人手的解剖結(jié)構(gòu)與手工具使用相關(guān)的疾病.doc

人手的解剖結(jié)構(gòu)與手工具使用相關(guān)的疾病人手的復(fù)雜功能與其生理結(jié)構(gòu)和特性有密切關(guān)系。 人手是由骨骼、動脈、神經(jīng)、韌帶和肌腱組成的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)， 因此人類的雙手能作復(fù)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(shù)量超過人體骨骼總數(shù)的1/4。指末節(jié)皮膚的乳頭層內(nèi)， 有十分豐富的感覺神經(jīng)末梢及感受器， 兩點(diǎn)區(qū)別試驗(yàn)可達(dá)35mm 距離， 有極其靈敏、精細(xì)、良好的實(shí)體感覺， 僅0.001mm 的皮膚變形即可產(chǎn)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?yàn)槭质侨祟愔饕膭趧悠鞴伲?所以也非常容易受外傷以及重復(fù)性積累損傷疾病的傷害， 特別是使用設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)氖止ぞ邥?dǎo)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(shí)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(nèi)因滑膜水腫、增生等而壓力增高， 正中神經(jīng)易受韌帶壓迫而產(chǎn)生癥狀， 患者時(shí)常出現(xiàn)手部麻木、灼痛、腕關(guān)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(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)氖止ぞ撸?給使用者造成了很多身體不適、損傷和疾患， 降低了生產(chǎn)率、甚至使人致殘。實(shí)際上， 傳統(tǒng)的手工具中有很多已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要與現(xiàn)代生活的要求。因此， 人機(jī)工程學(xué)是進(jìn)行手工具設(shè)計(jì)的最為重要的科學(xué)依據(jù)之一， 也只有真正實(shí)現(xiàn)了“以人為本” 的好用的產(chǎn)品才能在激烈的市場競爭中獲得更大的利潤。2 把手設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)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(yīng)該滿足操縱要求外， 還應(yīng)該符合手的結(jié)構(gòu)、尺度及其觸覺特征。設(shè)計(jì)合理的把手首先應(yīng)該與手的生理特點(diǎn)相適應(yīng)。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(yīng)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(shè)計(jì)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(shí)可避免滾動， 增加穩(wěn)定性。其次， 應(yīng)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?yàn)榘咽值姆较蚝陀昧Σ粦?yīng)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(jīng)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(chǎn)生疲勞和操作不準(zhǔn)確。而人手的指球肌和大小魚際肌較為豐滿， 應(yīng)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(jì)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(shí)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(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)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(xì)的直徑同樣不容易操作， 特別是對男性而言， 過細(xì)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(kuò)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(dǎo)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(shí)， 手腕處于直順狀態(tài)時(shí)，手關(guān)節(jié)處于正中的放松狀態(tài)， 其中的血管、神經(jīng)處于自然狀態(tài)， “通則不痛”。但當(dāng)手腕處于掌屈、背曲、尺偏等別扭狀態(tài)時(shí)， 就會使正中神經(jīng)受壓， 產(chǎn)生手腕酸痛、握力減小， 如果長時(shí)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(shí)， 手腕處于尺側(cè)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(dǎo)致疾病， 下圖為使用不同把手鋼絲鉗后患腱鞘炎病人數(shù)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(shù)增加， 而改進(jìn)彎把型設(shè)計(jì)則沒有此現(xiàn)象。但并不是說， 彎把就是合理的設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)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(jù)使用空間改進(jìn)造型和結(jié)構(gòu)， 例如， 直把和彎把鉗子因?yàn)楣ぷ鲌鏊涂臻g情況的不同， 可能在使用直把時(shí)手腕偏轉(zhuǎn)， 也可能在使用彎把時(shí)手腕偏轉(zhuǎn)， 所以直把和彎把并不是唯一標(biāo)準(zhǔn)， 而手腕是否處于直順狀態(tài)才是關(guān)鍵。3 材質(zhì) 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(shí)減輕操作者的疲勞感， 一般要在手工具把手表面設(shè)計(jì)防滑紋， 柄套也通常采用ABS、PP 和TPR 等塑料材質(zhì)， 增加操作舒適性。4 色彩 色彩設(shè)計(jì)是在整個(gè)產(chǎn)品中必不可少的一環(huán)。美國視覺藝術(shù)心理學(xué)家布魯墨(Carolyn Bloomer) 認(rèn)為： “色彩喚起各種情緒， 表達(dá)感情， 甚至影響我們正常的生理感受?！?合理而巧妙產(chǎn)品配色往往能夠喚醒消費(fèi)的購買欲望， 讓產(chǎn)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(chǔ)上， 色彩設(shè)計(jì)的大膽創(chuàng)意， 可以使手工具更具有藝術(shù)欣賞性， 并能給手工具帶來情感色彩， 滿足消費(fèi)者對它們的精神需求。現(xiàn)代手工具一改過去單調(diào)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(jìn)行搭配， 或采用深藍(lán)、墨綠、炭黑等帶有亞光的純色突出表現(xiàn)堅(jiān)固的質(zhì)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(zhì)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(yīng)用， 淡化了手工具作為工具的堅(jiān)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(rèn)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(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)以增強(qiáng)使用舒適性， 提高工作效率外， 對手工具設(shè)計(jì)還可以采用以下方法進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)改進(jìn)。例如， 在石油鉆探、橋梁建筑、大型設(shè)備或鋼構(gòu)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(qiáng)度偏大， 可以采用輕質(zhì)材料、改變工具的造型或結(jié)構(gòu)等措施合理設(shè)計(jì)的手工具， 從而減少勞動者負(fù)擔(dān)， 例如采用高強(qiáng)度鋁合金壓鑄的管子鉗手柄， 在不降低其強(qiáng)度的狀態(tài)下重量減輕了40%， 再如， 在不影響活扳手整體強(qiáng)度的前提下， 在手柄上開設(shè)一些減輕孔； 在線纜剪上增設(shè)棘輪機(jī)構(gòu)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(jī)工程學(xué)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(zhuǎn)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(jīng)受的重復(fù)應(yīng)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(shè)計(jì)的分體式內(nèi)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(dǎo)致手部職業(yè)病。6 結(jié)論 美國設(shè)計(jì)家普羅斯說“人們總以為設(shè)計(jì)有三維： 美學(xué)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)， 然而更重要的是第四維： 人性?！?我國生產(chǎn)手工具已有幾十年的歷史， 但很少對其進(jìn)行改型設(shè)計(jì)， 很多企業(yè)的產(chǎn)品式樣多年如一, 即使改進(jìn)也只是模仿國外產(chǎn)品。缺乏深入的研發(fā)和設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝落后、質(zhì)量檔次較低， 這三