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1、第二章 人体计测第一节 人体计测的意义与重要性人体测计学（anthropometry）是由希腊文anthropos（人类）和metron（测量）二个字组合而成；简单的说，它是一门测量人体各种部位长度、宽度、深度、厚度、角度、面积等特征的一门学问。人们生活在这个世界上，必须设计并制造许多工具或设施来增进生活的质量与工作的效率。提供给人使用的工具或设施如果没有考虑到人体的一些尺寸数据时，就会造成使用者的不便，甚至容易导致意外的发生。例如：阶梯的高度太高不易行走，房门的高度太低使经过的人容易撞到头，浴室太狭窄使人洗澡动作稍大就会撞到墙壁，桌子太低使人必须弯腰驼背才能写字等。因此，想要设计一个优质的工
2、具或设施，就必须考虑人在使用时所牵涉到的身体尺寸资料，透过人体计测的数据，可以解决类似下列问题： 多大的空间最适合驾驶者开车？ 桌椅的大小如何设计才能适合小学低年级的学生使用？ 手术用的手套尺寸要如何设计？ 榔头的握柄直径应该多大才适当？ 手机按钮的大小与间距要如何设计才能方便操作？ 奶嘴的尺寸要如何设计？ 如何设计舒适的游戏杆? 直排轮溜冰鞋的尺寸要如何设计？ 安全帽的尺寸要如何设计？世界上已开发国家几乎都曾建立自己国人的人体计测数据库，而人体计测数据库之完备及其应用的普遍程度，不仅可以代表一个国家科技的高度发展，也代表一个国家的人民生活质量优良。近年来，我国在人体计测数据库的建立上也投入了
3、相当大的资金与人力。行政院劳委会劳工安全卫生研究所曾委托清华大学等校，对劳工与成年人进行大规模的人体计测；总量测的劳工样本数为1200人，成年人2000名。在公元1997年，开发完成了台湾地区劳工人体计测数据库，其数据报含静态尺寸266项，以及动态尺寸42项两大类，将所有的尺寸汇总后共有308项。随后，行政院国科会委托清华大学等校，抽样量测小学、国中、高中(职)学生共数千人，收集汇整国人六岁到六十四岁的人体计测资料，最后完成一本台湾地区人体计测数据库手册(王茂骏等，2002)，提供学术或产业界宝贵的参考数据。国内业界在设计产品时，可利用这些数据库查询所需的人体尺寸数据。运用过去的人体计测数据库
4、查询所需的尺寸项目时，必须特别考虑查得的数据与目标应用对象的年龄、性别、年代、种族与职业等特色是否相同，以避免应用错误。应用人体计测数据时，通常会考虑以某项人体尺寸数据的百分位数值，当做设计产品大小的参考数据。设计的原则是希望大多数的人都能使用这个产品，所以经常会考虑使产品尺寸适合95%的人来轻易地使用。例如：房门的高度要采用人体计测身高数据的第95百分位数才够高，足以让95%的人能抬头挺胸地通过这个门。相反的，有些产品的设计必须采用人体计测数据的第5百分位数才适当，譬如：站立使用的饮水机出水孔的高度就应该参考第5百分位数的人体计测肩峰高度，让95%的人都不会觉得饮水机的高度太高而喝不到水。此
5、外，如果产品尺寸较大或较小对人体不会有很大的不适时，一般来说是可以参考人体计测资料的平均值来设计，例如：立姿的手工作业面高度，宜设计在平均手肘高度以下50-100 mm。但是，如果产品尺寸较大或较小会造成很大的不舒适与不方便时，应该考虑采用可调式的设计，当然制造成本与技术方面也必须符合经济效益才行得通。譬如：为了适合95%的使用者族群，椅子采用可调整座面高度的设计，使小腿较短(第2.5百分位数)的人不至于两脚悬空，而小腿较长(第97.5百分位数)的人也能调整到舒适的坐姿。第二节 如何获取人体计测数据人体计测的尺寸数据，大致上可以分为静态人体计测尺寸与动态人体计测尺寸两种。静态人体计测尺寸是指人
6、在静止不动的标准姿势下所量测的尺寸，这种尺寸数据可应用于静态或极少运动的场合或部位的用品，例如头盔、耳机、眼镜架、棒球裁判护胸、服装之设计等(许胜雄等，2000)。动态人体计测尺寸是指人在活动时的相关部位尺寸或活动范围的大小。例如：在设计设备时，设计者最关心的并不是人的手臂的长短，而是手臂所接触的范围，而且人的肢体运动并非完全独立，而与其他部位如关节、躯体、肩、股的扭转有关，必须引用动态测计数据，以解决作业空间与工具设计上所遭遇的问题(张一岑，2004)。根据需要的人体尺寸特性与目前可以使用的量测工具，我们可以选择不同的方法，以获取人体计测数据。现今可以采用的方法包括：直接量测法、间接量测法与
7、查询人体计测数据库等。本章的目的是希望学生学会如何运用简单的工具来获取人体计测数据。所以仅介绍直接量测法供做实习。获取人体尺寸最传统的方法就是直接量测法，此方法透过各种标尺与量具，接触人的身体表面，再读取数值即可。典型的静态人体尺寸测量项目，大致上可以归纳为以下几类(Kroemer, et al., 1994)： 高度(Height)人体身上两点的垂直直线距离。 体宽(Breadth) 人体身上左右两点的水平直线距离。 体厚(Depth) 人体身上前后两点的水平直线距离。 间距(Distance) 人体身上重要的两个标点之间的直线距离。 曲度(Curvature) 人体身上重要的两个标点之间，
8、顺着身体表面轮廓的尺寸。 周长(Circumference) 躯体的周围长度，紧密沿着身体轮廓环绕一周的尺寸。 伸展长度(Reach) 顺着臂或膝的长轴向外伸展的长度，量测两点的直线距离。目前市面上有许多标尺与量测工具，可以直接量测身体的尺寸，以下介绍几种最常见的量测工具。一、身高体重计 一般体检常用的身高体重计如图2-1。使用时，让受测者背对量测面板，站在身高体重计磅秤上，眼睛平视前方、抬头挺胸。受测者站定后，测量人员将身高体重计的横杆向下压至受测者的头顶，并维持与刻有读数的直杆成90度垂直。接着从直杆读取受测者的身高，从体重计上读取受测者的体重数据，并记录在纸上。图2-2 坐高计图2-1
9、身高体重计二、坐高计让受测者背对量测面板，坐上坐高计，眼睛平视前方、抬头挺胸，如图2-2。受测者坐定后，以手游戏杆调整座面高度，使受测者的大小腿弯曲呈垂直。测试者将上面的横杆向下压至受测者的头顶，并维持与刻有读数的直杆成90度垂直。接着从直杆读取受测者的坐高。横杆也可以再往下压，量测其他高度，例如图2-2的横杆对准受测者的肩峰高做测量，最后再记录座面高度。三、大马丁尺图2-3 大马丁尺大马丁尺是由数根金属圆棒组合而成，各段金属圆棒都标有累进数值的刻度，最小单位为公厘，组装后长达两公尺，如图2-3。让受测者站在地面上，两手伸直下垂，维持眼睛平视前方并抬头挺胸的姿势。测量人员需将马丁尺连接成足够的
10、长度，一端以地面为起点，另一端的横杆尖端部位对准受测者身上欲量测的部位，可以从高到低依序测量受测者的眼高、嘴高、下巴高、肩峰高(如图2-4)、手肘高、手腕高、等，并记录之。四、滑动式两脚规图2-4 使用大马丁尺量测肩高图2-5 滑动式两脚规 可以用来量测人体各部位的直线宽度(如图2-5)，可量测项目，譬如：头长、头宽、肩宽、腹部厚度等。量测前，测量人员需先将滑动式两脚规张开大于待测物，再将两脚规的一只脚轻轻接触待测物的一点，然后慢慢滑动两脚规的另一只脚，使其最后也触碰到待测物的另一点。最后从水平直尺刻度可以读出量测值。五、手动式量角器 图2-6 手动式量角器手动式量角器(如图2-6)可以测量人
11、的肢体动作所形成的静态角度，例如：肩内旋、肩外旋、肩内收、肩外展、肩屈曲、肩伸展、前臂内转、前臂外转、肘屈曲、腕内收、腕外展、腕屈曲、腕伸展、臀内收、臀屈曲、膝屈曲、踝屈曲、踝伸展等。量测时，测量人员需先将手动式量角器的两片直尺张开，将一片直尺对准待测角度的一边，然后再移动量角器的另一片直尺，使其也对准待测角度的另一边，如图2-7。最后从角度刻度可以读出量测值。图2-7 手动式量角器六、游标尺与卷尺 光标尺适合用来量测肢体末端的短距离尺寸，例如：大拇指的宽度、耳垂的厚度、嘴唇的宽度等。卷尺或皮尺则适用于量测身体的围度，例如：胸围、腰围、臀围等。直接量测法虽然简单，但是如果量测的项目很多的话，则
12、执行起来相当费时费力，而且有些部位因为比较敏感而不方便直接接触量测，如眼睛、胸部等。量测人员必须依照固定的标准程序来测量人体尺寸，以减少人为的量测误差。第三节 实验设计提示单元一、人体尺寸之间相关性的探讨1. 选定至少五项人体尺寸项目，定义清楚各项目须量测身体哪个部位。运用直接量测法，量测数十个人，并统计这些人体尺寸项目的平均数和标准偏差。2. 讨论量测所得的这些人体尺寸资料，可以应用在哪些产品的设计。3. 举一个产品为例，并说明如何应用你们量测所得的数据数据，设计出适合人体尺寸的产品，最好能够画出设计图来辅助说明。4. 运用相关分析，探讨量测所得的各项人体尺寸之间是否有显著的相关性。第四节
13、实验设计举例根据上节单元一的提示，可以参考以下的实验方法，自行设计出你们有兴趣做的实验：一、受试者征选六十位大学学生参与实验，男女各半。为了使受试样本可以代表台湾一般的青年人，本实验特别参考台湾人体计测数据库之青年人身高次数分布比例来挑选受试者。受试者皆签署同意书才开始接受身体尺寸的测量。他们过去都没有任何骨骼变形相关的疾病。二、仪器设备及材料图2-8 马丁式人体计测器组 本实验采用的设备包括：身高体重计、坐高计，与马丁式人体计测器组。马丁式人体计测器组如图2-8所示。此组仪器包含：大马丁尺、开展式测径器(游标尺)、曲臂式人体量测器、滑动式两脚规与卷尺等。三、自变项本实验者并没有做自变项的设计
14、，仅量测十五项人体尺寸资料。四、依变项 十五项人体尺寸项目属于本实验的依变项。人体计测对象以大学学生为来源，体重以公斤为单位，其余测量值以公分为单位。依测量项目的种类分成高度、重量、长度、宽度等四部分，各有不同的测量方法及测量仪器。所有量测的项目依序如下：1. 体重：使用身高体重计测量，测量后得到数据。2. 身高：用身高体重计，得到数据。3. 眼高：背部靠着墙壁，用马丁式人体计测器，测量从地面到内眼角的距离，得到数据。4. 肩峰高：背部靠着墙壁，用马丁式人体计测器，测量从地面到肩峰的距离，得到数据。5. 肘高：背部靠着墙壁，用马丁式人体计测器，测量从地面到肘尖点的距离，得到数据。6. 中指末端
15、高：背部靠着墙壁，手臂自然下垂，用马丁式人体计测器，测量从地面到中指末端的距离，得到数据。7. 肩宽：用卷尺测量，从左肩胛骨外缘量到右肩胛骨外缘，得到数据。8. 手臂平伸长：背部靠着墙壁，手臂水平往前平举，用卷尺量测握拳中心到墙壁的距离，得到数据。9. 坐高：坐在坐高计上，以手游戏杆调整座面高度，使受测者的大小腿弯曲呈垂直。将上面的横杆向下压至受测者的头顶，并维持与刻有读数的直杆成90度垂直。接着从直杆读取受测者的坐高，得到数据。10. 座高：坐在坐高计上，以手游戏杆调整座面高度，使受测者的大小腿弯曲呈垂直，再记录座面高度。11. 坐姿肩峰高：坐在坐高计上，将横杆下压至肩峰高度，读取直杆刻度得到数据。12. 坐姿膝盖高：坐在坐高计上，用卷尺测量从膝盖中点量到地面之距离，得到数据。13. 坐姿肘高：坐在坐高计上，将横杆下压至肘尖下点高度，读取直杆刻度得到数据。14. 臀部至膝窝距离：坐在坐高计上用卷尺测量从臀部后缘量到膝窝之距离，得到数据。15. 臀部至膝盖端距离：坐在坐高计上用卷尺测量从臀部后缘量到膝盖前端之距离，得到数据。五、控制变项1. 每一项尺寸所用的测量仪器均固定
