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第二章 人體計測 第一節 人體計測的意義與重要性 人體測計學（anthropometry）是由希臘文anthropos（人類）和metron（測量）二個字組合而成；簡單的說，它是一門測量人體各種部位長度、寬度、深度、厚度、角度、面積等特徵的一門學問。人們生活在這個世界上，必須設計並製造許多工具或設施來增進生活的品質與工作的效率。提供給人使用的工具或設施如果沒有考慮到人體的一些尺寸資料時，就會造成使用者的不便，甚至容易導致意外的發生。例如：階梯的高度太高不易行走，房門的高度太低使經過的人容易撞到頭，浴室太狹窄使人洗澡動作稍大就會撞到牆壁，桌子太低使人必須彎腰駝背才能寫字等。因此，想要設計一個優質的工具或設施，就必須考慮人在使用時所牽涉到的身體尺寸資料，透過人體計測的資料，可以解決類似下列問題： ¢ 多大的空間最適合駕駛者開車？ ¢ 桌椅的大小如何設計才能適合國小低年級的學生使用？ ¢ 手術用的手套尺寸要如何設計？ ¢ 榔頭的握柄直徑應該多大才適當？ ¢ 手機按鈕的大小與間距要如何設計才能方便操作？ ¢ 奶嘴的尺寸要如何設計？ ¢ 如何設計舒適的搖桿? ¢ 直排輪溜冰鞋的尺寸要如何設計？ ¢ 安全帽的尺寸要如何設計？ 世界上已開發國家幾乎都曾建立自己國人的人體計測資料庫，而人體計測資料庫之完備及其應用的普遍程度，不僅可以代表一個國家科技的高度發展，也代表一個國家的人民生活品質優良。近年來，我國在人體計測資料庫的建立上也投入了相當大的資金與人力。行政院勞委會勞工安全衛生研究所曾委託清華大學等校，對勞工與成年人進行大規模的人體計測；總量測的勞工樣本數為1200人，成年人2000名。在西元1997年，開發完成了台灣地區勞工人體計測資料庫，其資料包含靜態尺寸266項，以及動態尺寸42項兩大類，將所有的尺寸彙總後共有308項。隨後，行政院國科會委託清華大學等校，抽樣量測國小、國中、高中(職)學生共數千人，收集彙整國人六歲到六十四歲的人體計測資料，最後完成一本「台灣地區人體計測資料庫手冊」(王茂駿等，2002)，提供學術或產業界寶貴的參考資料。國內業界在設計產品時，可利用這些資料庫查詢所需的人體尺寸數據。運用過去的人體計測資料庫查詢所需的尺寸項目時，必須特別考慮查得的資料與目標應用對象的年齡、性別、年代、種族與職業等特色是否相同，以避免應用錯誤。 應用人體計測資料時，通常會考慮以某項人體尺寸數據的「百分位數」值，當做設計產品大小的參考數據。設計的原則是希望大多數的人都能使用這個產品，所以經常會考慮使產品尺寸適合95%的人來輕易地使用。例如：房門的高度要採用人體計測身高資料的第95百分位數才夠高，足以讓95%的人能抬頭挺胸地通過這個門。相反的，有些產品的設計必須採用人體計測資料的第5百分位數才適當，譬如：站立使用的飲水機出水孔的高度就應該參考第5百分位數的人體計測肩峰高度，讓95%的人都不會覺得飲水機的高度太高而喝不到水。 此外，如果產品尺寸較大或較小對人體不會有很大的不適時，一般來說是可以參考人體計測資料的平均值來設計，例如：立姿的手工作業面高度，宜設計在平均手肘高度以下50-100 mm。但是，如果產品尺寸較大或較小會造成很大的不舒適與不方便時，應該考慮採用可調式的設計，當然製造成本與技術方面也必須符合經濟效益才行得通。譬如：為了適合95%的使用者族群，椅子採用可調整座面高度的設計，使小腿較短(第2.5百分位數)的人不至於兩腳懸空，而小腿較長(第97.5百分位數)的人也能調整到舒適的坐姿。 第二節 如何獲取人體計測資料 人體計測的尺寸資料，大致上可以分為「靜態人體計測尺寸」與「動態人體計測尺寸」兩種。靜態人體計測尺寸是指人在靜止不動的標準姿勢下所量測的尺寸，這種尺寸數據可應用於靜態或極少運動的場合或部位的用品，例如頭盔、耳機、眼鏡架、棒球裁判護胸、服裝之設計等(許勝雄等，2000)。動態人體計測尺寸是指人在活動時的相關部位尺寸或活動範圍的大小。例如：在設計設備時，設計者最關心的並不是人的手臂的長短，而是手臂所接觸的範圍，而且人的肢體運動並非完全獨立，而與其他部位如關節、軀體、肩、股的扭轉有關，必須引用動態測計數據，以解決作業空間與工具設計上所遭遇的問題(張一岑，2004)。 根據需要的人體尺寸特性與目前可以使用的量測工具，我們可以選擇不同的方法，以獲取人體計測資料。現今可以採用的方法包括：直接量測法、間接量測法與查詢人體計測資料庫等。本章的目的是希望學生學會如何運用簡單的工具來獲取人體計測資料。所以僅介紹直接量測法供做實習。獲取人體尺寸最傳統的方法就是直接量測法，此方法透過各種尺規與量具，接觸人的身體表面，再讀取數值即可。典型的靜態人體尺寸測量項目，大致上可以歸納為以下幾類(Kroemer, et al., 1994)： ¢ 高度(Height)–人體身上兩點的垂直直線距離。 ¢ 體寬(Breadth) –人體身上左右兩點的水平直線距離。 ¢ 體厚(Depth) –人體身上前後兩點的水平直線距離。 ¢ 間距(Distance) –人體身上重要的兩個標點之間的直線距離。 ¢ 曲度(Curvature) –人體身上重要的兩個標點之間，順著身體表面輪廓的尺寸。 ¢ 周長(Circumference) –軀體的周圍長度，緊密沿著身體輪廓環繞一周的尺寸。 ¢ 伸展長度(Reach) –順著臂或膝的長軸向外伸展的長度，量測兩點的直線距離。 目前市面上有許多尺規與量測工具，可以直接量測身體的尺寸，以下介紹幾種最常見的量測工具。 一、身高體重計 一般體檢常用的身高體重計如圖2-1。使用時，讓受測者背對量測面板，站在身高體重計磅秤上，眼睛平視前方、抬頭挺胸。受測者站定後，測量人員將身高體重計的橫桿向下壓至受測者的頭頂，並維持與刻有讀數的直桿成90度垂直。接著從直桿讀取受測者的身高，從體重計上讀取受測者的體重數據，並記錄在紙上。 圖2-2 坐高計 圖2-1 身高體重計 二、坐高計 讓受測者背對量測面板，坐上坐高計，眼睛平視前方、抬頭挺胸，如圖2-2。受測者坐定後，以手搖桿調整座面高度，使受測者的大小腿彎曲呈垂直。測試者將上面的橫桿向下壓至受測者的頭頂，並維持與刻有讀數的直桿成90度垂直。接著從直桿讀取受測者的坐高。橫桿也可以再往下壓，量測其他高度，例如圖2-2的橫桿對準受測者的肩峰高做測量，最後再記錄座面高度。 三、大馬丁尺 圖2-3 大馬丁尺 大馬丁尺是由數根金屬圓棒組合而成，各段金屬圓棒都標有累進數值的刻度，最小單位為公釐，組裝後長達兩公尺，如圖2-3。讓受測者站在地面上，兩手伸直下垂，維持眼睛平視前方並抬頭挺胸的姿勢。測量人員需將馬丁尺連接成足夠的長度，一端以地面為起點，另一端的橫桿尖端部位對準受測者身上欲量測的部位，可以從高到低依序測量受測者的眼高、嘴高、下巴高、肩峰高(如圖2-4)、手肘高、手腕高、、、等，並記錄之。 四、滑動式兩腳規 圖2-4 使用大馬丁尺量測肩高 圖2-5 滑動式兩腳規 可以用來量測人體各部位的直線寬度(如圖2-5)，可量測項目，譬如：頭長、頭寬、肩寬、腹部厚度等。量測前，測量人員需先將滑動式兩腳規張開大於待測物，再將兩腳規的一隻腳輕輕接觸待測物的一點，然後慢慢滑動兩腳規的另一隻腳，使其最後也觸碰到待測物的另一點。最後從水平直尺刻度可以讀出量測值。 五、手動式量角器 圖2-6 手動式量角器 手動式量角器(如圖2-6)可以測量人的肢體動作所形成的靜態角度，例如：肩內旋、肩外旋、肩內收、肩外展、肩屈曲、肩伸展、前臂內轉、前臂外轉、肘屈曲、腕內收、腕外展、腕屈曲、腕伸展、臀內收、臀屈曲、膝屈曲、踝屈曲、踝伸展等。量測時，測量人員需先將手動式量角器的兩片直尺張開，將一片直尺對準待測角度的一邊，然後再移動量角器的另一片直尺，使其也對準待測角度的另一邊，如圖2-7。最後從角度刻度可以讀出量測值。 圖2-7 手動式量角器 六、游標尺與捲尺 游標尺適合用來量測肢體末端的短距離尺寸，例如：大拇指的寬度、耳垂的厚度、嘴唇的寬度等。捲尺或皮尺則適用於量測身體的圍度，例如：胸圍、腰圍、臀圍等。 直接量測法雖然簡單，但是如果量測的項目很多的話，則執行起來相當費時費力，而且有些部位因為比較敏感而不方便直接接觸量測，如眼睛、胸部等。量測人員必須依照固定的標準程序來測量人體尺寸，以減少人為的量測誤差。 第三節 實驗設計提示 單元一、人體尺寸之間相關性的探討 1. 選定至少五項人體尺寸項目，定義清楚各項目須量測身體哪個部位。運用直接量測法，量測數十個人，並統計這些人體尺寸項目的平均數和標準差。 2. 討論量測所得的這些人體尺寸資料，可以應用在哪些產品的設計。 3. 舉一個產品為例，並說明如何應用你們量測所得的數據資料，設計出適合人體尺寸的產品，最好能夠畫出設計圖來輔助說明。 4. 運用相關分析，探討量測所得的各項人體尺寸之間是否有顯著的相關性。 第四節 實驗設計舉例 根據上節單元一的提示，可以參考以下的實驗方法，自行設計出你們有興趣做的實驗： 一、受試者 徵選六十位大學學生參與實驗，男女各半。為了使受試樣本可以代表台灣一般的青年人，本實驗特別參考台灣人體計測資料庫之青年人身高次數分布比例來挑選受試者。受試者皆簽署同意書才開始接受身體尺寸的測量。他們過去都沒有任何骨骼變形相關的疾病。 二、儀器設備及材料 圖2-8 馬丁式人體計測器組 本實驗採用的設備包括：身高體重計、坐高計，與馬丁式人體計測器組。馬丁式人體計測器組如圖2-8所示。此組儀器包含：大馬丁尺、開展式測徑器(游標尺)、曲臂式人體量測器、滑動式兩腳規與捲尺等。 三、自變項 本實驗者並沒有做自變項的設計，僅量測十五項人體尺寸資料。 四、依變項 十五項人體尺寸項目屬於本實驗的依變項。人體計測對象以大學學生為來源，體重以公斤為單位，其餘測量值以公分為單位。依測量項目的種類分成高度、重量、長度、寬度等四部分，各有不同的測量方法及測量儀器。所有量測的項目依序如下： 1. 體重：使用身高體重計測量，測量後得到數據。 2. 身高：用身高體重計，得到數據。 3. 眼高：背部靠著牆壁，用馬丁式人體計測器，測量從地面到內眼角的距離，得到數據。 4. 肩峰高：背部靠著牆壁，用馬丁式人體計測器，測量從地面到肩峰的距離，得到數據。 5. 肘高：背部靠著牆壁，用馬丁式人體計測器，測量從地面到肘尖點的距離，得到數據。 6. 中指末端高：背部靠著牆壁，手臂自然下垂，用馬丁式人體計測器，測量從地面到中指末端的距離，得到數據。 7. 肩寬：用捲尺測量，從左肩胛骨外緣量到右肩胛骨外緣，得到數據。 8. 手臂平伸長：背部靠著牆壁，手臂水平往前平舉，用捲尺量測握拳中心到牆壁的距離，得到數據。 9. 坐高：坐在坐高計上，以手搖桿調整座面高度，使受測者的大小腿彎曲呈垂直。將上面的橫桿向下壓至受測者的頭頂，並維持與刻有讀數的直桿成90度垂直。接著從直桿讀取受測者的坐高，得到數據。 10. 座高：坐在坐高計上，以手搖桿調整座面高度，使受測者的大小腿彎曲呈垂直，再記錄座面高度。 11. 坐姿肩峰高：坐在坐高計上，將橫桿下壓至肩峰高度，讀取直桿刻度得到數據。 12. 坐姿膝蓋高：坐在坐高計上，用捲尺測量從膝蓋中點量到地面之距離，得到數據。 13. 坐姿肘高：坐在坐高計上，將橫桿下壓至肘尖下點高度，讀取直桿刻度得到數據。 14. 臀部至膝窩距離：坐在坐高計上用捲尺測量從臀部後緣量到膝窩之距離，得到數據。 15. 臀部至膝蓋端距離：坐在坐高計上用捲尺測量從臀部後緣量到膝蓋前端之距離，得到數據。 五、控制變項 1. 每一項尺寸所用的測量儀器均固定不變。