靜態與動態量測方法之比較

在許多的狀況下，姿勢並不是固定不變的，而是隨著時間做動態的 改變的，因此，許多流行病學的研究並沒測量電腦作業操作時的姿勢，

是因為在某種程度上對姿勢是很難快速且確實地測量及評估，並且測量 時必須保持姿勢的穩定(Ortiz et al. 1997⁽⁶⁰⁾)。肌肉骨骼不適的產生，除了 極端的姿勢角度會造成急性不適的產生外，主要的還是與時間與和頻率 最為相關，然而，使用靜態手工測量法去評估姿勢改變量較大的角度，

其可信度難免會遭受到質疑，在本研究中，雖有使用此方法量測，實驗 中所量測的姿勢角度部位是為較不易改變的位置，因此並不會因為此方 法而產生太大誤差。而本研究採用動態電子量角器來量測姿勢角度而非 動作分析儀，雖然兩者各優缺點，動作分析儀可藉由反光球定位獲得較 複雜之姿勢參數如上身之於垂直面之傾斜角度等，但對於細部如手腕屈 曲與橈尺偏角度則較難定位，因此本研究採用電子動態量角器進行上肢 姿勢量測。

2.5.2 上肢肌肉負荷之量測評估方法及儀器探討

在量測肌肉負荷評估上，肌肉電位量測儀(Electromyograph, EMG)的 量測是一套相當有用的方法。EMG 原理是神經本體位於腦幹或是脊髓的 運動神經元(motor neuron)，其軸突在肌肉處產生多分支，每一分支與一

肌肉細胞形成單一連結。單一條運動神經元支配了許多的肌細胞稱為一 個運動單位(motor unit)。位於軸突末端正下方的肌肉細胞膜具有特化的性 質，稱為運動終板(motor end plate)，而軸突末端與運動終板的連結稱為 神經肌肉連結(neuromuscular junction)。當動作電位抵達軸突的末梢造成 運動終板的去極化引發可被附近電極偵測到的肌肉細胞動作電位(muscle fiber action potential)，進而產生肌肉的收縮。由一運動神經元所引發的肌 肉細胞動作電位為運動單位動作電位(motor unit action potential)，具有在 時間上以及空間上可加成的特性。當電極偵測一連串的運動單元動作電 位訊號稱為肌電訊號(Electromyographic signal)，一般慣稱所量測到的訊 號為肌電圖(Electromyography, EMG)訊號。

由於不同肌肉本身的差異，如紅肌與白肌之比例、肌絲長度及個人肌 群施力不同的特性等，為了衡量各肌群之相對施力程度與比較個人於某 特定肌群之施力程度差異等，必須將肌肉電位訊號與施力程度予以關聯 起來，此即所謂 MVC(Maximal Voluntary Contraction)最大自主收縮之觀 念。然而肌肉電位量測儀(EMG)相關的應用研究發現，因受試者體型、

肌力上的差異等因素，使最大自主收縮百分比產生很大的變異而限制其 應用，因此必須將收集到的 EMG 訊號資料透過運算處理，即將每次施力 所測得之 EMG 訊號與最大自主收縮值作轉換處理後(以%MVC 稱之)，再 進行比較(王賢令 1999 ⁽⁶¹⁾, Kawowasaki et al. 1999⁽⁶²⁾, Hägg et al. 2000⁽⁶³⁾,

Stashuk 2001⁽⁶⁴⁾, Ollivier et al. 2005⁽⁶⁵⁾)。

在訊號的處理上，一般較常用的是 RMS(Root Mean Square)振幅的參 數，再利用%MVC 的方式，來分程度與等級進行探討(Hägg et al. 2000⁽⁶³⁾, Kollmitzer et al. 1999⁽⁶⁶⁾)。假如超過此等級，就可能造成工作上肌肉骨骼 的不適。然而在持續收縮的時間和施力的%MVC 等級交互作用下，可觀 察到，在 20%MVC 的情況，肌肉持續施力的時間是低於 1 小時的

(Kawowasaki et al. 1999⁽⁶²⁾)。Kollmitzer et al. 1999⁽⁶⁶⁾發現，EMG 之訊號紀 錄的再現性(reproducible)表現，短期的會比長期的表現好。

2.6 研究架構

本研究依據圖 2-1 的研究流程循序進行。第一階段立姿電腦工作站 之偏好設定實驗完成後再進行第二階段立姿電腦工作站之偏好桌面傾斜 角度實驗。

坐姿與立姿電腦工作站

第三章 研究方法 3.1 受試者

由於立姿工作站之偏好設定可能會與人體計測數值相關(尤其是立 姿手肘高度)，為了使實驗數據能夠符合國內半導體廠立姿工作站主要使 用族群，我們參考國內人體計測資料庫⁽³⁾中 18 歲至 50 歲的女性勞工之 身高分佈來篩選受試人員，第一階段實驗之受試者共 40 人，皆為大學 女性學生，其平均年齡為 20.4 歲，平均身高為 157.9 公分，平均立姿眼 高為 148.9 公分，其立姿肘尖至地板平均高度為 96.5 公分，平均體重為 52.8 公斤，而其相關受試者基本之描述性統計資料如下表 3-1 所示，受 試者身高分佈如圖 3-1 所示。此外為了避免受試者個人因素對實驗之偏 好設定與肌肉負荷量測，受試者必須符合下列之條件：

(1) 無任何明顯之肌肉骨骼相關的疾病歷史。

(2) 無任何因為打工而造成上肢肌肉骨骼不適等症狀。

(3) 眼睛視力校正過後達 1.0 以上。

第二階段實驗之受試者共 24 人，其中不含先前實驗受試者 4 人，

其身高分佈要求與第一階段受試者相同，皆為大學女性學生，其平均年 齡為 20.6 歲，平均身高為 157.7 公分，平均立姿眼高為 147.5 公分，其 立姿肘尖至地板平均高度為 98.4 公分，平均體重為 52.1 公斤，其相關 受試者基本的描述性統計資料如下表 3-2 所示。

表 3-1 第一階段實驗受試者之基本資料

身高分佈

3.2 實驗設備

3.2.1 電動可調式之立姿工作站

本研究第一階段實驗所使用的電動可調式立姿工作站，如圖3-3、3-4 所示，其鍵盤置放高度與螢幕置放高度(桌上型電腦螢幕所使用)，可分別 利用電動輔助方式調整其高度，其中鍵盤置放高度之可調整範圍以勞研 所之台灣人體計測資料庫⁽³⁾中的20歲至50歲的台灣勞工立姿手肘高度數 據依據最為基礎，以女性立姿手肘高度之5%ile(916mm)與男性之

95%ile(1116mm)數據，加減100mm，即約800mm至1200mm作為調整規 格。而桌上型電腦螢幕至放高度可調整之範圍，在不考慮下潛式螢幕擺 放方式下，其調整範圍為鍵盤置放高度再向上增加300mm如圖3-5、3-6 所示。桌上型電腦螢幕置放台面有設置手動式滑軌，當螢幕高度調整高 於鍵盤置放高度時可向前與向後滑動0~200mm。

第二階段實驗則是將電動可調式立姿工作站做些許的改造如圖 3-7、3-8所示，由於針對筆記型電腦不需要使用到原電動可調式立姿工作 站之螢幕可分開調整之機制(桌上型電腦置放其螢幕之位置)，因此利用此 機制作為桌面傾斜角度可調整之升降機制，利用一新增桌面前方可做360 度旋轉之金屬元件固定於原立姿工作站之鍵盤置放台面上，而後方採用 滑動機制，利用原可調式立姿工作站之獨立螢幕可調整高低的機制，以 其高度可調整來改變桌面傾斜角度，其角度調整範圍約為0度(水平)~30

度。

圖3-3 可調式之立姿工作站(正面) 圖3-4 可調式之立姿工作站(側面)

使用筆記型電腦 使用筆記型電腦

圖3-5 立姿工作站之小台面(正面) 圖3-6 立姿工作站之小台面(側面) 使用桌上型電腦 使用桌上型電腦

圖3-7 可調桌面傾角立姿工作站 圖3-8可調桌面傾角立姿工作站 (正面) (側面)

3.2.2 無塵室中使用之貨架平台

無塵室中所使用之貨架平台規格並不一致，但其深度皆為 30cm，寬 度約在 60~135cm 之間，高度約在 76~86cm 之間，而貨架平台之高度則 以 88cm 為最常使用之高度，本研究中所做為與立姿工作站對照之用的貨 架平台如圖 3-9、3-10 所示，其規格為寬度 60cm，高度為 86cm。

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。