人體工程學(xué)（也稱(chēng)為人為因素）是一門(mén)以工人為中心的科學(xué)，它整合了來(lái)自各個(gè)相關(guān)學(xué)科的原理和數(shù)據(jù)，并將其應(yīng)用于工作設(shè)計(jì)。人體工程學(xué)側(cè)重于人與工作環(huán)境、工具和設(shè)備、技術(shù)和其他工人之間的相互作用。人體工程學(xué)設(shè)計(jì)考慮了人類(lèi)的身體和認(rèn)知能力，根據(jù)工人的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，使工作適合工人，可以平衡技術(shù)和自動(dòng)化的使用與人類(lèi)技能。人類(lèi)非常擅長(zhǎng)靈活的決策，執(zhí)行不同的任務(wù)和工作流程的整合。自動(dòng)化和機(jī)械支持簡(jiǎn)單、高度重復(fù)或艱巨的任務(wù)。

人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是提高人類(lèi)在工作世界中的表現(xiàn)和幸福感（Wilson，2000）。這樣做還可以提高工作系統(tǒng)的工作質(zhì)量和效率。人體工程學(xué)通過(guò)提高工人的可持續(xù)性和最大限度地提高績(jī)效，為組織的經(jīng)濟(jì)健康和可持續(xù)性做出貢獻(xiàn)。對(duì)利潤(rùn)的其他貢獻(xiàn)包括降低生產(chǎn)力損失、質(zhì)量缺陷、傷害和員工流動(dòng)造成的成本。對(duì)簡(jiǎn)單的工程干預(yù)措施進(jìn)行投資，如適當(dāng)?shù)囊埔汗ぞ吆透倪M(jìn)的工作空間設(shè)計(jì)，結(jié)合高效的方案和持續(xù)改進(jìn)的流程，可以幫助降低組織的成本。

1.在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)
手動(dòng)微量移液本質(zhì)上是重復(fù)的，主要使用拇指施加力來(lái)吸出和分配少量液體。長(zhǎng)時(shí)間使用移液器與身體不適和受傷有關(guān)。發(fā)現(xiàn)女性實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員的手部和肩部疾病比一般女性國(guó)家雇員更普遍（Bj?rksten 等人，1994 年），與對(duì)照人群相比，移液器使用者報(bào)告肘部和手部不適的頻率明顯更高（David 等人，1997 年）。
操作移液器所需的力是影響肌肉骨骼疾病 （MSD） 風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)因素，例如肌腱炎、肌肉拉傷和腕管綜合征。使用手動(dòng)移液器時(shí)，通常在連接吸頭并完全分配液體（例如，吹出）時(shí)發(fā)現(xiàn)最大的總手力;根據(jù)移液器的設(shè)計(jì)，吸頭彈出可能比分配需要更大的力（Lu等人，2008）。
手動(dòng)移液力的重復(fù)性也值得關(guān)注。與非重復(fù)性高力任務(wù)或重復(fù)性低力任務(wù)相比，需要以高重復(fù)率施加高力的任務(wù)具有顯著更大的MSD風(fēng)險(xiǎn)（Silverstein，1987）。其他研究澄清說(shuō)，對(duì)于腕管綜合征，施加的手力是發(fā)生損傷的主要危險(xiǎn)因素，只有當(dāng)用力是“有力的”時(shí)，重復(fù)才是一個(gè)危險(xiǎn)因素（Kapellusch 等人，2015 年）。

一些常見(jiàn)的移液實(shí)踐會(huì)增加這些人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)因素的暴露，包括：

• 將移液器敲擊到尖端需要增加對(duì)移液器的握力。
• 用握住移液器的同一只手調(diào)整體積需要捏握，同時(shí)手腕姿勢(shì)不當(dāng)。
• 使用手動(dòng)多通道移液器時(shí)向前彎曲手腕會(huì)增加壓力，因?yàn)槭滞笄鷷r(shí)正中神經(jīng)壓力增加（Rempel 等人，1998 年）。
• 在標(biāo)準(zhǔn)移液周期內(nèi)執(zhí)行增加柱塞重復(fù)次數(shù)的任務(wù)，例如混合和分裝。
• 反向移液會(huì)增加柱塞的持續(xù)力和相關(guān)的肌肉疲勞。
• 連續(xù)手動(dòng)移液超過(guò)一小時(shí)會(huì)增加手部和肩部受傷的風(fēng)險(xiǎn)（Holm JW 等人，2016 年；Bj?rksten MG 等人，1994 年；David 等人，1997 年；El-Helaly 等人
  重復(fù)性劇烈運(yùn)動(dòng)的肌肉疲勞也會(huì)對(duì)表現(xiàn)產(chǎn)生負(fù)面影響。研究表明，類(lèi)似于移液中使用的肌肉群的疲勞會(huì)導(dǎo)致任務(wù)性能的準(zhǔn)確性和精確度降低（Jaric等人，1999;Huysmans 等人，2008 年）。同樣，隨著肌肉疲勞，力輸出變得更加多變，這會(huì)影響任務(wù)精度（Lippold，1981;Lorist 等人，2002 年;Hunter 等人，2004 年;Huang 等人，2006 年）。
  準(zhǔn)確度和精密度對(duì)于實(shí)驗(yàn)室工作的成功至關(guān)重要，尤其是在涉及移液器時(shí)。除非完全自動(dòng)化，否則工作是以人為本的，因此使用以人為本的設(shè)計(jì)原則是提高工人可持續(xù)性的理想方法。在新實(shí)驗(yàn)室或工藝的設(shè)計(jì)階段應(yīng)用人體工程學(xué)，或通過(guò)對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的持續(xù)設(shè)備和工藝改進(jìn)，可以改善工作場(chǎng)所，減少對(duì)工人的體力和精神要求。改善工作條件可以改善工人的幸福感和舒適度，并降低疲勞程度。這反過(guò)來(lái)又提高了工作績(jī)效——更快、更可靠地執(zhí)行更輕松的任務(wù)。

2.實(shí)驗(yàn)室中以人為本的設(shè)計(jì)
選擇移液器時(shí)，請(qǐng)考慮以下特點(diǎn)，以盡量減少人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)因素的影響：
1>指鉤。帶有指鉤的移液器有助于被動(dòng)握持，從而最大限度地減少握力；旋轉(zhuǎn)指鉤可改善移液器的貼合度，適合手掌大小各異的用戶群體。
2>握柄直徑。移液器應(yīng)握在手中舒適；對(duì)于手掌較大的用戶，應(yīng)考慮使用直徑較大的移液器。
3>旋轉(zhuǎn)頭。帶有旋轉(zhuǎn)頭的多通道移液器通過(guò)旋轉(zhuǎn)移液器與板對(duì)齊，而不是彎曲手腕，從而促進(jìn)中立的手腕姿勢(shì)。
4>柱塞力。檢查單通道和多通道移液器在尖端有液體的情況下按壓柱塞的力；比較不同移液器之間的力以找到最小的力；考慮使用電子移液器進(jìn)行重復(fù)性任務(wù)。
5>柱塞高度。檢查整個(gè)體積范圍內(nèi)的柱塞高度（范圍高端的柱塞會(huì)更高），以盡量減少拇指過(guò)度伸展。基于握力和力效率的生物力學(xué)模型發(fā)現(xiàn)，男性的最佳柱塞高度為 3 厘米，女性的最佳柱塞高度為 2 厘米（Kim 和 Freivalds，2018 年）。
6>重量。較輕的移液器需要較少的肌肉力量來(lái)握住；由于電池和馬達(dá)的原因，電子移液器可能更重；對(duì)于多通道移液器，研究如何平衡手中的重量分布以最大限度地減少手腕壓力。
7>吸頭連接。移液器錐體和吸頭設(shè)計(jì)、吸頭配合和連接方法都會(huì)影響連接吸頭所需的力量——使用不合適的吸頭會(huì)增加握力來(lái)連接和拇指按壓以彈出吸頭；采用低力連接方法設(shè)計(jì)的移液器，或具有觸覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)連接反饋的移液器，可減少暴露。
8>吸頭彈出。不同品牌的移液器之間的力量可能有很大差異，并且會(huì)影響拇指和手腕的疲勞和勞損，尤其是對(duì)于多通道移液器；具有電子吸頭彈出功能的電子移液器可消除整個(gè)移液循環(huán)的壓力；采用低力
9>吸頭彈出方法的手動(dòng)移液器可減少拇指按壓力。
10>音量調(diào)節(jié)和編程菜單。帶有清晰顯示屏的移液器直觀易讀，可促進(jìn)頸部保持中立姿勢(shì)并減少認(rèn)知負(fù)荷。
11>對(duì)稱(chēng)性。帶有顯示屏的移液器設(shè)計(jì)允許左右手使用，用途更廣泛。
12>準(zhǔn)確度和精確度。查閱用戶手冊(cè)以確認(rèn)校準(zhǔn)后的移液器符合必要的規(guī)格，以保持質(zhì)量并減少返工。

電子移液器通過(guò)內(nèi)置功能和移液程序減少力量、重復(fù)并提高效率。對(duì)于涉及更高重復(fù)性或更大力量的任務(wù)，應(yīng)考慮使用電子移液器，例如：

• 混合
• 等分或多次分配
• 連續(xù)稀釋
• 洗板
• 長(zhǎng)移液序列的生物測(cè)定（例如 ELISA）
• 重復(fù)手動(dòng)移液
• 高精度任務(wù)（Asundi 等人，2005 年）
• 使用粘性流體（Asundi 等人，2005 年）

符合人體工程學(xué)的移液實(shí)踐
根據(jù)已知的移液風(fēng)險(xiǎn)和常見(jiàn)的增加暴露的技術(shù)，建議采取以下做法：

• 使用合適的尖端并輕輕按壓以連接和彈出。
• 保持手腕伸直 - 重新定位身體，轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)子和/或旋轉(zhuǎn)移液器頭。
• 用雙手調(diào)整音量并設(shè)置或更改程序。
• 連續(xù)手動(dòng)移液時(shí)間不得超過(guò)一小時(shí)。
• 使用電子移液器進(jìn)行重復(fù)或劇烈工作，例如混合、分裝、處理粘稠液體、高精度工作、連續(xù)稀釋和/或長(zhǎng)序列。
• 經(jīng)常進(jìn)行短暫休息以防止疲勞并促進(jìn)持續(xù)恢復(fù)。
• 規(guī)劃工作流程以提供全天的各種活動(dòng)。
• 設(shè)置工作站以促進(jìn)中立的身體姿勢(shì)。
• 定期進(jìn)行移液器維護(hù)和校準(zhǔn)

3.工作站設(shè)置和姿勢(shì)之間的聯(lián)系
物理工作空間的設(shè)計(jì)以及使用的工具決定了工作姿勢(shì)。工作臺(tái)面的位置決定了手臂、肩膀和背部的位置。椅子的高度和大小決定了腿和背部的位置。視覺(jué)目標(biāo)的位置決定了頭部、頸部和背部的位置。以非中立或笨拙的姿勢(shì)工作會(huì)增加疲勞、不適和患 MSD 的風(fēng)險(xiǎn)。如前所述，這些負(fù)面的身體結(jié)果也會(huì)對(duì)任務(wù)績(jī)效產(chǎn)生負(fù)面影響。在實(shí)驗(yàn)室中觀察到的常見(jiàn)尷尬姿勢(shì)是頸部向前彎曲以在工作臺(tái)上查看孔板，坐在實(shí)驗(yàn)室凳子上時(shí)背部變圓，使用血清移液器輔助工具時(shí)手臂向前和向上伸入頭罩內(nèi)，以及微量移液時(shí)拇指伸展并彎曲手腕。

精心設(shè)計(jì)的工作站為身體提供足夠的間隙和支撐，并允許工人輕松取用他們的工具和用品。由于人類(lèi)的體型各不相同，因此將可調(diào)節(jié)性設(shè)計(jì)到工作站中是理想的選擇，而調(diào)整工作站以適當(dāng)?shù)剡m應(yīng)每個(gè)人對(duì)于促進(jìn)中性身體姿勢(shì)至關(guān)重要。

在開(kāi)始使用新的工作臺(tái)或工作罩之前，花點(diǎn)時(shí)間遵循這些簡(jiǎn)單的設(shè)置技巧可以提高舒適度和任務(wù)執(zhí)行力：

• 清理工作臺(tái)下方的空間，以便椅子可以靠近。
• 調(diào)整椅子高度（或工作臺(tái)高度，如果可調(diào)節(jié)），使工作表面處于或略低于休息肘部的高度。
• 坐在座位上較深，以獲得更好的腰部支撐。
• 將腳放在地板或腳凳上。
• 將常用工具放置在距離工作臺(tái)邊緣 15 英寸（40 厘米）以內(nèi)的位置，并按邏輯順序放置，以盡量減少伸手

站姿工作非常適合涉及較大動(dòng)作、增加移動(dòng)性或需要大量用品的工作。當(dāng)椅子無(wú)法調(diào)整到足夠高以使肘部高于工作臺(tái)面時(shí)，站姿也是一個(gè)很好的解決方案。
與坐姿一樣，工作臺(tái)面應(yīng)位于肘部水平或略低于肘部水平，以便在站立實(shí)驗(yàn)室工作期間保持放松的肩膀姿勢(shì)和挺直的頸部。對(duì)于身材較高的人來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)工作臺(tái)可能遠(yuǎn)低于肘部水平，這會(huì)導(dǎo)致頸部和背部姿勢(shì)尷尬。通過(guò)將工作臺(tái)抬高到高臺(tái)來(lái)解決這種不匹配問(wèn)題，可以使雙手在肩膀和腰部水平之間工作，從而促進(jìn)中立的頸部和背部姿勢(shì)。
鑒于移液和實(shí)驗(yàn)室工作的精確性質(zhì)，任務(wù)的視覺(jué)要求通常會(huì)將頭部向下或向前拉，從而造成尷尬的頸部和背部姿勢(shì)。使用符合人體工程學(xué)的工具將移液容器定位成一定角度，可以使工作更容易看到，從而改善頸部姿勢(shì)。各種斜角支架可用于試管、孔板、試管架、培養(yǎng)皿、燒瓶和瓶子。在孔板后面使用孔板方向卡可以通過(guò)提高視力來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)頸部姿勢(shì)。

4.投資于人才
投資于符合人體工程學(xué)的移液工具、改進(jìn)的工作空間設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)募夹g(shù)培訓(xùn)等解決方案可以降低組織的成本。簡(jiǎn)單的成本效益分析表明，符合人體工程學(xué)的干預(yù)措施通常在一年內(nèi)就能收回成本（Goggins 等人，2008 年）。
人體工程學(xué)干預(yù)措施的基本貨幣效益包括通過(guò)減少風(fēng)險(xiǎn)暴露來(lái)避免傷害成本，以及通過(guò)提高效率或生產(chǎn)力來(lái)節(jié)省時(shí)間。受傷有直接費(fèi)用，例如醫(yī)療費(fèi)用、保險(xiǎn)費(fèi)、政府罰款（例如 OSHA）、訴訟和使用殘疾補(bǔ)助金。此外，工傷還會(huì)產(chǎn)生間接成本，包括生產(chǎn)力下降、文書(shū)工作增加、員工不滿、積極性降低、工作質(zhì)量下降和工人流動(dòng)率增加。間接成本往往大于直接成本，其嚴(yán)重程度與傷害的嚴(yán)重程度成反比。傷害越不嚴(yán)重，間接成本與直接成本的比率就越高。
20 名實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)室工作，全職工作每小時(shí)收入 40 美元。在該實(shí)驗(yàn)室中，有 3 年的 MSD 合并病史，包括手/腕拉傷（2 例）、肌腱炎（3 例）和腕管綜合征（1 例）。五套 3 電子移液器入門(mén)套件花費(fèi)了該公司 17,500 美元。額外費(fèi)用為 450 美元。

減少傷害和提高生產(chǎn)力并不是人體工程學(xué)干預(yù)措施唯一可量化的好處。通常報(bào)告的福利還包括減少損失的工作日、限制工作日和工人賠償費(fèi)用。與質(zhì)量、營(yíng)業(yè)額和缺勤有關(guān)的其他好處也經(jīng)常被報(bào)道（Goggins等人，2008年）。傷害發(fā)生在我們要求最多的身體部位——那些使用最頻繁、用力最強(qiáng)的部位。但是，受傷的風(fēng)險(xiǎn)取決于更多因素，而不僅僅是工作期間累積的體力消耗。