不同年齡層視覺和觸覺之差異分析
盧瑞琴1、蘇意真2、苗人傑3 1 國立高雄應用科技大學工業工程與管理系暨研究所副教授 2,3 國立高雄應用科技大學工業工程與管理系暨研究所研究生 E-mail :1099317101@cc.kuas.edu.tw摘 要
目前高齡者人口比例有明顯提升的趨勢，而老化通常會造成運動、知覺、認知等方面機能遲緩。為了 解高齡者操作人機介面(如:自動販賣機、售票投幣系統等)是否有困擾。因此本研究針對年輕與高齡兩族群 的視覺觸覺認知差異進行探討，實驗設計係選擇將 5 種不同厚度和直徑的硬幣各十枚，由 15 位年輕人和 17 位高齡者投入投幣盒中，評估其反應的正確性及速度，以了解兩族群的差異。分析結果發現：(1)在投擲至 成功的平均次數和平均時間，高齡者(2.472 次和 7.184 秒)與年輕人(1.841 次和 4.785 秒)達顯著差異。(2)硬 幣第一次就投擲至正確洞孔的平均枚數方面，年輕人(24.885 枚)多於高齡者(19.055 枚)，但未達顯著差異。 (3)高齡者對於五種硬幣相互混淆的現象和年輕人是相似的但混淆程度較年輕人嚴重。 關鍵字：視覺，觸覺，認知，高齡者1. 前 言
現今社會的生活水準提高以及醫療水準大幅進步，使得高齡者的人口比例有明顯提升的趨勢，從民國 82 年起我國六十五歲以上高齡者佔總人口比率達 7.1%，至民國 91 年則為 9%(行政院主計處第三局，民國 91 年) [1]，人口老化的速度甚快。綜觀老化所造成的問題，主要可歸納為運動、知覺、認知等三個面向(Lee, 2001;Okada, 1997) [10] [11]，其中運動機能包含肌力、靈巧性、速度等；知覺機能包含視覺、聽覺、觸覺等； 認知機能包含理解、記憶及判斷。例如:光線調節與透光性、視力之清晰度與辨色性等機能均變差、敏銳度 與聽力範圍降低，觸覺、溫覺和皮膚敏感度變差、下肢退化速度快速、力量及運動角度變小、動作緩慢不 靈活無法從事細微動作、行為活動能力、耐力與力量減弱、身體尺寸改變並易造成傷害，記憶力衰退、邏 輯與思考能力減弱、 學習與反應感覺遲鈍等[8] 、[13]。 由於日常生活中使用視覺及觸覺搭配的人機介面、手工具…等是非常普遍的。例如：公用電話、自動 販賣機、捷運代幣、售票系統投幣、供水站、遊樂場代幣…等。而高齡使用者或許會因為身體機能退化而 造成操作上的困擾，因此瞭解高齡者對於操作視覺及觸覺搭配的介面時，其操作反應與年輕使用者有何差 異，是值得討論的議題。2. 文獻探討
2010 年中華民國內政部和經建會不約而同地發佈了一連串人口海嘯警報：「目前，全台灣六十五歲以上 的老人有二四八萬人，占總人口的一○．七％；但是十五年後，老人將倍增為四七五萬人，占二○．三％。」。 台灣麻煩的地方在於老化速度太快，其他國家約花了五十年時間，台灣只花了一半時間[6]。 老化通常是指身體結構或功能的一種減退的現象。它是一種很緩慢的生理變化過程，人體的各個結構 及功能隨著生命成長，逐漸發生變化 [5]。在肌肉方面，引起手部機能退化的現象包含有：肌力、敏捷性、精密性，協調性、關節活動性及敏感性[7]。肌肉的強度於 40 到 50 歲之間開始快速的下降，至 70 歲前會下 降多達 10%~20%之間，而手部的握力和肌肉靈活性也跟著降低 [12]。
在觸覺方面，所謂的觸覺(tactile sensations)常包括壓覺，是皮膚觸及物體或承受物體壓力時所產生的感 覺。其可再細分為觸感(touch sensations)、壓力感(pressure sensations)及震動感(vibration sensations) [2]。人 類隨著年齡的增長，皮膚會變的粗糙，感覺細胞數量會降低，因此將導致感覺遲鈍，痛覺閾增高，對冷熱 的辨別能力降低[3,4]；因此，高齡者對於觸覺感知能力較不如一般人敏銳，影響高齡者的生活。 視覺的退化是高齡者老化最常見的現象之一 [9]。人在年輕時左右視野些微超過 180 度，然而隨著年齡 增長，視野在 70 歲時會減小至大約 140 度，戴上老花眼鏡時視野還更加縮小，眼睛可以擷取視覺資訊的範 圍也隨著年齡增長而縮減，容易造成敏銳度降低，較不易察覺細節或是需要較長的觀察時間[14]。視覺器官 的老化，對個體而言，不但可能影響生活品質，亦可能降低學習意願或成效。
3. 實驗研究
本研究利用觸覺分辨力較強的手指部位來分辨形狀和材質相同，但厚薄直徑不同的硬幣，將其投擲到 認知判斷位於投幣盒的相對洞孔，希望從實驗所得到的反應時間、正確率及混淆現象，歸納出年輕人與高 齡者在視覺與手指觸覺感觀認知上之差異。 3.1 實驗器材 本研究的器材包括: 1. 一個放置硬幣的透明玻璃杯子，如圖 1 之右側。 2. 五種厚薄直徑大小不一，但形狀材質相同的硬幣各十枚，其規格如表 1 和圖 2。 3. 一個上附五種不同長寬且排列方向及位置均不同的洞孔投幣盒，其洞孔規格如表 2 和圖 1 之左側。 4. SPSS 統計軟體。圖 1 投幣盒和玻璃杯 圖 2 五種硬幣
表 1 硬幣厚度和直徑大小 (單位:mm) 硬幣 1 硬幣 2 硬幣 3 硬幣 4 硬幣 5 厚度 2.10 1.52 2.70 1.77 2.39 直徑 19.50 21.52 17.47 20.51 18.49
表 2 投幣盒之洞孔寬度和長度 (單位:mm) 洞孔 1 洞孔 2 洞孔 3 洞孔 4 洞孔 5 寬度 2.16 1.60 2.82 1.89 2.50 長度 19.85 21.88 17.86 20.87 18.85 3.2 受測對象 受測者分為年輕人以及高齡者兩年齡別: 年輕組：共 15 位，年齡在 22 歲至 28 歲之間，如圖 3。 高齡組：共 17 位，年齡在 65 歲以上，如圖 4。 以上所有的受測者手部機能皆無任何損傷或操作實驗項目上的不便，且心智能力正常並無重大疾病 者，其慣用手均為右手。 圖 3 年輕受測者 圖 4 高齡受測者 3.3 實驗規則 1.測試者下達指令時，受測者才開始作測驗。 2.投硬幣時不得將硬幣在投幣盒的表面做滑行或模擬嘗試的動作。 3.投硬幣時從玻璃杯中隨機拿取硬幣一枚，投入認為投幣盒相對的洞孔。 4.測試時無時間限制，直到 50 枚硬幣投擲完畢。 5.不得移動投幣盒和透明玻璃杯子。 3.4 研究流程步驟 步驟一：向受測者說明實驗的規則，且填寫年齡及性別等基本資料。 步驟二：將實驗的投幣盒放置受測者的前方 30cm 處，裝硬幣的玻璃杯放置於 離盒子的右方 7cm 處，周圍淨空不讓受測者受到其他干擾。 步驟三：受測者每次隨機取一枚硬幣投入欲投擲之洞孔，若不正確則繼續嘗試，直至投進為止。 步驟四：記錄每位受測者投擲一枚硬幣到所有嘗試的洞孔號碼，及其投進正確洞孔的完成時間。 步驟五：重複步驟三和步驟四，直到 50 枚硬幣完全投入投幣盒中。 步驟六：進行實驗投擲的完成時間和次數的資料彙整分析。
4. 研究結果與討論
本研究從投擲至成功的總平均次數、投擲至成功的總平均時間、硬幣第一次就投擲至正確洞孔的總平 均枚數以及硬幣相似混淆性，四種方向去探討。 4.1 結果 (1) 投擲至成功的總平均次數 將年輕人與高齡者各自完成 50 枚硬幣的平均次數作比較，以年齡別當因子，投擲至成功平均次數當依 變項 Y 值。 表 3 兩年齡別之投擲至成功的總平均次數 年齡別 平均數 (單位:次數) 高齡者 2.472 年輕人 1.841 表 4 兩年齡別之投擲至成功的總平均次數 ANOVA 表 來源 型 III 平方 和 自由度 F 檢定 顯著性 年齡別 1.993 1 48.65 0.000* 誤差 0.738 18 總和 95.723 20 *:表示有顯著差異 顯著水準為 0.05 從表 3 和表 4 可知在高齡族群投擲至成功的總平均次數為 2.472 次，比年輕族群 1.841 次多，且達顯著 差異(p=0.000<0.05)。 (2) 投擲至成功的總平均時間 將年輕人與高齡者各自完成 50 枚硬幣的總平均時間作比較，以年齡別當因子，投擲至成功時間當依變 項 Y 值。 表 5 兩年齡別之投擲至成功的總平均時間 年齡別 平均數 (單位:秒) 高齡者 7.184 年輕人 4.785表 6 兩年齡別之投擲至成功的總平均時間 ANOVA 表 來源 型 III 平方 和 自由度 F 檢定 顯著性 年齡別 28.786 1 105.004 .000* 誤差 4.934 18 總和 749.957 20 *:表示有顯著差異 顯著水準為 0.05 從表 5 和表 6 可知高齡者投擲至成功的總平均時間需 7.184 秒，比起年輕人 4.785 秒多，且達顯著差異 (p=0.000<0.05)。 (3) 硬幣第一次就投擲至正確洞孔的總平均枚數 將年輕人與高齡者投入 50 枚硬幣中，所有硬幣第一次就投擲至正確洞孔的總平均枚數彙整成表 7。(Ì 代表第一次就投擲至正確洞孔的總平均枚數最多，*代表第一次就投擲至正確洞孔的總平均枚數最少) 表 7 所有人第一次就投擲至正確洞孔的總平均枚數表 硬幣 1 2 3 4 5 合計 年輕人平均 2.43* 6.32 8.42Ì 4.375 3.34 24.885 高齡者平均 1.275* 5.75Ì 4.345 3.565 4.12 19.055 圖 6 所有人硬幣第一次就投擲至正確洞孔的總平均枚數圖 由表 7 可知，年輕人將硬幣第一次就投擲至正確洞孔的總平均枚數以硬幣 3 最多，硬幣 1 最少，而高 齡者以硬幣 2 最多，硬幣 1 最少。由圖 6 可看出年輕人對於編號 1、2、3、4 的硬幣第一次就投擲至正確洞 孔的總平均枚數都比高齡者多。但從表 8 可知兩年齡別在硬幣第一次就投擲至正確洞孔的總平均枚數是未 達顯著差異的(p=0.396>0.05)。
表 8 硬幣第一次就投擲至正確洞孔的總平均枚數 ANOVA 表 來源 型 III 平方 和 自由度 F 檢定 顯著性 年齡別 3.399 1 .804 .396 誤差 33.819 8 總和 230.291 10 (4) 硬幣相似混淆性 最後再以兩個年齡別的 5 種硬幣嘗試投入洞孔的總次數，整理成次數分配表，如表 9 和表 10。 表 9 年輕人嘗試投入洞孔總次數分配表 (次) 洞孔 1 洞孔 2 洞孔 3 洞孔 4 洞孔 5 小計 硬幣 1 150 10 69 33 86 348 硬幣 2 18 150 9 49 18 244 硬幣 3 5 0 150 1 19 175 硬幣 4 52 35 20 150 36 293 硬幣 5 35 3 106 5 150 299 表 10 高齡者嘗試投入洞孔總次數分配表 (次) 洞孔 1 洞孔 2 洞孔 3 洞孔 4 洞孔 5 小計 硬幣 1 150 53 120 71 117 511 硬幣 2 21 150 20 64 13 268 硬幣 3 45 6 150 20 90 311 硬幣 4 89 82 72 150 68 461 硬幣 5 59 18 99 30 150 356 由表 9 和表 10 個別整理成混淆矩陣如表 11 和表 12，混淆指的是兩種不同硬幣間的誤判，例如：年輕 人將硬幣 3 誤認為規格硬幣 5 或硬幣 5 誤判為規格硬幣 3 的意思；所以我們將兩硬幣間混淆的次數相加， 再除以兩種硬幣個別投擲的總次數，因此硬幣 3 和硬幣 5 的混淆比例如右：
(
1 9)
1 .6 7 % (1) (1 5 0 * 2 ) 1 0 6 4 + =表 11 年輕人混淆矩陣 混淆 矩陣 洞孔 1 洞孔 2 洞孔 3 洞孔 4 洞孔 5 硬幣 1 硬幣 2 9.33% 硬幣 3 24.67% 3.00%* 硬幣 4 28.33% 28.00% 7.00% 硬幣 5 40.33% 7.00% 41.67%Ì 13.67% (Ì代表:最容易混淆之硬幣 *代表最不容易混淆之硬幣) 表 12 高齡者混淆矩陣 混淆 矩陣 洞孔 1 洞孔 2 洞孔 3 洞孔 4 洞孔 5 硬幣 1 硬幣 2 24.67% 硬幣 3 55.00% 8.67%* 硬幣 4 53.33% 48.67% 30.67% 硬幣 5 58.67% 10.33% 63.00%Ì 32.67% (Ì代表:最容易混淆之硬幣 *代表最不容易混淆之硬幣) 由表 11 和表 12 的混淆矩陣，可知高齡者與年輕人都最容易把硬幣 3 混淆成硬幣 5，其比例最大分別為 63.00%和 41.67%，而將硬幣 3 混淆成硬幣 2 的比例最小，分別為 8.67%和 3.00%。 將 5 種硬幣依照其厚薄直徑的大小順序排列如下：(請參考表 1 和表 2) 厚度:硬幣 3 >硬幣 5 >硬幣 1 >硬幣 4 >硬幣 2 直徑:硬幣 2 >硬幣 4 >硬幣 1 >硬幣 5 >硬幣 3 依照厚薄直徑大小順序的相鄰間隔共分 4 組比較：(1)將相鄰的硬幣 5&3、5&1、4&1、4&2 分為一組， (2)將間隔 1 種硬幣分為一組含 3&1、5&4、2&1 三種現象，(3)中間間隔 2 種硬幣分為一組含 4&3、5&2 兩 種現象，(4)中間間隔 3 種硬幣只有 3&2 一種，如表 13。可知高齡者與年輕人兩年齡別對於硬幣在差距越小 時混淆的比例越高，當差距越大時混淆的比例越低，由表 13 可畫出兩年齡別的硬幣相似混淆性的趨勢圖如 圖 7 後，可發現高齡者的混淆比例皆比年輕人的高。
表 13 厚薄直徑的大小順序之相似混淆表 大小組別 相似混淆 硬幣 高齡者 平均 年輕人 平均 5&3 63.00% 41.67% 5&1 58.67% 40.33% 4&1 53.33% 28.33% 相鄰 4&2 48.67% 55.92% 28.00% 34.58% 3&1 55.00% 24.67% 5&4 32.67% 13.67% 間隔 1 個硬幣 2&1 24.67% 37.45% 9.33% 15.89% 4&3 30.67% 7.00% 間隔 2 個硬幣 5&2 10.33% 20.50% 7.00% 7.00% 間隔 3 個硬幣 3&2 8.67% 8.67% 3.00% 3.00% 圖 7 相似混淆硬幣趨勢圖 4.2 討論 本研究由以上所得到的結果加以探討 (1) 從投擲總平均次數與總平均時間討論 從表 3 和表 5 可知高齡者在投擲總平均次數與總平均時間(2.472 次和 7.184 秒)都比年輕人(1.841 次和 4.785 秒)少，兩者總平均次數差達 39.32%，平均時間差 40.08%，且達顯著差異。 本研究推斷，因年輕人生理心理機能等狀況處於顛峰，而高齡者機能老化(例:糖尿病引起的視網膜病變 或退化性關節炎造成的手指變形)所以高齡者的投擲總平均次數及總平均時間均較年輕人差。 (2) 硬幣第一次就投擲至正確洞孔 年輕人將硬幣第一次就投擲至正確洞孔最少的是硬幣 1，最多是硬幣 3。高齡者將硬幣第一次就投擲至 正確洞孔最少的是硬幣 1，最多是硬幣 2。本研究推斷，硬幣 1 其厚度直徑均為五種硬幣排序的中間，使得 高齡者或年輕人不易辨別而造成第一次就投擲至正確洞孔的機率較小。至於最容易成功的硬幣 2 為厚度最
薄直徑最長，硬幣 3 為厚度最厚直徑最小。從這似乎可以得知年輕人比較可以從觸覺直接辨別出硬幣間的 差異，但高齡者可能因手指變形或粗糙而造成觸覺敏感度降低導致辨識物體大小不佳，所以會試圖用視覺 協助判斷。一般而言，高齡者用視覺輔助辨別大小的工具，如老花眼鏡、近視眼鏡或眼藥水等，但手指老 化粗糙變形較無輔助工具可幫助其增加觸覺敏感度，由此推斷高齡者會依靠視覺協助手部觸覺辨識，由於 硬幣 2 為五個硬幣中直徑最大，厚度最薄，使得高齡者對硬幣 2 較容易辨別。 (3) 從硬幣的相似混淆性探討 從表 13 可知兩年齡別對於硬幣 3 與硬幣 5 混淆比例都最大，高齡者為 63.00%年輕人為 41.67%，對於 硬幣 3 與硬幣 2 混淆比例最小，高齡者為 8.67%年輕人為 3.00%。從表 13 和圖 7 可看出兩年齡別均有硬幣 厚薄直徑大小的差距越相近者混淆比例越大，硬幣厚薄直徑大小的差距越大者混淆比例越小的趨勢，且高 齡者與年輕人判斷兩相似混淆硬幣的認知現象相似，雖然高齡者將兩硬幣混淆的比例均比年輕人大。推斷 可能高齡者因為老化的現象造成視覺及手部觸覺沒有年輕人來的敏銳。
5. 結 論
1. 高齡族群之投擲至成功的平均次數為 2.472 次，平均時間 7.184 秒明顯大於年輕族群投擲至成功的平均次 數為 1.841 次，平均時間 4.785 秒，且達顯著差異。 2. 硬幣第一次就投擲至正確洞孔的平均次數年輕人多於高齡者，但未達顯著差異，且皆以硬幣 1 發生次數 最少，其厚度直徑均為五種硬幣排序的中間。至於發生次數最多的硬幣高齡者為硬幣 2，年輕人為硬幣 3。 發現年輕人以觸覺即可分辨，而高齡者在觸覺外仍需輔以視覺判斷物體直徑大小。 3. 五種硬幣中，厚度最大的而直徑最小的硬幣 3，最容易和厚度次大的直徑也是次小的硬幣 5 混淆；而直 徑最大厚度最小的硬幣 2 和直徑最小厚度最大的硬幣 3 最不易混淆，以上混淆認知現象在兩年齡別是相 同的。參考文獻
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