摘要
本研究在探討受測者拉手推車上坡搬運重物時，不同坡度對於不同負重的心跳變化量及個人操作後之主觀負荷的影響。本實驗採用2個自變項（負重、3個水準，斜坡角度、2個水準），2個因變項（心跳增加量，主觀自覺評量）。本實驗共招募4位受測者，每位受測者皆接受6個試驗，包含3種負重、2種斜坡角度。本研究使用雙因子變異數分析，分析負重、斜坡角度、心跳增加量與主觀自覺評量。實驗結果顯示角度對於心跳增加量有顯著影響，並以主觀自覺評量方面進行分析，實驗結果顯示角度與重量有顯著影響，且相關係數報表顯示，心跳增加量與主觀評量分數之間的關聯達到顯著的正相關，表示兩者之間會正向共變。根據實驗結果，本研究建議操作人員在上坡搬運時，可採用5度或角度較小之斜坡來進行搬運，其對人體之負荷量較小。
關鍵詞：手推車、拉、斜坡角度、心跳增加量、主觀自覺評量
1.前言
1.1手推車使用背景
手推車是日常生活搬運物品的輕便工具，且大量使用於生活中，因行徑的地貌多變，不再是一成不變的平地，有了許多在斜坡上搬運的機會。特別在斜坡搬運時，因在不同角度的斜坡下搬運不同重量之物品，身體的疲勞程度也隨之不同，搬運作業中常因負載過重，造成操作人員的肌肉骨骼傷害。
1.2人工物料搬運（MMH）
大部分生活或是工業上物料搬運作業方式均已自動化與機械化，但還是有許多物料搬運的情況沒有辦法採用自動化與機械化的方式，而仍然用人工方式進行物料搬運（Hedberg, 1985; Van der Beek
and Frings-Dresen, 1995），此即為人工物料搬運。大致上，人工物料搬運作業包含抬舉（Lifting）、卸下（Lowering）、提攜（Carrying）、握持（Holding）、推（ Pushing）及拉（Pulling）等方式（Snook et al., 1978），過去文獻主要是在探討抬舉作業及提攜作業（Baril-Gingras and Lortie, 1995; Kumar et al.,1995），推拉作業則相對較未受到矚目，Baril-Gingras and Lortie（1995）研究結果指出推拉作業約佔整個人工物料搬運作業的 50％，其中，工業中經常執行推拉作業的行業則有運輸業、搬家業、倉儲業、垃圾回收業、農業、畜牧業、消防業、建築營造業、航空業、園藝業、護理業等（Winkel, 1983; Hoozemans et
al., 1998; Van der Beek et al., 1993; Baril-Gingras and Lortie, 1995）。
1.3推拉作業
Hoozemans et al.（1998）將引起推拉作業的危害因素區分成流行病學、生理學、心理物理學及生物力學等四個領域，每個領域主要可分為三類加以探討：（ 1）作業因素：距離、頻率、手把高度、溫度及推車重量等；（2）作業方式：姿勢、動作及施力等；（3）作業人員特性：性別、體重等。Mack et al.（1996）及 Lawson et al.（1993）的研究報告也將影響推車使用性的主要因素，區分為作業因素（Task Factors）、設計因素（Design Factors）、環境因素（Environment Factors）、人員因素（Operator Factors）及使用性（Usability）
1.4研究動機
過去文獻研究之實驗設計多為直線路徑或直線加轉彎或直線加上坡之路徑，研究結果並無個別討論不同坡度及載重對推車操作人員之影響，故本研究將分別欲探討在上坡坡度為5度及10度行車路徑及不同載重下對推車操作人員之影響。
1.5研究流程
本實驗研究採用雙因子設計，以受測者操作手推車作業時，不同坡度及貨物重量對於其心跳變化量及主觀自覺量表所產生之績效影響，研究流程如下圖1。
圖1、研究流程圖
2.研究方法(methods)
實驗場地以國立虎尾科技大學校園內的斜坡為主，斜坡地點分別為綜一館前方角度5度之斜坡及收發室旁角度10度的斜坡兩種路徑。推車以童軍繩索栓住以利受測者採取最自然的搬運模式，負重設定以30公斤、50公斤、70公斤的注水型塑膠旗座代替實際貨物。
因手推車把手為固定垂直於載重面，無法因應各種斜坡改變角度，而造成在斜坡上不易進行拉車作業，所以本實驗使用童軍繩固定在手推車另一端以代替把手。且因實驗場地為借用國立虎尾科技大學校園內的斜坡，如圖2及圖3，因此斜坡的粗糙度不列入探討。
2.1受測者
本實驗之受測者皆為虎尾科技大學機械設計工程系的學生，共計4名。年齡為20~30歲之成年人，性別不拘，並無慣用手之分。所有受測者皆為身體健康，無手部相關疾病及任何內、外傷。過程中將與受測者說明實驗目的、方法及程序，受測者充分了解後，開始進行實驗。
2.2實驗研究架構
本文研究架構如圖4所示。
本研究以實驗設計方式進行手推車作業，主要目的是了解各因子對於心跳變化量以及主觀負荷評量的影響。本研究設計有兩個自變項，分別為搬運坡道之角度及搬運貨物之重量。搬運坡道之角度因子有兩個水準，分別為5度與10度；搬運貨物之重量因子有三個水準分別為30、50及70公斤，因此共有6種實驗組合，且依（Murrell. 1965）公式可得知受測者在進行本實驗後，適當的休息時間約為0.0476分鐘，故本實驗休息時間訂定為1分鐘。因變項為心跳變化量以及Borg CR-10主觀負荷評量，如表1。
|
分數 |
負荷 |
分數 |
負荷 |
|
(．) |
最大限度 |
4 |
|
|
10 |
極度強烈 |
3 |
中等 |
|
9 |
|
2 |
弱 |
|
8 |
|
1 |
感覺很弱 |
|
7 |
很強 |
0.5 |
感覺非常弱 |
|
6 |
|
0 |
完全沒感覺 |
|
5 |
強 |
|
|
表1、Borg CR-10量表
2.3 實驗材料(materials)
本實驗所採用之材料為注水型塑膠旗座，如圖5，用以模擬手推車搬運時之重物，其規格為W40•H26.5cm，加水前之重量約0.85kg 加水後約10公斤，實驗材料之數量依據不同實驗重量需求往上疊加。
2.4 實驗設備(equipments)
本實驗採用之設備為手推車，如圖6、運動自覺量表(rating of perceived exertion，RPE)，主要是為探討操作員在不同坡度對於操作不同載重手推車間是否有顯著差異。
2.5 實驗過程
受測者於實驗前需自由練習操作，熟悉手推車之使用，在正式實驗前先休息1分鐘，以橈動脈量測法量測實驗前之心跳數據，之後開始正式實驗，首先，受測者以慣用手單手拉住手推車固定繩，如圖7，依照規定路線進行操作，實驗中負重為30公斤、50公斤、70公斤，分別進行2種不同坡度之實驗。每結束一項坡度實驗即填寫運動自覺量表並再次休息1分鐘。
2.6 數據收集方法(data collection and analysis)
本實驗探討坡度、重物對於使用者在操作手推車時，心跳變化量及主觀負荷程度的影響。並應用手機計時器功能來計算受測者心跳，以及Borg CR-10量表主觀量表來記錄受測者執行工作時的生理負荷情形，分數愈高，負荷程度愈大；反之，分數愈低，負荷程度愈小。利用EXCEL軟體來整理收集實資料，再匯入SPSS統計軟體來進行多變量分析檢定各項設計變量，其結果以P<0.05作為自變項有顯著影響的判定標準。
3.結果
3.1實驗結果
本文目的在探討坡度、重物對於使用者在操作拖板車時，心跳變化量及主觀負荷程度的影響。前述提到執行實驗是採用慣用手於坡度面上拉行手推車行進五公尺，而結果發現重量愈重之貨物搬運愈吃力，坡度亦是角度愈大主觀分數愈高，然而在心跳增加量方面反而不顯著，其原因可能為搬運距離不夠長而導致。
實驗過程之數據如下表2：
|
依變數：心跳增加量 |
|||||
|
來源 |
型III平方和 |
自由度 |
平均平方和 |
F檢定 |
顯著性 |
|
校正後的模式 |
1508.000 |
8 |
188.500 |
4.528 |
0.006 |
|
截距 |
3037.500 |
1 |
3037.500 |
72.958 |
0.000 |
|
角度 |
1290.667 |
1 |
1290.667 |
31.001 |
0.000 |
|
重量 |
18.250 |
2 |
9.125 |
0.219 |
0.060 |
|
角度*重量 |
46.583 |
2 |
23.292 |
0.559 |
0.583 |
|
受測者編號 |
152.500 |
3 |
50.833 |
1.221 |
0.336 |
|
誤差 |
624.500 |
15 |
41.633 |
|
|
|
總和 |
5170.000 |
24 |
|
|
|
|
校正後的總數 |
2132.500 |
23 |
|
|
|
a.R平方=.7.7(調過後的R平方=.551)
表2.心跳增加量顯著性分析
首先針對角度對於心跳增加量進行分析，透過系統分析得到表3，實驗結果顯示角度對於心跳增加量有顯著影響(F=31.001，P<0.05)，其餘因子並不顯著。所以本實驗針對心跳增加量，執行Duncan事後比較。由Duncan檢定得到表3，重量30kg、50kg、70kg的載重負荷量沒有顯著差異。
|
依變項：心跳增加量 |
||
|
重量 |
平均數 |
Duncan比較 |
|
30 |
10.2500 |
A |
|
50 |
12.3750 |
A |
|
70 |
11.1230 |
A |
|
總和 |
33.7480 |
|
表3.心跳增加量變異數分析
|
依變項：主觀自覺量 |
||
|
重量 |
平均數 |
Duncan比較 |
|
30 |
3.3750 |
A |
|
50 |
5.2500 |
B |
|
70 |
7.2750 |
C |
|
總和 |
15.9000 |
|
表4.主觀自覺評量變異數分析
而在主觀自覺量表方面可以看到不論是角度或是重量變大，主觀自覺評量分數接隨之上升，負荷程度之最大組合為10度的70公斤，最輕則為5度的30公斤，由圖8及圖9的心跳變化量及主觀自覺評量交互作用圖顯示，角度與重量在兩個因變項的平均數並無交互作用影響。
|
依變數：主觀自覺量 |
|||||
|
來源 |
型III平方和 |
自由度 |
平均平方和 |
F檢定 |
顯著性 |
|
校正後的模式 |
132.000 |
8 |
16.500 |
46.406 |
0.000 |
|
截距 |
682.667 |
1 |
682.667 |
1920.000 |
0.000 |
|
角度 |
60.167 |
1 |
60.167 |
169.219 |
0.000 |
|
重量 |
64.083 |
2 |
32.042 |
90.117 |
0.000 |
|
角度*重量 |
1.083 |
2 |
0.542 |
1.523 |
0.250 |
|
受測者編號 |
6.667 |
3 |
2.222 |
6.250 |
0.006 |
|
誤差 |
5.333 |
15 |
0.356 |
|
|
|
總和 |
820.000 |
24 |
|
|
|
|
校正後的總數 |
137.333 |
23 |
|
|
|
表5.主觀自覺量顯著性分析
圖8.心跳變化量交互作用圖
圖9.主觀自覺評量交互作用圖
接著針對，主觀評量自覺評量方面進行分析，透過統計分析得到表4，實驗結果顯示角度(F=169.21，P<0.05) 與重量(F=90.117，P<0.05)主因子效應顯著，角度與重量的交互作用不顯著。所以本實驗針對重量主因子效應，執行Duncan事後比較。由Duncan檢定得到表5，重量30kg(3.3750)、50kg(5.2500)及70kg(7.3750)的載重負荷量分別有顯著差異。
|
|
|
心跳增加量 |
主觀 |
|
心跳增加量 |
Peason相關 |
1 |
0.565** |
|
顯著性(雙尾) |
|
0.004 |
|
|
個數 |
24 |
24 |
|
|
主觀 |
Peason相關 |
0.565** |
1 |
|
顯著性(雙尾) |
0.004 |
|
|
|
個數 |
24 |
24 |
|
|
**.在顯著水準為0.01時(雙尾)，相關顯著。 |
|||
表6.心跳增加量與主觀自覺正向共變分析
相關係數報表顯示，心跳增加量與主觀評量分數之間的關聯為0.565(**)，顯著性為0.004，表示心跳增加量與主觀評量分數達到顯著的正相關，表示兩者之間會正向共變。
4.討論
相關係數報表顯示，心跳增加量與主觀評量分數之間的關聯為0.565(**)，顯著性為0.004，表示心跳增加量與主觀評量分數達到顯著的正相關，表示兩者之間會正向共變。
推、拉可被定義為手部的施力，總施力的主要合力方向為水平方向，兩者之間的差異在於手以及物品間的相對位置。「拉」指的是人在靜止狀態下，使物體以接近身體的方向運動，此時手部位置在物品之前；而「推」指的是人在靜止狀態下，使物體以遠離身體的方向運動，此時手部位置在物品之後(Baril-Gingras andLortie, 1995；Hoozemans et al.,1998)。過去文獻分析斜率對於受試者推力的影響，發現斜率越大受試者推動推車所需推力則越大，主觀評量結果也表示斜率越大(Turpin-Legendre and Meyer e t al.,2012;Glitsh et
al.,2007)，自覺施力得分也越高。Moore等人(2013)則從運動學探討斜率的影響，研究結果表示斜率越大，軀幹前屈的角度則越大。所以，上坡車行路徑的設計會增加受試者執行推/拉任務之生理與心理負荷。
因此，本研究將從上述文獻結論切入，探討手推車在斜坡的拉車作業中的心跳變化量和主觀評量分數對於斜坡角度和推車不同載重的影響，提供作業人員在斜坡最適合之操作建議。
根據重力位能公式U=mgh，由於距離固定，坡道10度之高度大於5度，高度愈高則做功愈大，故坡道為10度搬運起來比5度費力，與本實驗「心跳變化量及主觀評量對於角度有顯著影響」結果相符。
而本研究之實驗數據顯示，心跳變化量與貨物重量無顯著影響其可能原因為搬運路徑太短，由於實驗場地之限制，本實驗選用之測試距離為5公尺，若增加其搬運距離，心跳變化量也許會有不同之結果。
日後在做實驗及搬運作業於斜坡上時，可採用5度或角度較小之斜坡來進行搬運，其對人體之負荷量較小。
5.結論與建議
本實驗主要在探討坡度與重物對於使用者在操作手推車時，對於心跳變化量及主觀負荷程度的影響。而根據統計出來之結果發現，顯示主觀負荷量方面，對於物重及坡度大小皆有顯著；反之，心跳變化量只對坡度大小有顯著影響，物重對於心跳變化量則不顯著，其可能原因為搬運距離過於短，使受測者搬運時間不夠長所導致。日後若有機會朝本實驗相關方面進行研究，可考慮增加坡道距離，其可能會有不同之結果。
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