RSIcalc: 改訂版ストレインインデックス (RSI)による上肢反復作業評価
【１】概要
改訂版ストレインインデックス（Revised Strain Index、以下、RSI）は、上肢の反復作業による筋骨格系障害のリスク評価のための手法である[1][2][3]。Moorらが作成したストレインインデックス（以下、SI）[4][5]を、Gargらが改訂したものである。本ソフトRSIcalcは、その利用を支援するためのものである。
RSIでは、上肢作業を観察し、「労作強度」、「反復頻度」、「労作時間」、「手首肢位」、「作業時間」の5つの作業要因に着目する。各要因は連続量で扱い、それぞれ乗数（multiplier。それぞれIM, EM, DM, PM, HM）に変換する。この5つの乗数の積がRSIスコアである。RSIスコアは、作業に筋骨格系障害のリスクがない場合は小さい値、リスクが高いと大きな値になる。
RSI＝IM×EM×DM×PM×HM
RSIが評価対象とする身体部位は、上肢のうちの手および手首を主とするいわゆる遠位上肢に限定されている。RSIは左右いずれかの上肢で計算する（左右合わせた総合評価は行えない）。
RSIは、1日当たり0.05時間（3分）から12時間の作業に適用される。
同質な作業タスク1つのみをRISで解析・評価するのが「単一タスク解析」である。
これに対し、同一時間帯に複数のタスクを行うものを総合的に解析・評価するには「複合タスク解析」、一日のうちに時間帯により異なる内容の複数のタスクを順次行うものを解析するのには「累積タスク解析」を行う。それぞれ「複合ストレインインデックス（Composite Strain Index, 以下、COSI）」および「累積ストレインインデックス（Cumulative Strain Index, 以下、CUCI）」を計算して評価する[2]。本ソフトはいずれにも対応している。
RSIと旧バージョンのSIとの違いは以下のとおりである。
１）作業要因の変数をSIはカテゴリで選ぶ形から連続量を入力する方式に変更した。カテゴリで選択する方法は選ぶのが楽な反面、カテゴリの区分の付近で判定に迷い、不正確になることがある。それを解消した。
２）作業要因の変数として「作業速度」が除かれた。「作業速度」は主観的に決める変数であったので、判定者による差が出やすかったのと、作業の要因としては労作頻度と労作時間に含まれるものであったので省かれた。上記の１と２の改善により、エンジニアリングな改善に活用しやすくなった。
３）従来のSIは同一な単一タスクしか解析できなかったが、今回の改訂で複数のタスクでの複合解析や累積解析が可能になった。
【２】使用法
１．作業場面の決め方と各条件の入力
まず作業のうち、上肢を繰り返し使用するタスクを選択する。そのタスクについて、以下の5つの作業要因の値を決める。本ソフトでは、各要因の値を決めると、自動的に乗数が計算されてRSIが求められる。RSIは5つの乗数の積なので、高い乗数の要因があるとRIは高くなって健康リスクが高くなることを示す。
（注意）RSIでは元文献に変数名や乗数名の明記があるので、本ソフトはそれに従った。そのため、旧SIのソフトの変数名や乗数名が一部変更されている点に注意すること（例えば、旧SIソフトではD・DMは作業時間の変数・乗数としていたが、RSIではD・DMは労作時間、作業時間はH・HMが割り当てられている）。
１）労作強度(I, IM)
ある動作を繰り返す作業では、その動作の1サイクルの中に力を発揮して作業する労作（ろうさ, exertion）部分とそうでない部分がある。この労作部分の強さを示すのが、この「労作強度」である。本法では、力発揮の全くない状態から最大発揮する労作の範囲を0～100%の値で入力する。この値は、最大随意筋収縮（%MVC）あるいはボルグスケール（Borg CR10）の値を10倍した値に相当する。旧SIではボルグスケールに基づいて5段階で区分するようになっていたが、RSIでは0～100%の連続量での入力となっている。
日常の生活や繰り返しの多い作業の「作業強度」は、おおむね10～30%である。スポーツとしては50%以上の値になるのが普通であるが、仕事として毎日安全に繰り返し行えるのはおおむね50%以下である。
労作強度が0%の場合は、手で物を持ったり押し引きをしたりせず、単に手の動作だけが反復される場合のIMとみなせる。
なお、元文献[1]ではIは0～1の値で指定するようになっているが、ここでは入力のやりやすさから100倍した％値で入力するようにしている。また、労作時間Dが0秒の場合は、労作強度もI=0%としてIMを計算するようにしている（Iの表示値は変えず、IMの値のみ変わる）。
２）労作頻度(E, EM)
労作頻度は、労作を含む1サイクルのタスクを1分間あたり何回繰り返すかである。0～120回/分の範囲で指定する。
その実施可能性は、労作強度Iと労作時間Dに依存する。高い労作強度Iだったり長い労作時間Dだったりすると、高い労作頻度を出せない。ただし本ソフトでは、労作強度Iや労作時間Dに応じた労作頻度Eの制限はかけていない。
労作頻度Eは小数値も指定可能であるが、0回/分だとEMは計算されず、RSIも計算されない。
３）労作時間(D, DM)
本法における「労作時間」は、1サイクルの作業のうちの労作発揮をする時間（単位：秒）である。0～100秒の範囲で指定する。旧SIやHALでは、サイクル時間に対する労作時間の割合である「労作率(%)」（あるいはデューティサイクル、デューティ比）が使用されている、RSIでは労作時間での指定となっている。作業観察に基づいて入力するには、労作率より労作時間のほうが指定しやすい。
なお、労作時間Dとして1サイクルの秒数（60[秒]÷労作頻度[回/分]）を超える場合は、1サイクルの秒数までDを短縮してDMを計算するようにしている（Dの表示値は変えず、DMの計算値のみ変わる）。また、労作強度Iが0%の場合も、労作時間Dの値によらず、D=0秒としてDMを計算するようにしている。
一般に、労作強度Iが100％に近いと、数秒しか労作発揮は持続できない。労作強度が50%でも1分程度しか持続できない。ただし本ソフトではその制限はかかっていない。
４）手首肢位(P, PM)
手首が曲がると、力発揮が難しくなる。同じ労作強度でも、手首が曲がらない状態に比べ、曲がった状態では労作強度も高くなる。その影響を考慮するための変数である。
手首が曲がっているかどうか（手関節の中間位からの掌屈又は背屈の角度）を、角度の単位でPとして指定する。掌屈をマイナス、背屈はプラスで入力する（±90度の範囲）。
手首肢位Pに対してPMは、背屈0～30度の範囲（0<P<30）ではPM=1で一定値で、それより強い背屈でPMは１より大きな値になる。掌屈はその絶対値が0度から大きくなるほどPMの値は増加する。PMは1から約2.5の範囲で変化する。他の乗数に比べて値は小さめである。
５）作業時間(H, HM)
この作業を1日で何時間行うかを時間の単位で入力する。0.05時間（3分）～12時間の範囲で指定する（原文には制限は明記されていないが、式の算出根拠が12時間のデータとなっている）。
「労作強度I」や「労作時間D」で説明した通り、高い「労作強度I」や長い「労作時間D」の作業は、きつくて長時間は実施できないが、本ソフトでは制限はかけていない。
６）タスクID
タスクIDは、複数タスク（複合ストレインインデックスCOSIおよび累積ストレインインデックスCUCI）の計算の際に利用する。単一タスクだけの利用では、1のまま変更しなくてよい。
タスクIDは、同じ時間帯のタスクに対して同じIDを付ける（タスクIDは1～20の範囲で指定）。これにより、複合タスク解析で、同じIDのタスクから求めた総合的なRSIであるCOSIが計算される。同じタスクIDのタスクが1つしかないと、COSIは計算されない。
異なるタスクIDをつけると、別な時間帯の作業とみなされる。累積タスク解析を用いると、まず同じタスクIDの作業について複合タスク解析を行ってCOSIを求め、それをさらにまとめた累積のRSIであるCUSIが計算される。
同じタスクIDで1つしかタスクがない場合、通常の複合タスク解析によるCOSIは計算されない。しかし累積タスク解析では、そのタスクIDのCOSIを唯一のタスクのRSIで代用することで、CUSIの計算に含めている。累積タスク解析では、小さい番号のタスクIDから順に作業が実施されると想定して計算する。保存の順番は関係なく、同じタスクIDは分かれたタスク番号に保存されていてもまとめて集計される。タスクIDの保存順番も、小さい順になっていなくても構わない。
（参考）ACGIHの上肢活動度（HAL）と上肢局所疲労を参考に推定したRSIの各変数の評価
ACGIHには上肢反復作業の評価法として、上肢活動度（HAL）と上肢局所疲労の2手法がある。HALは、NPF（正規化最大発揮力）、労作頻度、労作率（デューティ比）から上肢反復作業を評価する。上肢局所疲労は、労作強度と労作率でから上肢疲労を評価する。ここで、NPF×10と労作強度とを同値とみなすと、RSIの労作強度I、労作頻度E、労作時間Dの各値の上限値を計算できる。本ソフトでは画面左中央のACGIH評価欄に、その結果が表示される。RSIでの労作強度I、労作頻度E、労作時間Dのいずれかが上限を超えると、評価欄の作業強度%MVC、労作頻度E、労作時間Dのいずれかのセルが黄色く表示され、その設定値の改善が必要なことを示す。
たとえば、RSIの労作強度Iあるいは手首肢位Pを操作すると、ACGIH評価欄の作業強度%MVCの値が太字表示されて作業強度%MVCの値が変わる（%MVC=I*PMとの値になる）。その%MVCで実施可能な労作頻度Eと労作時間Dが内部で計算される。その結果、労作頻度EがRSIの労作頻度Eより高い場合、RSIの労作頻度Eを使って労作時間Dを再計算する。あるいは労作時間DがRSIのDより長い場合は、RSIのDを使って労作頻度Eを再計算する。以上の結果でRSIの設定値に対してACGIH評価値の値が下回ると、そのセルを黄色表示する。たとえば、労作時間Dが黄色表示された場合、RSIの労作時間Dを短くする改善が必要なことを示す。
同様に、RSIの労作頻度Eや労作時間Dを操作すると、ACGIH評価欄に作業強度%MVC・労作頻度E・労作差時間Dの上限値が計算され、それがRSIの設置値を下回ると黄色表示される。
本来は、HAL・上肢反復作業・RSIの3手法は、作業強度の扱いや作業時間の適用範囲が異なるが、そこは無視している。特に2時間以下の短時間の評価は、一致しないことが多い。また、RSIでは労作強度Iが50%を超える場合でも評価できるが、HALと上肢反復作業ではIに換算して56％が上限となっている。HALは労作頻度が毎分数回から120回と比較的速めで、かつ、労作時間も10秒間程度までの短めの労作時間の評価に向いている。2手法に比べるとRSIは、労作頻度がより低めで労作時間が長めの作業にも適用できる広い適用範囲を持っている。
２．RSI、COSI、CUSIの判定と評価
RSIは、小さい値ほど安全で、高い値ほど負担で有害になることを示す。評価は、文献[3]の区分をもとに、以下の3段階で行う。複数タスク解析のCOSIとCUSIも同じ基準で判定する。2段階で判定する場合は、文献[2]で10以下と10より大で区分とすることが示されている。
１）8.5以下：低リスクの状態。
２）8.5より大、15以下：中程度のリスク。
３）15より高：高リスクな状態。要改善。
ソフト画面上のグラフでは、8.5以下を緑、8.5～15を黄、15より高を赤でエリア表示し、計算値のグラフも同様な色変化をつけて表示している。
３．単一タスク解析
１）単一タスク解析は、RSIで判定する。
２）RSIの判定が中または高リスクの場合、1以上の値を示す乗数を列挙し、基本的な改善案を表示する。
３）乗数の高い変数の条件から優先的に改善を進める。
（１）乗数の中では、労作強度のIM、労作頻度のEM、労作時間のDMの3つが特に値の変化幅が大きいので、改善の効果が大きく現れやすい。
（２）特に、労作強度Iが低くできない場合は、労作時間Dをできるだけ短くするように改善する。
（３）取付け作業などで手首を曲げないと実施できない作業は、作業位置の高さや作業面の向きを変更して手首の曲げが無くなるように改善できないか検討する。
３．複合タスク解析
１）概要：複合タスク解析は、同じタスクIDの作業をまとめて評価する方法である。
２）計算法：画面右の中央付近の「グラフ表示タスクID」で、処理したいタスクIDを表示してから、画面右上の「複合計算」のボタンを押すと、計算結果が表示される。同じタスクIDに含まれるタスクが複数保存されていないと解析できない。
３）解釈：画面右上のテキストボックスに計算結果が表示される。
（１）複合ストレインインデックスCOSIの判定は、上記のRSIの判定と同様である。
（２）計算結果には、同じタスクIDに含まれるタスクのうち、RSIが高い順に表示されている。COSIを小さくするには、まずは一番高いRSIのタスクを改善する。
４．累積タスク解析
１）概要：複数のタスクIDのタスクが保存されている場合、各タスクIDのCOSIを累積した総合評価値としてのCUSIを計算する方法である。
２）計算法：画面右上の「累積計算」のボタンを押すと、計算結果が表示される。画面右下のグラフにもCOSIとCUSIが表示される。必ず、異なる複数のタスクIDのタスクを登録してから計算に入ること。各タスクIDに登録されているタスクは１つでも構わない（複合解析のCOSIは計算できないが、CUSIの計算では1つのタスクのRSIをCOSIとみなして計算する）。
３）解釈：この計算は、たとえば午前中と午後で別な作業を行う場合、その累積での上肢反復作業のリスクを評価するのに使用する。もっとと短い時間で、たとえば1時間単位で別な作業を行う場合も同様である。
（１）累積ストレインインデックスCUSIの値の解釈は、RSIと同じである。
（２）計算結果には、同じタスクIDから求めたCOSIが高い順に表示されている。CUSIを小さくするには、まずは一番高いCOSIのタスクを改善する。
【３】注意
１．本法でいうところの「ストレイン」は、仕事により体に力学的な負荷（ストレス）がかかって疲労したり筋肉痛などの健康障害（筋骨格系障害）を生じたりする状態（ストレス状態）にあることを表す。つまりストレインインデックスは、作業による体のストレス状態を数値化する方法といえる。ここでのストレスには、「メンタルストレス」などでいうところの精神的なストレスは含まれていない。
２．本法では、体格差や男女差は考慮されていないように見えるが、それは「労作強度」に実質的に反映される。つまり、同じ力発揮の作業でも、筋力の低い人や女性では相対的に「労作強度」が高くになるためである。
３．本法は、旧SIの各変数を連続量にした方法である。ただし、たとえば労作強度が非常に高い場合や労作時間が非常に短い場合は、RSIが大きく変化するので適用には注意が必要である。
４．ACGIHのHALと上肢局所疲労を利用した変数の評価は、作者独自に追加した部分であり、RSIの本来の機能には含まれていないし、その利用が認められたものではない。あくまで参考にとどめてほしい。
５．本ソフトはフリーソフトとして公開しているが、無断での複製や転載は不可である。
６．本ソフトは、使用者自身の責任において使用すること。作者は、本プログラムを使用したことによって生じたいかなる損害に対しても、それを補償する義務を負わない。
７．本ソフトは、現在も改良を進めている。予告なく仕様が変わる場合があることをご了承ください。
【４】作者および問い合わせ先
ものづくりのための人間工学, 人間工学評価ツール開発メンバー
URL https://ergo4mfg.com
上記URLの問い合わせページよりお願いします。
【５】文献
[1] Garg, A., Moore, J.S., Kapellusch, J.M., The Revised Strain Index: An Improved Upper Extremity Exposure Assessment Model, Ergonomics, 60 (7), pp.912-922, 2017, doi:10.1080/00140139.2016.1237678
[2] Garg, A., Moore, J.S., Kapellusch, J.M., The Composite Strain Index (COSI) and Cumulative Strain Index (CUSI): Methodologies for Quantifying Biomechanical Stressors for Complex Tasks and Job Rotation Using the Revised Strain Index, Ergonomics, 60 (8), pp.1033-1041, 2017, doi:10.1080/00140139.2016.1246675
[3] Kapellusch, J.M., Bao, S.S., Malloy, E.J., Thiese, M. S., Merryweather, A. S., Hegmann, K.T., Validation of the Revised Strain Index for Predicting Risk of Incident Carpal Tunnel Syndrome in a Prospective Cohort, Ergonomics, 64:11, pp. 1369-1378, 2021, doi:10.1080/00140139.2021.1940306
[4] Moore, J.S., Garg, A., The strain index: a proposed method to analyze jobs for risk of distal upper extremity disorders, American Journal of Industrial Hygiene Association, 56, pp.443-458, 1995
[5] Moore, J.S., Vos, G.A., The strain Index, in “The Handbook of Human Factors and Ergonomics Methods”, edited by Stanton, N., et al., CRC press LCC, pp.9-1-9-5, 2005.
[6] ACGIHのHALと上肢局所疲労については、それぞれの文献および評価ツール「AET」の説明を参照のこと。