中華大學

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中華大學博士論文

工程車輛全身振動暴露危害評估

Risk Assessment of Whole-body Vibration on Industrial Engineering Vehicle

系所別：土木工程學系博士班學號姓名：D09304008 潘儀聰指導教授：劉俊杰博士

中華民國 101 年 7 月

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中文中文中文

中文摘要摘要摘要摘要

流行病學研究顯示，全身振動暴露與下背疼痛以及退化性或突出性椎間盤疾病的發生有關聯性，長期的全身振動暴露會增加罹患脊椎與神經方面疾病的機率，依據勞保法規，長期暴露於全身振動工作場所，引起之腰椎椎間盤突出，歸屬於職業疾病。國外關於人體暴露於振動危害調查研究已有許多的研究，近幾年我國勞工安全衛生研究所也開始針對堆高機、曳引貨櫃車及營建用機械等職業駕駛人員進行量測評估，但對於勞工暴露全身振動之研究，國內尚缺乏全面性的研究資料。

本研究旨在探討工程車輛操作人員全身振動暴露危害，我國現行勞工安全衛生設施規則對於全身振動之規範係源自於ISO 2631-1 (1985)之暴露限制，研究將以工程車輛駕駛為量測對象，分為問卷調查與振動暴露測量兩階段實施，依據勞工安全衛生設施規則、ISO 2631-1(1997)及 ISO 2631-5(2004)之規範，共完成 50 台次的振動量測。受測車輛包括挖土機、砂石車、堆高機、垃圾車、預拌混凝土車、卡車及客運車等工程車輛。結果顯示 ISO 2631-5(2004)規範對於具有多次衝擊性之振動較為敏感，並對這類型振動的危害評估也較嚴格，並根據研究結果建議全身振動作業危害預防作法。

本研究經由全身性振動分析軟體開發與現場實際量測，已架構全身性振動暴露評估的基礎，未來針對國內常見作業於非平坦路面之工程車輛，應同時依據 ISO 2631-1(1997)及 ISO 2631-5 規範進行評估，以確認具有高全身振動危害風險之工程車輛，並重新檢討國內現有振動規範ISO 2631-1(1985)之適用性。研究結果顯示挖土機及預拌混凝土車駕駛有較高之振動暴露，若以 Se 的暴露限制 0.8MPa 推算，長期工作將導致勞工肌肉骨骼傷害的發生，其作業者更應定期健康檢查，了解振動環境對勞工健康影響，接受正確之安全衛生教育，以避免疾病。

關鍵關鍵關鍵

關鍵字字字字：：：：全身振動、ISO2631-1、ISO2631-5、勞工肌肉骨骼傷害

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ABSTRACT

Epidemiological studies have indicated that exposure to occupational Whole – Body Vibration (WBV) is associated with low back pain and with degeneration of intervertebral discs disorders. The probability of getting spinal and neural troubles increases when long-term exposure of whole-body vibration. Based on the labor insurance laws and regulations, exposes for a long time in the whole-body vibration of the workplaces, causes the lumbar vertebra and intervertebral disc disorders, belongs to the occupational diseases.There are plenty of statements on the research in human exposed by vibration injury studies among the world. In Taiwan, Studies of whole-body vibration started from buses and trains, followed by the fork-lift truck, container tractor and construction equipment drivers which made by IOSH lately, however, we still lack of overall studies comparing to foreign.

The purpose of this research is discussing the risk of whole-body vibration on industrial engineering vehicle.The presently occupational safety and health regulations of whole-body vibration (WBV) originated from the exposure limit of ISO 2631-1 published in 1985 by the International Organization for Standardization. This study developed analysis software for whole-body vibration (WBV) in accordance to the guidelines of Occupational Safety and Health Regulations, ISO 2631-1(1997) and ISO 2631-5(2004).

The software together with the vibration measuring equipment was employed to measure a total of 50 WBV tests. Those vehicles tested include excavators, dump trucks, forklift truck, and garbage truck,mixes the putty vehicle, truck, passenger transportation vehicle. Results indicate the ISO 2631-5(2004) guidelines are more sensitive to WBV containing multiple shocks and are more rigorous in evaluating related health risk.This study selected industrial engineering vehicle drivers for postal delivery as measure targets. Research was divided into stages of questionnaire investigation and of daily exposure measurement. According the result, we suggested the prevention method for the risk of whole-body vibration.

This study has developed WBV analysis software and conducted onsite measurements to establish the capacity of WBV assessment. In the future study, both ISO 2631-1 and ISO 2631-5 should be considered to assess the WBV exposure of industrial vehicles operating on uneven surfaces and to review the adequacy of current WBV guidelines based on ISO 2631-1(1985). The analysis results reveal that the WBV exposure levels of excavator and mixes the putty vehicle are higher. According to the Se

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fatigue and disorders. Workers should take the regular health examination that understand the influence of vibration environment to the laborer health, accept the correct safety and health education to avoid disease.

Keywords：

：：：whole-body vibration (WBV)、ISO 2631-1、ISO 2631-5、

workers’ musculoskeletal disorders

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誌謝誌謝誌謝誌謝

承蒙指導教授劉俊杰博士在研究過程中細心指導與督促，使得論文之研究得以順利完成，劉老師自由之學風、豐富之學養、細心之教導、專業之知識，於研究期間，

給予學生諸多觀念啟迪與匡正，師恩浩瀚，永銘於心，謹此致上最誠摯之感謝心意。

感謝黃慶隆博士、林宜長博士、張振平博士、游志雲博士、廖述濤博士於口試期間細心指導並提供諸多寶貴之意見與建議，使本論文疏漏之處得以改進更臻完善。

於求學期間，感謝中華民國工業安全衛生協會理事長戴基福先生、秘書長楊瑞鍾先生、張處長靜嫻、羅主任長慶、羅主任萬福、蔡主任憲芳等；中華民國勞工安全衛生人員協會榮譽理事長洪啟鏞先生、榮譽理事長曹崇慈先生、理事長阮文龍先生等諸位先進，在學業上之教導與關懷，並賜與寶貴之經驗與意見，特此表達深摯的謝意。

感謝台北科技大學陳協慶教授、朝陽科技大學劉永平講師與清華大學工業工程研究所梁明暉研究助理等人，於論文研究期間協助資料的處理，在此一同表達謝意。

感謝行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所林所長進基、陳副所長秋蓉、陳組長志勇、陳研究員春萬、劉研究員立文、陳研究員旺儀、洪副研究員粕宸、林副研究員桂儀、何助理研究員雨芳等長官同仁給予工作方面之協助及生活方面之關懷，在此表達謝意。

最後要感謝的，是我摯愛的母親陳幹妹女士及愛妻素艷，你們從沒有左右過我些什麼，總是無怨無悔的付出與包容，才讓我得以無後顧之憂，專心一致完成論文之研究，妳們的支持是我最大的鼓勵，若沒有母親妻兒作為我強力的後盾，我是無法於此品嚐這些成果，謝謝妳們長期以來的支持與鼓勵。

感謝所有在這段期間曾經幫助過我的朋友，沒有你們的協助，論文將無法順利完成，誠摯道聲”謝謝你們”，僅將此論文獻給所有陪伴儀聰一起成長的好朋友。

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中文摘要 ... i

ABSTRACT ... iii

誌謝 ... v

目錄 ... vi

表目錄 ... viii

圖目錄 ... ix

第一章緒論 ... 1

1.1 研究背景 ... 1

1.2 研究目的 ... 1

1.3 研究步驟 ... 2

第二章文獻回顧 ... 4

2.1 流行病學調查 ... 4

2.2 全身振動效應研究 ... 5

2.3 職業性腰椎椎間盤突出之認定參考指引 ... 6

2.4 國際標準組織(ISO)全身振動相關規範 ... 8

第三章研究方法與步驟 ... 19

3.1 振動分析程式與硬體 ... 19

3.2 現場量測評估 ... 23

3.3 現場振動暴露量測評估 ... 26

第四章結果分析與討論 ... 28

4.1 振動作業問卷調查分析 ... 28

4.2 振動量測之實施 ... 32

4.3 振動資料分析 ... 40

4.4 全身振動暴露評估 ... 42

第五章全身振動作業危害預防 ... 53

5.1 全身振動暴露危害分析 ... 53

5.2 振動作業危害預防相關法規 ... 55

5.3 振動作業危害控制 ... 73

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5.4 勞工健康管理及教育訓練 ... 79

第六章結論與建議 ... 83

6.1 結論 ... 83

6.2 建議 ... 85

參考文獻 ... 87

附錄 A ISO 2631-1 Wd 與 Wk 頻率加權轉換 Matlab 程式範例 ... 92

附錄 B ISO 2631-5 z 軸振動加速度之類神經網路預測參數 ... 93

附錄 C ISO 2631-5 LabVIEW 程式範例 ... 94

附錄 D 2631-1 Wk 頻率加權參數檔案範例與相對應原轉換函數 ... 95

附錄 E 工程車輛振動量測結果 ... 96

附錄 F 個案測量結果範例 ... 98

附錄 G 全身性振動問卷調查 ... 101

附錄 H 垃圾車作業路徑 ... 104

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表1 ISO 2631-1:1997 加速度頻率加權網選用指引 ... 10

表2 清潔隊員受訪者基本資料 ... 29

表3 男性清潔隊員受訪者生活習慣 ... 29

表4 男性清潔隊員受訪者作業情形與組間差異 ... 30

表5 男性清潔隊員受訪者駕駛汽機車人數比例與振動不適經驗 ... 30

表6 男性清潔隊員受訪者過去一年主觀不舒服感覺等級 ... 31

表7 所有清潔隊員受訪者過去一年主觀不舒服感覺等級 ... 31

表8 二十名受測垃圾車駕駛基本資料 ... 32

表9 環保局各區清潔隊垃圾清運作業 ... 32

表10 受測工程車輛統計 ... 43

表11 工程車輛振動量測總表 ... 44

表12 垃圾車行車時間、距離、與速度 ... 46

表13 ISO2631-5（2004）推估垃圾卡車駕駛達到R之情形... 47

表14 垂直方向全身振動暴露最大加速度值 ... 56

表15 水平方向全身振動暴露最大加速度值 ... 57

表16 局部振動每日容許暴露時間表 ... 58

表17 應考量不適合從事振動作業之疾病 ... 60

表18 勞工保險條例中職業災害給付與一般給付比較 ... 63

表19 勞工保險條例中振動之肌肉骨骼傷害 ... 64

表20 動力手工具振動量特性 ... 74

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圖 1 研究步驟 ... 3

圖 2 椎間盤突出示意圖 ... 5

圖 3 脊椎與椎間盤構造示意圖 ... 6

圖 4 振動規範於(a)水平 x,y (b)垂直 z (c)座椅靠背 x 方向頻率加權 ... 8

圖 5 ISO 2631:1985 振動暴露規範應用範例示意圖 ... 9

圖 6 全身性振動方向及位置定義(a)坐姿 (b)站姿 ... 10

圖 7 ISO 2631-1:1997 所建議之健康警戒區域示意圖 ... 11

圖 8 ISO 2631-5 預測 x, y 軸脊椎加速度之線性質量-彈簧模型 ... 13

圖 9 ISO 2631-5 預測 z 軸脊椎加速度之循環式類神經網路模型 ... 13

圖 10 ISO 2631-1 與 ISO 2631-5 平行分析比較與危害分級示意圖 ... 16

圖 11 多次衝擊振動之 VDV 與 Sed 關係 ... 16

圖 12 EU directive、ISO 標準與各國國家標準之關連示意圖 ... 18

圖 13 Viewlog 軟體主畫面及分析模組選項 ... 19

圖 14 Viewlog 軟體資料處理之架構 ... 20

圖 15 Viewlog 振動分析模組資料處理流程 ... 22

圖 16 可攜式資料記錄器 ... 23

圖 17 振動之類型與強度 ... 24

圖 18 現場測量實驗器材設置 ... 25

圖 19 (A)Viewlog 分析軟體主畫面 (B)振動分析模組 ... 25

圖 20 (A)全身振動三軸加速度席盤 (B)加速度校正器 ... 26

圖 21 GPS 行車記錄器 ... 34

圖 22 受測小型垃圾卡車 ... 35

圖 23 加速度席盤座墊安置方式 ... 35

圖 24 GPS 行車記錄器車前放置位置 ... 36

圖 25 各規範日暴露容許時間受限低於 8hr 之工程車輛數 ... 45

圖 26 垃圾車 VDVd 及 Sed 日暴露量與工程車輛 8-hr 預估暴量比較 ... 48

圖 27 垃圾車 VDVd及 RMS 暴露量與工程車輛 8-hr 預估暴量比較... 48

圖 28 挖土機作業之 ISO 2631-1(1985）振動暴露評估 ... 51

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圖 29 ISO 2631-1(1997)規範對工程車輛振動之危害評估 ... 52

圖 30 振動作業危害預防流程圖 ... 54

圖 31 職業疾病鑑定流程 ... 65

圖 32 振動之防治概念 ... 74

圖 33 振動危害要因圖 ... 77

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第一章第一章

第一章第一章緒論緒論緒論緒論

1.1 研究研究研究研究背景背景背景背景

隨著工業的發展與進步，人們因工作的需要大量使用機械或車輛進行各項作業，

導致人體暴露在機械運轉或車輛行駛時所產生的振動環境中，常見的工程用車輛如堆高機、挖土機、曳引拖車、砂石車/垃圾車等大卡車，皆會對駕駛產生不同程度的全身性振動(whole-body vibration, WBV)。過去的研究指出，工作人員常因使用機械或大型車輛協助進行各項作業，長時間暴露於高振動的環境下，人體脊椎與器官系統會因車輛振動而產生共振，對脊椎骨、末梢神經系統產生危害，造成脊柱退化、椎間盤突出、下背痛與坐骨神經痛等疾病。而堆高機、挖土機、牽引機、砂石車或垃圾車等工程用車輛、林業及採礦等特殊機械車輛，以及重型振動機器所造成之全身性振動暴露，皆曾有研究指出會對人員造成身體上的不適，還可能減少工作表現和警覺性。依據民國99 年度行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所的「工作環境安全衛生狀況-受雇者認知調查」，發現男性勞工中有全身振動暴露的作業人數約佔 18%，女性約佔 4.25%，以全國總受僱勞工數 882 萬 6685 人推估全身振動暴露的作業人數約為 196 萬人，其中以土石採取、運輸、營造及倉儲業的比例較高，且有相當多人抱怨受到全身振動危害的困擾。

1.2 研究目的研究目的研究目的研究目的

國際標準組織（International Standard Organization, ISO）於 1974 年訂定「全身振動的暴露評估指引ISO 2631」，規範全身振動評估方法，目前評估全身振動對人體健康的影響主要可分為ISO 2631-1（1985）與 ISO 2631-1（1997）兩個版本，我國目前勞工安全衛生設施規則第 301 條對於全身振動暴露之規範，即是參考 ISO 2631-1:1985 之暴露限制（exposure limit）規範，規定勞工從事振動作業，勞工每天全身振動暴露時間，依據垂直及水平振動1/3 八音度頻帶中心頻率之加速度，分別不得振動暴露容許時間。本研究測量對象將選擇一般常見的挖土機、砂石車等工程施工車輛為主要對象，進行不同路況及作業之振動測量，使測量結果能涵蓋低、中、高各種振動暴露，以利進行各規範適用範圍之比較，目的在於探討工程車輛實際全身振動暴露劑量與勞工肌肉骨骼抱怨之關連性，準確掌握長期的工作振動暴露情形，以驗證

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ISO 2631-1(1997)及 ISO 2631-5(2004)規範對工程車輛操作人員之影響，並比較各規範對不同類型振動之健康危害評估之合理性，期能減少勞工振動暴露，降低高風險振動暴露工作。

1.3 研究步驟研究步驟研究步驟研究步驟

全身振動在日常生活或工作中潛藏危機，長期的暴露會對人體造下背痛、脊椎提早退化、椎間盤突出等傷害，操作特殊的振動工程車輛，會對人體造成不適。特別是長期處於全身振動的情況下從事工作，容易因振動的暴露對人體健康造成危害。本研究以一般常見的挖土機、砂石車等工程車輛為測量對象，主要考慮是選擇行駛作業於崎嶇地面或具有較高振動性之車輛振動進行比較，以檢視ISO 2631-1 與 ISO 2631-5 評估結果之差異，同時可與文獻進行比較，以確認測量結果之可信度。本研究測量各類車輛駕駛之振動暴露，經由不同之規範評估後，可以獲得不同車輛駕駛量化之振動危害程度外，還可將現行勞工安全衛生設施規則第301 條規範所得之容許時間，與 ISO 2631-1:1997 及 ISO2631-5 規範估算之容許時間合併進行比較，判定在不同類型振動下何種規範較為保守或嚴格。不同規範對於特定振動之健康危害評估結果可能不同，

因此本研究將以RMS、VDV 及 Sed 指標，討論使用不同規範評估所得結果差異，以比較不同規範之適用性，對不同類型振動之健康危害評估合理性，為工程車輛作業人員提出危害防護建議或工程改善，期能減少勞工振動暴露，降低振動暴露作業風險。

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全身振動暴露容易對人體健康造成危害，本研究步驟如下圖所示

圖1 研究步驟

ISO 2631-1 、

ISO 2631-5 及

我國全身振動

暴露規範比較

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第二章文獻回顧

長期暴露於全身振動會導致下背痛、坐骨神經痛及脊椎系統退化性變化，為避免勞工因職業性暴露而導致上述危害，在作業現場執行振動作業危害防護有其必要性。

相關文獻可區分為：流行病學調查、全身振動效應、椎間盤突出認定指引及量測規範等四部分。

2.1 流行病學調查流行病學調查流行病學調查流行病學調查

許多研究曾指出，長時間職業性暴露於高強度的全身性振動（whole-body vibration, WBV），會增加脊椎及相連結神經系統病變的風險，導致下背痛、坐骨神經痛及脊椎系統退化性變化[1-13]；此外，肩頸、胃腸系統、女性生殖器官、周邊血管、以及耳蝸-前庭系統亦可能有較低的機率會受到 WBV 的影響[3,10,11,13]。流行病學調查指出，駕駛非行駛於平面道路之車輛、工程車輛及礦業機械、公車、直昇機之駕駛員相較於非 WBV 之族群，有較高的下背痛危害風險[5,11,59]；根據估計，在美國、加拿大及某些歐洲國家的勞工中，約有 4%-7%暴露於有危害性的全身性振動。然而，除了下背痛以外，全身性振動(WBV)所引起器官病變之流行病學研究仍屬薄弱[14]。

下背痛、坐骨神經痛、腰椎系統提早退化、以及椎間盤突出是職業駕駛中最常見的肌肉骨骼危害[5,15-20] ，Kelsey 指出卡車司機罹患椎間盤突出的機率高出一般人 4 倍；Rosegger 等人由 X 光片讀片發現 70%的牽引機駕駛有腰椎提早退化的情形，但是WBV 對下背傷害之病理機轉至今仍不明確，由於車輛駕駛並非僅僅暴露於危害性的 WBV，而往往是同時暴露於多種影響脊椎系統的人因工程危害因子下，例如長時間維持侷限的坐姿，脊椎前彎或扭曲，甚至於從事物料搬運及重物抬舉等已知會加重下背負荷之工作，除此之外，個人（例如年齡、體型、抽煙習慣、遺傳因素）、社會心理、背傷經歷等因素，被認為是下背痛的重要預測因子[11,14,21,22] ，因此，職業駕駛的健康危害涉及職業性與非職業性的多種複雜的危害因素，導致難以將全身性振動與其他個人及環境因素對下背危害的程度獨立分離出來，以致於難以建立下背傷害與WBV 暴露間的量化關係[14,20,60]。Hulshof and Veldhuijzen van Zanten 即曾對多篇相關研究的內容進行評等，並歸納流行病學資料雖證實全身性振動(WBV)暴露與脊椎病變之關連性，但仍不足以獲得暴露與危害間的量化關係。根據研究所得之經驗，全身性振動的流行病學調查需包括振動暴露劑量測量、清楚的臨床診斷標準、控制與對

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照組的設計、適當足以測試脊椎病變趨勢的樣本數、以及合理調整混淆因子影響統計結果的方法。

圖2 椎間盤突出示意圖 (莊活力醫師部落格，2011)

2.2 全身全身全身全身振動效應振動效應振動效應振動效應研究研究研究研究

Heliovaara 曾指出振動是許多勞工的最大職業危害。許多研究學者發現特定的振動頻率及振動強度會造成上身脊椎的共振[23-27]，而在特定的共振頻率上（4.75 Hz, 9.5 Hz, 12.7 Hz）脊椎系統會吸收過量的振動能量[1]；Pope 等人[28]指出輕型卡車、

吉普車、機車、休旅車、及公車等有 3-6 Hz 的主振動範圍，會對人體脊椎造成共振效應（4.75 Hz 共振頻率）。而 Panjabi 等人進一步發現人體脊椎共振不僅侷限於垂直振動方向而已，4.4 Hz 為具有最大振幅之脊椎共振頻率，並且位於薦骨及骨盆處之共振振幅較腰部脊椎振幅高出9-18%。

由全身振動所產生的疲勞負荷曾被指出與職業性下背痛有關[29,30]。疲勞破壞的機轉是一種導致脊椎加速退化及下背病變的複雜過程，當受到反覆週期性的壓迫負荷，其造成之破壞主要位於脊椎間盤及神經終板(endplate) [31-33]；當受到反覆的屈曲負荷，其主要破壞位於椎間盤的環狀纖維組織(annulus fibrosus)[34]；當受到反覆的旋轉負荷時，則會對脊椎神經終板、小面關節、環狀纖維組織、囊韌帶(capsular ligament) 造成破壞[35]；而頻繁的彎曲及抬舉作業亦有研究指出是導致椎間盤突出的原因

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[36,37]。在最大週期負荷下，微組織亦可能遭受破壞而造成脊椎的不穩定以及下背疼痛[38]。而上述所提及之脊椎運動元件破壞，皆直接或間接與椎間盤的退化有關 [39-41]。

圖3 脊椎與椎間盤構造示意圖 (許正成，2008)

2.3 職業性腰椎椎間盤突出之認定參考指引職業性腰椎椎間盤突出之認定參考指引職業性腰椎椎間盤突出之認定參考指引職業性腰椎椎間盤突出之認定參考指引

台北市立萬芳醫院職業醫學科主任黃百粲醫師著作的交通工具全身性垂直振動致職業性腰椎椎間盤突出鑑定案例彙編詳細說明全身振動與職業性腰椎椎間盤突出的關係，因為頗具參考價值，本研究節錄其職業性腰椎椎間盤突出之認定參考指引如後。

由於脊柱的支持，人才能直立而行或轉動身體，脊柱在具有良好的靜態穩定性及動態穩定性時才可發揮最大的功能。脊椎骨及特殊的軟組織構造，如椎間盤 (intervertebral disc)提供了靜態穩定性，而圍繞在周遭的肌肉和韌帶系統的支持使脊柱發揮並維持其動態穩定性。椎間盤由兩部分所組成：外圈的纖維環(annulus fibrosis) 及被包圍在中間的髓核(nucleus pulposus)，當身體彎曲或受壓(compression)時，纖維環使椎間盤維持它的完整性。

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當脊柱受到不正常的受力(eccentric loading)或扭力(torsional loading)時，會使椎間盤受到微傷害(microtrauma)；重覆的微傷害可使纖維環產生裂痕，進而發生結構上的失常，最後髓核脫出而造成所謂的椎間盤突出(herniation of intervertebral disc、

HIVD)。屍體解剖的研究顯示椎間盤纖維環在成年早期已出現退化現象。沒有症狀的椎間盤突出並不罕見，40 歲以上的人當中，30%可以在醫學影像攝影中發現這個結構的異常現象；而出現症狀的患者年齡最多介於30-50 歲之間。其他的研究顯示，小於六十歲的人群中，20%在磁振造影(MRI)上有腰椎椎間盤突出；大於六十歲以上者，

盛行率上升到36%。

椎間盤必須向後突出或破裂(rupture of intervertebral disc)時才會壓迫神經根而造成如坐骨神經痛般的神經根痛(root pain)。當然，椎間盤也可以向前突出，但不會壓迫到神經根，所以只是可能引起下背痛而沒有神經根痛。

因為前緃韌帶比後緃韌帶寬而強，而且前纖維環也較後纖維環強大，所以椎間盤一般是向後及一側突出。而一條神經根通常會被其出口之上突出的椎間盤所壓迫，例如L5 神經根病變多由 L4-5 間之椎間盤突出所造成。纖維環的外圍及其他軟組織由於有痛覺纖維的支配，因此當這些軟組織及關節面受到機械力牽扯或化學性刺激，但尚未引起椎間盤突出時，臨床上還是會有背痛或非特異性的下肢痛而不是神經根痛。

下背痛與神經根壓迫症狀可以呈急性、亞急性、或慢性的表現。

腰椎椎間盤突出的發生可能 a.似乎沒有明顯的原因；b.出現在一個尋常、不算強大的動作之後、如綁鞋帶；c.有長時間彎腰負重、暴露於垂直振動的危險因素；d.發生在直接嚴重的腰部傷害之後，如墜落。流行病學研究顯示腰椎椎間盤突出與基因、

年齡(age-related degeneration)、局部缺血(ischemic degeneration)、吸煙也有關連。至於較廣泛的下背痛則與搬重物，扭腰，久坐、以及振動有關。腰椎椎間盤突出是下背痛原因的鑑別診斷之一。

在過去的十五年間，若干國家逐漸將腰椎椎間盤突出納入可補償的職業病種類表之中，例如德國、丹麥、法國。我國在民國八十五年增列勞工保險職業病種類表時，

在第三類物理性危害引起之疾病及其續發症，將『長期工作壓迫引起的椎間盤突出』

加以納入，成為正式、法定、表列的職業病之一。在勞工保險實務上，被保險人可以

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申請急性腰椎椎間盤突出職業傷害、或慢性腰椎椎間盤突出職業病。如果不符合兩者的參考基準，某些個案可以依據職業性下背痛、類似肌腱炎來加以認定給付。

2.4 國際國際國際國際標準標準標準標準組織組織組織組織(ISO)全身振動相關全身振動相關全身振動相關全身振動相關規範規範規範規範

2.4.1 ISO 2631-1

國際上對振動的感覺響應大致上有共識，國際標準組織 (ISO) 歷經開會討論，

於 1974 年 7 月訂定了「全身振動的暴露評估指引 ISO 2631 」，目前振動之研究皆以 ISO 2631 為基本，且獲國際認同成為國際規範。ISO 2631 在評估全身振動對人體健康的影響分為 ISO 2631-1:1985 和 ISO 2631-1:1997 兩個版本，這兩種規範針對每一定義方向之振動加速度，計算頻率加權均方根值及振動劑量，分別依據每一個標準的暴露限制和健康指導警戒區域，作為制定每日限制暴露時間的準則。

早期ISO 2631-1:1985 之規範採用均方根加速度（root mean square acceleration），

以及頻率範圍於1~80 Hz 之間，以直線所表示之頻率-加速度對數圖作為頻率加權的基礎（圖4），再根據振動加速度 1/3 八度（1/3 octave）頻率分析之強度分佈，比對頻率加權網來提出振動暴露的時間限制，稱之為fatigue-decreased proficiency curve（圖 5）。

圖4 振動規範於(a)水平 x,y (b)垂直 z (c)座椅靠背 x 方向頻率加權

（長虛線---為 ISO 2631:1985；短虛線…為 ISO 2631:1997；實線－為 BS6841:1987）

（資料來源：Griffin, 1998）

(19)

圖5 ISO 2631:1985 振動暴露規範應用範例示意圖

ISO 2631-1:1997 建議全身性振動的基本評估方式採用頻率加權後加速度的均方根值（

a

_w, root mean square of frequency-weighted acceleration）。並進一步將頻率加權分為Wk、Wd、Wf、Wc、We、Wj等6 種，分別用來考慮不同加速度頻率特性對人體健康（health）、舒適（comfort）、感覺（perception）、以及暈車、暈船等（motion sickness）

所造成之影響；ISO 2631-1 對不同方向與位置（圖 6）所測得加速度之加權網選用所訂定的規範如表1 所示。ISO 2631-1（1997）規範之標準評估採用加速度的均方根（Root Mean Square, RMS）值，RMS 之計算如公式(1)所示，其中

a

_w(t)為頻率加權後之加速度，單位為m/s²；T 為測量總時間，以秒為單位。

2 1

0

2 ( )

1 



 



=  ∫

T

w t dt

T a RMS

(1)

但當振動中存在過大的峰值因數（Crest Factor, CF > 9），或有偶發的衝擊、暫態振動時，單純採用

a 往往會低估振動對人體健康的影響。因此，ISO 2631-1 建議

_w 在此種情形下，應考慮四次的振動暴值（4^th power vibration dose value, VDV）進行評估，VDV 如公式(2)所示，單位為 m/s^1.75，其中

a 加速度均方根值，T

_wi _i為測量時間。

VDV=

4 / 1

4 / 



 





∑

⋅

∑

_i

i

a

wi

T

i

T

(2)

(20)

(a) (b)

圖6 全身性振動方向及位置定義(a)坐姿 (b)站姿

（資料來源：ISO 2631-1）

表1 ISO 2631-1:1997 加速度頻率加權網選用指引頻率

加權健康舒適感覺暈車、

船、機

Wk

z 軸，椅面 z 軸，椅面

z 軸，站姿/垂直斜躺 x, y, z 軸，坐姿足底

z 軸，椅面

z 軸，站姿/垂直斜躺－

Wd

x 軸，椅面 y 軸，椅面

x, y 軸，椅面

x, y 軸，站姿/垂直斜躺

（頭除外）

y,z 軸，座椅靠背

x, y 軸，椅面

x, y 軸，站姿/垂直斜

躺（頭除外）－

Wf －－－垂直

Wc

x 軸，座椅靠背

x 軸，座椅靠背 x 軸，座椅靠背－

We － rx, ry, rz，椅面 rx, ry, rz，椅面－

Wj －垂直斜躺（頭部）垂直斜躺（頭部）－

(21)

當工作時程內的振動暴露可分為數個時段時，測量時程內的平均振動強度

a

_w_,_e可利用能量平均的觀念來進行合計，例如採用基本均方根的平均方式，

a

_w_,_e可為

2 / 1

2 / 



 





∑

⋅

∑

_i

i

a

wi

T

i

T

，若考慮 VDV 的振動暴露量時，

a

_w_,_e 之計算可採用

4 / 1

4 / 



 





∑

⋅

∑

_i

i

a

wi

T

i

T

，其中

a 與 T

_wi _i分別為 i 暴露時段之均方根值（振動位準）。同樣地使用等量能量之概念，一日八小時之等量振動位準 A(8)便可以利用

( a

_w²,_e⋅

∑ T

_i /8

)

¹^/²

或以

( a

_w⁴,_e ⋅

∑ T

_i /8

)

¹^/⁴來推算，並與ISO 2631-1 Annex B 之健康警戒區（health guidance caution zone）進行比較（圖 7）。ISO 2631-1:1997 所建議之 RMS 健康警戒區域介於 0.5~ 0.9 m/s²，VDV 健康警戒區域介於 8.5~17 m/s^1.75。

圖7 ISO 2631-1:1997 所建議之健康警戒區域示意圖

歸納起來，ISO 2631-1 的基本評估方法是計算頻率加權後加速度的 RMS 值，主要應用於評估暴露在不具有嚴重衝擊之持續性振動對人體健康之危害。ISO 2631-1 建議單次的衝擊事件可以利用移動均方根值的方法另行分析，然而並未對於這種分析所

(22)

得結果提供健康危害程度相關之資訊。另一種VDV 評估方法（採用頻率加權後加速度的4 次方振動暴量值）對於衝擊性振動之敏感度比基本的均方根評估方法更佳，但這種方法相較於不具嚴重衝擊之振動仍會低估具有嚴重衝擊性之振動對健康的影響。歐盟Physical Agents Directive 採用 ISO 2631-1 的基本評估方法進行人體健康之危害評估，並將VDV 列為其替代方法，這兩種方法有可能獲得不同的評估結果。

ISO 2631-1 並未詳述振動測量及分析之詳細方法，相關之資訊乃是記錄於 ISO 8041。ISO 8041 詳載所有振動測量與分析之細節，內容包含校正、頻率加權、以及均方根值、移動均方根, VDV 之計算，並涵蓋振動量測系統的基本需求。

2.4.2 ISO 2631-5

ISO 2631-5 規範的建立緣起於美國陸軍對健康危害評估的一系列研究計畫，經過多年研究，由執行研究合約之英國哥倫比亞研究所（British Columbia Research Institute，BCRI）向 ISO 提出對 2631-1 之修正案[43]，並於 2003 年底 ISO 2631-5 草案獲得通過。BCRI 建議應將多次衝擊對坐姿人員所引起的振動危害評估納入以下 4 項評估：（1）以生物動力學模型（biodynamic model）預測脊椎之加速度，（2）使用迴歸模型預估 L4/L5 椎間盤之壓應力峰值，（3）對壓應力峰值建立以疲勞為基礎的模型來量化多次衝擊所產生的累積效應，（4）依常態分佈人口，建立與累積劑量相關之脊椎傷害機率模型（spinal injury probability model）。

ISO 2631-5 (2004)規範中採用兩種生物動力學模型，第一種為一個自由度之線性質量-彈簧振動系統（圖 8），具有 2.125 Hz 之自然頻率 f_n與 0.22 之臨界阻尼係數ζ

（critical damping ratio），用來預測座椅面水平（x, y）方向衝擊性加速度對坐姿人員之脊椎響應。該模型之運動方程式可表示為：

) (

2 )

( _n _sk _lk _n² _sk _lk

lk

t v v s s

a

=

ςω

− +

ω

− (3)

式中ω_n= 2πfn =13.35s^-1；k 代表x 或 y；ssk及s_lk分別代表座椅及脊椎位移之時間函數；v_sk及v_lk則分別代表座椅及脊椎速度之時間函數。

(23)

圖8 ISO 2631-5 預測 x, y 軸脊椎加速度之線性質量-彈簧模型

第二種生物動力學模型為非線性的循環式類神經網路（recurrent neural network）

模型（圖9），用來預測座椅面垂直（z）方向衝擊性加速度對坐姿人員之脊椎響應。

ISO 2631-5 兩種生物動力學模型所使用的參數是由實驗研究所獲得之資料，其數學模型、計算方法及Matlab 範例程式皆詳載於 ISO 2631-5 及其附錄中（ISO 2631-5, 2004）。

圖 9 ISO 2631-5 預測 z 軸脊椎加速度之循環式類神經網路模型

ISO 2631-5 規範建議對於具有多次衝擊之振動採用日等量靜態壓應力（Sed）及風險係數（R）來評估對健康的危害。規範以坐墊量測所得之加速度，分別依其方向應用上述生物動力學模型來推估脊椎之加速度，並以脊椎加速度之峰值分別計算x、y、

z 振動方向之加速度暴（劑）量（acceleration dose），再進一步依每日之振動暴露時間換算為日加速度暴量（daily acceleration dose）。加速度日暴量因與壓應力峰值有線

(24)

性關係，可整合 x、y、z 三個振動方向之日暴量來推估脊椎之等校靜態壓應力 S_e

（equivalent static compressive stress）及日等量靜態壓應力劑量 Sed（daily equivalent static compression dose），並進一步使用 Sed來計算對健康危害之風險係數 R（Risk factor）。加速度暴量的計算方法如公式(4)所示，其中Aik為第 i 個脊椎加速度響應之 峰值（兩相鄰之過零點區間中之加速度峰值），k = x, y 或 z。在 x, y 方向之脊椎加速 度響應同時考慮正、負向之峰值，而z 方向之脊椎加速度響應僅考慮正向（脊椎壓縮 方向）之峰值。等量靜態壓應力 Se及日等量靜態壓力 Sed之計算方法分別如公式(5)、

(6)所示，公式中之 T、T_d為分別為 S_e之測量時間與每日振動暴露，S_e之單位為MPa。

在求得個人之 S_ed後，依ISO 2631-5 (2004)之規範利用公式(7)及(8)，在考慮年齡與暴露時間增加的情況下，以累加方式計算風險因子(R)：

6 / 1 6



 



=∑

i ik

k A

D (4)

[

⁽⁰^.⁰¹⁵ x⁾⁶ ⁽⁰^.⁰³⁵ y⁾⁶ ⁽⁰^.⁰³² z⁾⁶

]

¹^/⁶

e D D D

S = + + (5)

6 / 1



 



⋅

= T

S T

S_ed _e ^d (6)

6 / 1

1

6 6 / 1

























−

=

∑

⋅

= n

j uj

ed

c S

N R S

(7)

) ( 066 . 0 75 .

6

b j

S

_uj = − +

(8)

公式(7)中的 N 代表一年所暴露的天數，j 為年的計數, n 為暴露的年數, c 為代表重力下的靜態應力常數，Suj 則是年齡(b+j)歲者的最大脊椎強度，其中 b 代表開始暴露的年齡。根據個人的基本資料設定 b 值、N=240 天、c=0.25 MPa，針對每一筆

S

_ed 值，紀錄當 R 值達到 1.2 (R)時的年齡(b+ j)作為統計分析之用。根據 ISO 2631-5 規範的定義，達到R代表具有高健康危害之機率。

ISO 2631-5 建議當 R<0.8 時代表健康危害的機率低，而 R >1.2 代表健康危害的機 率高；同樣地說法，當 Sed < 0.5 MPa 時代表健康危害的機率低，Sed > 0.8 MPa 時代表健康危害的機率高。

ISO 2631-1 與 ISO 2631-5 兩規範往往會因評估對象有無衝擊性的振動暴露，而產生不同的危害評估等級。例如，Alem 曾同時採用 ISO 2631-1 與 ISO 2631-5 對超過

(25)

1000 筆各式軍用運輸工具的振動資料進行分析，在剔除 90% RMS 與 S_ed同屬低危害分級（severity category）的資料之後，找出 RMS 與 Sed危害分級有明顯差異的資料，

並經目視檢查確認該類型資料含有多次衝擊訊號。然而因為目前仍未訂定ISO 2631-1 與ISO 2631-5 兩規範的使用時機，與明顯的區隔方式，因此對於具有多種複雜加速度特性之振動分析，應同時進行ISO 2631-1 與 ISO 2631-5 所建議之分析，並透過評估結果之比較來判定對人員之健康危害程度[54]。

2.4.3 ISO 2631-5 振動規範之應用

振動規範之應用振動規範之應用振動規範之應用

根據 ISO 2631-1 之建議，當振動含有過大的峰值因數，或偶發的衝擊、暫態振動時，應考慮VDV 等其他的評估方式；當 ISO 2631-5 被提出之後，對於具有重複性 多次衝擊之振動評估則建議採用 S_ed及 R 參數來評估。然而ISO 這兩種規範之使用時機並沒有明顯的切割方式，因此對於同時具有多種複雜加速度特性之振動分析，應同時進行ISO 2631-1 與 ISO 2631-5 所建議之分析，並透過比較來決定評估結果之採用與其適用性。

Alem（2005）同時採用 ISO 2631-1 與 ISO 2631-5 對超過 1000 筆各式軍用運輸工具的振動資料進行分析（圖10），在剔除 90%因

a

_w_,_e與 S_ed同屬低危害分級（severity category）的資料之後，找出

a

_w_,_e與 Sed之危害分級有明顯差異的資料，並經目視檢查確認該類型資料含有多次衝擊訊號。這些資料的VDV 與 Sed分佈圖如圖11 所示，兩項參數之間具有線性的關係，然而，由於ISO 2631-1 所建議 VDV 之警戒區間值太高

（8.5 < VDV < 17 m/s^1.75），造成 S_ed值超過0.8 MPa 之個案其 VDV 值大多仍低於 17 m/s^1.75之警戒值，因此該作者（Alem）建議應將 ISO 2631-1 之 VDV 警戒區間應重新檢討，下修為3.5 < VDV < 4.8 m/s^1.75之間。

(26)

圖10 ISO 2631-1 與 ISO 2631-5 平行分析比較與危害分級示意圖

（資料來源：Alem,2005）

圖11 多次衝擊振動之 VDV 與 Sed 關係

(27)

Khorshid 等人[55]研究不同車種以不同速度通過數種地面圓形隆起物（speed control hump）時，所產生之衝擊性全身振動影響，並以 BS 6841 規範計算 VDV 值達到15m/s^1.75之可通過次數，並與ISO 2631-5 規範計算 Sed值低於0.8MPa 之可通過次數進行比較。結果顯示在中低車速時（<60 km/hr）BS 6841 規範較為保守，

在中高車速時（60～80 km/hr）ISO 2631-5 規範較為保守，暗示 ISO 2631-5 規範對於高衝擊性振動管制較為敏感。Chen, H.C.等人[56]結果發現全身性振動(whole body vibration, WBV)的暴露，對於一般道路上行駛之車輛(如汽車或貨車)之危害程度較低，但部分產業使用之車輛尤其使用於不適當之地面上其危害程度較高需要管制，以ISO 2631-5(2004)規範對於具有多次衝擊性之車輛機械振動較為敏感，並對這類型振動的危害評估也較嚴格，振動危害並與駕駛車速、路面狀況、修補保養、凹凸路面及車輛狀況、椅座、胎壓等有相關性。

2.4.4 國際全身振動暴露規範

國際全身振動暴露規範國際全身振動暴露規範國際全身振動暴露規範

歐盟於2002 年七月通過 2002/44/EC 對於人體振動之指引，其所屬會員國家需於三年內完成國家相關法令之修訂。該指引同時透過 Europe standardization committee

（CEN）與 Europe electrical standard committee（CENELEC）的推動，制訂成為 EN 標準，並成為各歐盟會員國所共同遵守的國際標準。此項標準依據維也納公約（Vienna Agreement）之提議成為 ISO 標準，而依據 WTO/TBT 公約，ISO 標準為所有 WTO/TBT 會員國之共同標準（如圖12 所示）。

目前歐盟對全身振動之規範已加入VDV 評估指標，例如英國除了採用 0.5 及 1.15 m/s²分別作為RMS 的 EAV 及 ELV 外，亦建議採用 9.1 及 21 m/s^1.75分別作為 VDV 的EAV 及 ELV。雖然美國 ACGIH（American Conference of Governmental Industrial Hygienists）基本上仍採用 ISO2631-1（1985）的規範，但其採用「疲勞-降低效率」

境界作為標準，較我國現行標準嚴格，且ACGIH 於 2002 年指出 ANSI/ISO 標準並不適用於具有衝擊性振動之環境，因此可以預測未來可能將會採納VDV 作為全身振動評估之指標。

(28)

圖12 EU directive、ISO 標準與各國國家標準之關連示意圖

(29)

第三章第三章第三章

第三章研究方法與步驟研究方法與步驟研究方法與步驟研究方法與步驟

3.1 振動分析程式與振動分析程式與振動分析程式與振動分析程式與硬體硬體硬體硬體

本研究振動資料分析工具為行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所開發之 Viewlog 軟體，運用該軟體處理資料記錄器所擷取之各類訊號，提供整合性之資料處理分析。以下首先介紹Viewlog 之程式架構，接著說明振動分析程式之資料分析流程與程式內容。

3.1.1 Viewlog 程式架構

程式架構程式架構程式架構

Viewlog 為一整合性之資料分析軟體，該軟體用來處理資料記錄器所擷取之電子角度計、肌電圖、心電圖、加速度、無線狀態等各類訊號，並可與外部錄影檔進行連結同步，提供整合性之資料處理分析環境（圖13）。

圖13 Viewlog 軟體主畫面及分析模組選項

Viewlog 資料處理之架構如圖 14 所示，操作者使用時首先需透過「資料轉載模組」 (Dump data Module)，將記錄器 CF 卡中之資料轉載至硬碟中，存成附檔名為.bin 之二進位資料檔。其次，透過「訊號校正模組」(Signal Calibration Module)對個別訊號進行校正，校正參數將自動儲存於附檔名為 ini 之檔案中，其檔名與資料檔(*.bin) 相同。

(30)

使用者可依分析之需要選擇適當之分析模組或採用「互動式分析模組」進行資料分析處理。對於需要特殊處理之週期性訊號、振動加速度訊號、或目視判定之影片資料，可分別透過「週期資料分析模組」(Cycle Analysis Module)、「振動分析模組」

(Vibration Analysis Module)、與「活動分析模組」 (Activity Analysis Module)進行特徵參數之運算，處理之結果將儲存為附檔名cyc 之文字檔，其檔名與資料檔(*.bin)相同。

圖14 Viewlog 軟體資料處理之架構

使用者可於「互動式分析模組」(CE Interactive Script Analysis Module)中進行分析程式(script)之撰寫與測試，完成後將程式儲存為附檔名為 ces 之文字檔，以供後續

「批次處理模組」(Pipe-Line Processor Module)依設定之方式進行大資料量之批次處

(31)

理，「批次處理模組」所得之結果可選擇以文字格式或Excel 資料簿格式儲存。最後，

使用者可利用「報表產生模組」(Report Generation Module)中適當之樣版產生分析報表。

3.1.2 振動資料分析處理流程

振動資料分析處理流程振動資料分析處理流程振動資料分析處理流程

振動資料之分析流程如圖 15 所示，依序分為訊號轉換、波形調整（waveform conditioning）、訊號分析、批次處理、合併計算、與報表輸出等六部分，以下則分別就流程各部分之內容做簡單之描述。

1. 「訊號轉換」是利用先前之校正參數，將原始記錄器之加速度電壓訊號轉換（scale）為工程單位（通常為 m/s²），以使後續的分析工作能獲得正確之振動值。所有的分析資料必須先經過Viewlog 程式之校正程序，

方能進行振動分析。

2. 「波形調整」是對不同特性及不同方向之加速度訊號，應用相對應之 ISO 頻率加權轉換函數或預測模型進行訊號調整。分析人員必須根據所分析之振動方向（訊號通道）選擇正確之 ISO 規範及取樣頻率（sampling rate），以獲得正確的處理結果。

3. 「訊號分析」的步驟是利用「波形調整」後之訊號，進行各項振動相關指標之計算。所計算之指標包括基本的振動位準（vibration level）、1/n 八頻帶功率頻譜（1/n octave power spectrum）、以及峰值因數（Crest factor）、4 階振動暴量（4^th power vibration dose value, VDV）、最大暫態振動值（maximum transient vibration value, MTVV）、6 階加速度暴量

（acceleration dose）等參數，分析人員必須決定分析資料的時間長度，

以獲得所需的結果。

4. 「批次處理」是由程式依據分析人員所決定的資料長度，自動對長時間記錄之大量資料進行分割，並以批次處理的方式進行「訊號分析」，最後將所得結果暫存到cyc 檔與 excel 檔中，以利後續報表之製作。

5. 「合併計算」與「報表輸出」是由程式讀入 cyc 檔中「批次處理」所得的結果，由程式經合併運算後將結果輸出至 Excel，產生所需之報告與

(32)

圖表。為保留程式修改上之彈性，部分運算功能需於 Excel 報表中執行巨集程式(Macro)產生。

記錄器資料

轉換電壓值為加速度值

Weighting filter加權濾波

基本振動位準 Basic vibration level

Octave analysis頻帶分析

批次分析處理 Batch processing

累積暴量計算 Vibration dose

calculation

校正值 Calibration par.

Characteristic 特徵參數 par.

平均振動位準 Equivalent vibration level

日平均暴量 Averaged daily

dose Crest factor, VDV, MTVV, acceleration dose

Dk, ...

r.m.s.

垂直方向脊椎響應 Vertical spinal

response ISO2631-1-Wd, Wk

ISO2631-5-x,y axes ISO2531-5-z axis

健康規範/指引 Health guidance

資料來源

訊號轉換

波形調整

訊號分析

批次處理

合併計算

報表輸出

圖15 Viewlog 振動分析模組資料處理流程

本研究採用之可攜式資料記錄器(圖 16)進行振動暴露資料收集，該記錄器能以單通道20k sample/s 之頻率高速取樣，同步擷取 3 個通道之外部輸入類比訊號（±10V），

並將同一通道來源之資料分散儲存於4 個資料軌（data channel）中，每一資料軌相當於儲存5k sample/s 的取樣資料。加速度的測量採用 Larson Davis 公司之三軸 ICP 加速度席盤（model 356B40），配合 PCB Piezotronics 公司之校正器（model 394C06）進

(33)

行儀器校正。為配合席盤裝置之使用，本研究採用與 PCB Piezotronics 公司 model 480B21 同款之 3 通道訊號放大器，該放大裝置使用±24V 直流電源供應，可獨立調整各通道之放大倍率。本記錄器使其除了能夠記錄三軸加速度席盤之訊號及無線狀態訊號外，還能夠額外擷取駕駛離座及入座時的狀態。

圖16 可攜式資料記錄器

3.2 現場量測評估現場量測評估現場量測評估現場量測評估

依據過去經驗，主要評估具有較高振動值，以及行駛於崎嶇地面之工程車輛，以利檢討應用ISO 2631-1 與 ISO 2631-5 規範評估結果之差異。根據過去實際測量之經驗與部分文獻資料顯示（如圖17 所示），行駛於平面道路（柏油路面）之輪型車輛，

例如貨車、客車等，一般具有較低的振動值；行駛於崎嶇路面或特殊載重之工程車輛，

例如挖土機、砂石車、牽引機、叉舉車等會具有較高的振動值，屬於高振動。因此，

選擇挖土機、砂石車等工程施工車輛為主要對象，進行不同路況及作業之振動測量，

目的是使測量結果能涵蓋各種的振動暴露，以利後續進行各規範適用範圍之比較。

(34)

圖17 振動之類型與強度

本研究共進行 50 台次的振動量測，受測車輛包括挖土機、砂石車、叉舉車等工程車輛，每次測量之平均有效測量時間約為1 小時。挖土機、砂石車測量於河堤施工工程，叉舉車測量於堆置貨櫃作業，砂石車則依工作內容行駛於施工便道及既定道路。

實驗進行前，由實驗人員先對受測駕駛說明實驗目的與方法，以訪談方式調查受測駕駛之基本資料、工作狀況、健康狀況等情形。

營建工程車輛操作員，其振動測量之實驗器材設置以Misubishi 450LC 挖土機（圖 18-a）為例做說明。資料將記錄器及電池繫於椅背後方（圖 18-b），以防止駕駛人員誤觸或因撞擊其他物品而造成資料收集中斷；並將訊號放大器及電源電池以膠布固定於車內椅後平台上（圖18-c），防止其因振動或滑動拉扯訊號線而影響訊號品質；加速度席盤則依據ISO 2631-1 定義之方向放置於駕駛座椅面上（圖 18-d），並確認駕駛得以正確坐姿坐於席盤上進行施工作業後，才開始進行資料收集。

記錄器設定以每通道20k sample/s 頻率擷取加速度資料，訊號放大器放大倍率設定為 10 倍。測量過程中途如無特殊因素或受外力干擾，單一作業之資料記錄工作將持續進行1 小時以上，以取得具有代表性之振動暴露評估。測量中同時對作業進行攝影，並以無線訊號來同步傳送記錄器與攝影資料，以利後續資料分析工作之進行。

(35)

（a） Misubishi 450 LC 挖土機溝渠挖掘（b）記錄器吊掛於駕駛座椅背後方

（c）訊號放大器及電源電池固定於後座平台（d）席盤安置於座椅面上臀部位置

圖18 現場測量實驗器材設置

依據Viewlog 軟體（圖 19A）之振動分析模組程式（圖 19B），是以固定時間間隔（例如：30 秒）自動進行資料切割與批次處理，若遭遇人為因素所造成的誤差，

則以人工方式搭配錄影資料進行確認後，於Excel 報表中將該筆資料刪除，因此每筆資料損失的時間為所採用的固定時間間隔。此種處理方式應用在處理人員不會頻繁上、下車輛的情況下，不至浪費過高的分析人力，並且也不會明顯影響到測量的結果；

但若受測人員會有頻繁上、下車輛的情況，則現行的資料處理方式除了會明顯地浪費分析人力，並可能累積可觀的分析誤差。

(A) (B)

圖 19 (A)Viewlog 分析軟體主畫面 (B)振動分析模組

(36)

本研究以程式分析功能，利用狀態訊號之判定，利用程式自動處理並移除非暴露時間內（人員離座）所量到的加速度訊號，以減少分析人力的浪費及人為因素所造成的累積誤差。

3.3 現場振動暴露量測評估現場振動暴露量測評估現場振動暴露量測評估現場振動暴露量測評估

（（

（（一一一一））））振動量測之實施振動量測之實施振動量測之實施振動量測之實施

本研究抽樣實施垃圾卡車（含空車及載重）駕駛 20 名進行現場振動量測，量測全天作業之振動暴露（日暴露量）。振動測量的時間及路程配合一般正常的作業方式一併進行，以確保較能獲得完整且合理的振動暴露估計值。

振動量測使用記錄器同步擷取3 個通道之外部輸入之加速度訊號。加速度的測量採用Larson Davis 公司之三軸 ICP 加速度席盤（Model 356B40, triaxial ICP seat pad，

圖20），並事先使用 PCB Piezotronics 公司之校正器（Model 394C06）進行儀器校正。

(A) (B)

圖20 (A)全身振動三軸加速度席盤 (B)加速度校正器

垃圾卡車駕駛之全身振動測量方式係將記錄器及電池繫於椅背後方可固定處，以防止駕駛人員誤觸或因撞擊其他物品而造成資料收集中斷；並將電源電池以膠布固定於車內，防止其因振動或滑動拉扯訊號線而影響訊號品質；加速度席盤則依據 ISO 2631-1 定義之方向放置於駕駛座椅面上，並確認駕駛得以正確坐姿坐於席盤上進行施工作業後，才開始進行資料收集。

記錄器設定以每通道5k sample/s 頻率擷取加速度資料，並採用 2GB 以上之記憶體，可持續記錄資料16 小時以上；訊號放大器放大倍率設定為 10 倍。測量過程中途

(37)

如無特殊因素或受外力干擾，每一作業之資料記錄均由當日駕駛工作開始持續進行至當日工作結束，以取得具有代表性之日振動暴露評估。測量中同時對作業進行攝影，

並以無線訊號來同步記錄器與攝影資料，以利後續資料分析工作之進行

（（

（（二二二二））））振動資料分析振動資料分析振動資料分析振動資料分析

資料分析利用Viewlog 振動分析程式，先”壓抑”移除離座訊號後之加速度後，再以批次方式分別依據ISO2631-1(1997)與 ISO2631-5(2004)規範，計算每 30sec 間隔中之振動值與暴量，並產生Excel 報表，最後再由人工方式檢查報表中的異常值，並比對錄影資料加以確定是否人為誤差，以排除人為所造成的誤差。

由於本研究單次實驗之連續記錄時間可能超過8 小時，因此所記錄之資料非常龐大，解壓縮後資料大小若超過2GB，則需先切割成小檔案後，分別經由上述方法處理成報表，再逐一將各報表之暴露量結合還原成一完整報表。

(38)

第四章第四章

第四章第四章結果分析與討論結果分析與討論結果分析與討論結果分析與討論

為掌握振動暴露對健康危害之關聯性，結合作業問卷調查與振動暴露量測評估，

分析各類型振動車輛的振動暴露狀況與健康危害情形，以揭露真正暴露於全身振動危害環境下之族群，並比較討論各規範對不同類型振動之健康危害評估合理性。

4.1 振動作業問卷調查分析振動作業問卷調查分析振動作業問卷調查分析振動作業問卷調查分析

針對振動暴露對人體健康之影響，以問卷方式對採樣人數較多之垃圾清運卡車駕駛進行調查，並以相同工作單位但無全身性振動暴露之環保清潔隊員問卷調查作為對照。問卷內容包括性別、年齡、工作年資、每日平均振動暴露時間、行駛路程及道路狀況、駕駛車輛種類及年份、個人駕駛/騎乘習慣、近一年內之肌肉骨骼抱怨、痠痛部位及就醫情況、主觀認定與振動暴露之關連等，以及相關之工作調查，例如工作中是否涉及重物搬運、不良姿勢、高重覆性等因子（附錄G）。

問卷實施的目的除了在於瞭解上述作業人員之肌肉骨骼傷痛情形，以及傷痛情形與振動暴露及其他人因工程相關因子之關連性外，主要在於提供進行振動暴露測量之抽樣母體。本研究對於振動暴露以外與肌肉骨骼傷痛有關之因子必須加以控制，因此振動暴露測量之測試對象，乃是在進行問卷統計分析之後，排除有特殊駕駛習慣以及涉及其他影響因素（例如：高施力搬運）之個案，再依據推估之個人累積暴露劑量採取成層抽樣進行。

全身性振動暴露問卷資料所進行之統計分析以敘述性統計及環保局內勤（對照組）、外勤（實驗組）人員之差異檢定為主。計量變數（scalar variable）之差異採用 t 檢定，名義變數（nominal variable）之差異採用χ²檢定，定序變數（ordinal variable）

之差異採用 t 檢定及 Mann-Whitney 與 Kolmogrov-Smimov 無母數檢定。單項統計以 p<0.05 作為顯著水準，個人主觀舒適程度因考量不同部位之多重檢定，因此採用 Bonferroni 修正，以 p<0.003 作為顯著水準。

環保局清潔隊人員問卷回收216 份，包括非駕駛人員 72 份及駕駛人員 144 份。

受調族群之之性別差異顯著（χ²=51.8, p<0.001），非駕駛人員為 41 名男性及 31 名女 性（比例約1.3：1），駕駛人員為 139 名男性及 5 名女性（比例約 28：1）。

4.1.1

基本資料基本資料基本資料基本資料

(39)

環保局清潔隊員受訪者基本資料，男性清潔隊駕駛員平均年齡約較男性非駕駛人員年長5.8 歲（p<0.002，t-test），至於身高、體重，兩組別間沒有明顯差異（表 2）。

女性駕駛人員平均年齡約較男性高，但女性駕駛人員年齡同樣高於女性非駕駛人員，

但統計無顯著差異，惟女性駕駛人員之體重顯著高於女性非駕駛人員（p<0.001，

t-test）。

分析環保局清潔隊員受訪者生活習慣，若僅以男性來看，兩組人員之間經常運動、抽煙及喝酒習慣的比例皆無明顯差異（表3），且每年騎乘機車或駕駛汽車的距離亦無明顯差異，平均介於8000~12000 公里。

表 2 清潔隊員受訪者基本資料

（平均值±標準差）

組別駕駛¶ 非駕駛

男女男女

N 139 5 41 31

年齡（yr.） 50.3±8.4* 53.0±4.0 44.5±10.1 48.3±12.2 身高（cm） 167.9±6.1 160.2±3.2 167.6±6.5 152.2±20.0 體重（kg） 71.3±9.9 69.2±6.1** 69.3±12.3 58.6±6.1

¶p<0.001，顯著性別分佈差異（χ²test）

*p<0.002，顯著組別差異（t-test，男性）

**p<0.001，顯著組別差異（t-test，女性）

表 3 男性清潔隊員受訪者生活習慣

組別駕駛（N=139）¶ 非駕駛（N=41） χ²

是否未答是否未答統計值

顯著性

經常運動

98 41 0 30 11 0 0.057 N.S.

抽煙習慣

69 70 0 20 17 4 0.266 N.S.

喝酒習慣

42 96 1 13 28 0 0.024 N.S.

4.1.2 清潔隊駕駛

清潔隊駕駛清潔隊駕駛清潔隊駕駛作業情形作業情形作業情形作業情形

(40)

男性清潔隊駕駛平均年資較男性非駕駛人員高出6 年（p<0.001，表 4），非駕駛 人員使用機車之比例明顯較駕駛人員高（p<0.001，表 5），且其主觀之機車日暴露時 間亦明顯高於男性駕駛人員（p<0.001，表 4），反之，男性駕駛人員主觀之汽車日暴 露時間明顯高於非駕駛人員（p<0.002，表 4）。惟兩組人員對於車輛各方向振動所造 成不適的比例並無差別（表5）且因車輛搖晃或顛簸而離開駕駛座的次數，以及涉及人工抬舉動作的人數，兩組間也無明顯差異。

表 4 男性清潔隊員受訪者作業情形與組間差異

（平均值±標準差）

組別駕駛非駕駛顯著性（t-test）

年資（yr.）

16.5±8.4（N=139） 10.5±8.2（N=40） p<0.001 機車暴露(小時/天)

0.2±0.5（N=139） 3.0±3.5（N=34） p<0.001 汽車暴露(小時/天)

2.1±3.0（N=139） 0.2±0.5（N=22） p<0.002

表 5 男性清潔隊員受訪者駕駛汽機車人數比例與振動不適經驗

組別駕駛（N=139）¶ 非駕駛（N=41） χ²

人數是否未答是否未答統計值

顯著性

騎乘機車

13 126 0 27 9 5

76.24 p<0.001 駕駛汽車

139 0 0 21 0 20

0.149 N.S.

曾因車輛垂直振動造成不適

34 55 50 9 17 15

0.111 N.S.

曾因車輛前後振動造成不適

24 42 73 4 18 19

3.259 N.S.

曾因車輛側向振動造成不適

13 36 90 2 13 26

1.115 N.S.

4.1.3 主觀不舒適度

主觀不舒適度主觀不舒適度主觀不舒適度

男性受訪者依據5 個等級（0:無不適；1:輕微；2:中等；3:高度疼痛；4:無法忍受），

回答過去一年身體各肢段的不舒服感覺，結果顯示所有部位的不舒服感覺皆未呈現顯著差異（表6）。若將所有男、女性受訪者合併考慮，非駕駛組在頸部、上背、左肩、

(41)

兩側前臂及左手部反而有明顯較高的不舒服感覺（p<0.001，表 7），顯示女性清潔隊 員之上肢肌肉骨骼抱怨明顯高於男性。

表 6 男性清潔隊員受訪者過去一年主觀不舒服感覺等級

駕駛非駕駛 p-value

部位 (N=139) (N=41) t-test Mann-Whitney K-S test

頸 0.60±0.78 0.68±0.82 N.S. N.S. N.S.

上背 0.30±0.64 0.39±0.67 N.S. N.S. N.S.

下背 0.61±0.87 0.76±0.83 N.S. N.S. N.S.

右肩 0.72±0.85 0.41±0.71 N.S. N.S. N.S.

左肩 0.45±0.74 0.44±0.74 N.S. N.S. N.S.

右前臂 0.32±0.61 0.49±0.71 N.S. N.S. N.S.

左前臂 0.32±0.61 0.51±0.78 N.S. N.S. N.S.

右手部 0.34±0.73 0.39±0.63 N.S. N.S. N.S.

左手部 0.33±0.67 0.59±0.87 N.S. N.S. N.S.

臀 0.18±0.49 0.29±0.51 N.S. N.S. N.S.

右膝 0.42±0.73 0.44±0.71 N.S. N.S. N.S.

左膝 0.41±0.71 0.59±0.89 N.S. N.S. N.S.

右足 0.37±0.69 0.37±0.66 N.S. N.S. N.S.

左足 0.39±0.71 0.37±0.66 N.S. N.S. N.S.

表 7 所有清潔隊員受訪者過去一年主觀不舒服感覺等級

部位 (N=144) (N=72) t-test Mann-Whitney K-S test 頸* 0.60±0.78 1.09±1.02 <0.001 <0.001 N.S.

上背* 0.30±0.64 0.61±0.85 <0.002 <0.001 N.S.

下背 0.60±0.86 0.97±1.05 N.S. N.S. N.S.

右肩 0.72±0.86 0.77±0.99 N.S. N.S. N.S.

左肩* 0.45±0.74 0.85±0.92 <0.001 <0.001 N.S.

右前臂* 0.32±0.62 0.67±0.87 <0.002 <0.002 N.S.

左前臂* 0.30±0.60 0.67±0.81 <0.001 <0.001 N.S.

右手部 0.35±0.74 0.62±0.90 N.S. N.S. N.S.

左手部* 0.35±0.73 0.75±0.87 <0.001 <0.001 <0.001

臀 0.19±0.50 0.37±0.60 N.S. N.S. N.S.

(42)

部位 (N=144) (N=72) t-test Mann-Whitney K-S test

右膝 0.42±0.73 0.68±0.91 N.S. N.S. N.S.

左膝 0.41±0.71 0.70±0.87 N.S. N.S. N.S.

右足 0.36±0.69 0.43±0.73 N.S. N.S. N.S.

左足 0.39±0.72 0.61±0.84 N.S. N.S. N.S.

4.2 振動量測之實施振動量測之實施振動量測之實施振動量測之實施

4.2.1 垃圾卡車振動暴露

垃圾卡車振動暴露垃圾卡車振動暴露垃圾卡車振動暴露

垃圾卡車全身性振動暴露量測，依據問卷對象抽樣 20 名垃圾卡車駕駛，進行現場日振動暴量之量測，抽樣實施垃圾卡車含空車及載重二種作業型態，測量受測者當日工作之所有振動暴露情形。垃圾卡車駕駛每次量測之時間約為 7～9 小時，振動測量的時間及路程配合一般正常的作業方式一併進行，以確保較能獲得合理的全身振動日暴露值。環保局清潔隊 20 名駕駛之基本資料如表 8 所示，平均年齡 52.2±6.4 歲，

其中僅有一名女性年齡 48 歲。環保局各區清潔隊垃圾清運作業如表 9 所示，_每日定

點清運，按照當天垃圾量多寡，外出作業時間約 5~8 小時。為能獲得完整且合理的振動暴

露估計值，量測全天作業之振動暴露（日暴露量），振動測量的時間及路程配合一般正常的垃圾清運作業方式進行。

表 8 二十名受測垃圾車駕駛基本資料

（平均±標準差 [range]）

年齡(year) 年資(year) 身高(cm) 體重(kg)

52.2±6.4 17.4±4.7 170.1±5.0 68±9.5 [39, 60] [7, 25] [163, 180] [57, 86]

表 9 環保局各區清潔隊垃圾清運作業

作業_區域

作業內容

西屯區每週 1、3、5 日間定點清運，2、4、6 夜間定點清運。日間約上午 6:30 分出車，

按照當天垃圾量多寡，外出時間約 5~8 小時。夜間約下午 2 點出車。

(43)

北區每週 1、3、5 日間定點清運，2、4、6 夜間定點清運。日間約上午 6:00 分出車，

中西區每週 1、3、5 日間定點清運，2、4、6 夜間定點清運。日間約上午 6:00 分出車，

中 華 大 學

中 華 大 學 博 士 論 文

工程車輛全身振動暴露危害評估

Risk Assessment of Whole-body Vibration on Industrial Engineering Vehicle

系 所 別：土木工程學系博士班 學號姓名：D09304008 潘儀聰 指導教授：劉俊杰博士

中 華 民 國 101 年 7 月

中文 中文 中文

中文摘要 摘要 摘要 摘要

ABSTRACT

Keywords：

誌謝 誌謝 誌謝 誌謝

目 目 目錄 目 錄 錄 錄

表目錄 表目錄 表目錄 表目錄

圖目錄 圖目錄 圖目錄 圖目錄

第一章 第一章

第一章 第一章 緒論 緒論 緒論 緒論

1.1 研究 研究 研究 研究背景 背景 背景 背景

1.2 研究目的 研究目的 研究目的 研究目的

1.3 研究步驟 研究步驟 研究步驟 研究步驟