关于用鼠标笔代替传统鼠标的人体工程学分析

关于用鼠标笔代替传统鼠标的人体工程学分析 关于用鼠标笔代替传统鼠标的 人体工程学分析 李南 (西南民族大学 艺术学院，四川 成都 610225) 摘要:传统鼠标在使用中因为频繁使用食指，手腕支撑面积又较小，很容易会引起鼠标手等问题，长时间使用必然会对使用者造成伤害。鼠标笔因更符合人体工程学设计，使用时手臂有更大的支撑平台，肌肉没有紧张感，受力较小且手指 受力均匀，具有笔形的所有优点。对比分析了传统鼠标和鼠标笔在人体工程学方面的优劣，得出后者在使用时更为方便， 且能最大限度地减少对使用者的伤害的结论。 关键词:鼠标手;人体工程学;鼠标笔 中图分类号:TB18 文献标识码:A 文章编号:1006,0316 (2010) 03,0018,03 The human engineering analysis of pen-mouse in place of traditional mouse LI Nan (Art College，Southwest University for Nationalities，Chengdu 610225，China) Abstract:When people use a traditional mouse, they have to frequently keep moving their forefingers; besides, the support area of wrist is very small. Thus people will suffer from “a mouse hand” after a long-term work with computer. Since a pen-mouse is designed in accordance to human engineering, it can give you a bigger support area for your arm, and then eliminate the muscle tension. After comparing the traditional mouse with the newly designed pen-mouse, it can be easily concluded that the pen-mouse is more convenient and it could decrease the harm caused to the users in a great extent. Key words:mouse hand;human engineering;pen-mouse (1)50 名大二的学生，年龄是 20,22 岁，每 1 传统鼠标使用中出现的问题及成因分析 天上机时间为 4,10 小时 ?其中 34 人使用鼠标具有肌肉紧张感，肌肉的 1.1 鼠标手的形成 紧张感达到 68,; 人们在使用传统鼠标时，总是频繁地使用食指，?肌肉紧张的部位分别是手掌 12 人、前臂 20 这种单调而轻微的动作，日积月累会拉伤手腕韧带。 人、上臂 6 人、后背 12 人; 将这种不同于传统手部损害的疾病称为“鼠标手”。 ?有 78,想选择使用“笔状鼠标”。 (2)16 名设计院的工程师，年龄是 37,55 岁， 经常使用鼠标的人手腕部都会红肿，当手臂向 每天上机时间为 5,7 小时 前悬空操作键盘和鼠标时，体重全部由脊柱承担， ?16 人使用鼠标具有肌肉紧张感，肌肉的紧张 造成了肩部的静态疲劳、腰部的疲劳酸痛，或是腰 感达到 100,; 肌不能维持直立的坐姿状态而弯腰驼背;再者是把 ?肌肉紧张的部位分别是手掌 16 人、前臂 11 手腕部抵压在桌子上，易使手腕的血液流动受阻， 人、上臂 7 人、后背 10 人; 手部往往会感觉很疲劳，形成所谓的“鼠标手”。 ?有 100,想选择使用“笔状鼠标”。 作者分别选择了两组每天使用电脑时间较长的 人群进行了调查。 ———————————————收稿日期:2009,09,15 作者简介:李南(1961,)，男，安徽嘉山人，副教授，主要研究方向为艺术设计、动画及工业设计等。 机械 2010 年第 3 期 总第 37 卷设计与研究?19? 鼠标的方法。1.2 传统鼠标的人体工程学分析 (1)支撑平台 鼠标:为移动的需要，用鼠标 (1)握鼠标动作由手掌完成。手掌主要由两组 时是用腕骨作支 肌肉组成，一个是拇指屈肌和外展肌肉组成的肌群， 2撑，支撑平台很小，大约 4 mm，不自觉地压迫腕 另一个是小指屈肌肉及展肌肉组成的肌群。在两个 骨下的血管和神经。而且为了移动方便，几乎是悬 肌肉群中有一条深沟，如果“沟”受到了压迫，就 空的，属于静态施力。 会造成下面的血管和神经受到压迫，长时间压迫会 2笔:支撑平面相对较大，为小鱼肌下方 15 mm， 导致手缺氧。 支撑面大，而且这个支撑面平台是由肌肉所组成， (2)点按鼠标动作由手指完成。每个手指包括 血管和骨头得到了很好的保护，几乎没有悬空感， 三个指关节，并在一定范围内可以作上、下、左、 而且可以加大支撑面，如前臂全部放在桌面上。 右移动。与鼠标配合时，手指的自然形态应该是五 以笔者手臂为例，有支撑时，支撑面负担重量 个手指都不悬空，有两个手指在控制按键，三个手 约 1500 g，悬臂时，手臂份量约为 3000 g。握鼠标 指起支撑作用，而且手处于呈 150?左右的自然伸展 2负担重量单位面积为 325 g/mm，而用笔时负担重量 状态，第三个指关节的指肚正好处于鼠标按键的微 2 单位面积为 100 g/mm左右。 动开关上，并获得最佳的点按位置。 结论:相对于用笔，使用鼠标的支撑平台太小， (3)鼠标的移位主要靠手腕完成。主要的手腕 单位面积负重过高，长期使用鼠标者易腕骨红肿。 旋转是靠前臂的尺骨、桡骨的骨骼来完成。腕骨的 (2)手势 鼠标:握鼠标时大拇指肌肉和小拇转动使得人的手腕可以仰、俯。当人的手腕呈“仰 指肌肉夹击 起”夹角在 0?左右的状态时，是人手感觉最舒适的 而略微抬高呈现弯曲的形态。握鼠标时是手腕向上 状态。握鼠标时手腕与桌面形成的夹角约为 30?，所 30?(图 1(a))，手腕略向上的弯曲，使肌肉紧张， 以长时间“握”鼠标会导致前臂肌肉处于拉伸状态， 血流不畅。当人的手腕呈“仰起”夹角在 0?左右的 且血流不畅。 状态时，是最舒适的状态。超出这个范围，会导致 前臂肌肉处于拉伸状态，使血流不畅。 笔:用笔手腕呈“平起”18?状态(图 1(b))， 是比较舒适的状态，拿一支笔时手的形态和休息时 的手是比较一致的，没有静力施压的感觉。 2 用鼠标笔代替传统鼠标 结论:握鼠标时，肌肉略有紧张感。 2.1 传统鼠标和鼠标笔关于用力的比较 根据人体工程学，身体的动作应以最低等级的 动作来进行，身体的动作幅度越小越好，动作时间 越短越好。人体的动作等级以下列次序递减为:腿 30? 18? 的动作?腰的动作?肩的动作?肘的动作?手腕的 动作?手指的动作。 使用传统鼠标主要是手腕用力的动作，用笔则 主要是手指用力的动作。从生理的角度而言，笔显 (a)用鼠标的手势 (b)用笔的手势 然比鼠标更适合于人类的手。因而将鼠标改成像笔 图 1 用鼠标和用笔的手势 一样的设计，实现数字时代与传统工具的融合，使 (3)受力情况 其能更有效地利用肢体的能力来完成自己的工作。 鼠标:是通过鼠标和桌子的摩擦力进行移动的， 没有扛杆支点之类的帮助，而且不时地移动是靠悬 空而得到的，手臂的肌肉将带动整个手臂重量约 2.2 传统鼠标与笔使用时的姿态比较 1500,3000 g 的重量移动。属于等臂杠杆，既不省 从以上表象来看，传统鼠标的“人体工程学”力也不费力，又不多移动距离。 问题并不是很大，但通过与笔的比较会发现许多细 笔:在手原地不动的情况下可以划出上下左右 微的问题。在这里从拿笔的姿态和用鼠标的姿态进 各方向 4 cm 的长度。手指下有杠杆力学支点的作 行比较，希望从中发现鼠标的问题，从而找到改进 ?20?设计与研究机械 2010 年第 3 期 总第 37 卷 用，比较省力。肉都处在放松状态时骨骼的平衡状态，这两组肌肉 越不平衡，则越容易疲劳，运动的准确性也会越低。 结论:使用笔比较省力，且移动距离相对较大。 表 1 是关于使用鼠标的人体工程伤害危险工作 (4)食指的使用 鼠标:食指单击、双击，中指 与拇指几乎不用。 笔:姆指、食指、中指同时 量化分类表。可以看到，手指关节过度重复动作为 发力。 结论:用鼠标时食指使用过量。 8000 次/天，而手腕关节重复动作为 4000 次/天。 就是说腕力带动鼠标每天在 4000 次以内，而指头的 力量带动鼠标每天可达 8000 次的能力。由此可得出 结论，如果使用指头的力量操纵鼠标，手臂将会增 2.3 使用鼠标的人体工程伤害分析 [1]加一倍的能量。合理地利用指头的力量，减少使 用腕的力量，就是降低工作者的能耗，增加手臂的 根据人体骨骼、关节、肌肉、韧带运动机能的 一般原理，骨骼运动总是依赖于收缩肌和舒张肌这 最大产能。使用鼠标笔就能达到这个效果。鼠标笔 两组作用相反的肌肉，关节必然处在一定的调节范 设计如图 2 所示，它更加符合人体工程学设计，具 备笔形的所有优点。 围内最舒适、最耐疲劳，而且控制精度最高，即工 效最佳处。这个范围就是收缩肌和舒张肌这两组肌 表 1 人体工程伤害危险工作量化分类表 每个工作日次数或小时数 项目 低危险 中危险 高危险 手指捏力大于 55 N ,25 25,120 ,120 手指向下按压力大于 90 N,2525,120,120 用力情况手的握力大于 230 N,2525,120,120 力集中于皮肤小面积上,2525,120,120 单手推或拉力大于 200 N ,10 10,60 ,60 姿势状态 手腕完全弯向一方 ,1800 1800,3600 ,3600 指 大于 8 000 次/天(过度使用) ,12 000 12 000,16 000 ,16 000 手 大于 4 000 次/天(过度使用) ,6 0006 000,8 000,8 000 关节重复动作 肘/前臂 大于 2 000 次/天(过度使用) ,3 0003 000,4 000,4 000 肩大于 600 次/天(过度使用) ,900900,1 200,1 200 认为若改进鼠标设计，设计一种指头用力的鼠标笔 来代替现有鼠标，会更符合人体工程学设计，并最 大限度地减轻在使用过程中对人的伤害。 参考文献: 图 2 鼠标笔设计 [1]朱序璋. 人机工程伤害及对策[J]. 西安建筑科技大学学报，1999， 3 结论 31(2):191. [2]吴亚群，杨随先. 人体工程学在 VDT 座椅评估及设计中的应用[J]. 分析了传统鼠标在使用中出现的一些问题，通 过其与鼠标笔在人体工程学方面的详细对比，笔者 机械，2008，35(6):62,65. (上接第 17 页) 参考文献: 相比于扩建厂区，其优势在于:建设周期短， [1]朱耀祥，朱立强. 设施与物流[M]. 北京:机械工业出版社， 投资成本低，这给许多没有资金建设新厂或在原厂 2004. 无法扩建厂区的企业提供了一种新思路，即着眼于 [2]陈呈频，毕娜，施祺方，等. 车间设施优化布局方案[J]. 工业工程 本厂区物流的分析，通过科学的研究分析，只调整 与管理，2007，(1):103,106. 厂区内设施，科学制定物流路线，不断降低物料搬 [3]齐二石，荆球彬. 物流工程[M]. 北京:中国科学技术出版社，2001( 运成本，缩短搬运路线，减少在制品暂存时间，定 [4]维建晨，树林. 基于物流关系的 BZGF 厂厂区布局改进[J]. 工业工 能调高其产量。 程与管理，2009，(3):78,83.