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TITLE: 開瓶器握把角度之人因探討／賴志純，劉又升 QUENCY改寫 AUTHOR: QUENCY DATE: 12/07/2013 09:33:50 AM CATEGORY: 人因工程設計 STATUS: publish ---- BODY:

 賴志純 劉又升, "開瓶器握把角度之人因探討," 2004國際暨兩岸創新設計研討會, pp. 315-322, April 2004

開瓶器握把角度之人因探討

賴志純　劉又升

大同大學工業設計學系

摘要

　　本研究主要在探討現有開瓶器於使用時，其握把與瓶口形成平行狀態，而造成使用者手腕部份容易產生尺偏、橈偏現象之後，利用假設開瓶器握把之三種彎斜角度（5°、10°、15°）之開瓶器，模擬開瓶姿勢的三種動作：1.準備動作；2.開瓶動作；3.完成動作，與現有開瓶器(0°)做比較，觀察手腕部分尺偏、橈偏的角度變化。對開瓶器設計提出合理的角度建議為10°，可減少使用者在使用時所造成的手腕部的傷害。

　　關鍵字：開瓶器、尺偏、橈偏

1.導論

　　現今開瓶器設計的基本型態，在造形或使用上，因生產成本上的考量，沒有考慮太多有關人體手部使用上的舒適性。開瓶器是利用前端在瓶蓋上的點當支點，後端在瓶蓋邊緣的點當施力點，支點到手腕的距離為力距，手腕往上旋轉施力將瓶蓋打開。開瓶器之操作主要利用手指、手掌、腕部、前臂及腕關節等共同完成。而現行開瓶器在使用時，必須雙手共用，一手握住瓶子，另一手拿著開瓶器，進行開瓶的動作；除了將開瓶器固定在牆上，想要使用一手操作是不可行的。但是我們可以發現，在使用開瓶器時，要施力向上將瓶蓋打開，便容易產生手腕及手臂產生尺偏(Ulnar deviation)、橈偏(Radial deviation)及屈曲(Dorsiflexion)等不符合手工具設計原則的現象。在「手部解剖學」一文中提到，手臂側的伸肌肌腱群中，若深拇短肌與外展姆長肌此二肌腱使用過度時(產生尺偏、橈偏)，便容易引起腱鞘炎或網球肘等症狀。對於長久使用下的人體手部，將會產生不小的傷害。手部的結構其施力方式可分為握力(grip)、捏力(pinch) 與扭力(torque)等三種主要施力方式，過度施力是造成肌肉骨骼傷害的主要原因，尤其是累積性工作傷害(Cumulative Trauma Disorders, CTDs)。過度的手部施力，不良的手腕及肩膀姿勢與高頻率的重複動作是發生傷害的三個主要因素。

　　手部和腕部的累積性外傷疾病，通常是因為肌腱和腱鞘受傷的結果。研究報告指出，手部與腕部最容易發生的累積性傷害包括：肌腱炎(Tendonitis)、腱鞘炎(tendosynovitis)、腕道症候群(Carpal tunnel syndrome)、關節囊腫大(Ganglionic Cysts)、板機指(Trigger Finger)、白指症(White Finger)等。(Chatterjee, 1978；Putz-Anderson, 1988；Kroemer, 1989)

　　手工具握柄的設計，已被許多學者所探討過。(Van cott and Kinkade, 1977；Greenberg and Chaflmn, 1979；Woodson, 1981；Konz, 1983；Chafnln and Andersson, 1984；Chafnln, 1991)然而對於如何使使用者受到最小壓力或最大使用效率的握柄大小、型態，卻未完整的提到。或在握柄長度上做了許多研究，但關於握柄的大小、握柄型式和力量方面之資料仍然不足(Cochran and Rhey, 1986)。

　　因此，有必要經由人因工程考量的握柄設計(針對使用者需求，具備舒適性和安全性的型態)，來降低統計圖表上之傷害人數。

　　一般手工具的設計準則(, 1992):
　　1.使用時，手與前臂要保持一直線；
　　2.力量應儘量分散於手掌上；
　　3.應加大側邊和弩角(???翻譯有誤)，避免造成傷害；
　　4.握把外形以弩角(???)修飾；
　　5.增加握把之摩擦力；
　　6.增加握持面積。

2.開瓶器外觀造形分析

　　目前市面上的開瓶器種類很多，有家用、隨身用、多功能用⋯⋯等。在造形上也不近相同，所以在研究開瓶器之前，有必要對其形態、功能有所了解。現在就對目前開瓶器的形態，列舉四個分析如表1、表2、表3。

　　手柄或稱握把，是手部握持工具的部分，腕道、指節、手臂或肢體的其他部位之所以會受到創傷的原因，在於長期持續性的肢體扭曲或受到壓抑，為了降低手腕、手指、手臂所承受的壓力，手柄的基本設計原則在於設法避免手的彎曲或扭曲，即所謂“彎曲手工具而非彎曲手部＂的理念。班奈特(J. Bennett)、密爾斯(S. Mills)與依曼紐(J. Emanual)三氏將此理念應用於所有的手工具與運動器材上，指出手柄部份的曲度彎曲為19±5∘。掃把與鐵鎚的設計，美國森林署曾經測試過刀斧鋤鏟大剪刀等十九種工具，初步結果顯示彎柄比直柄工具較受歡迎，而且疲勞程度也較低。

　　在分析目前市面上的開瓶器後，其存在的問題有下列幾種情形：1. 開瓶器的長度外觀並不符合人的手部機能，2. 握持開瓶器時在手掌間餘留過大的縫隙，無法和手掌貼合，3. 在使用時會在食指、中指第二節肌肉匯集大量的壓縮力，4. 在使用時容易發生尺偏、掌曲、背屈等現象。

　　對於上述四項開瓶器的問題點，在參考過文獻資料，得知前人對手工具的長度尺偏施力壓力已多方探討，因此，本研究的方向將針對問題點的第四項做深入的探討，因而本研究提出「改變開瓶器把手的角度」之觀點，以減少開瓶器在使用時對人體手部的傷害。

　　本研究之主要研究方向，在於收集人體手部與開瓶器之關係，應用收集之資料並結合手工具設計之基本原則：(1)保持手腕正直：避免手腕產生尺偏、橈偏以避免腱鞘炎、網球肘之病理現象。(2)改變現有開瓶器之設計，期能完成一全新型態之開瓶器。

3.研究方法

　　本研究係由台灣地區19~23 歲的男女隨機抽樣12 位進行人體計測調查之研究，並測量手部與開瓶器握把彎斜角度(5°、10°、15°)與現有開瓶器做開瓶之動作比較分析，受測者依所設計之規範完成開瓶動作，並作記錄加以分析。

3.1 計測環境設定

　　計測時，受測試者以「輕鬆站姿」站立於桌子前，桌子之型態尺寸與操作環境尺寸定義如圖1、圖2、圖3。

3.2 靜態計測項目

　　靜態計測項目分為A.掌寬，如圖4 所示，及B.問卷調查，其定義與目的說明則如表4。

 　　A.手掌最小寬度

　　B.製作問卷調查表並問使用者最常使用之握持動作。

3.3 動態計測

　　動態計測項目定義為C項，是以現有之開瓶器模擬最常使用之握持動作並測量尺偏或橈偏的角度，其定義與目的說明如表5。

4.計測結果

4.1 靜態計測尺寸結果

　　靜態尺寸計測結果為：1.受測者年齡為21.3±1.4歲；2.手長寬度為9.81±1.68公分，其中男性為10.38±1.26 公分，女性為9.25±1.42公分，如表6。

4.2 動態計測尺寸結果

　　動態計測尺寸結果分為：1.手掌尺偏之平均偏移角度，又分為強力抓握之平均偏角計測結果，如表7；及2.精確抓握平均偏角計測結果，如表8。

 　　2.對精確抓握及強力抓握之單一動作做變異數分析(ANOVA)及t檢定：成對母體平均數差異檢定結果。

　　在精確抓握方面：以ANOVA分別對準備動作，開瓶動作及完成動作中，四組不同角度握把之開瓶器分析其差異性，其結果如表9、表10 及表11。

　　此結果得知在精確抓握方面，準備動作與完成動作是握把的角度對尺偏有差異性的，所以再以5度、10度、15度對0度之握把分別作t-test 檢定，結果列於表12 及表13。

　　由上述結果顯示，改變握把角度5度、10度及15度都對0度之握把在精確抓握下有顯著差異，即改變握把角度便可改善手掌尺偏之現象產生。

　　在強力抓握方面：以ANOVA分別對準備動作，開瓶動作及完成動作中，四組不同角度握把之開瓶器分析其差異性，其結果如表14、表15及表16。

　　此結果得知在強力抓握方面，準備動作、開瓶動作和完成動作都是握把的角度對尺偏有差異性的，所以再以5度、10度、15度對0度之握把分別作t-test 檢定，結果列於表17、表18及表19。

 　　由上述結果顯示，改變握把角度5度、10度及15度都對0度之握把在強力抓握下有顯著差異，即改變握把角度便可改善手掌尺偏之現象產生。

5.討論

　　從以上所得的變異數分析(ANOVA)及t檢定的結果來看，可以得到下面幾項探討結果：

5.1 精確抓握方面

　　以單一動作所做的變異數分析，分析結果顯示，在準備動作及完成動作方面，開瓶器握把偏移0度、5度、10度、15度時，互相間有差異，而在開瓶動作方面，從變異數分析的數據看來，偏移的度數之間沒有差異。

　　以單一動作所做兩個偏移角度的t檢定，結果分析顯示，在準備動作方面，分析數據顯示角度偏移15度時，差異最大；在開瓶動作方面，因為變異數分析偏移的度數之間沒有差異，所以不做t檢定；在完成動作方面，分析數據顯示角度偏移10度時，差異最大。

5.2 強力抓握方面

　　以單一動作所做的變異數分析，分析結果顯示，在準備動作、開瓶動作及完成動作方面把開瓶器握把偏移0度、5度、10度、15度時，互相間有差異。

　　以單一動作所做兩個偏移角度的t檢定，結果分析顯示，在準備動作方面、開瓶動作、完成動作方面方面，分析數據均顯示角度偏移10 度時，差異最大。

　　因此，當使用者在使用開瓶器時，其握把之角度與手腕的尺、橈偏有相關聯性的。

6.結論與建議

　　本實驗是以開瓶器握把偏移角度0度、5度、10度及15度來做準備動作、開瓶動作及完成動作，三個動作來計測。並沒有設計一組可改變角度的模型，來讓受測者自行調整舒適的角度做計測。使得本實驗在最後所獲得的結果，只能證明應該在握把上加上一角度，但至於此角度的實際值或是合理範圍應該是介於哪兩個角度之間，尚可與握柄長度，握柄材質等因素結合而更進一步的探討。

　　依據本實驗之數據，在強力抓握部分，以單一動作所做兩個偏移角度的t 檢定，結果分析顯示，在準備動作方面、開瓶動作、完成動作方面方面，分析數據均顯示角度偏移10度時，差異最大。建議開瓶器在強力抓握時最佳偏移角度為10度；在精確抓握部分，因為重要之開瓶動作的實驗數據做變異數分析(ANOVA)時，偏移的度數之間沒有差異，所以不建議開瓶器在精確抓握時之最佳偏移角度。 

　　依據本實驗之結果，建議開瓶器之握把部分，不論是精確抓握或強力抓握均應適當的彎曲一角度，以減少使用者手腕部分尺偏、橈偏角度，避免造成使用上的傷害。

7.設計建議案

 8.參考資料
1. 賴志純，陳順福，陳怡仁(1996)，「削皮器之人因工程研究」，雲林技術學院論文研討會，頁211-216。
2. 賴志純，傅盈璋，張昱仁(1996)，「捲尺之人因工程研究」，明志技術論文研討會，頁4-139-4-147。
3. 賴志純，劉又升，毛家駿，許孝慈(1998)，「遙控器之人因工程研究」，明志技術論文研討會，頁5-77-5-84。
4. 賴志純，楊呂億，陳海明(1996)，「剪刀造型與舒適度」，大同學報第26 期，頁63-68。
5. 曹昭懿(1991)，「手部解剖學」，當代醫學，第十八卷，第一期。
6. 劉又升譯(2002)，「適合身體姿勢構成」，人體工學-容易與有效設計法，六合，台北，初版，頁378-415。
7. 施鴻志，葉文裕，李正隆，陳志勇(1995)，「人因工程技術在我國勞工職業安全衛生之應用」，勞工安全衛生季刊，第三卷第二期，頁43-58。
8. Drury, C G and Pizatella. T, 1983, "Hand　Placement in Manual Material Handing",Human Facyors 25(5), pp.551-562.
9. Mital and Sanghavi, 1986, "Comparison of Maximum Violation Torque Exertion Capabilities of Males and Females Using Common Hand Tools", Human Factors 28(3), pp.283-294.
10. Sanders, M.S. and McCormick, E.J.,1992, Human Factors in Engineering and Design, 7th Ed,
McGeaw-Hill Book Company, New York, pp.383-412.

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