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高考申論題 115年 [工業設計] 人因工程(包括人體工學)

第 一 題

📖 題組:
試以手工具設計為例說明下列四項關於骨骼、關節與肌肉系統在人因工程中的重要性:(每小題 5 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

骨骼功能

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思考點:骨骼在人體中扮演「支撐結構」與「槓桿力臂」的角色。在手工具設計中,重點在於工具如何與手部骨骼(如掌骨)互動。關鍵設計原則:握柄長度要夠長,必須超過手掌寬度,避免握柄末端壓迫到掌心的腕骨神經和血管;同時需考量手部骨骼的施力槓桿效率。

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【考點分析】 考查手工具設計原則中,關於避免骨骼與組織局部壓迫的人因生物力學知識。 【理論/法規依據】

小題 (二)

關節活動範圍

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思考點:關節在處於「中立姿勢(Neutral posture)」時力量最大且不易受傷;若處於極端彎曲(如手腕的尺偏或橈偏),力量下降且容易導致發炎。關鍵設計原則:「彎曲工具,而非彎曲手腕」。

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【考點分析】 考查關節中立姿勢原則及手工具形狀改良的核心人因概念。 【理論/法規依據】

小題 (三)

肌肉負荷

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思考點:肌肉收縮分動態與靜態。手握工具常常是靜態負荷(抓握),容易疲勞。另外要考量肌群的大小與施力方向。關鍵設計原則:設計適當的握把直徑(最佳抓握直徑約3~4公分)以利手指肌肉發揮最大收縮力;減少靜態肌肉疲勞;利用較大的肌群(如手臂取代手指)來發力。

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【考點分析】 考查肌肉收縮型態(靜態/動態負荷)與握力最佳化(握柄尺寸與形狀)的關係。 【理論/法規依據】

小題 (四)

疲勞與傷害預防

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思考點:結合前三者的觀念,手工具設計不良的最終結果就是「累積性創傷病變(CTDs)」,如腕隧道症候群、板機指、白指症等。設計原則:防震(對於動力手工具)、減少重複性動作、減少高握力需求。

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【考點分析】 本題為前三項的綜合應用,考查累積性創傷病變(CTDs)之預防與手工具的整體防護設計策略。 【理論/法規依據】

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