如何减少实验室中的重复性劳损？

人体工程学（也称为人为因素）是一门以工人为中心的科学，它整合了来自各个相关学科的原理和数据，并将其应用于工作设计。人体工程学侧重于人与工作环境、工具和设备、技术和其他工人之间的相互作用。人体工程学设计考虑了人类的身体和认知能力，根据工人的优势和劣势，使工作适合工人，可以平衡技术和自动化的使用与人类技能。人类非常擅长灵活的决策，执行不同的任务和工作流程的整合。自动化和机械支持简单、高度重复或艰巨的任务。

人体工程学设计的目标是提高人类在工作世界中的表现和幸福感（Wilson，2000）。这样做还可以提高工作系统的工作质量和效率。人体工程学通过提高工人的可持续性和最大限度地提高绩效，为组织的经济健康和可持续性做出贡献。对利润的其他贡献包括降低生产力损失、质量缺陷、伤害和员工流动造成的成本。对简单的工程干预措施进行投资，如适当的移液工具和改进的工作空间设计，结合高效的方案和持续改进的流程，可以帮助降低组织的成本。

1.在实验室中应用人体工程学设计
手动微量移液本质上是重复的，主要使用拇指施加力来吸出和分配少量液体。长时间使用移液器与身体不适和受伤有关。发现女性实验室技术人员的手部和肩部疾病比一般女性国家雇员更普遍（Björksten 等人，1994 年），与对照人群相比，移液器使用者报告肘部和手部不适的频率明显更高（David 等人，1997 年）。
操作移液器所需的力是影响肌肉骨骼疾病 （MSD） 风险的一个因素，例如肌腱炎、肌肉拉伤和腕管综合征。使用手动移液器时，通常在连接吸头并完全分配液体（例如，吹出）时发现最大的总手力;根据移液器的设计，吸头弹出可能比分配需要更大的力（Lu等人，2008）。
手动移液力的重复性也值得关注。与非重复性高力任务或重复性低力任务相比，需要以高重复率施加高力的任务具有显着更大的MSD风险（Silverstein，1987）。其他研究澄清说，对于腕管综合征，施加的手力是发生损伤的主要危险因素，只有当用力是“有力的”时，重复才是一个危险因素（Kapellusch 等人，2015 年）。

一些常见的移液实践会增加这些人体工程学风险因素的暴露，包括：

• 将移液器敲击到尖端需要增加对移液器的握力。
• 用握住移液器的同一只手调整体积需要捏握，同时手腕姿势不当。
• 使用手动多通道移液器时向前弯曲手腕会增加压力，因为手腕屈曲时正中神经压力增加（Rempel 等人，1998 年）。
• 在标准移液周期内执行增加柱塞重复次数的任务，例如混合和分装。
• 反向移液会增加柱塞的持续力和相关的肌肉疲劳。
• 连续手动移液超过一小时会增加手部和肩部受伤的风险（Holm JW 等人，2016 年；Björksten MG 等人，1994 年；David 等人，1997 年；El-Helaly 等人
  重复性剧烈运动的肌肉疲劳也会对表现产生负面影响。研究表明，类似于移液中使用的肌肉群的疲劳会导致任务性能的准确性和精确度降低（Jaric等人，1999;Huysmans 等人，2008 年）。同样，随着肌肉疲劳，力输出变得更加多变，这会影响任务精度（Lippold，1981;Lorist 等人，2002 年;Hunter 等人，2004 年;Huang 等人，2006 年）。
  准确度和精密度对于实验室工作的成功至关重要，尤其是在涉及移液器时。除非完全自动化，否则工作是以人为本的，因此使用以人为本的设计原则是提高工人可持续性的理想方法。在新实验室或工艺的设计阶段应用人体工程学，或通过对现有实验室的持续设备和工艺改进，可以改善工作场所，减少对工人的体力和精神要求。改善工作条件可以改善工人的幸福感和舒适度，并降低疲劳程度。这反过来又提高了工作绩效——更快、更可靠地执行更轻松的任务。

2.实验室中以人为本的设计
选择移液器时，请考虑以下特点，以尽量减少人体工程学风险因素的影响：
1>指钩。带有指钩的移液器有助于被动握持，从而最大限度地减少握力；旋转指钩可改善移液器的贴合度，适合手掌大小各异的用户群体。
2>握柄直径。移液器应握在手中舒适；对于手掌较大的用户，应考虑使用直径较大的移液器。
3>旋转头。带有旋转头的多通道移液器通过旋转移液器与板对齐，而不是弯曲手腕，从而促进中立的手腕姿势。
4>柱塞力。检查单通道和多通道移液器在尖端有液体的情况下按压柱塞的力；比较不同移液器之间的力以找到最小的力；考虑使用电子移液器进行重复性任务。
5>柱塞高度。检查整个体积范围内的柱塞高度（范围高端的柱塞会更高），以尽量减少拇指过度伸展。基于握力和力效率的生物力学模型发现，男性的最佳柱塞高度为 3 厘米，女性的最佳柱塞高度为 2 厘米（Kim 和 Freivalds，2018 年）。
6>重量。较轻的移液器需要较少的肌肉力量来握住；由于电池和马达的原因，电子移液器可能更重；对于多通道移液器，研究如何平衡手中的重量分布以最大限度地减少手腕压力。
7>吸头连接。移液器锥体和吸头设计、吸头配合和连接方法都会影响连接吸头所需的力量——使用不合适的吸头会增加握力来连接和拇指按压以弹出吸头；采用低力连接方法设计的移液器，或具有触觉或听觉连接反馈的移液器，可减少暴露。
8>吸头弹出。不同品牌的移液器之间的力量可能有很大差异，并且会影响拇指和手腕的疲劳和劳损，尤其是对于多通道移液器；具有电子吸头弹出功能的电子移液器可消除整个移液循环的压力；采用低力
9>吸头弹出方法的手动移液器可减少拇指按压力。
10>音量调节和编程菜单。带有清晰显示屏的移液器直观易读，可促进颈部保持中立姿势并减少认知负荷。
11>对称性。带有显示屏的移液器设计允许左右手使用，用途更广泛。
12>准确度和精确度。查阅用户手册以确认校准后的移液器符合必要的规格，以保持质量并减少返工。

电子移液器通过内置功能和移液程序减少力量、重复并提高效率。对于涉及更高重复性或更大力量的任务，应考虑使用电子移液器，例如：

• 混合
• 等分或多次分配
• 连续稀释
• 洗板
• 长移液序列的生物测定（例如 ELISA）
• 重复手动移液
• 高精度任务（Asundi 等人，2005 年）
• 使用粘性流体（Asundi 等人，2005 年）

符合人体工程学的移液实践
根据已知的移液风险和常见的增加暴露的技术，建议采取以下做法：

• 使用合适的尖端并轻轻按压以连接和弹出。
• 保持手腕伸直 - 重新定位身体，转动盘子和/或旋转移液器头。
• 用双手调整音量并设置或更改程序。
• 连续手动移液时间不得超过一小时。
• 使用电子移液器进行重复或剧烈工作，例如混合、分装、处理粘稠液体、高精度工作、连续稀释和/或长序列。
• 经常进行短暂休息以防止疲劳并促进持续恢复。
• 规划工作流程以提供全天的各种活动。
• 设置工作站以促进中立的身体姿势。
• 定期进行移液器维护和校准

3.工作站设置和姿势之间的联系
物理工作空间的设计以及使用的工具决定了工作姿势。工作台面的位置决定了手臂、肩膀和背部的位置。椅子的高度和大小决定了腿和背部的位置。视觉目标的位置决定了头部、颈部和背部的位置。以非中立或笨拙的姿势工作会增加疲劳、不适和患 MSD 的风险。如前所述，这些负面的身体结果也会对任务绩效产生负面影响。在实验室中观察到的常见尴尬姿势是颈部向前弯曲以在工作台上查看孔板，坐在实验室凳子上时背部变圆，使用血清移液器辅助工具时手臂向前和向上伸入头罩内，以及微量移液时拇指伸展并弯曲手腕。

精心设计的工作站为身体提供足够的间隙和支撑，并允许工人轻松取用他们的工具和用品。由于人类的体型各不相同，因此将可调节性设计到工作站中是理想的选择，而调整工作站以适当地适应每个人对于促进中性身体姿势至关重要。

在开始使用新的工作台或工作罩之前，花点时间遵循这些简单的设置技巧可以提高舒适度和任务执行力：

• 清理工作台下方的空间，以便椅子可以靠近。
• 调整椅子高度（或工作台高度，如果可调节），使工作表面处于或略低于休息肘部的高度。
• 坐在座位上较深，以获得更好的腰部支撑。
• 将脚放在地板或脚凳上。
• 将常用工具放置在距离工作台边缘 15 英寸（40 厘米）以内的位置，并按逻辑顺序放置，以尽量减少伸手

站姿工作非常适合涉及较大动作、增加移动性或需要大量用品的工作。当椅子无法调整到足够高以使肘部高于工作台面时，站姿也是一个很好的解决方案。
与坐姿一样，工作台面应位于肘部水平或略低于肘部水平，以便在站立实验室工作期间保持放松的肩膀姿势和挺直的颈部。对于身材较高的人来说，标准工作台可能远低于肘部水平，这会导致颈部和背部姿势尴尬。通过将工作台抬高到高台来解决这种不匹配问题，可以使双手在肩膀和腰部水平之间工作，从而促进中立的颈部和背部姿势。
鉴于移液和实验室工作的精确性质，任务的视觉要求通常会将头部向下或向前拉，从而造成尴尬的颈部和背部姿势。使用符合人体工程学的工具将移液容器定位成一定角度，可以使工作更容易看到，从而改善颈部姿势。各种斜角支架可用于试管、孔板、试管架、培养皿、烧瓶和瓶子。在孔板后面使用孔板方向卡可以通过提高视力来进一步增强颈部姿势。

4.投资于人才
投资于符合人体工程学的移液工具、改进的工作空间设计和适当的技术培训等解决方案可以降低组织的成本。简单的成本效益分析表明，符合人体工程学的干预措施通常在一年内就能收回成本（Goggins 等人，2008 年）。
人体工程学干预措施的基本货币效益包括通过减少风险暴露来避免伤害成本，以及通过提高效率或生产力来节省时间。受伤有直接费用，例如医疗费用、保险费、政府罚款（例如 OSHA）、诉讼和使用残疾补助金。此外，工伤还会产生间接成本，包括生产力下降、文书工作增加、员工不满、积极性降低、工作质量下降和工人流动率增加。间接成本往往大于直接成本，其严重程度与伤害的严重程度成反比。伤害越不严重，间接成本与直接成本的比率就越高。
20 名实验室技术人员在实验室工作，全职工作每小时收入 40 美元。在该实验室中，有 3 年的 MSD 合并病史，包括手/腕拉伤（2 例）、肌腱炎（3 例）和腕管综合征（1 例）。五套 3 电子移液器入门套件花费了该公司 17,500 美元。额外费用为 450 美元。

减少伤害和提高生产力并不是人体工程学干预措施唯一可量化的好处。通常报告的福利还包括减少损失的工作日、限制工作日和工人赔偿费用。与质量、营业额和缺勤有关的其他好处也经常被报道（Goggins等人，2008年）。伤害发生在我们要求最多的身体部位——那些使用最频繁、用力最强的部位。但是，受伤的风险取决于更多因素，而不仅仅是工作期间累积的体力消耗。