關于手動和電動移液器使用造成的作業負荷的討論

關鍵詞

?手動移液器

?電動移液器

?肌電圖儀

 ?pipetty

1.簡介

在醫學和化學領域，研究人員使用移液器進行各種分析和測試，其中許多是手動類型的移液器。移液是拇指、手指和手腕的重復性動作，長期使用這種手動移液器會導致肌腱炎的發作，這是重復性負荷障礙之一。在一項研究中，大約 90% 每天持續使用移液器超過一個小時的研究人員報告了手部疾病 ¹⁾。此外，研究報告稱，使用移液器會對肩部、前臂、手腕和手指的肌肉和關節造成壓力 ²⁾。因此，為了減輕拇指的負擔，方便移液工作，需要實現自動重復分液，需要考慮結構設計，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電動移液器和手動移液器的工作量，我們報告了使用肌電圖儀測量使用移液器時從手到手臂各部分肌肉力量的結果。

2. 實驗方法

2.1 使用的設備

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

?移液器：手動移液器（dlabsci制造）

     pipetty電動移液器（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 實驗所用移液器重量及尺寸 

 2.1 實驗程序

圖1 電動移液器  

                                                                           圖2 手動移液器

 為了測量由使用電動移液器和手動移液器引起的負荷，使用肌電圖儀將肌肉活動量作為電位測量。

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，作為傳感器的安裝位置，選擇4處大拇指彎曲時長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 肌電傳感器測量部位及接觸位置

 圖3 肌電傳感器測量部位及接觸位置

圖4 根據測量部位不同波形的比較    

圖5根據測量部位不同的電位比較  

2）分液時的肌電電位比較

對于電動移液器和手動移液器，測量操作過程中的電位變化。每種條件下測量10次，n=4（2男2女），計算平均值。       

3.評價結果及考慮

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。這與據說拇指有肌腱炎的結果非常吻合。因此，手動移液器和電動移液器通過肌電圖的測量比較將在拇指根部的位置進行。

2) 分液時的肌電電位比較

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

此外，圖 7 和圖 8 顯示了按性別分開來檢查工作負荷的結果。使用電動移液器顯著減少工作負荷，對男性和女性來說都有同樣的傾向。此時，男性的平均電位高于女性。特別是，當使用手動移液器分配 1000 μL 時，顯示出約2倍的大小。這種差異被認為是由于男性和女性之間肌肉纖維類型和大小的差異 4)。

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

 圖6 手動和電動移液器工作量對比（2男2女）     

        圖7 手動和電動移液器工作量對比（2人）

圖8  手動和電動移液器工作量對比（2名女性）

4．結論

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

2）肌電圖負荷測量顯示，電動移液器的工作負荷約為手動移液器的1/10，且與分液量無關，有顯著改善。這證實了使用電動移液器可以減輕用戶的負擔。

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

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

5. 文獻

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