人手的解剖结构与手工具使用相关的疾病.doc

人手的解剖结构与手工具使用相关的疾病人手的复杂功能与其生理结构和特性有密切关系。 人手是由骨骼、动脉、神经、韧带和肌腱组成的复杂的结构， 因此人类的双手能作复杂而灵巧的捏、握、抓、夹、提等动作。人手共包括27 块骨骼， 骨骼数量超过人体骨骼总数的1/4。指末节皮肤的乳头层内， 有十分丰富的感觉神经末梢及感受器， 两点区别试验可达35mm 距离， 有极其灵敏、精细、良好的实体感觉， 仅0.001mm 的皮肤变形即可产生触觉， 通过手灵敏的触觉就可以识别物体的形状， 软硬、粗糙程度等。正因为手是人类主要的劳动器官， 所以也非常容易受外伤以及重复性积累损伤疾病的伤害， 特别是使用设计不当的手工具会导致多种手部、上肢甚至全身性伤害， 例如手指屈指肌及起滑车作用的腱鞘损伤后， 屈指时肌腱会离开指骨， 形成“弓弦状” 而不能充分屈指； 而肌腱间的长期固定、炎症、水肿等都容易造成粘连从而使相对滑动丧失， 影响手指屈伸功能； 若腕管内因滑膜水肿、增生等而压力增高， 正中神经易受韧带压迫而产生症状， 患者时常出现手部麻木、灼痛、腕关节肿胀、手动作不灵活、无力等症状， 称为腕管综合征。其他手部常患疲劳损伤性疾病包括滑囊炎、滑膜炎、狭窄性腱鞘炎、痛性腱鞘炎、腱炎等。设计不当的手工具， 给使用者造成了很多身体不适、损伤和疾患， 降低了生产率、甚至使人致残。实际上， 传统的手工具中有很多已经不能满足现代生产的需要与现代生活的要求。因此， 人机工程学是进行手工具设计的最为重要的科学依据之一， 也只有真正实现了“以人为本” 的好用的产品才能在激烈的市场竞争中获得更大的利润。2 把手设计 把手是手工具与人手直接触的部位， 把手的造型和对操作者的影响很大， 形状、直径、长度、形状、弯曲角度等设计因素直接影响使用者身体健康。（1） 形状。手工具的把手形状除了应该满足操纵要求外， 还应该符合手的结构、尺度及其触觉特征。设计合理的把手首先应该与手的生理特点相适应。对于着力抓握， 需要较大的握持力， 为降低手部单位面积上的压力， 应尽可能加大手与把手的接触面积， 因此， 采用圆形把手较好。三角形或矩形截面设计把手虽然握持舒适性稍差， 但可有效避免手与工具之间的滑动， 并且放置时可避免滚动， 增加稳定性。其次， 应避免将把手丝毫不差地贴合在手的握持空间中， 更不能紧贴手掌心， 因为把手的方向和用力不应该集中在掌心和指骨间肌， 掌心位置是手部肌肉较为薄弱而神经和血管又较为集中的部位， 长期受压或受振， 可能会引起难以治愈的疾病，至少容易产生疲劳和操作不准确。而人手的指球肌和大小鱼际肌较为丰满， 应考虑将这些部位作为主要操作或受力部位。（2） 直径。手工具把手直径的大小取决于用途和适用人群的统计尺寸。较大的直径可以提供较大的扭矩，但直径太大会降低手的握持力， 减低作业的灵活性和作业速度， 并造成指端骨弯曲增加， 长时间作业易形成疲劳； 对于受力较小、主要由手指完成的精确抓握， 应科学设计其直径， 例如， 螺丝刀的直径增大， 可以增大扭矩， 但较大的直径操作不灵活， 且增加工具自重， 降低作业效率。太细的直径同样不容易操作， 特别是对男性而言， 过细的直径同样容易引起手部疲劳从而减低效率。比较合适的直径： 着力抓握3040cm， 精密抓握816cm。（3） 长度。为了扩大使用人群的范围， 把手的长度通常选在女性第5 百分位（71 cm） 和男性第95 百分位（97cm） 之间。偏长的把手易造成操作不灵活， 而过短的把手易导致握持不便， 或握力下降及掌部受压等。因此， 适合中国人的通用性的把手长度宜选在100125cm 之间。（4） 弯曲角度。在工作时， 手腕处于直顺状态时，手关节处于正中的放松状态， 其中的血管、神经处于自然状态， “通则不痛”。但当手腕处于掌屈、背曲、尺偏等别扭状态时， 就会使正中神经受压， 产生手腕酸痛、握力减小， 如果长时间处于这种状态， 就会“不通则痛”， 引起腕道综合征、腱鞘炎等疲劳损伤性疾病。通过使用弯把和直把钢丝钳的X 光照片对比可以看到， 使用普通直把钢丝钳时， 手腕处于尺侧偏姿势， 而弯曲10的手把可以使手腕处于直顺位置， 避免腕管处受压导致疾病， 下图为使用不同把手钢丝钳后患腱鞘炎病人数的对比， 可见在使用传统钢丝钳第10 周到第12 周后患腱鞘炎的人数增加， 而改进弯把型设计则没有此现象。但并不是说， 弯把就是合理的设计， 设计和选用手工具的原则之一是保持手腕的直顺状态， 要根据使用空间改进造型和结构， 例如， 直把和弯把钳子因为工作场所和空间情况的不同， 可能在使用直把时手腕偏转， 也可能在使用弯把时手腕偏转， 所以直把和弯把并不是唯一标准， 而手腕是否处于直顺状态才是关键。3 材质 为了能最大限度的将操作者的手力传递到工具上， 防止手与工具表面的滑动， 同时减轻操作者的疲劳感， 一般要在手工具把手表面设计防滑纹， 柄套也通常采用ABS、PP 和TPR 等塑料材质， 增加操作舒适性。4 色彩 色彩设计是在整个产品中必不可少的一环。美国视觉艺术心理学家布鲁墨(Carolyn Bloomer) 认为： “色彩唤起各种情绪， 表达感情， 甚至影响我们正常的生理感受。” 合理而巧妙产品配色往往能够唤醒消费的购买欲望， 让产品在市场竞争中脱颖而出。在手工具把手及整体的造型满足使用的基础上， 色彩设计的大胆创意， 可以使手工具更具有艺术欣赏性， 并能给手工具带来情感色彩， 满足消费者对它们的精神需求。现代手工具一改过去单调灰暗的色彩， 而多采用鲜艳的色彩， 例如红与黑、黄与黑、橙与黑等对比鲜明的色彩进行搭配， 或采用深蓝、墨绿、炭黑等带有亚光的纯色突出表现坚固的质感。有些家庭用的手工具如螺丝刀等甚至采用多种色彩和透明材质配搭满足家庭温馨的使用环境的需求。这些明丽鲜艳的色彩应用， 淡化了手工具作为工具的坚硬和冰冷的感觉， 而赋予它们温暖的、柔软的、富有人情味的感觉， 使人们潜意识中减少了对工具的陌生感、恐惧感和排斥感， 认为手工具是人体自然的延伸， 从深层次满足了人们的心理需求。除了对直接与手接触的把手进行设计改进以增强使用舒适性， 提高工作效率外， 对手工具设计还可以采用以下方法进行人性化设计改进。例如， 在石油钻探、桥梁建筑、大型设备或钢构件的安装等特定的工作场所，使用大规格手工具的情况较多， 操作者的劳动强度偏大， 可以采用轻质材料、改变工具的造型或结构等措施合理设计的手工具， 从而减少劳动者负担， 例如采用高强度铝合金压铸的管子钳手柄， 在不降低其强度的状态下重量减轻了40%， 再如， 在不影响活扳手整体强度的前提下， 在手柄上开设一些减轻孔； 在线缆剪上增设棘轮机构以减轻操作力； 改变扳手开口的形状,使其不必从螺栓或螺母上取下， 就可改变其扳拧角度， 从提高其使用效率。人机工程学的使用享受， 舒适、易于控制， 比传统的扳手多5 倍的接触面。扳手头和把手相互垂直， 以提供最大的转动力。此外， 把手剖面逐渐变薄， 使扳手尽量接近工作面， 使使用者经受的重复应力减少， 疲劳问题得到改善。图5 所示是为了有效增加扭矩而设计的分体式内六角套筒扳手。一般的套筒扳手操作起来不方便， 不符合手的生理要求， 把握起来不舒服， 易导致手部职业病。6 结论 美国设计家普罗斯说“人们总以为设计有三维： 美学、技术和经济， 然而更重要的是第四维： 人性。” 我国生产手工具已有几十年的历史， 但很少对其进行改型设计， 很多企业的产品式样多年如一, 即使改进也只是模仿国外产品。缺乏深入的研发和设计、生产工艺落后、质量档次较低， 这三