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作者:黃宗正(2001-06-16);推薦:徐業良(2001-06-16)
附註:本文為行政院勞委會委託計畫「防音防護具舒適性能評估研究(二)-改善技術」之部分成果。

防音耳罩舒適性能主觀人體實測實驗規劃

1. 實驗目的

「防音防護具舒適性能評估研究」前期研究計畫內,已實施問卷調查並依據統計結果制訂出受測者所重視的舒適性能指標,並結合CNS中國國家標準【1】與EN歐洲國際標準【2】規範完成舒適性能評估測試機台的設計製作,可藉以評估數項防音防護具舒適性能指標,包括耳罩夾緊力、散熱性、密合度、重量,與耳塞壓力等項目,成功將舒適性評估方式由主觀個人感受轉換為客觀測試數據。然而目前以舒適性能評估測試機台測得之數據與受測者主觀舒適度感受間對應關係尚無法被直接驗證,意即目前各舒適性能指標之舒適數值範圍尚未確立。因此本研究擬藉由主觀人體實測之實施,進一步訂定出夾緊力、散熱性、密合度與重量等舒適性能指標的舒適數值範圍,期對於防音耳罩舒適化設計能帶來實質助益。

主觀人體實測實驗規劃包括防音耳罩夾緊力、散熱性、重量等三個舒適性項目,目的希望一方面將目前已完成之防音耳罩測試數據資料與使用者實際佩戴主觀感受相互對照,以驗證測試設備適用性及正確性,並初步推斷舒適度數值之概略趨勢;另一方面則針對各項舒適性能指標,提供於單一舒適性能指標上舒適度表現程度不同的防音耳罩樣本,或設計製作可調整舒適性指標數值的實驗用防音耳罩,交由受測人員實際,依照實驗規範針對受測者篩選、測試程序、與實施環境等條件加以限制,並於實際佩戴後以問卷(主觀評量)方式記錄受測者感受。問卷資料經統計後分析各受測者對於各項舒適性能指標所選擇之舒適數值範圍,並比較不同受測者間感覺是否具顯著差異。

另外,於實驗程序與問卷內容規劃完成後先實施前測,以確認規劃內容是否能表現明顯趨勢供研究人員評估判斷舒適性能指標數值範圍,並依前測過程中的實際經驗修改實驗規劃內容。依前測結果修正後,即尋求業界廠商實際進行人體實測。

2. 實驗規劃

本節中將針對人體實驗受測人員篩選、防音耳罩樣本選擇、實驗進行環境、問卷內容,與實驗程序等項目進行整體性規劃。

2.1 受測者資格篩選

主觀人體實測的受測者條件參考行政院勞委會「防音防護具性能測試規範」與「防音防護具主觀性能測試」等相關研究【34】之規定,對受測者本身身體條件加以限制,期使受測人員樣本與實驗結果具備適用性、合理性,與代表性。唯前述研究中因進行聲音衰減性能測試之需要,必須確實測量受測者聽力閾值,但本計畫主要目的為評估防音耳罩舒適性能,故參與主觀人體實測之受測者僅需聽力正常即可。

依據「防音防護具主觀性能測試」研究【4】之受測者選擇條件,人體實測時除要求受測者聽力需正常外,考量實驗樣本應與真實情況應儘量相仿,故選則平日有佩戴耳罩需求之勞工作為受測者,一方面透過問卷反應出的結果能更切合勞工實際需求,一方面亦使實驗過程接近真實使用情形。經過整理,將選擇受測者之條件條列如下:

(1)       考慮受測者統計分析樣本之代表性與實驗實施之客觀環境條件限制,本實驗接受測試人數共為30名,分兩次實施,每次實驗15名受測者(前述「防音防護具主觀性能測試」研究中每次實驗受測者的數量為16名)

(2)       受測者選擇平日於高噪音作業環境下佩戴防音耳罩工作之勞工,受測者聽力正常且無重大疾病或手術。

(3)       因防音耳罩佩戴狀況受頭形尺寸影響甚鉅,故受測者頭型尺寸需加以記錄、篩檢,記錄項目包括耳珠間距、耳珠至頭頂距離、耳部尺寸等,並需將尺寸資料確實填寫於問卷內。尺寸篩檢項目中最重要者為耳珠間距離,為避免耳罩夾緊力受耳珠間距影響,參考行政院勞委會近期公佈之人體計測資料【5】,國人中型頭形尺寸之頭部寬度(即耳珠間距)為150mm,故訂定受測人員耳珠間距需限制在150±10mm之範圍內。

(4)       對於符合前述條件受測人員採用隨機取樣方式篩選,對於受測人員平日工作性質、作業環境狀況、性別,年齡等條件不作特別限制,唯需於問卷內填附個人相關資料。

(5)       因受測樣本數較少,故要求受測者需確實填寫問卷資料,且發給簡單紀念品作為酬勞。

2.2 受測防音耳罩樣本

主觀人體實測使用現有部分市售防音耳罩作為樣本,先行針對市售防音耳罩樣本進行測試後,由受測防音耳罩中挑選特定樣本數款,經過加工處理製作出於單一舒適性指標表現上具差異性之樣本,再交由受測人員實際佩戴進行人體實測。實驗時不同舒適性能指標狀態之耳罩樣本以編號方式區分,受測者本身並不知道目前佩戴的防音耳罩其確實舒適性能指標測量值為何,如此可避免受測者受數值印象影響本身主觀判斷。而不同舒適性能指標實驗使用之防音耳罩樣本,應配合不同實驗項目予以加工設計,以期實測時除欲評估的舒適性指標之外,各耳罩樣本於其他舒適性能指標之表現能夠一致。

2.3 實驗環境

前測實驗環境為元智大學地下室機械系實習工廠,該工廠內設置有CNC機械加工室,背景噪音量穩定,實驗進行時將控制場地背景噪音量,以模擬勞工平日使用防音耳罩的工作場所。實際測試之實驗環境即為勞工平日工作環境。

2.4 問卷設計

問卷內容主要包含以下三大類資訊:受測者個人資訊、實驗環境資訊,與舒適性能評估資訊,問卷實際內容請參閱附錄1

1. 受測者個人資訊

此部份資訊紀錄受測者本身身體條件與狀況,內容包括受測者性別、年齡、頭型尺寸資料、工作性質、健康狀況(尤著重於聽力方面)、平日使用防音耳罩情形與佩戴習慣等資訊,其中受測人員聽力狀況可參考行政院勞委會實施之聽力保護計畫,針對高噪音工作環境勞工實施定期聽力檢查的結果,確保受測勞工均瞭解本身聽力是否健康。

2. 實驗環境資訊

前測實驗環境為元智大學地下室機械系實習工廠之CNC機械加工室,背景噪音量固定,實際測試之實驗環境即為勞工平日工作環境。此部份資訊由研究人員另行紀錄於實驗環境紀錄表內,該表內容請參閱附錄2,研究人員應於實驗進行前詳細記錄實驗實施之時間、場所、作業場地性質、空氣溫溼度、環境背景噪音量等實驗進行環境資訊。

3. 舒適性評估資訊

問卷中針對個別舒適性能指標設計舒適度評估之內容,期望受測者以主觀評分方式表達各受測防音耳罩樣本間舒適度表現差異。

2.5 實驗程序

人體實測進行前先行對所有受測者進行頭型尺寸量測,並將量測結果確實填付於問卷紀錄內。之後研究人員將受測者編號分組(每組5人)並各自帶開,每組分別針對該組實驗之目的、項目(目前實驗之性能指標)、程序,與注意事項加以說明,並將實驗場所環境資料加以紀錄於實驗環境紀錄表內。

單項舒適性能指標完成實測後,3組人員依序輪換測試項目,以期有效利用時間,避免受測者因實驗時間冗長出現不耐情緒影響作答。舒適性能指標人體實測的整體程序如下圖1,每組5人進行一項舒適性指標人體實驗,各組準備有於單一舒適性指標上表現不同之防音耳罩樣本供受測人員佩戴。

各組實驗受測者於挑選該組實驗防音耳罩樣本時依照隨機取樣原則進行,於更換佩戴不同程度舒適性指標之防音耳罩時,並不依照編號或特定順序輪流佩戴,而是由受測人員自行選擇,隨機拿取其中一具樣本佩戴,研究人員於各受測者佩戴後將樣本耳罩編號與受測者佩戴後感受加以紀錄。而為讓每一具防音耳罩被受測者拿取佩戴的機率更為平均,各組實驗更換防音耳罩樣本的次數,為該組實驗提供耳罩樣本數之2倍。

1. 舒適性評估實驗進行流程圖

實驗除依照程序進行外尚需注意以下事項:

(1)       為避免受測者感覺混淆造成實驗結果錯誤,每組每次實施測試僅針對單一舒適性能指標進行評估

(2)       受測者須於實驗開始前應避免身體過度運動造成實驗結果差異性。

(3)       實驗進行前測試人員應將測試進行之程序步驟與要求確實告知所有受測者,並確定所有受測者均能正確適當地佩戴受測防音耳罩樣本,以確保實驗品質。

(4)       實驗進行前測試人員需針對實驗環境資訊,包括溫溼度範圍背景噪音量大小、工作場所特性等事項詳細加以記錄。

(5)       受測者於實驗進行時需拿掉眼鏡、耳環、助聽器,及將蓋住耳朵之長髮撥開,並不可於口中嚼食食物,以免影響防音耳罩佩戴。

3. 實驗實施

以下針對三項項舒適性主觀人體實測項目之進行細節加以規範。

3.1 防音耳罩夾緊力實驗

1. 受測者

因應夾緊力實驗需求,考量頭型尺寸差異對佩戴時夾緊力大小會造成絕對影響,故實施夾緊力主觀人體實驗時需限制受測者頭型尺寸範圍,包括兩耳珠間距、耳珠至頭頂距離、耳部尺寸等項目,且需將尺寸資料確實記錄於問卷內,其中最重要者為耳珠間距離(即頭部寬度),經參考行政院勞委會公佈之國人人體計測資料,受測人員耳珠間距離限制於150±10mm之範圍內;其他身體狀況限制則如前節受測者篩選條件所述。

2. 防音耳罩樣本

以舒適性能評估測試機台對市售耳罩夾緊力試驗結果,所有測試耳罩夾緊力值差異約介於616N之間,整體分布範圍與個體差異較大,但所有受測耳罩於小、中、大頭型下之夾緊力平均值均在9.5±1N範圍內(三頭型下夾緊力平均值分別為8.99.510.6N),且16N已超過CNS標準耳罩夾緊力測試規定之上限14N,故以10N為中間值向上下擴展,於人體實驗進行前先行設計製作一系列夾緊力值分別為68101214N之防音耳罩作為實驗用樣本。另外,考量各耳罩樣本散熱性、重量、製作材質等性質各異,恐對實驗人員感受造成影響,故對於夾緊力以外之其他舒適性指標進行控制,控制方式為由現有市售樣本中選擇5具夾緊力分別為68101214N,且頭帶部分重量類似的防音耳罩,更換上統一款式的耳殼護蓋。完成之夾緊力實驗樣本耳罩如圖2

2. 夾緊力人體實驗使用之樣本耳罩

3. 實驗程序

耳罩夾緊力主觀人體實測依照下列程序進行:

(1)       研究人員先行向受測者說明實驗目的、項目(目前實驗之性能指標)、進行程序,與注意事項,並將實驗場所環境資料加以紀錄於實驗環境紀錄表內。

(2)       研究人員分別將5具防音耳罩交由受測者自由選擇佩戴,同時於選擇完畢後紀錄下各受測者所選樣本耳罩編號,並確認受測者佩戴情況。

(3)       每具防音耳罩之佩戴時間,參考CNS耳罩夾緊力試驗之規範,量測耳罩夾緊力之時間為佩戴後120±5秒【1】,而本實驗為使受測者能夠於穩定之夾緊力下進行判斷,故人體實驗佩戴時間延長為240±10秒。

(4)       每次佩戴後均統一集中所有防音耳罩樣本,再讓每位受測者由所有耳罩中隨機挑選下一具欲佩戴之樣本,其中亦包含重複拿取的情形。

(5)       受測者於實驗過程中之活動不加以限制,但以不影響防音耳罩佩戴狀況為原則。

(6)       每次受測者佩戴完實驗樣本後,即填寫問卷紀錄個人感受與進行評比。

(7)       輪換下一組受測者進行實驗。

3.2 防音耳罩散熱性實驗

1. 受測者

耳罩散熱性主觀人體實測之受測者條件與耳罩夾緊力實驗相同,需注意受測者頭型尺寸符合國人中型頭型尺寸,並應於問卷資料中記錄受測者耳部尺寸大小。

2. 防音耳罩樣本

參考舒適性能評估測試機台耳罩散熱試驗之結果,耳罩內部溫度差異介於攝氏30度至36度之間,因溫度值分布範圍較小,故由現有市售樣本中選擇夾緊力受頭部尺寸影響較小者,以其頭帶結構作為裝配基礎,將散熱測試結果於中型頭型上佩戴時耳殼護蓋內溫度分別為攝氏30323436度之防音耳罩耳殼護蓋部位拆卸下來,統一裝設於此頭帶構造上,形成一組散熱性能具有差異但其他舒適性指標相似之耳罩樣本。修改完成的耳罩樣本如圖3

3. 散熱性人體實驗用之耳罩樣本

3. 實驗程序

耳罩散熱性主觀人體實測依照下列程序進行:

(1)       研究人員向受測者說明實驗目的、項目(目前實驗之性能指標)、進行程序,與注意事項,並將實驗環境資料詳細紀錄於實驗環境紀錄表。

(2)       研究人員將防音耳罩發給受測者自行選擇佩戴,同時於選擇完畢後紀錄下各受測者所選樣本耳罩編號,並確認受測者佩戴情況。

(3)       每具防音耳罩佩戴時間參考前期計畫內實施耳罩散熱性試驗之程序,待耳殼護蓋內溫度平衡之時間為5分鐘。而為避免樣本耳罩本身溫度因佩戴頻繁而導致起始溫度差異,於前一位受測者佩戴後應再經過5分鐘後再交給下一位受測者佩戴。

(4)       每次佩戴後均統一集中所有防音耳罩樣本,再讓每位受測者由所有耳罩中隨機挑選下一具欲佩戴之樣本。

(5)       受測者於實驗過程中應避免過度激烈之身體活動,以免影響散熱性評估結果,並應以不影響防音耳罩佩戴狀況為原則。

(6)       每次受測者佩戴完實驗樣本後,即填寫問卷紀錄個人感受與進行評比。

(7)       輪換下一組受測者進行實驗。

3.3 防音耳罩重量實驗

1. 受測者

耳罩重量主觀人體實驗受測者資格,除參照前述實驗計畫內容之受測人員資格篩選條件外並無特殊限制。

2. 防音耳罩樣本

參考防音耳罩重量測試結果,現有防音耳罩樣本重量分布範圍由113.8公克至323.3公克,故挑選重量較輕為130公克之防音耳罩作為人體實測樣本,再於該耳罩添加特定重量以區分等級。經篩選後發現“BILSOM Loton 2401”耳罩重量約為130公克,以此款耳罩6具作為測試樣本分別適度添加重量。重量添加等級以40公克為間距逐次增加(即6具耳罩重量分別為130170210250290330公克),添加方式為將鉛塊固定於耳殼護蓋內部。

3. 實驗程序

耳罩重量主觀人體實測依照下列程序進行:

(1)       研究人員向受測者說明實驗目的、項目(目前實驗之性能指標)、進行程序,與注意事項,並將實驗環境資料詳細紀錄於實驗環境紀錄表。

(2)       研究人員將防音耳罩樣本發給受測者自行選擇佩戴,同時於選擇完畢後紀錄下各受測者所選樣本耳罩編號,並確認受測者佩戴情況。

(3)       每具防音耳罩之佩戴時間與耳罩夾緊力主觀人體實驗相同為240±10秒。

(4)       每次佩戴後均統一集中所有防音耳罩樣本,再讓每位受測者由所有耳罩中隨機挑選下一付欲佩戴之樣本。

(5)       受測者於實驗過程中之活動不加以限制,但以不影響防音耳罩佩戴狀況為原則。

(6)       每次受測者均佩戴完該付實驗樣本後,即填寫問卷紀錄個人感受與進行評比。

(7)       輪換下一組受測者進行實驗。

研究人員於每組受測人員填寫問卷完畢後,可先行檢查問卷作答情形並要求作答情況不佳之受測人員進行補遺,以確保問卷作答情形。待各組實驗人員均作答完畢後統一收齊問卷進行統計分析。

參考文獻

1.      CNS T2012 8454 ; 1982, 防音防護具.

2.      “Hearing Protectors – General requirement – Part 1: Earmuffs,” EN 352-1, 1993.

3.      「聽力防護具性能測試規範」,勞工安全衛生研究報告,行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所,八十三年度研究計畫,IOSH83-H344

4.      「防音防護具主觀性能測試研究」,勞工安全衛生研究報告,行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所,八十七年度研究計畫,IOSH87-H341


附錄1. 防音耳罩舒適性能主觀人體實驗問卷

您好,首先感謝您協助填寫此份問卷。本問卷是為行政院勞工安全衛生研究所之「防音防護具舒適性能研究(二)-改善技術」計畫而設計的,本計畫目的在於提昇防音耳罩舒適性,以提昇勞工佩戴意願,使防音耳罩能夠確實達到聽力保護功能。希望您在實際佩戴本計畫提供之樣本耳罩之後,協助完成此份問卷,以使我們能夠瞭解勞工朋友實際使用防音耳罩時的個人感受與需求。本問卷一份4頁,採不記名方式進行,調查內容與結果將僅運用於此研究計畫內,敬請放心作答。您所提供的資料將對本計畫帶來極大貢獻,對於您的協助我們致上由衷的感謝。

計畫執行單位:元智大學機械工程研究所,最佳化設計實驗室

計畫主持人:徐業良教授

研究助理:黃宗正

計畫執行單位聯絡電話:(034357020

聯絡單位:行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所

聯絡人:洪粕宸助理研究員

聯絡電話:(0287701576

問卷編號:□□□

1. 受測者個人資訊

以下問題請您依照本身情形填寫,或於□內勾選:

1.1      您的受測者編號:____  ____(例如編號6號即填 _0_  _6_

1.2      請填寫下列有關您頭部尺寸的資料。

頭形尺寸項目

圖例

測量值(單位:mm

兩耳珠間距離

 

耳珠至頭頂距離

 

耳長

 

外耳突長

 

1.3      請問您的性別?

□男                 □女

1.4      請問您的年齡?

18歲至24       25歲至34        35歲至44

45歲至54       55歲至60        60歲以上

1.5      您本身的聽力健康是否符合勞工聽力保護計畫標準,屬於正常範圍?

□是                              □否

1.6      請問您一天必須佩戴防音耳罩多少時間?

□未滿1小時         12小時        23小時

34小時         45小時        56小時

67小時         78小時        8小時以上

2. 舒適性評估資訊

2.1 夾緊力評估

請依照您個人的感覺,針對各編號防音耳罩之舒適程度□內以ˇ符號勾選。

   耳罩編號     無特殊感覺  有點緊     很緊     非常緊   無法忍受

1. ________……………………………………………………

2. ________……………………………………………………

3. ________……………………………………………………

4. ________……………………………………………………

5. ________……………………………………………………

6. ________……………………………………………………

7. ________……………………………………………………

8. ________……………………………………………………

9. ________……………………………………………………

10. ________………..…………………………………………

2.2 散熱性評估

請依照您個人感覺之散熱性程度,針對各編號防音耳罩之舒適程度在□內以ˇ符號勾選。

耳罩編號     無特殊感覺  有點熱     很熱     非常熱   無法忍受

1. ________……………………………………………………

2. ________……………………………………………………

3. ________……………………………………………………

4. ________……………………………………………………

5. ________……………………………………………………

6. ________……………………………………………………

7. ________……………………………………………………

8. ________……………………………………………………

2.3 重量評估

請依照您個人感覺之重量,針對各編號防音耳罩之舒適程度在□內以ˇ符號勾選。

耳罩編號     無特殊感覺  有點重     很重     非常重   無法忍受

1. ________……………………………………………………

2. ________……………………………………………………

3. ________……………………………………………………

4. ________……………………………………………………

5. ________……………………………………………………

6. ________……………………………………………………

7. ________……………………………………………………

8. ________……………………………………………………

9. ________……………………………………………………

10. ________………..…………………………………………

11. ________………..…………………………………………

12. ________………..…………………………………………

非常感謝您協助我們完成這份問卷,再次感謝您的配合。若是您對此份問卷或此項研究計畫有任何問題,可以與本計畫的聯絡人聯絡(聯絡人姓名與電話如頁首所附),我們將竭誠為您解答。


附錄2. 實驗環境紀錄表

時間與場所資訊

實驗日期

       

實驗地點

 

   

 

場所性質

 

實驗時間

起始時間

 

結束時間

 

共歷經      小時     

實驗人數

所屬公司

 

實驗項目

1.夾緊力實驗

2.散熱性實驗

3.重量實驗

 

 

 

實驗環境紀錄

空氣溫度

最高溫度

最低溫度

空氣溼度

 

背景噪音量

dB

實驗執行單位:元智大學機械工程研究所

實驗人員:____________________(簽章)

紀錄人員:____________________(簽章)