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(dòng)脈、神經(jīng)、韌帶和肌腱組成的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)， 因此人類(lèi)的雙手能作復(fù)雜而靈巧的捏、握、抓、夾、提等動(dòng)作。人手共包括27 塊骨骼， 骨骼數(shù)量超過(guò)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(jué)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(jué)， 僅0.001mm 的皮膚變形即可產(chǎn)生觸覺(jué)， 通過(guò)手靈敏的觸覺(jué)就可以識(shí)別物體的形狀， 軟硬、粗糙程度等。正因?yàn)槭质侨祟?lèi)主要的勞動(dòng)器官， 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?huì)導(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(chē)作用的腱鞘損傷后， 屈指時(shí)肌腱會(huì)離開(kāi)指骨， 形成“弓弦狀” 而不能充分屈指； 而肌腱間的長(zhǎng)期固定、炎癥、水腫等都容易造成粘連從而使相對(duì)滑動(dòng)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(dòng)作不靈活、無(wú)力等癥狀， 稱(chēng)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(mǎn)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得更大的利潤(rùn)。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(duì)操作者的影響很大， 形狀、直徑、長(zhǎng)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(mǎn)足操縱要求外， 還應(yīng)該符合手的結(jié)構(gòu)、尺度及其觸覺(jué)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(duì)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(dòng)， 并且放置時(shí)可避免滾動(dòng)， 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(zhǎng)期受壓或受振， 可能會(huì)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(yú)際肌較為豐滿(mǎn)， 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(huì)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(zhǎng)時(shí)間作業(yè)易形成疲勞； 對(duì)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(duì)男性而言， 過(guò)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(zhǎng)度。為了擴(kuò)大使用人群的范圍， 把手的長(zhǎng)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(zhǎng)的把手易造成操作不靈活， 而過(guò)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(guó)人的通用性的把手長(zhǎng)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(huì)使正中神經(jīng)受壓， 產(chǎn)生手腕酸痛、握力減小， 如果長(zhǎng)時(shí)間處于這種狀態(tài)， 就會(huì)“不通則痛”， 引起腕道綜合征、腱鞘炎等疲勞損傷性疾病。通過(guò)使用彎把和直把鋼絲鉗的X 光照片對(duì)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(shì)， 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(duì)比， 可見(jiàn)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(méi)有此現(xiàn)象。但并不是說(shuō)， 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?chǎng)所和空間情況的不同， 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(dòng)， 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(guó)視覺(jué)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(gòu)買(mǎi)欲望， 讓產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。在手工具把手及整體的造型滿(mǎn)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(lái)情感色彩， 滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)它們的精神需求?，F(xiàn)代手工具一改過(guò)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(duì)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(mǎn)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(jué)， 而賦予它們溫暖的、柔軟的、富有人情味的感覺(jué)， 使人們潛意識(shí)中減少了對(duì)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(mǎn)足了人們的心理需求。除了對(duì)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(duì)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(chǎng)所，使用大規(guī)格手工具的情況較多， 操作者的勞動(dòng)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(dòng)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(kāi)設(shè)一些減輕孔； 在線(xiàn)纜剪上增設(shè)棘輪機(jī)構(gòu)以減輕操作力； 改變扳手開(kāi)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(dòng)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(wèn)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(lái)不方便， 不符合手的生理要求， 把握起來(lái)不舒服， 易導(dǎo)致手部職業(yè)病。6 結(jié)論 美國(guó)設(shè)計(jì)家普羅斯說(shuō)“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(guó)生產(chǎn)手工具已有幾十年的歷史， 但很少對(duì)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(guó)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