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星期二,08 March 2011 20:55

人體測量學

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本文改編自《職業健康與安全百科全書》第 3 版。

人體測量學是體質人類學的一個基本分支。 它代表數量方面。 廣泛的理論和實踐系統致力於定義方法和變量,以關聯不同應用領域的目標。 在職業健康、安全和人體工程學領域,人體測量系統主要關注身體構造、構成和體質,以及人體與工作場所尺寸、機器、工業環境和服裝的相互關係的尺寸。

人體測量變量

人體測量變量是身體的可測量特徵,可以定義、標準化並參考測量單位。 線性變量通常由可以精確追踪到身體的地標定義。 界標通常有兩種類型:骨骼解剖學的,可以通過皮膚感覺骨骼突起來發現和追踪,以及使用卡尺的分支簡單地找到最大或最小距離的虛擬界標。

人體測量變量具有遺傳和環境成分,可用於定義個體和種群的變異性。 變量的選擇必須與具體的研究目的相關,並與同領域的其他研究標準化,因為文獻中描述的變量數量非常多,對人體的描述高達2,200個。

人體測量變量主要是 線性 測量值,例如高度、距離地標的距離,受試者以標準姿勢站立或坐著; 直徑,例如雙邊地標之間的距離; 長度,例如兩個不同地標之間的距離; 曲線措施,即弧線,例如兩個地標之間的體表距離; 和 周長,例如身體表面的封閉式全方位措施,通常位於至少一個地標或定義的高度。

其他變量可能需要特殊的方法和儀器。 例如,皮褶厚度是通過特殊的恆壓卡尺測量的。 體積通過計算或浸入水中測量。 為了獲得關於身體表面特徵的完整信息,可以使用生物立體測量技術繪製表麵點的計算機矩陣。

儀器

雖然複雜的人體測量儀器已經被描述和使用以實現自動數據收集,但基本的人體測量儀器非常簡單且易於使用。 必須格外小心,以避免因對地標的誤解和受試者的不正確姿勢而導致的常見錯誤。

標準的人體測量儀器是人體測量儀——一根 2 米長的剛性桿,帶有兩個計數器讀數刻度,可以測量垂直身體尺寸,例如地標距地板或座位的高度,以及橫向尺寸,例如直徑。

通常,桿可以分成 3 或 4 個部分,這些部分相互配合。 帶有直爪或彎爪的滑動分支可以測量距地面的高度距離,或距固定分支的直徑距離。 更精細的人體測量儀具有單一的高度和直徑刻度以避免刻度誤差,或者配備數字機械或電子讀數設備(圖 1)。

圖 1. 人體測量儀

ERG070F1

測距儀是一種固定式人體測量儀,通常僅用於測量身高,通常與體重秤相關聯。

對於橫向直徑,可以使用一系列卡尺:測量高達 600 毫米的傾斜計和測量高達 300 毫米的頭部測量儀。 後者在與滑動羅盤一起使用時特別適用於頭部測量(圖 2)。

圖 2. 頭部測量儀和滑動羅盤

ERG070F2

腳踏板用於測量腳,床頭板在“法蘭克福平面”(通過的水平面)中定向時提供頭部的笛卡爾坐標 部分 軌道 頭的界標)。手可以用卡尺測量,或者用由五個滑動尺組成的特殊裝置測量。

皮褶厚度用恆壓皮褶卡尺測量,壓力一般為 9.81 x 104 Pa (10 克重物施加在 1 毫米麵積上的壓力2).

對於圓弧和周長,使用具有扁平截面的窄而靈活的鋼帶。 必須避免使用自矯直鋼帶。

變量系統

人體測量變量系統是一組連貫的身體測量值,用於解決某些特定問題。

在人體工程學和安全領域,主要問題是使設備和工作空間適合人類,以及將衣服剪裁成合適的尺寸。

設備和工作空間主要需要四肢和身體部分的線性測量,這些可以很容易地從地標高度和直徑計算出來,而剪裁尺寸主要基於弧度、周長和柔性膠帶長度。 兩個系統可以根據需要組合。

無論如何,每次測量都絕對有必要有一個精確的空間參考。 因此,界標必須通過高度和直徑聯繫起來,並且每個弧形或周長都必須有一個定義的界標參考。 必須標明高度和坡度。

在特定的調查中,變量的數量必須限制在最低限度,以避免對受試者和操作者造成不適當的壓力。

工作空間的一組基本變量已減少到 33 個測量變量(圖 3)加上 20 個通過簡單計算得出的變量。 對於一般用途的軍事調查,Hertzberg 及其同事使用了 146 個變量。 對於服裝和一般生物用途,意大利時裝委員會(意大利時尚界) 使用一組 32 個通用變量和 28 個技術變量。 控製衣服尺寸的德國標準 (DIN 61 516) 包括 12 個變量。 國際標準化組織 (ISO) 對人體測量學的建議包括 36 個變量的核心列表(見表 1)。 國際勞工組織發布的國際人體測量數據表列出了世界 19 個不同地區人口的 20 種身體尺寸(Jürgens、Aune 和 Pieper,1990 年)。

圖 3. 一組基本的人體測量變量

ERG070F3


表 1. 基本人體測量核心列表

 

1.1 前伸(手握住受試者直立靠牆)

1.2 身高(地板到頭部頂點的垂直距離)

1.3眼高(從地板到內眼角)

1.4 肩高(從地面到肩峰)

1.5 肘高(從地面到肘部徑向凹陷)

1.6 襠高(從地板到恥骨)

1.7 指尖高度(從地面到拳頭的握軸)

1.8 肩寬(肩峰直徑)

1.9 臀寬,站立(臀部最大距離)

2.1 坐高(從座位到頭頂)

2.2 眼高,坐著(從座位到內眼角)

2.3 肩高,坐姿(從座位到肩峰)

2.4 肘高,坐姿(從座位到彎曲肘部的最低點)

2.5 膝蓋高度(從擱腳板到大腿上表面)

2.6 小腿長度(坐面高度)

2.7 前臂手長(從彎曲的肘部背面到握軸)

2.8 Body depth, sitting(座深)

2.9 臀膝長度(從膝蓋骨到臀部最後一點)

2.10 Elbow to elbow breadth(肘部側面之間的距離)

2.11 臀寬,坐姿(座寬)

3.1 食指寬度,近端(在內側和近端指骨之間的關節處)

3.2 食指寬度,遠端(在遠端和內側指骨之間的關節處)

3.3 食指長度

3.4 手長(從中指尖到莖突)

3.5 手寬(掌骨處)

3.6 腕圍

4.1 足寬

4.2 足長

5.1 熱週(眉間)

5.2 矢狀弧(從眉間到負離子)

5.3 頭長(從眉間到後顱骨)

5.4 頭寬(耳朵以上最大)

5.5 Bitragion arc(兩耳之間的頭頂)

6.1 腰圍(肚臍處)

6.2 脛骨高度(從地面到脛骨關節盂前內側緣最高點)

6.3 坐姿頸高(至第7頸椎棘突尖)。

資料來源:改編自 ISO/DP 7250 1980)。


 

 精度和誤差

必須以隨機方式考慮活體尺寸的精度,因為人體是高度不可預測的,無論是作為靜態結構還是作為動態結構。

一個人的肌肉和肥胖可能會增長或改變; 由於衰老、疾病或事故而發生骨骼變化; 或改變行為或姿勢。 不同的主題在比例上有所不同,而不僅僅是在一般尺寸上。 身材高大的對像不僅僅是矮個子的放大; 體質類型和體型可能比一般維度差異更大。

如果不考慮身體比例的變化,使用人體模型,特別是那些代表標準的第 5、50 和 95 個百分位數的人體模型可能會產生很大的誤導。

錯誤是由於對地標的誤解和儀器的不正確使用(個人錯誤)、不精確或不精確的儀器(儀器錯誤)或受試者姿勢的變化(受試者錯誤——後者可能是由於溝通困難,如果文化或語言背景主題與操作員的主題不同)。

統計處理

人體測量數據必須通過統計程序處理,主要是應用單變量(均值、眾數、百分位數、直方圖、方差分析等)、雙變量(相關、回歸)和多變量(多元相關和回歸、因子分析)的推理方法領域等)方法。 已經設計出各種基於統計應用的圖形方法來對人類類型進行分類(人體測量圖、形態體圖)。

抽樣調查

由於無法收集整個人口的人體測量數據(人口特別少的罕見情況除外),因此通常需要抽樣。 一個基本上隨機的樣本應該是任何人體測量調查的起點。 為了將被測對象的數量保持在一個合理的水平,通常有必要求助於多階段分層抽樣。 這允許將人口最均勻地細分為多個類別或階層。

人口可按性別、年齡組、地理區域、社會變量、身體活動等進行細分。

調查表的設計必須牢記測量程序和數據處理。 應該對測量程序進行準確的人體工程學研究,以減少操作員的疲勞和可能的錯誤。 為此,必鬚根據使用的儀器對變量進行分組並按順序排序,以減少操作員必須進行的身體屈曲次數。

為減少人為錯誤的影響,調查應由一名操作員進行。 如果必須使用多個操作員,則必須進行培訓以確保測量的可重複性。

人口人體測量學

撇開備受批評的“種族”概念不談,人口在個體大小和大小分佈方面仍然存在很大差異。 一般來說,人類種群並不嚴格是孟德爾的; 它們通常是混合的結果。 有時,兩個或多個具有不同起源和適應環境的種群在同一地區生活在一起,沒有雜交。 這使性狀的理論分佈變得複雜。 從人體測量學的角度來看,性別是不同的人群。 由於可能的擇業傾向選擇或自動選擇,僱員人口可能與同一地區的生物種群不完全對應。

由於不同的適應條件或生物和遺傳結構,來自不同地區的種群可能會有所不同。

當緊密擬合很重要時,有必要對隨機樣本進行調查。

擬合試驗和調節

工作空間或設備對用戶的適應性可能不僅取決於身體尺寸,還取決於諸如對不適的容忍度和活動性質、服裝、工具和環境條件等變量。 可以使用相關因素清單、模擬器和一系列擬合試驗的組合,這些試驗使用選擇的受試者樣本來代表預期用戶群體的體型範圍。

目的是找到所有受試者的容忍範圍。 如果範圍重疊,則可以選擇不超出任何受試者容忍限度的更窄的最終範圍。 如果沒有重疊,則有必要使結構可調或提供不同尺寸的結構。 如果有兩個以上的維度可以調整,受試者可能無法決定哪一個可能的調整最適合他。

可調節性可能是一件複雜的事情,尤其是當不舒服的姿勢導致疲勞時。 因此,必須向經常對自己的人體測量特徵知之甚少或一無所知的用戶提供準確的指示。 一般來說,準確的設計應該將調整的需要減少到最低限度。 無論如何,應該始終牢記所涉及的是人體測量學,而不僅僅是工程學。

動態人體測量學

如果選擇了一組足夠的變量,靜態人體測量學可能會提供有關運動的廣泛信息。 然而,當運動很複雜並且需要與工業環境緊密配合時,就像在大多數用戶-機器和人-車界面中一樣,對姿勢和運動的精確測量是必要的。 這可以通過允許追踪到達線或通過攝影的合適模型來完成。 在這種情況下,裝有長焦鏡頭和人體測量桿的相機放置在對象的矢狀面上,可以拍攝標準化的照片,圖像幾乎沒有失真。 受試者發音上的小標籤使精確追踪動作成為可能。

另一種研究運動的方法是根據一系列通過關節的水平和垂直平面來形式化姿勢變化。 同樣,將計算機化人體模型與計算機輔助設計 (CAD) 系統結合使用是將動態人體測量學納入人體工學工作場所設計的可行方法。

 

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更多內容 15941 最後修改於 15 年 2019 月 16 日星期五 42:XNUMX