關(guān)于手動(dòng)和電動(dòng)移液器使用造成的作業(yè)負(fù)荷的討論

關(guān)鍵詞

?手動(dòng)移液器

?電動(dòng)移液器

?肌電圖儀

 ?pipetty

1.簡(jiǎn)介

在醫(yī)學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域，研究人員使用移液器進(jìn)行各種分析和測(cè)試，其中許多是手動(dòng)類型的移液器。移液是拇指、手指和手腕的重復(fù)性動(dòng)作，長(zhǎng)期使用這種手動(dòng)移液器會(huì)導(dǎo)致肌腱炎的發(fā)作，這是重復(fù)性負(fù)荷障礙之一。在一項(xiàng)研究中，大約 90% 每天持續(xù)使用移液器超過(guò)一個(gè)小時(shí)的研究人員報(bào)告了手部疾病 ¹⁾。此外，研究報(bào)告稱，使用移液器會(huì)對(duì)肩部、前臂、手腕和手指的肌肉和關(guān)節(jié)造成壓力 ²⁾。因此，為了減輕拇指的負(fù)擔(dān)，方便移液工作，需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重復(fù)分液，需要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少按鍵阻力，提高握持舒適度 3). ..

因此，在本研究中，為了比較小型pipetty電動(dòng)移液器和手動(dòng)移液器的工作量，我們報(bào)告了使用肌電圖儀測(cè)量使用移液器時(shí)從手到手臂各部分肌肉力量的結(jié)果。

2. 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 使用的設(shè)備

?肌電圖儀：干式 2 極肌電傳感器 ND2PAD，無(wú)線 EMG Logger II，由 Oisaka Electronics Co., Ltd. 制造。

?移液器：手動(dòng)移液器（dlabsci制造）

     pipetty電動(dòng)移液器（由ICOMES LAB制造）圖1

 ?移液器類型：小量程、中量程和大量程3種類型（表1）

表1 實(shí)驗(yàn)所用移液器重量及尺寸 

 2.1 實(shí)驗(yàn)程序

圖1 電動(dòng)移液器  

                                                                           圖2 手動(dòng)移液器

 為了測(cè)量由使用電動(dòng)移液器和手動(dòng)移液器引起的負(fù)荷，使用肌電圖儀將肌肉活動(dòng)量作為電位測(cè)量。

1) 肌電圖儀安裝部位比較

在肌電傳感器上工作的手的拇指根部部處接地。此時(shí)，作為傳感器的安裝位置，選擇4處大拇指彎曲時(shí)長(zhǎng)母指屈筋和短母指屈筋行走的地方作為候選其中決定了電位測(cè)量值最高的部位。圖 2 顯示了肌電傳感器位置。圖3 肌電傳感器測(cè)量部位及接觸位置

 圖3 肌電傳感器測(cè)量部位及接觸位置

圖4 根據(jù)測(cè)量部位不同波形的比較    

圖5根據(jù)測(cè)量部位不同的電位比較  

2）分液時(shí)的肌電電位比較

對(duì)于電動(dòng)移液器和手動(dòng)移液器，測(cè)量操作過(guò)程中的電位變化。每種條件下測(cè)量10次，n=4（2男2女），計(jì)算平均值。       

3.評(píng)價(jià)結(jié)果及考慮

1) 肌電圖儀安裝部位的討論

圖 4 顯示了在不同安裝位置的肌電圖儀電位波形，圖 5 顯示了肌電圖儀平均電位的比較。

拇指根部的平均電位最高，是手臂各部分的四倍多。這與據(jù)說(shuō)拇指有肌腱炎的結(jié)果非常吻合。因此，手動(dòng)移液器和電動(dòng)移液器通過(guò)肌電圖的測(cè)量比較將在拇指根部的位置進(jìn)行。

2) 分液時(shí)的肌電電位比較

圖 6 顯示了使用電動(dòng)移液器和手動(dòng)移液器分配最大體積時(shí)的工作量結(jié)果，電動(dòng)移液器的工作量減少到手動(dòng)移液器的1/10左右，操作性得到顯著改善。另外，在手動(dòng)移液器中，工作量隨著分配液量的增加而增加，但認(rèn)為體積越大，拇指推動(dòng)的行程越長(zhǎng)，負(fù)載越大。

此外，圖 7 和圖 8 顯示了按性別分開(kāi)來(lái)檢查工作負(fù)荷的結(jié)果。使用電動(dòng)移液器顯著減少工作負(fù)荷，對(duì)男性和女性來(lái)說(shuō)都有同樣的傾向。此時(shí)，男性的平均電位高于女性。特別是，當(dāng)使用手動(dòng)移液器分配 1000 μL 時(shí)，顯示出約2倍的大小。這種差異被認(rèn)為是由于男性和女性之間肌肉纖維類型和大小的差異 4)。

從以上結(jié)果可以看出，使用電動(dòng)移液器，男女均可輕松操作移液器，大大減輕了研究人員的手部負(fù)擔(dān)。此外，這種工作量的減少將提高工作效率。

 圖6 手動(dòng)和電動(dòng)移液器工作量對(duì)比（2男2女）     

        圖7 手動(dòng)和電動(dòng)移液器工作量對(duì)比（2人）

圖8  手動(dòng)和電動(dòng)移液器工作量對(duì)比（2名女性）

4．結(jié)論

1) 比較每個(gè)肌電傳感器安裝位置的電位，拇指根部的部分最大。因此，認(rèn)為移液器操作引起的負(fù)荷主要出現(xiàn)在拇指根部。

2）肌電圖負(fù)荷測(cè)量顯示，電動(dòng)移液器的工作負(fù)荷約為手動(dòng)移液器的1/10，且與分液量無(wú)關(guān)，有顯著改善。這證實(shí)了使用電動(dòng)移液器可以減輕用戶的負(fù)擔(dān)。

3）使用手動(dòng)移液器，工作量隨著移液量的增加而增加，體積越大，拇指推動(dòng)的行程越長(zhǎng)，因此工作負(fù)荷增加。

4）從性別的負(fù)荷比較來(lái)看，男性的電位往往更高，這被認(rèn)為是由于男女肌肉纖維類型的差異。

5. 文獻(xiàn)

1) David, D., Buckle, P.「A questionnaire survey of theergonomie problems associated with pipettes and their usage with specificreference to work-related upper limb disorders」AppliedErgonomics, Volume 28, Issue 4, (1997), 257-262

2) Bj?rksten, M. G. et al.「Hand and shoulder ailments amonglaboratory technicians using modern plunger-operated pipettes」Applied Ergonomics, Volume 25, Issue2, (1994), 88-94

3) Fredriksson, K.「Laboratory work with automaticpipettes: a study on how pipetting affects the thumb」Ergonomics, Volume 38, Issue 5,(1995), 1067-1073

4) Pincivero, D. M. et al.「Gender and muscle differences in EMG amplitudeand median frequency, and variability during maximal voluntary contractions ofthe quadriceps femoris」Journal of Electromyography and Kinesiology, Volume 10, Issue 3,(2000), 189-196