第章肌肉骨骼失调及其预防.ppt

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1、Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 第9章 肌肉骨骼失调及其预防 o 肌肉骨骼失调概述 o 肌肉骨骼失调分类 o 肌肉骨骼失调预防 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.1 肌肉骨骼失调概述 o MSDs是一类常见的职业性疾病。工作中的不良体 位和姿势、不正确工作方法、长期反复动作、不良 的物理环境，造成慢性累积性疲劳和损伤。 o 关于MSDs（Musculoskeletal Disorde

2、rs）的定义 人体肌肉骨骼组织的疾病，包括肌肉、神经、腱、韧带 、关节、软骨、血管以及椎间盘等的伤害和失调，这些 伤害往往是长期累积而导致的，而并不是由滑倒、跌倒 、坠落以及类似的一些事故所造成的。 美国职业安全与卫生管理局（OSHA） 类似的一些研究说法 Cumulative Trauma Disorders（CTDs）累积性损伤 Work-related Disorders 职业性损伤 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.1 肌肉骨骼失调概述 o 表现为软组织、肌腱的损伤；关节肿痛、肌

3、肉 酸痛 发病部位主要以腰背部、肩颈、手臂为主 常见症状：下背痛、颈肩疾患、腰椎间盘突出、腕隧道 症候群、腱鞘炎 o MSDs的危害及研究意义 严重影响工作，威胁劳动者健康，生产率下降 在职业性疾病的发生中居第二位 经济发达国家政府和卫生研究机构的普遍关注 世界卫生组织(WHO)鼓励国内、国际间的研究工作 研究和预防MSDs，提高生活质量和工作效率，具有重大 的社会意义 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.1 肌肉骨骼失调概述 p 肌肉骨骼失调的原因 受力：必要条件 挤压使软组织、肌肉或关

4、节的运动无法保持在舒适的状态 重复：更多的肌肉施力 肌肉收缩得更快、更频繁，引起组织的紧张 姿势：重要原因 作业姿势决定关节的位置 避免超负荷、操作关节不平衡、静态施力 休息：疲劳会增加软组织损伤的可能性 充分的休息可以使肌肉恢复自然状态 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.1 肌肉骨骼失调概述 pMSDs的生理物理原理 肌肉、骨骼及相关组织的结构和工作原理 肌肉、肌肉纤维、骨骼三个部分共同作用人体活动 人体肌肉施力 分为静态施力和动态施力 推拉力量极限 工人不受伤害情况下的最大力量支出

5、静态力量和疲劳 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.1 肌肉骨骼失调概述 o 肌肉施力 静态施力：肌肉等长收缩 动态施力：施力与放松交替 特点：任务导向、女性小于男性 三维静态施力程序：3D SSPP （U of M) 可以辅助评价特定工作的力量需求，也可以作为工作设计/ 再设计、评价的工具。由于它的静态属性，3D SSPP忽略加 速和运动的影响，它仅仅应用于手工任务中的慢速运动 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaoto

6、ng UNIVERSITY 9.1 肌肉骨骼失调概述 o 肌肉施力扭力的三种不同姿势 身体直力，双手扭转。扭转长的把手时，男子的扭力为381127牛顿； 女子的扭力为20078牛顿； 身体屈曲，双手扭转。男子的扭力为544244牛顿；女子的扭力为 267138牛顿； 弯腰操作。男子的扭力为943335牛顿；女子的扭力为416196牛顿。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.1 肌肉骨骼失调概述 o 静态力量和疲劳 时间 负荷 图 施力大小与持续时间的关系 力量与时间：反比 当工作负荷为最大

7、肌力的810时，可以长时 间工作，但以最大肌力工作时，只能持续很短 的时间； 施力大小和工作可以持续时间的关系为： t是最长工作时间，F是相对肌力大小()，f是工人 可以长时间工作时的临界肌力（）。k，n是常数 间断静态工作的最长工作时间t ： 其中p指的是静态施力时间占总工作时间的比例。 nfF k t )(- = Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.1 肌肉骨骼失调概述 p与工作有关的MSDs 工作地布置 工作台的高度、工具的摆向、工作对象 工具设计 工作方法和工作习惯 作业姿势 Te

8、am of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o颈部失调 o上肢失调 o腰背失调 o下肢失调 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o颈部失调 颈部的主要功能是支持和运动头部，起作用的是颈肩部软组织 失调的症状：颈椎肌肉损伤、颈肩部疼痛、沉重及功能受限等 工作中的姿势 n每天低头工作的区域，特别是办公室的文职人员 n劳动密集型企业的工人，如缝纫工、电子厂流水

9、线作业员 操作的重复性 n颈椎周期性地完成某一个动作，如左右扭转、抬头低头等 n肩膀或胳膊的重复运动施加给颈椎的力量 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o上肢失调 上肢系统及其姿势 人体的上肢系统主要包括： 肩、大臂、小臂、腕、手和 骨、肌肉、腱、韧带、神经。 失调的生物力学危险因素 重复和持续的施力 不舒服的姿势 很大强度的施力 图 上肢骨的分布图 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong

10、UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 p上肢失调 骨、肌肉、关节、肌腱和韧带构成了上肢的机体，它们互相 配合完成特定的作业。 关节骨 骨 肌肉 腱 韧带 图 骨骼、肌肉、关节、韧带、腱的关系图 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o上肢失调 手臂的操纵力 （坐姿、立姿） n 手的握力 n 拉力与推力 n 扭力 n 提力 n 肘弯曲时的操纵力 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong U

11、NIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o上肢失调 常见的上肢失调部位 n 肩部 办公室人员、缝纫工、打字员、搬运重物的搬运工，肩部肌肉长 期处于拉伸或收缩状态，容易受到损伤。 n 手臂 装配线上的工人，使用手工工具、计算机键盘或其它设备进行工 作的人员，机器操作员，需要大量使用臂和手，因此这些部位特 别容易受到软组织损伤。 n 腕部 握工具、生产操作、操作电脑时手腕都要用力，不正确的用力以 及手腕长期处于伸直状态，都容易造成腕部损伤。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨

12、骼失调分类 o上肢失调 与手有关的MSDs 图 手背的组织 图 手的结构 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o上肢失调 左图 手的三个状态 右图 腕关节的运动 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o上肢失调 相关术语(Putz-Anderson,1988) 曲腕 桡向偏差(Radial deviation)：手沿拇指方向腕部弯曲； 尺骨偏差

13、(Ulnar deviation)： 手沿小指方向腕部弯曲。 关节弯曲、伸展 弯曲：减小相邻骨之间角度的运动； 伸展：增大相邻骨之间角度的运动。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o上肢失调 与手有关的力量型工具 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o上肢失调 腕管综合症(Carpal Tunnel Syndrome) n也称作腕部通道症候

14、群，是一种常见的手部神经损伤。 n主要表现为正中神经分布部位出现感觉异常（主要是拇指，食 指，中指掌侧），如手部麻木、灼痛、腕关节肿胀、手部动作 不灵活甚至无力等。 n常发生在电脑或者其他视屏岗位，这些岗位经常使用到键盘和 鼠标，从而使手腕经常处于背屈状态，或者要频繁重复屈伸手 腕。 n女性的发病几率比男性高3倍，这是因为女性手腕管通常比男 性小，腕部正中神经容易受到压迫。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 图 腕部通道的图示 图 腕部活动造成的手部损伤 下图中阴影

15、部分代表受腕管综 合症影响的区域。 包括刺痛、麻木和疼痛。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 腕骨神经彩图 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 腕部损伤 在计算机操作中，腕部不但要经常 保持背屈状态，还要不断地伸屈以 敲击键盘和点击鼠标，因此强迫体 位与频繁活动联合作用，使腕部的 症状更为常见和严重，也就是前面 所说的腕管综合症。 肘部损伤

16、 由于键盘和鼠标都高于操作台 ，腕部常处于上翘状态，即背屈， 手腕背屈时腕部伸肌持续紧张，可 引起操作者的肘部疼痛，常称为肱 骨外上髁炎，又称网球肘。 肩部损伤 敲击键盘和点击鼠标时，上臂通 常处于前伸状态，斜方肌持续紧张， 可导致肩部疼痛。这个症状常与颈部 症状共存，因此称为肩颈综合症。 案例：计算机操作时的上肢肌肉骨骼失调 图 计算机操作者的工作状态 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 p腰背失调 后背疼痛的五类风险因素（Hildebrant,1987） n 一般

17、：重体力工作，一般工作姿势。 n 静态工作负荷：静态工作姿势，坐，站立，弯曲，工作 姿势没有变化。 n 动态工作负荷：重体力手工处理，举起物料（物料很重 或是频率很高，扭转），物料运送，推/拉物料，身体向 前弯和旋转等。 n 工作环境：振动、摇晃、滑动/落下。 n 工作内容：单调、重复性工作、工作不满意。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o腰背失调 后背损伤预测模型 工作严重性指数（JSI）将工人能力和工作需求进行基于时间和频率 的加权 n任务组数 m i 任务组

18、i中的任务数 hours i 任务组i持续的时间(小时/天) hours t 每日工作时间(小时/天) days i 任务组i持续的时间(天/周) days t 每日工作时间(天/周) WT j 任务j所需提举的最大负荷 CAP j工人在完成任务j时的能力 Fj 任务j的提举频率 Fi 任务组i总的提举频率= 当JSI大于1.5时，后背损伤迅速增加。通过增加工人能力，可以降低JSI到 合适的水平（例如，选择较高能力的工人）或者改变工作参数 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失

19、调分类 p腰背失调 预测后背损伤的动态模型 模型的回归因素包括： 提举频率（次/小时） 平均扭转速度（度/秒） 最大扭距（牛米） 最大弯曲程度（度） 最大侧面速度（度/秒） Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 p腰背失调 腰椎间盘突出 n人体做弯曲活动时，脊柱弯曲椎骨间距发生变化椎间 盘受推挤和摩擦向韧带作用推力韧带被拉伸腰部 感到不舒适 n不正确的姿势、体重过重或粗重的工作，会导致椎间盘突出而 压迫脊髓或脊神经根 n腰椎间盘突出的成因为慢性退化 与经常的负重搬运、推

20、拉扭转姿势不当、过度的全身振动密切相关 与肌肉、肌腱及关节的问题（扭伤、闪到、外伤、脊椎退化性关节炎等）有一定 的联系 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.2 肌肉骨骼失调分类 o 后背失调的预防 将工效学原理应用于设计任务，如手工搬运物流（MMH）的工作再设计流程 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.3 肌肉骨骼失调预防 o 人因工程干预 工程控制 工具设计 o 监控管理方法 OWA

21、S 姿势分析 MSD环境风险因子检查表 行政管理 人因工程干预应为主要改善方式，而管理手段只能作为暂时性方 法，在工程改善尚未完成或工程改善不可行时才以行政管理作为 防护手段。管理并不能从根本上除掉危险因子。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.3 肌肉骨骼失调预防 o 工程控制 物料、成品、半成品、零件等运送过程自动化，尽量避免直接 使用人力直接搬运。 作业台面、进料口、输送带等的高度应配合现场人员身材高度 ，必要时应当提供可调整脚踏垫与座椅。 重复性高的作业中，所有操作物件、零件、工具

22、均应置于双手 伸取可及的作业空间内。 充分利用夹具固定物件、零件，避免人员因为调整、对准、施 力而必须在静态负荷下维持不良姿势。 较重的手工工具应悬挂于固定位置，选用时应当注意重量、握 柄大小与样式，按钮键的施力应适当。 成品包装与物料零件盒应选用坚固质轻的包装，以减轻人员处 理的重量，并应提供便于双手握提的设计。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.3 肌肉骨骼失调预防 o 工具设计 1.保持手腕伸直 图 带弯柄的锤子 图 两种钳子的比较 扭动工具而不是手腕 Team of Prof.

23、Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.3 肌肉骨骼失调预防 o 工具设计 2.使组织压迫最小 3.减少手指的重复活动 图 工具的两种设计 尽量分散力量，使对血管和神经 （如手掌）的压力降到最低，增 大手和工具的接触面积是分散压 力的一种方法 图 不同手指的操作 多个手指操作的控制器比只用 拇指操作的控制器要好一些 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.3 肌肉骨骼失调预防 头颈头颈 部背部手臂腿部重量 2前倾倾2前弯

24、1.单单手位肩下方2站立2. 5-10KG 3侧侧弯3扭转转1.双手位肩上方3单脚直站立3. 10KG 4后仰4弯曲且扭转转4双脚弯站立 5旋转转5单单脚弯站立 421416跪姿 7走动 OWAS 姿势编码图势编码图 表 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.3 肌肉骨骼失调预防 o OWAS编码原则 （1）一般身体特征（坐、站、蹲） （2）身体部位（腰、手臂、下肢.） （3）负荷的重量 经过排列组合后，即为 OWAS 方法的编码系统（Karhu et al., 1977） 研究人员可在观测

25、作业人员动作后，针对某一姿势给其 一编码组合，每个编码组合代表一种姿势。 最早的 OWAS 方法仅考虑背部、手臂及腿部等三个部位 ，身体姿势仅仅能进行三码编码，后来部分专家建议将 颈部及负重列入，编码因此扩充为五码。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.3 肌肉骨骼失调预防 o 动作分析等级 （Action Categories AC） OWAS方法将各种身体姿势编码加以统计，判断作业人员工 作姿势的行动等级（Action Categories AC） 行动等级分为四个等级：AC1、AC2

26、、AC3 、AC4 等级AC姿势危害处理方案 AC1正常姿势势不需处处理 AC2姿势势有轻轻微危害需要近期采取改善措施 AC3姿势势有明显显危害需要尽快采取改善措施 AC4姿势势有严严重危害需要立即采取改善措施 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.3 肌肉骨骼失调预防 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 9.3 肌肉骨骼失调预防 o行政管理 行政管理主要目的是减少人员暴露于肌肉骨骼伤害危险

27、的机会。例如， 建立符合人因工程的标准作业规定和程序，制定工作休息时间表，工作 轮调，多能工训练，作业方法等教育训练等。 缩短耗能与易疲劳作业的每班作业时间 工作轮调，分散降低暴露于危险因子的机会 增加合理的工作间休息次数与时间 工作内容丰富化，避免极度单调重复的操作引起的疲劳 危险机会 增大人员主导工作步调的弹性 教育训练，使员工树立预防意识，掌握正确的操作技巧 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 附录1：本章术语 肌肉骨骼失调调 （MSDs） Musculoskeletal Disorde

28、rs 累积积性损伤损伤 （CTDs） Cumulative Trauma Disorders 桡桡向偏差Radial Deviation 尺骨偏差Ulnar Deviation 腕管综综合症 （CTS） Carpal Tunnel Syndrome 工作姿势势分析 （OWAS） Ovako Working Posture Analysis System Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 附录2：课程设计范例 o 课程设计概要 任选生活、学习、生产中的实例，利用人因工程的理论、方法 和技术进行

29、改进或设计，以达到安全、健康，提高效率、提高 可用性、舒适性等目的。 o 选题范围 人因工程中以MSDs为研究对象的作业空间设计、工具改进设 计、学习（训练）方法改进等。例如：课桌椅设计、鼠标键盘 设计等。 o 设计要求 3000 字以上，图文并茂 ； 内容：选题意义（为什么要研究这个问题？）、研究设计（通 过什么方法研究？）、研究方法（怎样研究的？）、研究结果 、结论与建议。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 附录2：课程设计范例（学生作业） 1.问题 仔细观察目前办公室或家庭中的电脑桌或

30、办公桌前的计算机使用者，会发现这 样一个现象，打字时人们的两手腕呈不对称的扭曲状，这主要是由于现在常规 台式计算机键盘的分布造成的。如下图所示： 范例1：基于人因工程的计算机键盘分区设计 显 示 器 鼠 标 座 椅 数字 主 键 盘 区 编 辑 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 正常情况下的电脑桌前，键盘的字符输入区的对称轴与操作人员的对称轴是 有一定的距离的。将键盘向右移是不可能的，因为右边一般都有鼠标，为了保证 鼠标的使用空间，键盘必须偏左或放在中间。这样打字时，操作人员的手腕尤其 是右

31、手腕会有一个很大的不正常扭曲。 还有一种情况，当采用键盘托盘时（如下图所示），虽然避免了鼠标的问题 ，但又带来了另一个问题。现在设计的电脑桌上的键盘托盘，都只是比常规键盘 的宽度多了一点，键盘放在里面时，字符输入区的对称轴还是偏离了人体的对称 轴，问题依然存在。 显 示 器 鼠 标 座 椅 数字 主 键 盘 区 编 辑 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 在这种情况下，一种很常见的电脑综合症腕隧道症 候群（Carpal Tunnel Syndrome, CTS）就很容易被引发 了。这种症状病因

32、就出在“正中神经”上，这是人体大脑与大 拇指、中指及食指之间的主要传输管道，它在到达手掌之前 ，必须先穿过皮下韧带与手骨之间的狭窄通道。通过这条狭 窄通道的，另外还有血管与许多随着每个手指的运动而来回 的各种肌腱。是因“正中神经”在腕隧道内受到周围软组织的 压迫而造成。腕隧道位于手掌末端接近手腕处，当手掌长期 上翻或下压、过度伸张或弯曲腕隧道时，就容易发生腕隧道 症候群。造成这种情形最普遍的原因是过度重复使用手指、 双手、双臂、还有双肩的肌肉和肌腱。症状从轻微的像针扎 在双手上的痛感；到严重的双手、双臂产生令人难以忍受的 疼痛、烧痛和抽痛、麻木、及虚弱无力，甚至可能导致长期 的残疾。 这就是为

33、什么CTS会成为电脑综合症中比较常见的一 种的原因。确切来说，是不良的键盘设计给计算机使用者带 来了致病的隐患。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 2.解决思路 要解决这个问题，首 先可以想到的办法是采用 人体工程学键盘，如右图 所示。但是现在在市场上 出现的人体工程学键盘的 价格都很高。这主要是设 计和材料的原因。这就使 人体工程学键盘没有在普 通使用者手中普及。 其实我们可以从现有 的常规键盘设计出发，用 人因工程的思想进行改进 ，使这个问题得以解决。 Team of Prof. Sun

34、 L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 分析键盘的发展历史我们可以看到，常规键盘的现有布局是逐步 累加形成的，从开始打字机的字符输入区，加上F键区和编辑区，再 到现在加上数字键区。后来两个区域加入时，只是靠虑到大多数人是 右利，就把这两个区域统统堆到了键盘的右边，而没有考虑到鼠标和 操作人员的方便，也就是说没有系统的设计，就这样一路使用下来， 而成为了人们的习惯，也形成了现在事实上的工业标准。 针对前面提到的问题，我们可以考虑对现有常规键盘的三个主要 区域进行调整。由于数字键区对手的灵活性要求较高，考虑到大多数 人是右利，数字键区

35、还是放在键盘的左边。把编辑键区移动到键盘的 右边，编辑键区左右手操作的差别不大，而且数字键区也有编辑键区 的存在，对现有的操作影响不是太大。这样一来，键盘的字符输入区 的对称轴与整个键盘的对称轴基本上是重合的。 下面就是调整后电脑桌前的示意图。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 显 示 器 鼠 标 座 椅 数字 编 辑 主 键 盘 区 3.改进方案 当键盘和鼠标放在一起时，情况好了很多。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jia

36、otong UNIVERSITY 有托盘时情况更好，基本上不会产生右手腕的不正常扭曲 。 显 示 器 鼠 标 座 椅 数字 编 辑 主 键 盘 区 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 改进后的键盘设计是比较有效的，再从生产和普及上进行考虑。相 对以往的设计，改进只是对现有键盘的三个主要区域进行了调整，在生 产设计中，需要改动的主要是整块调整一下PCB电路板和对外壳的模具 进行重新设计，相对以往的设计，成本变化不大，对现有的材料、零件 和设备能有效地重复利用。在推广普及方面，由于生产上的变化不大

37、， 可以预计销售价格与现有常规键盘的价格应该相差不大，能对现有的人 体工程学键盘形成较大的价格优势。只要在推广中使用户们从以往的习 惯中走出来，接受新设计带来的好处，应该能够普及开来。 4.总结 这个设计的想法来源于生活中自己的亲身感受。当这篇文章完成时 ，右手腕已经有点酸痛了。学校宿舍的整体家具很不合理，当键盘放在 托盘里时，右手必然是扭曲的，每次打字一段时间右手腕就会很不舒服 。可如果更换一个人体工程学键盘，起码要4、5百元钱，不是现在的学 生阶段可以承受的。通过平时使用时对键盘分区的感受，提出了这么一 个方案。虽然方案很不成熟，也可以算是对所学的知识在生活中的应用 。 Team of P

38、rof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 1.研究背景 随着人们物质文化生活水平的提高和体育运动项目的增多，自行车在作为交通工具的 同时，也已成为一种体育活动的器械，自行车运动成为人们爱好的体育竞赛项目。但是， 我们从人因工程学的角度，发现许多自行车的设计存在问题，不符合人因工程学的要求， 特别是自行车的座位及把手设计仍存在问题。现对其提出自己的改进与设计。 2.问题分析 通过对自行车的观察分析，我了解到自行车的设计中存在着以下的不符合人因工程学 要的方面，先对其进行归纳，以便提出改进设计。 2.1座位过高 根据人体

39、坐姿的生物力学分析得知，人体上身越前倾，脊柱的弯曲程度越大，背部肌 肉受力越大（见图1）。当人骑这种车时，几乎完全伏在车把上，背部与水平面几乎平行 ，腰部椎间盘压力分布不当，腰椎变形。建议将座位适当降低，这样，人骑车时，脊柱的 弯曲程度就会降低，脊柱的形状接近自然状态，腰椎间盘的压力分布较均匀，有效减轻不 合理的座位设计给人带来的伤害。 范例2：自行车座位及把手改进与设计 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY Team of Prof. Sun L. Y. School of managemen

40、tXian Jiaotong UNIVERSITY 2.2 缺少腰靠 虽然车座的高度已经降低，但是骑者的背部负荷仍然很大，建议采 用带腰靠的座位。腰靠采用海绵、棉布等较柔软的材质，形状符合人体 背部的形状。根据工作座椅一般人类工效学要求，腰靠是配置在座 椅上主要起支撑腰部作用的构件。装有腰靠的自行车不但舒适还能保护 腰部减少损伤，参见下图自行车： Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 2.3 座位过窄 根据人体测量学中成年男子坐姿臀宽 355mm（90%），成年382mm（90%） ，应以女子的

41、臀宽为设计标准，以满足座位的女子舒适度。根据工作座椅一般人类工效 学要求，座椅为直接与人臀部接触的主要承重表面。座宽应为坐面左右边缘间通过座椅 转动轴与坐面交点处且垂直于左右对称面的水平距离(无转动轴的座椅，该参数在坐面深 度方向二分之一处测量)。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 2.4 座位过硬 传统的老式 28 自行车座位的材料多是采用硬塑料制成，坚硬，边缘处较突 出，让人感觉不舒服。根据工作座椅一般人类工效学要求，座椅的坐面有 带座垫的柔性坐面和不带座垫的刚性坐面两种型式。座垫应为由

42、弹性材料及蒙 面材料组成的柔性坐面。现在新式车多采用海绵材质，外面罩以人造革或橡胶 或布质座套，增强了人体舒适度，明显优越了很多。比如现在时兴的电瓶车（ 电动自行车）的座位采用了类似摩托车的座椅，更加宽大、更加软厚、对使用 者来说更加舒适。 2.5 手柄握起来舒适度较差 把手手柄，应采用较柔软的材料制成，或者设计有符合人手形状的突起， 或者有防滑的条纹。 2.6 刹车与车把的距离不合适 实验表明，当人手对某物体使握力时，间距78cm左右握力最大。若刹车 与车把的距离不合适，会影响人骑车时能否及时地刹车，与人身安全相关。建 议采用距离恰当的刹车，刹车的灵活性也要适当。根据调查，我们大部分为右 手

43、型所以要将右手设为后刹车，以免在紧急状况下只刹前刹而发生危险。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 2.7 车把不方便握 例如（见下图），在骑自行车时，双手手腕处于尺偏状态，长此以往可能导致腕部肌 腱腱鞘发炎。在骑弯把自行车时，人的手臂与手成 90 度，手腕处于紧张状态，过度屈伸 ，有可能会导致腕管综合症。应该尽量避免手腕处于非顺直或过度屈伸的工作状态。 建议采用能满足理想的车把高度的车把，即保证肘部成90 度角，上臂与手在一条直 线上。车把的长度也因该略长于手掌的长度，以满足人戴手套汽车的需

44、要。并且车把要设 计成带有一定的凹凸，适合人的抓握方便，在把柄上安装软的塑料把柄，以减轻手的摩擦 以及吸汗和防冻。提高对手的舒适度。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 3. 整体修改方案 设计的自行车车座较低，使车座低于车把。保持人脊柱接近自然状态 ，减轻背部肌肉张力，使腰椎间盘受力均匀。当然也不能太低，太低 了车座与地的距离过低，双腿在等车过程中处于不完全伸张状态，这 样不但很费力而且对膝关节也有一定的损伤。 设计的自行车有靠背、坐垫宽大柔软座位，减轻人腰部负荷。并对腰 部起一定保护和按摩

45、功能。 设计自行车车把为平直式的，在满足人坐姿接近自然状态的条件下， 肘部成90 度，上臂与手成一条直线，避免人手腕部处于尺偏或过度屈 伸状态。 刹车与车把间距设计在78cm，使刹车保持适当的灵活性，并且车把 手柄套由橡胶或海绵制成，上面设计有防滑的凹槽。符合人的抓握习 惯。 适当增加车轮车带的宽度，以增加车的平稳性，以更便于操作驾驶。 脚踏板在登车过程中与地面的距离保持在15-20mm的范围内，以及脚踏 板的旋转半径应该合理不应太大。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 4.总结 现在能源危

46、机四起的时刻，人们对自行车的需求也在增加，它凭着 休闲、方便、快捷、运动以及无污染在人们中形象越来越大。而且现在 自行车已成为一种时尚的运动，越来越多的人喜欢喜使用自行车。所以 说，设计一款时尚、实用、舒服的自行车时很必要的，这在能满足人们 的需求得同事也会带来可观的经济利益。通过上面的改进，改变了自行 车的主要的改进方面得到了改进，新改进的自行车，减少了的骑车过程 中的疲劳不必要身体损伤，更符合人体的生理特点。在此设计中由于没 有确切的数据没法在设计改进时作出具体可行的方案，但我已从人因工 程的角度对其进行分析研究，从宏观的角度对其进行了很好的把握，真 正一款好的设计，不但要从力学、物理、加

47、工工艺上等方面对其分析， 更重要的是设计出来的自行车要满足人的需求，适合人的使用，使自行 车尽量符合人的生理特点。所以好的设计必须满足人因工程学的要求。 Team of Prof. Sun L. Y. School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY 附录3：主要参考文献 1.Working Draft of a Proposed Ergonomics Program Standard,Occupational Safety & Health Administration, U.S. Department of Labor, 1999 2.NIOSH F

48、acts, Carpal Tunnel Syndrome, June 1997, last updated August 12, 1997 3.Ferguson D and Cuncan J, “A trial of physiotherapy for symptoms in keyboard operating,” The Australian Journal of Physiotherapy 2(1976): 61-72 4.Franklin GM, Haug J, Heyer N, Checkoway H, and Peck N, “Occupational carpal tunnel syndrome in Washington State, 1984-1988,” American Journal of Public Health 6 (1991): 741-45 5.Silverstein BA, Fine LJ, and Armstrong TJ, “Occupational factors and carpal tunnel syndrome,” American Journal of Industrial Medicine 11 (1987): 343-58 6.