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Open Science bei der Entwicklung eines Messverfahrens für den Arbeitsschutz

08.11.2019

Bei der Entwicklung eines Messverfahrens zur Bestimmung der Luftultraschallexposition am Arbeitsplatz verfolgt die PTB eine Open-Science-Strategie um Forschungsdaten und -ergebnisse der Öffentlichkeit frei zugänglich zu machen. Dadurch werden Entwicklung und Erprobung des für den Arbeitsschutz konzipierten Verfahrens transparent und nachvollziehbar. Darüber hinaus ergeben sich neue Möglichkeiten einen Mehrwert durch die Nachnutzung der Datensätze zu schaffen.

 

Im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten EMPIR-Forschungsprojektes Ears II (05/2016 bis 04/2019; [1]) haben das Institut für Arbeitsschutz (IFA) der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) mit der Entwicklung eines Messverfahrens zur Bestimmung der Luftultraschallexposition am Arbeitsplatz begonnen. Ziel der Kooperation war, ein auf Luftultraschall, das heißt Schall mit Frequenzen größer als 16 kHz, abgestimmtes Messverfahren für den Einsatz im Arbeitsschutz zu entwickeln. Es soll schnell und mit möglichst geringem Aufwand verlässliche Messergebnisse liefern, auf deren Basis die Exposition von Beschäftigten sicher bestimmt werden kann.

 

Hierzu wurden sowohl in den Laboratorien des IFA, als auch in denen der PTB zahlreiche Messungen an einem Referenzarbeitsplatz [2] durchgeführt. Die detaillierten Untersuchungen einer Ultraschallschweißmaschine, die eine für Industrieanwendungen repräsentative Ultraschallquelle darstellt, dienten dabei dazu, Erkenntnisse über die Struktur von Luftultraschallfeldern zu gewinnen und die Limitationen von standardisierten Messverfahren, welche im Hörschallbereich, also bei Schall mit Frequenzen zwischen 16 Hz und 16 kHz, eingesetzt werden, zu überprüfen. Der in Bild 1 dargestellte Versuchsaufbau wurde unter Verwendung eines Kunstkopfes realisiert, um den Einfluss von Beschäftigten auf das Ultraschallfeld zu untersuchen.

 

Bild 1: Referenzarbeitsplatz im Labor der PTB, bestehend aus einer Ultraschallschweißmaschine und einem Kunstkopf in einer reflexionsarmen Umgebung.

Eine qualitative Analyse der Messergebnisse ist bereits erfolgt. Sie diente als Grundlage für den Entwurf eines neuen Messverfahrens für Luftultraschall. Aktuell finden Untersuchungen zur quantitativen Charakterisierung der Schallfeldstrukturen in Form einer Parametrisierung statt. Durch die Beschreibung der Schallfeldstrukturen mithilfe geeigneter Parameter soll das Messverfahren im nächsten Entwicklungsschritt adaptiv gestaltet werden. Dies soll eine bedarfsgerechte Anpassung des Arbeitsaufwandes bei der Anwendung des Messverfahrens am Arbeitsplatz durch Arbeitsschutzinspektoren ermöglichen.

 

Das entworfene Messverfahren wurde bereits an einigen Industriearbeitsplätzen, an denen unterschiedliche Ultraschallmodalitäten eingesetzt wurden, erprobt. Die Betriebsmessungen erbrachten wichtige Erkenntnisse hinsichtlich der Praxistauglichkeit des Messverfahrens und bestätigten die universelle Anwendbarkeit des Messverfahrens an den untersuchten Arbeitsplätzen. Es konnte gezeigt werden, dass in das Messverfahren eingewiesenes Messpersonal reproduzierbare Messergebnisse erzeugt. Diese Form von Robustheit ist eine wichtige Grundvoraussetzung für ein standardisiertes Verfahren zur Bestimmung der Exposition durch Luftultraschall am Arbeitsplatz.

 

Bei den Schalldruckpegel-Messungen im Labor und an Industriearbeitsplätzen, die teils durch Messpersonal mit handgehaltenen Geräten und teils automatisiert mit einem hochauflösenden, scannenden Messsystem erfolgten, wurden große Datenmengen erhoben. Diese Forschungsdaten wurden mit entsprechenden Metadaten versehen und um Kalibrierdaten der zugehörigen Messgeräte ergänzt. Im Falle der Betriebsmessungen fand eine Anonymisierung der Daten statt. Die so aufbereiteten, dokumentierten Datensätze wurden bei unterschiedlichen Anbietern von Open-Access-Repositorien hochgeladen und so der Öffentlichkeit frei zugänglich gemacht [3, 4]. Auf diese Weise sind die Forschungsdaten archiviert und können von der Öffentlichkeit zu jedem Zweck weiterverwendet werden. Des Weiteren dient diese Vorgehensweise der Veröffentlichung von publikationsbezogenen Daten. Jeder Datensatz wurde mit einem digitalen Identifikator, einem sogenannten Digital Object Identifier (DOI), versehen und lässt sich so eindeutig und dauerhaft referenzieren. Da auch die Primärveröffentlichung projektbezogener wissenschaftlicher Artikel in Open-Access-Medien erfolgt, wird sichergestellt, dass die erzielten Forschungsergebnisse nachvollziehbar und anhand der veröffentlichten Forschungsdaten ohne Zugangsbeschränkung überprüfbar sind. So wird die durchgeführte Forschung transparenter und die Glaubwürdigkeit der wissenschaftlichen Arbeit gestärkt.

 

This project has received funding from the EMPIR programme co-financed by the Participating States and from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme.

Literatur:

[1] EMPIR 15HLT02 Ears II – Metrology for modern hearing assessment and protecting public health from emerging noise sources. URL: Opens external link in new windowhttp://www.ears-project.eu/

[2] Schöneweiß, Robert; Kling, Christoph; Koch, Christian: Ein Labormesssystem zur Charakterisierung von Luftultraschallfeldern. In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2019; 45. Deutsche Jahrestagung für Akustik, Rostock, 18.-21. März 2019; S. 751-752; Hrsg.: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V., Berlin 2019

[3] Wolff, Andrea; Ullisch-Nelken, Christian; Schöneweiß, Robert; Kling, Christoph; Kusserow, Heiko; Fletcher, Mark; Lineton Benjamin; Koch, Christian. (2019). Noise exposure at ultrasound-related industrial workplaces and public sites (Version 1.0.0) [Data set]. Zenodo. DOI: Opens external link in new window10.5281/zenodo.3163216

[4] Schöneweiß, Robert; Kling, Christoph; Koch, Christian. (2019). Datasets of high spatial resolution scans of the airborne ultrasound field of an ultrasonic welding machine either with or without an artificial head at a worker’s sedentary position (Version 1) [Data set]. Open Access Repository der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB-OAR). DOI: Opens external link in new window10.7795/720.20190606

 

Ansprechpartner:

Robert Schöneweiß, FB 1.6, AG 1.62, E-Mail: Opens window for sending emailrobert.schoeneweiss(at)ptb.de