关于手动和电动移液器使用造成的作业负荷的讨论

关键词

・手动移液器

・电动移液器

・肌电图仪

 ・pipetty

1.简介

在医学和化学领域，研究人员使用移液器进行各种分析和测试，其中许多是手动类型的移液器。移液是拇指、手指和手腕的重复性动作，长期使用这种手动移液器会导致肌腱炎的发作，这是重复性负荷障碍之一。在一项研究中，大约 90% 每天持续使用移液器超过一个小时的研究人员报告了手部疾病 ¹⁾。此外，研究报告称，使用移液器会对肩部、前臂、手腕和手指的肌肉和关节造成压力 ²⁾。因此，为了减轻拇指的负担，方便移液工作，需要实现自动重复分液，需要考虑结构设计，减少按键阻力，提高握持舒适度 3). ..

因此，在本研究中，为了比较小型pipetty电动移液器和手动移液器的工作量，我们报告了使用肌电图仪测量使用移液器时从手到手臂各部分肌肉力量的结果。

2. 实验方法

2.1 使用的设备

・肌电图仪：干式 2 极肌电传感器 ND2PAD，无线 EMG Logger II，由 Oisaka Electronics Co., Ltd. 制造。

・移液器：手动移液器（dlabsci制造）

     pipetty电动移液器（由ICOMES LAB制造）图1

 ・移液器类型：小量程、中量程和大量程3种类型（表1）

表1 实验所用移液器重量及尺寸 

 2.1 实验程序

图1 电动移液器  

                                                                           图2 手动移液器

 为了测量由使用电动移液器和手动移液器引起的负荷，使用肌电图仪将肌肉活动量作为电位测量。

1) 肌电图仪安装部位比较

在肌电传感器上工作的手的拇指根部部处接地。此时，作为传感器的安装位置，选择4处大拇指弯曲时长母指屈筋和短母指屈筋行走的地方作为候选其中决定了电位测量值最高的部位。图 2 显示了肌电传感器位置。图3 肌电传感器测量部位及接触位置

 图3 肌电传感器测量部位及接触位置

图4 根据测量部位不同波形的比较    

图5根据测量部位不同的电位比较  

2）分液时的肌电电位比较

对于电动移液器和手动移液器，测量操作过程中的电位变化。每种条件下测量10次，n=4（2男2女），计算平均值。       

3.评价结果及考虑

1) 肌电图仪安装部位的讨论

图 4 显示了在不同安装位置的肌电图仪电位波形，图 5 显示了肌电图仪平均电位的比较。

拇指根部的平均电位最高，是手臂各部分的四倍多。这与据说拇指有肌腱炎的结果非常吻合。因此，手动移液器和电动移液器通过肌电图的测量比较将在拇指根部的位置进行。

2) 分液时的肌电电位比较

图 6 显示了使用电动移液器和手动移液器分配最大体积时的工作量结果，电动移液器的工作量减少到手动移液器的1/10左右，操作性得到显着改善。另外，在手动移液器中，工作量随着分配液量的增加而增加，但认为体积越大，拇指推动的行程越长，负载越大。

此外，图 7 和图 8 显示了按性别分开来检查工作负荷的结果。使用电动移液器显著减少工作负荷，对男性和女性来说都有同样的倾向。此时，男性的平均电位高于女性。特别是，当使用手动移液器分配 1000 μL 时，显示出约2倍的大小。这种差异被认为是由于男性和女性之间肌肉纤维类型和大小的差异 4)。

从以上结果可以看出，使用电动移液器，男女均可轻松操作移液器，大大减轻了研究人员的手部负担。此外，这种工作量的减少将提高工作效率。

 图6 手动和电动移液器工作量对比（2男2女）     

        图7 手动和电动移液器工作量对比（2人）

图8  手动和电动移液器工作量对比（2名女性）

4．结论

1) 比较每个肌电传感器安装位置的电位，拇指根部的部分最大。因此，认为移液器操作引起的负荷主要出现在拇指根部。

2）肌电图负荷测量显示，电动移液器的工作负荷约为手动移液器的1/10，且与分液量无关，有显着改善。这证实了使用电动移液器可以减轻用户的负担。

3）使用手动移液器，工作量随着移液量的增加而增加，体积越大，拇指推动的行程越长，因此工作负荷增加。

4）从性别的负荷比较来看，男性的电位往往更高，这被认为是由于男女肌肉纤维类型的差异。

5. 文献

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) Björksten, 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