實驗操作之電腦設備

第三章研究方法

3.2 實驗設備

3.2.3 實驗操作之電腦設備

圖 3-9 貨架平台(正面) 圖 3-10 貨架平台(側面)

3.2.3 實驗操作之電腦設備

第一階段實驗之電腦設備共有三種，第一個為桌上型電腦(Desktop PC) 及二台筆記型電腦(Laptop PC)，其規格如下：

(1) 12 吋螢幕(XGA)之筆記型電腦(廠牌為 Acer)，其垂直螢幕上緣高度為 23.2cm、垂直螢幕中心高為 13.8cm、鍵盤寬度為 27.4cm、鍵盤深度為 23cm 與輸入鍵(enter)深度為 13.3cm。

(2) 14 吋正常螢幕(XGA)之筆記型電腦(廠牌為 IBM)，其垂直螢幕上緣高度為 26.2cm、垂直螢幕中心高為 15.5cm、鍵盤寬度 31cm、鍵盤深度 25.5cm 與輸入鍵(enter)深度為 14cm。

(3) 15 吋正常螢幕(LCD)之桌上型電腦顯示器(廠牌為 Acer)，

其垂直螢幕上緣高度為 36cm、垂直螢幕中心高為 24.7cm、

鍵盤寬度為 46.2cm、鍵盤深度為 16.7cm 與輸入鍵(enter) 深度為 7cm。

3.2.4 實驗電腦作業

本研究實驗電腦作業程式為以全螢幕為基礎的輸入作業，採模擬半導體廠房中所使用的輸入作業方式進行程式設計，為了更接近半導體廠房中真實作業狀況，受試者必須只能夠以鍵盤與筆記型電腦的觸碰盤 (touchpad)進行輸入作業。

受試者必須依照作業程式所給予之英文字母及數字輸入到其所相對應之位置上，輸入順序並無規定。程式所給予的英文字母及數字是類似於半導體廠房中所使用之輸入物料之編號所設計的，並且其相關位置、

英文字母及數字皆採用隨機方式給予。

受試者將程式給予的資料輸入完成後必須將游標移至按鍵『下一頁』

後，將作業畫面移至下一個輸入畫面再進行輸入，其輸入速度並無限制，

受試者自行調整其輸入速度，但受試者必須盡可能將其完整無誤的輸入到其相對位置上。而作業程式輸入畫面如圖 3-11 所示：

圖 3-11 作業程式畫面

3.3 肌肉負荷與作業姿勢量測儀器及其記錄方法 3.3.1 肌肉電位量測儀及其記錄方法

肌肉電位量測儀是可以量測肌肉施力時電位的變化，進而評估施力狀況。其程序為電極貼片接收施力肌肉之電位訊號，經由傳輸線傳至訊號放大器(Signal Conditioners)經過放大、濾波等過程，然後再經由訊號線將訊號數據傳至訊號主機(Power Lab Systems)，最後再將訊號數據輸出至接收電腦，以記錄肌肉施力的電位變化的訊號。本實驗所採用肌電儀器設備是 ADInstruments 公司(澳大利亞)所設計的 Power Lab System 及 Chart

5.0 操作軟體(如圖 3-12)。

圖 3-12 肌肉電位量測儀

本研究所使用肌肉電位量測儀之表面電極片電極板為鍍上氯化銀的銀板，此銀板覆在皮膚表面，而銀板與皮膚表面之間有一糊狀的電解質，

此電解質是用以增加皮膚之導電性，此時表面電極片便可用測量皮膚下方肌肉的肌肉電位，因此表面電極片適用於淺層肌群。本實驗所使用之電極種類是屬於貼在皮膚表面之非侵入式表式面電極，以黏貼方式貼於肌肉皮膚表面，即可將肌肉活動時造成皮膚表面電位變化傳導至電極版。實驗中使用電極貼片規格如下：

(1) 電極貼片材質：Al/AgCl。

(2) 電極貼型狀：圓形。

(3) 電極貼大小：直徑為 30mm、35mm。

(4) 黏貼時兩片距離：為 30mm、35mm。

為了獲取良好的肌肉電位訊號，然後於貼上電極貼片前，將欲量測部位的肌肉皮膚表面將其毛髮剃除(如果需要的話)，再用酒精棉片擦拭，

使皮膚乾淨以去除皮膚表面油漬，並可減少皮膚表面阻抗，因此本研究將實驗室環境溫度控制在約24±2℃，以保持皮膚乾燥降低干擾。電極貼片黏貼方法是將其貼於肌腹(muscle belly)，並在平行肌肉纖維(muscle fiber)的方向貼上一對電極貼片(Babski-Reeves et al. 2005⁽⁶⁷⁾, Ives et al.

2003⁽⁶⁸⁾, Lin et al. 2004⁽⁶⁹⁾)，而另外於肌肉纖維數量較少處，貼上一片電極貼來當作參考電位，大多以尺骨莖突(Styloid process of ulna)或尺骨鷹嘴突 (Olecranon process of ulna)當作參考電位。本實驗負責貼電極貼片之人員皆經過訓練，避免人為誤差。

本實驗中使用肌肉電位量測儀的採樣頻率為 200HZ，高低濾波分別為 1000HZ 及 10HZ。於實驗進行前，必需先量測欲測肌肉放鬆時的肌肉電位，連續採樣紀錄 5 秒，則有 1000 筆原始數據，後將此 1000 筆原始數據，由小至大依序排序後，取其前 500 筆數據作均方根(root mean square，RMS)處理，此定義為肌肉放鬆之肌肉電位；而後量測欲測肌肉之最大自主收縮(Maximal Voluntary Contraction，MVC)的肌肉電位，再次由小至大排序後，取其 500 筆數據作均方根(root mean square，RMS)處理，此定義為大自主收縮之肌肉電位，而後以最大自主收縮之肌肉電位

減去肌肉放鬆之肌肉電位得之值，定義為此肌肉之 MVC 的肌肉電位值。

於本實驗第一階段所量測之肌肉，係針對電腦作業時主要負責動作之肌肉群來選取，包括為左/右斜方肌(left/right trapezius muscle)⁽⁷⁰^、⁷¹⁾、左 /右三角肌(left/right deltoid muscle)⁽⁷⁰^、⁷¹⁾、右手肱二頭肌(right biceps brachii muscle)⁽⁶⁵^、⁷²^、⁷³^、⁷⁴^、⁷⁵⁾，第二階段實驗中為評估桌面傾斜角度對手腕之影響而增加測試的右手尺側伸腕肌(right extensor carpi ulnaris muscle)⁽⁷¹^、⁷²^、⁷³⁾， 所量測肌肉群之功用與量測方式說明如下(Carola et al. 1995⁽⁷⁶⁾, Hislop et al. 2002⁽⁷⁷⁾)：

(1) 右手尺側伸腕肌：其作用主要是伸直及內收手腕的動作，其量測方式為先使受試者坐在椅子上，而上身直立且無靠背，

受試者將前臂平放在桌上，手掌朝下，在收集數據時，受試者之右手腕向上伸起，操作人員把手放置受試者的手掌背上面施一個往下的力量，受試者盡最大力量把手腕向上伸起起作抵抗，產生最大的自主收縮(MVC)，如圖 3-13 所示。

(2) 右手肱二頭肌：其作用主要是為肘部彎曲及前臂旋後，其量測方式將前臂平放桌上，手掌朝上，手肘略為彎屈，擷取測試數據時，操作者手握持受試者之腕部並施一個向下的力量，使受試者手臂向內縮抵抗產生最大自主收縮(MVC)，圖 3-14 所示。

圖 3-14 肱二頭肌之測試示意圖 (出處 Hislop et al. 2002⁽⁷⁷⁾)

(3) 左/右三角肌：本研究所量測之三角肌為肩胛棘端部位(Spine of scapula)，而此部位之主要作用為伸直及外旋上臂，其量測方式為先使受試者坐在椅子上，而上身直立且無靠背，在收集數據時，受試者右手抬起，手臂與肩膀垂直，操作人員把手放置受試者的上臂並施一個往下的力量，受試者盡其最大力量將手臂向上抬起作抵抗，產生最大的自主收縮 (MVC)，如圖 3-15 所示。

圖 3-15 肩三角肌之測試示意圖 (出處 Hislop et al. 2002⁽⁷⁷⁾)

(4) 左/右斜方肌：其主要功能為穩定、上提、內收及旋轉肩胛骨，

其量測方式為先使受試者為坐在椅子上，上身直立且無靠背，在收集數據時，操作人把手放置受試者的肩膀施一個往下的力量，受試者盡最大力量作聳肩動作抵抗，產生最大的自主收縮(MVC)，如圖 3-16 所示。

圖 3-16 斜方肌之測試示意圖 (出處 Hislop et al. 2002⁽⁷⁷⁾)

完成整個實驗流程後，將各肌群的負荷值與其最大的自主收縮值， 3-18)，其中一端為伸縮版(Telescopic Endblock)，另一端為固定版(Fixed Endblock)與兩端中間之連接線為測量元件及保護彈簧(Measuring Element and Protective Spring)，其測量原理為伸縮版(Telescopic Endblock)與固定版(Fixed Endblock)的角度變化，則使測量元件內之電阻改變，因角度變大則電阻變小使得電壓電位變高，以電壓電位改變去推估角度的變化，

其中必須給予兩個已知之角度作為電位之基準。而其程序為將測量元件內之電壓電位改變之訊號資料經由傳輸線傳送至訊號放大器與接收器(如圖 3-17)，再經由訊號線將訊號資料傳輸至 ADInstruments 之訊號主機 (PowerLab Systems)，最後將訊號資料輸出至接收電腦，以同步紀錄訊號資料。

實驗中共使用之三組電子動態雙軸量角器(Electrogoniometer)，其中共分為兩種型號，一組 x-65(如圖 3-18 右)及兩組 x-110(如圖 3-18 左)，x-65

伸縮版至固定版長度較短適合於頭頸與手腕部位的量測，於第一階段實驗中使用在量測頸部彎曲角度(使用單軸)，而 x-110 伸縮版至固定版長度較長適合於肘關節及肩關節的量測。

圖 3-17 訊號放大器與接收器圖 3-18 動態單/雙軸量角器

本研究所量測身體姿勢參數角度包括：(1)第一階段實驗所量測之頸部屈曲伸展之角度(neck extension/flexion angle)，目的為評估受試者在不同的操作條件下，對其頸部屈曲伸展角度的影響；(2)右上臂屈曲與外展內縮角度(right shoulder abduct/adduction、extension/flexion angle)，目的為評估受試者在不同的操作條件下，對其右上臂之屈曲與外展內縮角度的影響；(3)右手肘關節彎曲之角度(right elbow angle)，目的為評估受試者在不同的操作條件下，對其手肘關節角度的影響；(4)第二階段實驗中為評估桌面傾斜角度對手腕之影響而增加測試的右手腕伸屈之角度(right

wrist extension/flexion angle)；

動態雙軸量角器於黏貼前，先利用酒精棉片擦拭以清潔其黏貼位置，然後利用雙面膠固定於所量測的肢體上，再利用透氣膠布固定，以避免移位；其黏貼位置與方法說明如下：

(1) 頸部屈曲伸展角度(單軸)(Juul-Kristensen et al. 2001⁽⁵⁷⁾)：受試者直立面向前，兩眼平視，上肢自然下垂於身體兩側，手掌面向前，然後以第七頸椎 (C₇) 之棘突 (Spinous process of vertebra prominens (C₇))為中心點，以脊椎做為基準線，再將動態雙軸量角器伸縮版(Telescopic Endblock)端之中心貼於頸部的基準線上，而另一端的固定版(Fixed Endblock)之中心則貼於背部的基準線上。

(2) 上臂屈曲與外展內縮角度位置(雙軸)(Ortiz et al. 1997⁽⁶⁰⁾)：受試者直立面向前，兩眼平視，上肢自然下垂於身體兩側，手掌面向前，然後以將身體或構造分成前後兩部份之冠狀切面 (Coronal plane)為基準線，再以肩胛骨之肩峰突(Acromion process of scapula)為中心點，將動態雙軸量角器一端的伸縮版(Telescopic Endblock)中心貼於上臂之基準線上，而另一端之固定版(Fixed Endblock)中心則貼於肩膀之基準線上。

(3) 手肘關節角度位置(Buchholz et al. 1997⁽⁸⁴⁾)：受試者直立面向

前，兩眼平視，上肢自然下垂於身體兩側，手掌貼於大腿外側，然後以肩胛骨之肩峰突(Acromion process of scapula)經過肱骨外上髁(Lateral epicondyle of humerus)之直線作為基準線，在以肱骨外上髁(Lateral epicondyle of humerus)為中心點，將動態雙軸量角器一端的伸縮版(Telescopic Endblock)中心貼於前臂之基準線上，而另一端之固定版(Fixed Endblock) 中心則貼於上臂之基準線上，如圖 3-19 所示。

圖 3-19 肘關節黏貼部位

(4) 手腕屈曲伸展角度(單軸)(Buchholz et al. 1997⁽⁷⁸⁾, Ortiz et al.

1997⁽⁶⁰⁾, Jonsson et al. 2001⁽⁷⁹⁾)：受試者採坐姿，以自然的前臂與手腕的姿勢，而肩膀外展及手肘彎曲成九十度，然後以第三掌骨(中指)與肱骨外上髁之連線做為基準線，再以尺骨

莖突和饒骨莖突兩點之連線，兩線之交點為動態雙軸量角器之中心點，再將動態雙軸量角器之伸縮版端之中心貼於手掌之基準線上，而另一端之固定版則貼於手臂之基準線上，如

在文檔中立姿電腦工作站之偏好設定及上肢之姿勢與肌肉負荷的評估; Evaluation of preferred settings and the posture and muscular load of the upper extremity for standing VDT workstation (頁 48-0)

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