ی یویانی « ergon» به معنی کار و « nomoi» به معنی قوانین طبیعی تشکیل شده و به معنی دانش شناخت کار و رابطه‌ی افراد با آن کار است. انجمن بین‌المللی ارگونومی یک تعریف فنی در این زمینه مطرح کرده است: ارگونومی علم کشف و فهم تعامل میان انسان و دیگر عناصر یک سیستم، و ارائه‌ی نظریه، داده‌ها، اصول و روش‌هایی برای یک طراحی کارآمد به منظور بهینه‌سازی سلامت انسان و عملکرد کلی سیستم است. به بیان بهتر، می‌توان گفت که ارگونومی علم راحت کردن کارهاست! هرچه کارها راحت‌تر انجام شوند، در واقع بهره‌وری بیشتر می‌شود. پس ارگونومی یعنی ایجاد راحتی و بهره‌وری بیشتر.

ارگونومی در میکروپپیت ها

شما معمولاً در هنگام کار متوجه ویژگی‌های ارگونومیک میکروپیپت خود نمی‌شوید. اگر شما متوجه این ویژگی ها می‌شوید، پس میکروپیپت شما ارگونومیک نیست. بسیاری از افراد این تفکر را دارند که میکروپیپت زمانی ارگونومیک است که وزن آن کم بوده و به نیروی عملیاتی کمی نیاز داشته باشد. اما این فاکتورها فقط تعدادی از جنبه های مربوط به ارگونومی هستند. از نظر معنای علمی، ارگونومی به سه شاخه ارگونومی فیزیکی، ارگونومی شناختی و ارگونومی سازمانی تقسیم می شود. بنابراین، ارگونومی را نمی توان با ویژگی های مجزایی مانند “وزن” یا “نیروی عملیاتی” توصیف کرد، بلکه تنها با یک رویکرد کل نگر باید آن را در نظر گرفت. با وجود اینکه میکروپیپت ها قابلیت کالیبراسیون و تنظیم شدن را دارند و پروتکل‌های اندازه‌گیری را می‌توان بهینه کرد، ولی اثرات عامل انسانی نسبتاً غیرقابل پیش‌بینی باقی می‌ماند. پیتر اشمیت، مدیر بازرگانی شرکت اپندورف، عنوان می کند که: «عامل اصلی خطا در پایپتینگ، کاربر است. هنگامی که کاربر قصد برداشت مایع توسط میکروپیپت را دارد، باید آن را به صورت عمودی و فقط تا عمق مشخصی در محلول غوطه ور کند، سپس به حد کافی منتظر بماند (این موضوع به ویژه برای حجم های زیاد حائز اهمیت است) که مایع بصورت یکنواخت وارد میکروپیپت شود و پس از آن مایع را در ظرف خالی کرده و در انتها، نوک سرسمپلر را به جداره ظرف بکشد تا مایع باقیمانده بر روی تیپ به ظرف منتقل شود. این واقعیت که چنین فرایندی، عینا بصورت بالا و با دقت بالا، بارها و بارها انجام شود، باعث خستگی دست کاربر شده و تمام مراحل بالا را از نظر دقت تحت تاثیر قرار می دهد. وقتی دست کاربر خسته است، نمی تواند فرایند را بصورت یکنواخت و با دقت انجام دهد. در اینجا این ارگونومی میکروپیپت است که می تواند نقش مهمی را ایفا کند. برای درک این موضوع این مثال را در نظر بگیرد: «اگر کسی در روز هشت ساعت پایپتینگ انجام می دهد، از نقطه‌ نظر ارگونومیک، این امر به معنای شرایط عملیاتی مفرط است”. بنابراین، امروزه ارگونومی میکروپپیت ها یکی از مهم‌ترین موضوعاتی است که مورد توجه شرکت های سازنده میکروپپیت قرار گرفته است.

به منظور توسعه یک محصول ارگونومیک همه جانبه، لازم است از قبل، چنین رویکرد جامعی در مرحله توسعه محصول گنجانده شود. این هدف با توجه به تفاوت افراد و تفاوت در کار انجام شده با محصولات آزمایشگاهی عمومی مانند میکروپیپت و تیپ انجام می گیرد. شرکت اپندورف برای نیل به این هدف، مفهوم PhysioCare Concept را در مورد توسعه میکروپیپت ها ایجاد کرده است. بر اساس درک علمی از ارگونومی با توجه به این مفهوم، سه سطح برای کارهای آزمایشگاهی شناسایی شده است: سطح کاربر، سطح آزمایشگاه و سطح گردش کار. این بدان معناست که توسعه محصول یک فرآیند مجزا نبوده و با در نظر گرفتن همه این عوامل باید صورت گیرد. برای آشنایی با عوامل موثر در طراحی ارگونومیک میکروپیپت اینجا کلیک کنید.

آسیب های فشاری کششی، مشکل متداول کاربران میکروپیپت

بیشتر میکروپیپت‌های مورد استفاده در آزمایشگاه، مکانیکی بوده و عمدتاً با استفاده از نیروی اعمال شده توسط انگشت شست به شیوه‌ای بسیار تکراری عمل می‌کنند. یک چرخه استاندارد پایپتینگ، معمولاً شامل 6 مرحله است که طبق مطالعات NIH، بین6000 تا 12000 بار در روز برای یک کاربر معمولی میکروپیپت انجام می شود. تلفیق عملکرد معمول پایپتینگ با فرآیندهای دیگری مثل مخلوط کردن (mixing) که شامل فشار دادن و رها کردن مکرر پیستون با انگشت شست است، نیروی مورد نیاز برای کار با میکروپیپت را بیشتر نیز افزایش می دهد. هر مرحله اختلاط شامل 60 تا 90 حرکت تکراری در دقیقه است. علاوه بر تکراری بودن زیاد، نیروی مورد نیاز برای فشار دادن و رها کردن پیستون با انگشت شست، اغلب بسیار بیشتر از محدوده ای است که بصورت استاندارد برای شرایط کار ایمن توصیه شده است.

محاسبات استاندارد نشان می دهد که برای هر حرکت دینامیکی، نیروی مورد نیاز باید کمتر از 30 درصد حداکثر ظرفیت مقاومت باشد. محدوده این نیروی اعمال شده برای انگشت شست در هر حرکت، برای مردان و زنان به ترتیب 3 و 2.1 کیلوگرم می باشد. در حالی که برخی از مراحل مربوط به پایپتینگ، بسته به نوع میکروپیپت و روش مورد استفاده کمتر از این محدوده است، ولی نیمی از حرکاتی که نیاز به نیروی اعمال شده توسط انگشت شست دارند، بیش از این مقدار است. به طور خاص، بسته به روش قرار دادن تیپ بر روی میکروپیپت، نیروهای دخیل در اتصال و اجکت تیپ می تواند تا 475 درصد حداکثر حد توصیه شده باشد. با  انجام مکرر این کار در طول روز و نیروهایی که می توانند تا حد زیادی از حد مجاز فراتر بروند، نمی توان خطر ابتلا به اختلالات فشاری مکرر (repetitive strain disorders) را برای محققان و تکنسین های آزمایشگاهی نادیده گرفت. حتی هنگام استفاده از مدرن ترین میکروپیپت ها با پیستون های نرم و دسته های طراحی شده ارگونومیک، نیز مشکل اصلی تکرار به طور کامل برطرف نمی شود.

وضعیت بدن در حین کار با میکروپیپت: عامل دیگر آسیب های محل کار

میکروپیپت ها برای جابجایی حجم های اندک و دقیق مایعات و ترکیب آنها با هم مورد استفاده قرار می گیرند. برای دستیابی به این دقت، کاربرد تکنیک های استاندارد پیپتینگ که در استاندارد ISO 8655 به آن اشاره شده است لازم است. به طور کلی، این امر مستلزم آن است که بازو بالا نگه داشته شده و برای مدت طولانی از بدن دور بماند. همچنین میکروپیپت باید به صورت عمودی نگه داشته شود که این امر مستلزم چرخش و کشش بیش از حد مچ و شست دست است. هر گونه تغییر در این وضعیت می تواند منجر به کاهش قابل توجه در دقت و صحت کار شود. همچنین در تعدادی از مراحل، باید میکروپیپت را بالاتر نگهداشت تا تماس تیپ و مواد مصرفی کاهش یابد. در حین ریختن نمونه در لوله های مقصد، دقت بالایی لازم است و برای دستیابی به این امر، بسیاری از کاربران سر و گردن خود را در موقعیت های نامناسبی قرار می دهند. علاوه بر این، بعضی از پروتکل‌ها شامل مواد شیمیایی خطرناک یا نمونه‌های بیولوژیکی پرخطر هستند که اغلب محققان را ملزم به کار با میکروپپیت در فضای داخل هودهای شیمیایی یا کابینت‌های ایمنی زیستی و یا پوشیدن لباس‌ها و دستکش‌های محافظ کننده می کنند که باعث افزایش استرس کاربران و فشار وارده بر آنها می شود.

بهبود ارگونومی در آزمایشگاه تحقیقاتی

در این زمینه، در نظر گرفتن روش های ارگونومیک، می‌تواند تاثیر عوامل تکرار، نیرو، وضعیت و مدت زمان را به حداقل برساند. راه‌حل‌های متعددی به این منظور وجود دارد. توصیه‌های رایج برای بهبود ارگونومی بر روی سکوی آزمایشگاهی شامل تنظیم ارتفاع (نسبت به میز، مانیتور و .. )، تنظیم وضعیت بدن و استراحت منظم در بین مراحل کاری است. راه‌حل دیگر استفاده از میکروپیپت‌های ارگونومیکی است که برای فشار دقیق پیستون به نیروهای کمتری نیاز دارند و یا میکروپپیت هایی که به موقعیت خنثی ای بازو برای کار احتیاج دارند. هر چند محدودیت هایی در این زمینه وجود دارد که اجرای بهینه ارگونومی در آزمایشگاه ها را با چالش هایی مواجه می کند. برای اشنایی با عوامل تاثیر گذار بر ارگونومی کار با میکروپیپت اینجا کلیک کنید.

منابع

Eppendorf (2017,  April ), Ergonomics Is Composed of Body, Mind and the Surrounding, https://handling-solutions.eppendorf.com/liquid-handling/pipetting-facts/ergonomics/detailview/news/ergonomics-is-composed-of-body-mind-and-the-surrounding/

Eppendorf (2020,october ), Ergonomics: Why Pipetting Ergonomics is a Key Issuehttps://handling-solutions.eppendorf.com/liquid-handling/countonit/user-safety-ergonomics/detailview-user-safety-ergonomics/news/ergonomics-why-pipetting-ergonomics-is-a-key-issue/

زهرا پیردل

کارشناسی ارشد ژنتیک انسانی و علاقمند به نویسندگی و ترجمه در حوزه علوم آزمایشگاهی، ژنتیک، علوم سلولی-مولکولی و تجهیزات آزمایشگاهی. مترجم زبان انگلیسی از سال ۱۳۹۰