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職業性疾病資料 495701346陳奕維 鞋底防滑一.緣起 滑倒與跌倒向來為產業界所關心之重要勞工安全衛生問題，當發生這些意外時，往往因而造成身體嚴重傷害，甚至死亡。依據本會勞工檢查年報指出，民國八 十二年全國產業界有一千五百五十三件跌倒案例，造成二十件殘廢及二十一件死亡個案；而在美國，經統計發現每年有二十五萬至三十萬職業性跌倒傷害，至少造成一千兩百至一千六百死亡個案；在英國，約有百分之二十之職業傷害係由滑倒及跌倒造成，因此滑倒及跌倒實為影響勞工安全衛生之一要因。 依上述統計數字顯示，相信若由於長期忽略勞工安全衛生條件下，因滑倒或跌倒造成傷害之比例必然日益增加；而勞工在臺灣地區有數百萬之眾，若能對工作環境及鞋類加以研究改良，則可減少因跌滑倒所造成之勞工傷害，如此必可減少職業傷害人數，以保障勞工安全，降低整體醫療負擔。 二.滑倒因素探討 滑倒形成之主因乃係身體無法適當支撐其重量而失去平衡，一般而言，人之重量主要由髖關節所支撐，而這亦為人之重心所在，因此當人步行時，骨頭及肌肉 承受力量，若重心能維持平衡狀態，其足部與所走地面間將有適當之交相作用，以協助維持身體平衡。造成滑倒之有關因素有以下數項： 1. 滑倒與摩擦係數關係 一般而言，摩擦力可區分為靜摩擦力與動摩擦力。靜摩擦力可定義為兩個靜止之接觸表面，避免其移動之反力；動摩擦力為當一表面滑過另一表面，防止其移動之反 力。事實上靜摩擦係數為一定值，而動摩擦係數為一可變值，其值隨步行速度改變而改變，速度越快動摩擦係數越小，表示越易滑倒。 Sherman, R.M.對於行走安全性及摩擦力關係提出一重要概念：安全之步行乃基於摩擦係數值維持大於作用於地板水平力與垂直力之比值，因此於步行狀態下，若單純考慮力學觀點，摩擦力變化實在嚴重影響滑倒之行為。 2. 最小摩擦力需求 依文獻研究資料，在正常步行時，動摩擦係數最小需求值為0.15-0.30。實驗中，地板水平力與垂直力比之尖峰值（Peak）係出現於腳跟著地後0.1 秒，當鞋與地板無打滑時，其比值平均值約為0.17，在不預知滑倒情形下，產生滑動或再次回復平衡，其比值為0.13，當因打滑而導至跌倒時，其比值為 0.07。動摩擦係數值較靜摩擦係數值為重要，因為於無潤滑接觸面上，後腳跟著地後瞬間，其往往處於滑動狀態下。表4.6.1為學者Strandberg 等對於不同界面等級作腳跟著地瞬間動摩擦係數量測結果。
表4.6.1界面性質與動摩擦係數關係 目前對於安全摩擦係數之定論可說眾說紛云，如Goldsmith認為動摩擦係數若小於0.30將容易滑倒，其安全動摩擦係數應為0.5； Swensen認為防止滑倒之最小靜摩擦係數為0.41，若小於0.20將導致滑倒；Kohr提出安全靜摩擦係數應為0.5。綜合以上可知，靜摩擦係數或 動摩擦係數為影響滑倒之主要原因，目前仍未有定論。 3. 高摩擦力所造成之影響 足夠摩擦力能夠防止滑倒產生，但過高摩擦力卻會增加絆倒危險性。於高摩擦係數狀態下行走，踝關節必須迅速轉動，此將造成力矩增加，影響原有 腿後肌肉傷害及脊椎受傷之步行者。4. 踝關節反應速度所造成之影響 依據過去研究顯示，當於腳跟著地（Heel Strike）發生腳跟滑動時，人體於尋求平衡過程中，本能地踝關節將迅速轉動，使鞋面與地面完全接觸，藉此增加總表面摩擦力，以阻止滑動繼續發生。當滑 動發生過於迅速，以致於踝關節反應不及或總表面摩擦力無法於滑行一定距離內停止滑動，此將使滑倒之機率大增。 5. 生物力學與心理學上之影響 走路、滑動速度、鞋底接觸面積、人體解剖及官能特性皆與跌倒及滑倒有相關性；此外，人之神經系統功能及其評估與判斷能力皆對滑倒具有直接或間接之影響。 6. 安全地板之探討良好之地面設計應為防止滑倒之最佳方式，但由於國內產業環境限制，加之以未有法令強制執行，因此安全地板之設計，仍為未來應努力之目標。而安全地板之設 計，於歐美先進國家已漸被重視。一般較常用地板材料包括水泥（cement）、土陶（terrazzo）、大理石（marble）、陶瓷（ceramic tile）、木板（wood）、油布（linoleum）、橡膠（rubber）、塑膠類（vinyl）等。此類材料有些本身具有防滑性，但若其表面有外 在物質覆蓋其上（如油、水、食物等），則幾乎變得易滑，相反地若有粗糙物質覆蓋於地面，同樣可改善地面防滑性。圖4.6.1為一些常見地面材料之摩擦係數比較，摩擦係數範圍由0至1，其值愈大表示防滑性愈好，而0.3表示地板屬於易滑性材料，圖中分乾與溼二種地面之防滑比較，可知溼地面會影響地板之防滑 性。目前一般而言較先進之安全地板多屬複合材料，即以一種材料為基底，再經表面防滑處理，以改善其防滑性。
圖4.6.1 一些常見地面材料之摩擦係數比較 安全地板之選擇尚需考慮材料本身之穿透性、是否易維修及能否承受高重量於其上、外在媒介物（如水、油等）是否會影響其防滑性，此類因素均為選擇安全地板之重要參考。 三.鞋底防滑研究 摩擦力取決於摩擦係數，而影響摩擦係數因素，於外在環境方面有地板種類、地板表面之覆物污物如油污或積水等，而鞋底材質於不同邊界條件下，對於摩擦係數亦會有所影響。在過去十年間，對於鞋於步態動作下摩擦反力及其係數值，係以材料實驗直接獲得、或以機械腳套上測試鞋模擬正常步態下各項邊界（如垂直水 平力、接觸地面時腳板與地板夾角等），進行量測。至目前至少有十餘種實驗方法用以量測摩擦係數，然對於實際人體測試資料結果卻相當稀少，尤其對於在易造成滑倒與跌倒之惡劣環境界面之實驗。由於實際資料缺乏，至今仍無以發展完整定量之防滑理論系統。 對於人體實驗，雖然有許多技術上及統計上之困難，但是為建立真實各反力狀況資料，進行如此實驗乃絕對需要。本所遂曾進行一項以人為測試對 象之鞋底防滑研究[1]，於著鞋狀況下，利用動態分析系統及測力板系統，針對二十位受測者，進行正常界面與油界面之多次重複性真實步態滑倒實驗。由動態分析系統獲得之運動學資料及由測力板量得之反作用力資料，配合所建立之足部運動力學模式，經電腦計算得到水平力與垂直力之比值、踝關節之位置、角速度、角加速度之變化情形、及肢體活動時所需最大力矩及能量消耗情形。 於實驗中人之心理因素被考慮，受測者事前被強化對本實驗安全設施之信心，儘量減少對滑倒之恐懼，並分成可預知與不可預知可能滑倒界面之距離與情況，即模擬在毫不知覺情況下突然進入摩擦係數大幅改變界面，或在已預知將有摩擦力大幅改變下進行有效自我平衡。 實驗結果顯示，滑倒大約發生於腳跟著地之後0.05秒，滑倒發生時角速度及角加速度有極大之變化，且踝關節力矩有增大趨勢。由水平力與垂直力之比值評估鞋底防滑性，結果發現硬化橡膠為一防滑性較佳之鞋底材料。同時從正常地面及油地面比較，油污染地面其摩擦係數很明顯變小，且步行者有明顯打滑現象。研究中對於受測者進行人體計測發現，一般步行步幅(Step Length)約為70.5cm，其速度約為1.1∼1.2m/s之間，若步行速度加快，會增加滑倒之可能性，若腳滑動距離超過4cm，便極可能造成滑倒之危險。 四、討論與建議良好地面設計應為避免滑倒最佳方式，然而產業界之工作場所往往由於生產因素會造成地面污染，故維持良好地面狀況似乎相當困難，而安全防滑鞋之設計，無論就成本或可行性，不失為解決目前勞工於工作場所滑倒之最有效方法。 鞋類之防滑性能研究在國內仍處於萌芽階段，目前市場上所製作之防滑鞋類，大多著重於鞋底紋路之設計，希望藉由鞋底材料紋路以增加摩擦力，達到防滑效果，而實際之成效如何仍有待評估。本所進行之該項研究係應用生物力學實驗，探討鞋底材料之防滑效果，提供相關設計參數給業界作為未來防滑鞋類設計 之參考，同時並針對肢體於滑倒及平衡時之足踝部運動模式進行探討，以瞭解人體滑倒後之行為模式，以預估可能受到之傷害。 對於未來研究之目標乃朝向製作一較佳防滑性能之安全鞋，同時在研究方向上，亦朝向適度改變傳統安全鞋笨重，腳步無法靈活活動之缺點，及舒 適化進行探討[2]，冀望提供國內勞工朋友具有較佳防滑功能、輕量化、及舒適化之安全鞋類，避免勞工作業中產生滑倒、跌倒及被刺穿、被撞擊等傷害。 五、參考文獻
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