人手的解剖結構與手工具使用相關的疾病.doc

人手的解剖結構與手工具使用相關的疾病人手的復雜功能與其生理結構和特性有密切關系。 人手是由骨骼、動脈、神經、韌帶和肌腱組成的復雜的結構， 因此人類的雙手能作復雜而靈巧的捏、握、抓、夾、提等動作。人手共包括27 塊骨骼， 骨骼數量超過人體骨骼總數的1/4。指末節(jié)皮膚的乳頭層內， 有十分豐富的感覺神經末梢及感受器， 兩點區(qū)別試驗可達35mm 距離， 有極其靈敏、精細、良好的實體感覺， 僅0.001mm 的皮膚變形即可產生觸覺， 通過手靈敏的觸覺就可以識別物體的形狀， 軟硬、粗糙程度等。正因為手是人類主要的勞動器官， 所以也非常容易受外傷以及重復性積累損傷疾病的傷害， 特別是使用設計不當的手工具會導致多種手部、上肢甚至全身性傷害， 例如手指屈指肌及起滑車作用的腱鞘損傷后， 屈指時肌腱會離開指骨， 形成“弓弦狀” 而不能充分屈指； 而肌腱間的長期固定、炎癥、水腫等都容易造成粘連從而使相對滑動喪失， 影響手指屈伸功能； 若腕管內因滑膜水腫、增生等而壓力增高， 正中神經易受韌帶壓迫而產生癥狀， 患者時常出現手部麻木、灼痛、腕關節(jié)腫脹、手動作不靈活、無力等癥狀， 稱為腕管綜合征。其他手部?；计趽p傷性疾病包括滑囊炎、滑膜炎、狹窄性腱鞘炎、痛性腱鞘炎、腱炎等。設計不當的手工具， 給使用者造成了很多身體不適、損傷和疾患， 降低了生產率、甚至使人致殘。實際上， 傳統(tǒng)的手工具中有很多已經不能滿足現代生產的需要與現代生活的要求。因此， 人機工程學是進行手工具設計的最為重要的科學依據之一， 也只有真正實現了“以人為本” 的好用的產品才能在激烈的市場競爭中獲得更大的利潤。2 把手設計 把手是手工具與人手直接觸的部位， 把手的造型和對操作者的影響很大， 形狀、直徑、長度、形狀、彎曲角度等設計因素直接影響使用者身體健康。（1） 形狀。手工具的把手形狀除了應該滿足操縱要求外， 還應該符合手的結構、尺度及其觸覺特征。設計合理的把手首先應該與手的生理特點相適應。對于著力抓握， 需要較大的握持力， 為降低手部單位面積上的壓力， 應盡可能加大手與把手的接觸面積， 因此， 采用圓形把手較好。三角形或矩形截面設計把手雖然握持舒適性稍差， 但可有效避免手與工具之間的滑動， 并且放置時可避免滾動， 增加穩(wěn)定性。其次， 應避免將把手絲毫不差地貼合在手的握持空間中， 更不能緊貼手掌心， 因為把手的方向和用力不應該集中在掌心和指骨間肌， 掌心位置是手部肌肉較為薄弱而神經和血管又較為集中的部位， 長期受壓或受振， 可能會引起難以治愈的疾病，至少容易產生疲勞和操作不準確。而人手的指球肌和大小魚際肌較為豐滿， 應考慮將這些部位作為主要操作或受力部位。（2） 直徑。手工具把手直徑的大小取決于用途和適用人群的統(tǒng)計尺寸。較大的直徑可以提供較大的扭矩，但直徑太大會降低手的握持力， 減低作業(yè)的靈活性和作業(yè)速度， 并造成指端骨彎曲增加， 長時間作業(yè)易形成疲勞； 對于受力較小、主要由手指完成的精確抓握， 應科學設計其直徑， 例如， 螺絲刀的直徑增大， 可以增大扭矩， 但較大的直徑操作不靈活， 且增加工具自重， 降低作業(yè)效率。太細的直徑同樣不容易操作， 特別是對男性而言， 過細的直徑同樣容易引起手部疲勞從而減低效率。比較合適的直徑： 著力抓握3040cm， 精密抓握816cm。（3） 長度。為了擴大使用人群的范圍， 把手的長度通常選在女性第5 百分位（71 cm） 和男性第95 百分位（97cm） 之間。偏長的把手易造成操作不靈活， 而過短的把手易導致握持不便， 或握力下降及掌部受壓等。因此， 適合中國人的通用性的把手長度宜選在100125cm 之間。（4） 彎曲角度。在工作時， 手腕處于直順狀態(tài)時，手關節(jié)處于正中的放松狀態(tài)， 其中的血管、神經處于自然狀態(tài)， “通則不痛”。但當手腕處于掌屈、背曲、尺偏等別扭狀態(tài)時， 就會使正中神經受壓， 產生手腕酸痛、握力減小， 如果長時間處于這種狀態(tài)， 就會“不通則痛”， 引起腕道綜合征、腱鞘炎等疲勞損傷性疾病。通過使用彎把和直把鋼絲鉗的X 光照片對比可以看到， 使用普通直把鋼絲鉗時， 手腕處于尺側偏姿勢， 而彎曲10的手把可以使手腕處于直順位置， 避免腕管處受壓導致疾病， 下圖為使用不同把手鋼絲鉗后患腱鞘炎病人數的對比， 可見在使用傳統(tǒng)鋼絲鉗第10 周到第12 周后患腱鞘炎的人數增加， 而改進彎把型設計則沒有此現象。但并不是說， 彎把就是合理的設計， 設計和選用手工具的原則之一是保持手腕的直順狀態(tài)， 要根據使用空間改進造型和結構， 例如， 直把和彎把鉗子因為工作場所和空間情況的不同， 可能在使用直把時手腕偏轉， 也可能在使用彎把時手腕偏轉， 所以直把和彎把并不是唯一標準， 而手腕是否處于直順狀態(tài)才是關鍵。3 材質 為了能最大限度的將操作者的手力傳遞到工具上， 防止手與工具表面的滑動， 同時減輕操作者的疲勞感， 一般要在手工具把手表面設計防滑紋， 柄套也通常采用ABS、PP 和TPR 等塑料材質， 增加操作舒適性。4 色彩 色彩設計是在整個產品中必不可少的一環(huán)。美國視覺藝術心理學家布魯墨(Carolyn Bloomer) 認為： “色彩喚起各種情緒， 表達感情， 甚至影響我們正常的生理感受?！?合理而巧妙產品配色往往能夠喚醒消費的購買欲望， 讓產品在市場競爭中脫穎而出。在手工具把手及整體的造型滿足使用的基礎上， 色彩設計的大膽創(chuàng)意， 可以使手工具更具有藝術欣賞性， 并能給手工具帶來情感色彩， 滿足消費者對它們的精神需求?，F代手工具一改過去單調灰暗的色彩， 而多采用鮮艷的色彩， 例如紅與黑、黃與黑、橙與黑等對比鮮明的色彩進行搭配， 或采用深藍、墨綠、炭黑等帶有亞光的純色突出表現堅固的質感。有些家庭用的手工具如螺絲刀等甚至采用多種色彩和透明材質配搭滿足家庭溫馨的使用環(huán)境的需求。這些明麗鮮艷的色彩應用， 淡化了手工具作為工具的堅硬和冰冷的感覺， 而賦予它們溫暖的、柔軟的、富有人情味的感覺， 使人們潛意識中減少了對工具的陌生感、恐懼感和排斥感， 認為手工具是人體自然的延伸， 從深層次滿足了人們的心理需求。除了對直接與手接觸的把手進行設計改進以增強使用舒適性， 提高工作效率外， 對手工具設計還可以采用以下方法進行人性化設計改進。例如， 在石油鉆探、橋梁建筑、大型設備或鋼構件的安裝等特定的工作場所，使用大規(guī)格手工具的情況較多， 操作者的勞動強度偏大， 可以采用輕質材料、改變工具的造型或結構等措施合理設計的手工具， 從而減少勞動者負擔， 例如采用高強度鋁合金壓鑄的管子鉗手柄， 在不降低其強度的狀態(tài)下重量減輕了40%， 再如， 在不影響活扳手整體強度的前提下， 在手柄上開設一些減輕孔； 在線纜剪上增設棘輪機構以減輕操作力； 改變扳手開口的形狀,使其不必從螺栓或螺母上取下， 就可改變其扳擰角度， 從提高其使用效率。人機工程學的使用享受， 舒適、易于控制， 比傳統(tǒng)的扳手多5 倍的接觸面。扳手頭和把手相互垂直， 以提供最大的轉動力。此外， 把手剖面逐漸變薄， 使扳手盡量接近工作面， 使使用者經受的重復應力減少， 疲勞問題得到改善。圖5 所示是為了有效增加扭矩而設計的分體式內六角套筒扳手。一般的套筒扳手操作起來不方便， 不符合手的生理要求， 把握起來不舒服， 易導致手部職業(yè)病。6 結論 美國設計家普羅斯說“人們總以為設計有三維： 美學、技術和經濟， 然而更重要的是第四維： 人性?！?我國生產手工具已有幾十年的歷史， 但很少對其進行改型設計， 很多企業(yè)的產品式樣多年如一, 即使改進也只是模仿國外產品。缺乏深入的研發(fā)和設計、生產工藝落后、質量檔次較低， 這三