手的解剖学及手工具设计原则.pdfVIP

手的解剖学及手工具设计原则 手工具的操作主要是利用手指、手掌、腕部及手臂共同完成的，因此有必要 对手部构造及其运动机能作进一步的了解。操作设计不良的手工具会导致多种上 肢职业病甚至全身性伤害。为了避免手工具引起的伤害，最有效的方式即从工具 的人机性设计着手。因此本章将先对手部的解剖学进行了解，并收集了人体测量 学的相关数据，结合手工具设计原则综合整理，作为气钉枪手柄设计的理论依据。 2.1 手部解剖学特征 良好手工具的设计，应建立在手部基本功能的理解之上。 人手是由骨、动脉、神经、韧带和肌腱等组成的复杂结构，由 27 块骨头组 成，从前肢末端开始，整只手是由腕骨关节及腕骨（8 块）、掌骨（5 块）及指骨 （14 块）所组成。腕关节的骨骼与前臂的两只长骨，桡骨和尺骨相互联结（图 2-1）。桡骨联结的是拇指这边的手腕，而尺骨联结的是小指这边的手腕，也就是 说，位于拇指侧的是桡骨，位于小指侧的是尺骨。 图 2-1 桡骨与尺骨 由于腕关节本身的结构缘故，手掌只能做二轴的运动。在垂直面上，为掌屈 和背屈（图 2-2）；在水平面上，则为尺偏和桡偏（图 2-3）。背屈动作角度可 达 75°～80°，掌屈动作则可达 85°～90°；尺偏动作可达 35°～37°，桡偏 动作则可达 15°～20°。 图2-2 掌屈和背屈 图 2-3 尺偏和桡偏 控制腕部运动的肌群替手部提供两项功能，即手部的初步定位和稳定腕部， 以作为手部的工作台面。手部的运动机能由以下两大部分肌群所构成： ⑴ 前臂肌群 又称外来肌群，其 始于前臂而中止于手部之所有肌肉总称。其主要机能为提 供手腕与手指完成各种相关运动的能量。依据机能解剖可分为两大肌群：一为完 成前臂掌侧屈曲、旋前等相关运动所需的屈曲/旋前肌群；另外一为???成前臂背 侧伸展、旋后等相关运动所需的伸展/旋后肌群。 手臂运动肌肉包括肱二头肌、肱肌、肱桡肌、肘肌、旋前肌与旋后肌等。 ⑵ 手部肌群 又成为内部肌群。是起始端与终止端都发生在手部内部的所有肌肉的总称。 其中最丰富的部位是手上的指球肌，大鱼际肌和小鱼际肌，而最少的部位是掌心 肌肉，布满神经末梢的部位是指骨间肌（图 2-4）。 图 2-4 手部肌肉的示意图 因此，手掌不宜承受过大的压力。施加的压力过大，会对手掌上的肌肉造成 伤害，容易引起擦伤、麻木或手指的轻微刺痛。所以在设计手柄的形态时，应使 手柄被握住部位与掌心和指骨间肌之间留有空隙，从 而 改善掌心和指骨间肌集中 受力状态，保证手掌血液循环良好，神经不受过强压迫。如果掌心长期受压会引 起疲劳和操作不准，甚至引起难以治愈的痉挛。因此，手 柄 的 截 面 形态应该符合 手掌的生理结构。传统的把手是圆形的截面（图 2-5），不符合手抓握时的自然 状态。这种不稳定的抓握使手柄很容易从手上滑落；三角形的截面（图 2-6）手 柄局部太宽，不 易握紧。同 时 ，手 柄 的 转 角 压迫了手掌,影响了手部的血液流动； 接近椭圆的截面（图 2-7）是最理想的形态，适合工具工作的方向性，同时手握 时有足够的摩擦力，最适合手的抓握[18]。 图 2-5