手工具和手操作器具之设计.PPT

第十章手工具和手操作器具之設計 10.1 手工具設計的重要性 10.2 人手的解剖構造 10.3 手工具與手操作器具的設計原則 10.4 手部震動 10.5 手套設計 10.6 不同替選方案之評鑑 10.1　手工具設計的重要性 人之所以異於禽獸是因為人類懂得使用工具。 不適當的工具和器材，會引起種種不良的後果，導致事故與傷害就是其中之一。 因為工具設計不當的潛襲後果則是造成累積效應性創傷，或簡稱為累積性傷害，如腕道症候群、腱鞘炎、扳機指、局部缺血、震動引起的白指病和網球肘……等。 10.1　手工具設計的重要性 累積效應性創傷的發生率在工業界中相當高，尤其在需要反覆使用手工具的工作上特別如此。 適當的手工具和各種手操作器具之設計，需要就工藝、解剖、運動機能、人體測計、生理和衛生等各方面的知識加以考慮；因此，手工具的設計絕不可孤立於其他相關條件。 10.1　手工具設計的重要性 在手工具的設計與應用方面還有一個常被忽略的問題，那就是「訓練」。 本章所探討的核心課題是，手工具以及與手有關聯的各種器具設計時應考慮的人因工程問題。 探討重點注重於影響慢性傷害與生產力的因素。首先認識手部構造與作用，而後探討手工具的人因工程原理，最後選擇手工具或操作器具的特定案例加以評估。 10.2　人手的解剖構造 人類的手部是由骨骼、血管、神經、韌帶與肌腱等所構成的，如圖10-1。 手腕關節運動如圖10-2，肘關節運動如圖10-3。 圖10.1 手部的掌側解剖圖 圖10.2 手腕關節的兩個軸向運動 圖10.3 肘關節處的肌肉骨骼關係 10.3　手工具與手操作器具的設計原則 10.3.1 保持手腕正直 10.3.2 避免對組織產生壓迫 10.3.3 避免手指反覆動作 10.3.4 設計應講求操作安全 10.3.5 切勿忽略婦女及慣用左手者 10.3　手工具與手操作器具的設計原則 手工具的基本功用乃延伸手的能力： 更具衝擊力 (impact)，例如鎚子； 更具抓握力 (grip strength)，例如老虎鉗； 更具扭力 (torque)，例如扳手、螺絲起子； 具有新的機能，例如鋸子、焊接棒。 10.3.1　保持手腕正直 尺偏或掌曲會造成手腕肌腱炎，甚至發展為腕道症候群，通常女性約為男性3-10倍(生理構造與反覆性手腕彎曲）﹔避免尺偏設計如圖10-4。 使用不同握把尖嘴鉗比較如圖10-5。 圖10.4 不同尖嘴鉗設計與手的關係 圖10.5 使用不同尖嘴鉗的效應 10.3.1　保持手腕正直 通常工具與運動器材的手把彎曲成19正負度(可降低尺偏並增加握力)，如圖10-6。 而研究也發現人們偏好彎曲10度的槌柄來取代直式手柄。(彎曲壘球棒已被認可) 橈偏(尤其內轉時)易產生網球肘，圖10-7說明各種手腕姿勢下握力比較。 各種手腕姿勢下握力之比較 10.3.2　避免對組織產生壓迫 在操作手工具時，例如緊握老虎鉗鉗切或用刮漆刀刮除油漆時，往往需要手部施以相當大的力量，這樣的動作會在掌心匯聚相當大的壓縮力 。偏巧這一區域正是重要的血管與神經 (尤其是尺動脈與橈動脈) 所在，對壓力特別敏感。 工具的把手部位應該儘量設計得具有較寬的接觸面，以便將壓力分散，並使把手的著力面落在較不敏感的區域，諸如拇指與食指間堅韌的肌肉組織。(如圖10.9) 圖10.9 油漆刮刀握柄設計 10.3.2　避免對組織產生壓迫 有些工具把手部位設計有現成的指槽 (finger grooves)，這也會形成壓迫肌肉組織的額外應力。 Tichauer (1978) 建議，如果需要手指反覆施用較大力量的工具，其把柄上的指槽設計最好不要太深。 10.3.3　避免手指反覆動作 有些工具具有食指扣動扳機型的開關，這種動作嚴重的過度使用時，容易引發成所謂扳機指 (trigger finger)。 一般而言，控制裝置的操作設計，應該避免經常使用到食指，最好儘量應用拇指，因為拇指是五根指頭中唯一完全由位於掌心的短壯肌肉所支配的指頭，它能夠做出屈曲、外展與對向作用等動作。雖然如此，還是應該小心避免拇指的伸展過度。 10.3.3　避免手指反覆動作 在圖10.10(a)中，即為一個設計上過度依賴拇指的氣動工具，這種工具容易引起拇指的疼痛及發炎。 圖10.10(b)所示即為改善後的設計，它以連指條鍵控制裝置 來替代單用拇指。這種設計可使用數根手指分攤負載，並且空出拇指，以便更正確有效的抓握及導引工具。 手掌握力與握持物件大小有關，由圖10.11得知男女最大握力間距為6.6至8.5公分。 各種把柄間距的最大握力 10.3.4 設計應講求操作安全 手工具與手操作器具之設計，應足以保證操作之安全，包括要消除被夾壓和尖銳邊角割傷等的危險。在可能夾到手的地方，可以事先設計一個止進裝置 (guard) 或制動裝置 (stop)