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

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1 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

2 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。
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。

3 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。
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。

4 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」。
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。

5 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。
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。

6 圖10.1 手部的掌側解剖圖

7 圖10.2 手腕關節的兩個軸向運動

8 圖10.3 肘關節處的肌肉骨骼關係

9 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　手工具與手操作器具的設計原則 保持手腕正直 避免對組織產生壓迫 避免手指反覆動作 設計應講求操作安全 切勿忽略婦女及慣用左手者

10 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；
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。

11 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。

12 圖10.4 不同尖嘴鉗設計與手的關係

13 圖10.5 使用不同尖嘴鉗的效應

14 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。
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。

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16 各種手腕姿勢下握力之比較

17 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)

18 圖10.9 油漆刮刀握柄設計

19 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。
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。

20 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。

21 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。
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。

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23 各種把柄間距的最大握力

24 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)，以防止把手的完全合攏而傷到手，工具上的尖角和銳角則必須修圓。

25 10.3.5　切勿忽略婦女及慣用左手者 全世界的人口中有50% 是婦女，有8%～10% 是左撇子 (left-handers) (Barsley, 1970)。然而，許多手工具以及用手操作的器具之設計，並沒有考慮到他們。 另一個常被忽視的群體是慣用左手的人。工具的設計應容許操作員隨意運用他們所偏好的慣用手，然而通常工具的設計大都沒有考慮左撇子的使用。

26 設計給慣用右手者操作的電鑽手柄

27 手部震動 震動易引起白指症（由於手部血管平滑肌與手指因震動受到壓迫，而使手部與手指血流量少，患者手或手指有發白現象，並感覺針刺、麻木或疼痛），其皮膚溫度也較低，持續發展會導致指尖壞死。 除白指症外，手持振動工具會導致神經炎、橈骨與尺骨的脫鈣及化膿、關節的僵硬疼痛等。 瑞典對鏈鋸震動逐年降低至50牛頓，透過改進設計與加裝防震橡膠零件，以使震動減至30牛頓以下，此外較佳的暖氣設施或工作服可改善狀況。

28 手套設計 手套對工作績效的影響 戴手套的其他效應和缺點

29 10.5　手套設計 在使用手工具時，手套可以保護手部以防止擦傷、割傷、刺傷以及極端的溫度，或是有毒物質所造成的傷害，或降低使用動力手工具時手部所承受的震動。

30 10.5 手套設計 手套的類別和型式變化多端，一般說來，可區分如下： 依材質區分：有棉紗、皮革、乙烯、合成橡膠、石棉，甚至金屬等。
10.5　手套設計 手套的類別和型式變化多端，一般說來，可區分如下： 依材質區分：有棉紗、皮革、乙烯、合成橡膠、石棉，甚至金屬等。 依剪裁 (cut) 方式區分： 條片剪裁 (clute cut) 全形剪裁 (gunn cut)

31 10.5 手套設計 依拇指設計區分： 依腕口型式區分： 豎型 (straight) 翼型 (wing) 鬆緊型 (knit)
10.5　手套設計 依拇指設計區分： 豎型 (straight) 翼型 (wing) 依腕口型式區分： 鬆緊型 (knit) 頂箍型 (band top) 寬長型 (gauntlet) 特長型 (extended length)

32 不同剪裁和拇指設計的工作用手套

33 10.5.1 手套對工作績效的影響 就不同手套材質對手工作業績效影響的研究結果顯示，作業本身的性質有很大的關係。
10.5.1　手套對工作績效的影響 就不同手套材質對手工作業績效影響的研究結果顯示，作業本身的性質有很大的關係。 一般說來，對需要精細動作控制和觸覺回饋的作業而言，戴手套反而比赤手不利。

34 10.5.1　手套對工作績效的影響 Weidman (1970) 比較了四種材質的手套 (皮革、厚絨布、合成橡膠、 PVC) 和赤手，共五種情況下，對某種維獲性工作的作業績效，該工作包括下列五項作業。

35 10.5.1 手套對工作績效的影響 1.用鑰匙圈上的一隻鑰匙打開箱子的鎖。 2.用手更換16個電視機真空管。
10.5.1　手套對工作績效的影響 1.用鑰匙圈上的一隻鑰匙打開箱子的鎖。 2.用手更換16個電視機真空管。 3.用套筒扳手和開口扳手鬆開20個螺絲。 4.用起子鬆開4個螺絲並更換2支真空管。 5.用扳機式焊槍拆除二處鉛封條。 研究的結果如圖10.16，圖上表示的是與赤手比較之下，完成作業所需時間增加量的百分比。

36 圖10.16 戴手套和赤手的作業績效之比較

37 10.5.2 戴手套的其他效應和缺點 然而戴手套也有其他不良的效應和缺點，包括上述的作業績效下降，以及降低手部的靈巧性和握力強度。
戴手套的其他效應和缺點 然而戴手套也有其他不良的效應和缺點，包括上述的作業績效下降，以及降低手部的靈巧性和握力強度。 此外，無意間落入手套內的刺激物也會滲入皮膚而有產生良性腫瘤的一些病例；化學物質也會經由手套材料的吸收而導致皮膚炎或引起其他組織破壞。另外，手套也有被鉤拉進機械的刀具切割區而造成傷害的可能。 這些潛在的危險曉示吾人，必須小心評估工作環境，並慎選適當的手套。

38 不同替選方案之評鑑 牙刷設計 多功能牙醫用注吸器 書寫工具 討論

39 10.6.1　牙刷設計 Guilfoyle (1977) 曾對麗奇 (Reach) 牌牙刷的人因開發與評鑑過程，做過相當具有知識性與教育性的描述。 杜邦 (Du Pont) 公司曾委託Applied Ergonomics, Inc.設計一種改良式牙刷。

40 定案設計的麗奇牙刷

41 10.6.1 牙刷設計 這種新型命名為“Reach”(涵義為「可刷到」) 的牙刷具有下面幾點特色：
10.6.1　牙刷設計 這種新型命名為“Reach”(涵義為「可刷到」) 的牙刷具有下面幾點特色： 刷頭較小、刷毛分為上下兩層，這樣可使刷擦集中在小區域上。 刷柄與刷頭成12°角，而且刷柄有形狀，這樣可便於操作。 備有依拇指指型設計的拇指留駐區，這樣可以掌握得更好。

42 10.6.2　多功能牙醫用注吸器 當牙醫師填補齲齒的空洞時，其助理通常需在旁協助，以適時吸走碎屑，並供應壓縮空氣、洗滌水及氣水噴霧。牙醫師在工作時使用的工具，是一種兩件式的工具──三能式氣水噴霧器及真空抽引器。

43 牙醫用注吸器

44 10.6.2 多功能牙醫用注吸器 vans等人 (1983) 基於合併工具的理念，將兩者合而為一，如此一來，可以有以下四種效果。
10.6.2　多功能牙醫用注吸器 vans等人 (1983) 基於合併工具的理念，將兩者合而為一，如此一來，可以有以下四種效果。 牙醫助理可空出一手幫助牙醫師。 減少了患者口腔中的工具數目。 增加了口腔內的能見度。 減少患者的不安或不適。

45 兩種牙醫注吸器之比較

46 四種書寫工具之比較