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研究生:郭明貞
研究生(外文):Ming Chen
論文名稱:老年人用手杖腳墊紋路之研究
論文名稱(外文):The Research on Pad Grain of Canes for Elders
指導教授:梁成一梁成一引用關係
指導教授(外文):cherng Yee Leung,PhD.
學位類別:碩士
校院名稱:大同大學
系所名稱:工業設計學系(所)
學門:設計學門
學類:產品設計學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:老年人耐磨性紋路腳墊穩定性止滑性手杖
外文關鍵詞:anti-ersionanti-slipperycanecane padeldergrainstability
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摘 要

手杖是一般老人常用的輔行器具,其本身不僅輕巧、方便攜帶及易於收藏,且在復健過程中可使患者有所支撐和依靠,使行走時更加穩定及安全。但老人握持手杖行走時,常因腳墊磨損變形而失去平衡,或是經過濕滑的地面時,因手杖底面的止滑性差,造成支撐老人身體的手杖偏移而滑倒或跌倒受傷,故本研究的目的乃針對老年人手杖腳墊之耐磨與止滑性效果及穩定度,加以深入探討,亟盼能找出較適合的手杖腳墊, 以預防老人發生跌倒之危險。
實驗一,採用問卷調查方式,有25位65歲以上的受測者參加,以腳墊的穩定性、耐磨性、堅固性、止滑性為指標,並以敘述性統計和單因子變異數分析結果,得出外型較大、較厚、橡膠材質的樣本腳墊是評價較高的腳墊。
實驗二,採用CNS3217耐磨耗試驗,與ASTM - D1894止滑測試標準,量測七種幾何形狀紋路腳墊的磨耗量與摩擦係數。根據儀器量測後並統計分析出結果,橡膠材質為較佳耐磨材料,1/4圓形顆粒紋路腳墊有最佳的止滑性。
實驗三,為手杖的穩定性實驗,有20位50歲以上的受測者參加,並一一行走在8公尺實驗狀態下:有木板、上釉磁磚、水泥等三種地面,與T型、勾型兩種手杖握把,及三種腳墊 (1/4圓形顆粒紋路腳墊、平面無紋腳墊、無腳墊),並分成乾、溼兩種環境。經統計分析出結果為T型握把與1/4圓形顆粒紋路腳墊手杖有較佳之穩定性。最後的主觀評量也得到相同的結果。
根據以上實驗結果得出了較佳之紋路腳墊的手杖,希望透過本研究能增加老人行走的穩定,避免老人發生因跌倒所造成的傷害,能對老人的舒適生活有所貢獻,並提供給手杖設計製作者多方面的參考研究。
關鍵詞:手杖;止滑性;老年人;耐磨性;紋路;腳墊;穩定性
ABSTRACT
Canes are auxiliary utensils often used by common elders. In nature they must be light, handy to carry and easy to store. Throughout the period of rehabilitation, patients may get support from them and lean on them so that stability and safety could be enhanced while walking. But when elders are walking with a cane, it chances that they might lose balance because of the worn out of the cane pad. Or when walking over wet and slippery ground, owing to the inadequate anti-slippery of the cane pad, the elders might slip or tumble onto ground and get hurt. The purpose of this study is to improve the anti-slippery and anti-erosion effect and stability for the cane pads used by elders. It is expected that more suitable cane pads can be sought lest that elders might suffer the danger resulting from falling onto ground.

Experiment 1: A set of questionnaire was passed to 25 participants who are over 65 years old. Stability, anti-erosion, solidity, and anti-slippery of 7 different cane pads were evaluated. By means of descriptive statistics and one-way ANOVA, the results showed that foot pad with bigger and thicker rubber was given the highest appreciation.

Experiment 2: Anti-erosion test of CNS3217 and Anti-slippery test with ASTM-D1894 Standard were adopted to measure the erosion and friction coefficients for 7 geometric-shaped lined pads. The measurements were statistically analyzed. Rubber material is the better material for anti-erosion and 1/4 round-shaped studded grain is the better material for anti-slippery effect.

Experiment 3: 20 participants over 65 years old have attended the stability test of canes. The experimental conditions included the combinations of three ground surfaces: wood board, grazed tiles, and cement concrete; two cane handles: T shape and crook shape; three cane foot pads: 1/4 round-shaped studded grain, plain without grain, and non-pad; and two environments: dry and wet ground surfaces. The outcome of statistic analysis showed that T-shaped handle and 1/4 round-shaped studded grains have better stability. The subjective evaluation for cane pads showed the same conclusion.

Based on aforementioned experimental conclusions, better material and pad grain for walking canes were found. Hopefully, by this study, more stability and more anti-slippery effect could be increased when elders are walking with canes, and most of personal damages caused by falling onto ground could be prevented. Hence walking safety for elders can be achieved. This study can be referred for multiple purposes by designers or manufacturers of canes as well.




Key Word: anti-erosion, anti-slippery, cane, elder, cane pad, grain, stability
目錄

中文摘要…….………......……………………………………….…………………...……i
英文摘要…….…………….........………………………….…………………………..….ii
謝誌……..………..……………………………...…………………………………..……iv
目錄….…………………......………………………………...……………………...…….v
圖目錄………………….......……………………………..…………………….………. ix
表目錄……………….......………………………………..……………………..………..x

第一章 緒論…………………………........……………………………….…..…………1
1.1 研究背景與動機…….………………………………………..…..…………...1
1.2 研究目的....………………………………………….…………………......…..2
1.3研究架構……...…………………………………….………….. ……………...4

第二章 文獻探討….…..………………………………….………..………………...…6
2.1 老人意外跌倒.………………………………..…..…..……….. ……………....6
2.2 輔行具的種類.………………….….…….…………………... .…………….... 7
2.3輔行具的使用……………………………..………………..….……………......8
2.4 步態…………………………………………………………….………….…....9
2.5橡膠材質的特性………………………………………………. .……………..10
2.6 橡膠配方………………………………...………………….…………….…...11
2.7 紋路與防滑的關係…………………..…………………………………..…....13
2.8 花紋設計…………………………………… ..………………………….…....14
2.9 止滑與摩擦係數的關係…………………….………………. ………….…....17
2.10安全摩擦力需求…………….……………………………………………......18
2.11手杖穩定性之測定方法……….…………………………………………......19
2.12小結…………………………………………………………. …………….....19

第三章 現有手杖調查與分析 ....…..........…........…............…….……………….....21
3.1 現有手杖分析 ……………………….………………………..…….…...18
3.2 手杖各部定義說明……………………………….………….. …………….....22
3.3 腳墊功能分類….………………………………………..……. ………….…....23
3.4現有腳墊現況……………...……………… ….………………. ……….……...24
3.5 現有腳墊問題點…………………………………...…………. …………..…...28

第四章 實驗設計………………………………..........……..………..……….….....29
4.1 實驗目的………………….……………..……………….……………….…...29
4.2 實驗一老人用手杖調查研究 ………………………………. ………….…...31
4.2.1實驗目的……………………………………………………. ……….……...31
4.2.2 實驗方法………………………………………………….………….……...31
4.2.3 腳墊各類特性…………………………………………….………….……...33
4.2.4 腳墊各類特性ANOVA分析…………………………….………………...33
4.2.5 討論與建議……………………………………………….……………….....36

第五章 腳墊的耐磨性與止滑性試驗………..............................…….. ……………...37
5.1 研究目的…………………………………………………………………….....38
5.2 實驗項目…………………………………………………………………….....39
5.3 實驗結果與分析…………………………………………………………….....40
5.4 討論………………………………………………………………………….....46
5.5 小結………………………………………………………………………….....47

第六章 手杖腳墊穩定性客觀評量…….............................…................ ……………..45
6.1實驗目的…………………………………………………….……………….....48
6.2實驗設備與環境………………………………………………………………..48
6.3實驗方法與過程…………………………………………….……………….....52
6.4實驗結果與分析……………………………………………………………......54
6.5 平均數與標準差表說明…………………………………...…. ……………....70
6.6 小結………………………………………………………………………….....79
6.7 老人手杖穩定性主觀測試……………...……………………………………..80
6.7.1實驗設計…………………………………………………………………...... 80
6.7.2 實驗結果與分析…………………………………………………………......77
6.7.3 小結………………………………………………………………………......85

第七章 結果與建議………………………………………………..………………......86
7.1結論…………………………………………………………. ……………...…86
7.2 建議………………………………………………………………………....…87

參考文獻…............................…………………….……………………………….....….90
















圖目錄
圖1.1: 研究架構圖……………………………………………………………...

5
圖2.1: 正常人類步行週期…………………………………………………….. 9
圖2.2: 細縫花紋作用示意圖……………………………………………….…. 13
圖2.3: 各種輪胎花紋種類……………………………………………………..

15
圖3.1: 以地面接觸點分為三種手杖…………………………………………... 22
圖3.2: 手杖各部名稱…………………………………………………………..

22
圖4.1: 實驗流程圖…………………………………………………………….. 30
圖4.2: 樣本腳墊與尺寸………………………………………………………..

39
圖5.1: 四種不同路面圖表……………………………………………………….

41
圖6.1: 計測狀態圖…………………………………………………………….. 50
圖6.2: 實驗手杖………………………………………………………………... 51
圖6.3: 腳墊底面紋路………………………………………………………….. 51
圖6.4: 實驗地面圖…………………………………………………………….. 52
圖6.5: 手杖穩定性實驗流程圖……………………………………………….. 52
圖6.6: 實驗過程照片…………………………………………………………..

53
圖7.1: 1/4圓形顆粒腳墊紋路排列設計…………………………………….... 88


表目錄
表2.1: 1985 ~ 1994 年國人意外跌倒死亡分部統計表……………………….. 6
表2.2: 輔行具的種類…………………………………………………………… 7
表2.3: 病症與輔行具使用分析表……………………………………………… 8
表2.4: 步態各階段所需時間及目標……………………………………………

9
表3.1: 腳墊功能分類…………………………………………………………… 23
表3.2: 移動型腳墊產品機能差異分析表……………………………………… 24
表3.3: 腳墊形態表……………………………………………………………….

24
表4.1: 腳墊各類特性分析………………………………………………………. 33
表4.2: ANOVA表-腳墊穩定性 ……………………………………………….. 34
表4.3: ANOVA表-腳墊耐磨性…………………………………………………. 34
表4.4: ANOVA表-腳墊堅固性………………………………………………… 34
表4.5: ANOVA表-腳墊止滑性………………………………………………… 34
表4.6: 腳墊各類特性L.S.D.分析………………………………………………. 35
表4.7: 腳墊舒適度分析…………………………………………………………

35
表5.1: 實驗樣本………………………………………………………………… 39
表5.2: 三種不同材料之磨耗表…………………………………………………… 40
表5.3: 7種底面紋路磨耗實驗結果表…………………………………………. 40
表5.4: 腳墊磨擦係數表: ………………………………………………………. 42
表5.5: 靜摩擦ANOVA分析…………………………………………………… 43
表5.6: 動摩擦ANOVA分析……………………………………………………. 43
表5.7: 腳墊動摩擦與靜摩擦L.S.D分析……………………………………… 43
表5.8: 地面動摩擦與靜摩擦L.S.D.分析………………………………………. 44
表5.9: 腳墊與地面靜摩擦L.S.D.分析…………………………………………. 44
表5.10: 腳墊與地面動摩擦L.S.D.分析…………………………………………. 44
表5.11: 腳墊止滑性分析…………………………………………………………. 45
表5.12: 地面止滑性分析………………………………………………………….

45
表6.1: 受測者基本資料…………………………………………………………. 50
表6.2: 時間的平均數(標準差)………………………………………………. 54
表6.3: 步伐的平均數(標準差)………………………………………………. 54
表6.4: 點數的平均數(標準差)………………………………………………. 55
表6.5: 手杖點的平均數(標準差) ………………………………………………. 55
表6.6: 左腳外的平均數(標準差) ………………………………………………. 56
表6.7: 右腳外的平均數(標準差) ………………………………………………. 57
表6.8: 雙腳距的平均數(標準差) ………………………………………………. 58
表6.9: 左腳外平均的平均數(標準差) …………………………………………. 59
表6.10: 右腳外平均的平均數(標準差) …………………………………………. 59
表6.11: 雙腳距平均的平均數(標準差) …………………………………………. 59
表6.12: 左腳外差的平均數(標準差) …………………………………………… 60
表6.13: 右腳外差的平均數(標準差) ……………………………………………. 60
表6.14: 手杖點差的平均數(標準差) ……………………………………………. 60
表6.15: 腳距差的平均數(標準差) ……………………………………..……....... 61
表6.16: 手杖點絕對值的平均數(標準差)……………………………………….. 61
表6.17: 手杖點絕對值平均的平均數(標準差)………………………………….. 61
表6.18: 手杖點絕對值差的平均數(標準差)…………………………………….. 62
表6.19: 時間 ANOVA 分析…………………………………………………….. 62
表6.20: 步伐 ANOVA 分析…………………………………………………….. 63
表6.21: 點數 ANOVA 分析…………………………………………………….. 63
表6.22: 左腳外 ANOVA分析…………………………………………………… 64
表6.23: 右腳外 ANOVA分析…………………………………………………… 64
表6.24: 手杖點 ANOVA分析…………………………………………………… 65
表6.25: 雙腳距ANOVA分析…………………………………………………….. 65
表6.26: 左腳平ANOVA分析……………………………………………………. 66
表6.27: 右腳平ANOVA分析……………………………………………………. 66
表6.28: 杖點平ANOVA分析……………………………………………………. 67
表6.29: 腳距平 ANOVA………………………………………………………… 67
表6.30: 左腳差ANOVA分析……………………………………………………. 68
表6.31: 右腳差ANOVA分析…………………………………………………… 68
表6.32: 杖點差ANOVA 分析…………………………………………………… 69
表6.33: 腳距差 ANOVA 分析………………………………………………….. 69
表6.34: 杖點絕ANOVA分析…………………………………………………… 70
表6.35: 杖點絕平ANOVA分析………………………………………………… 70
表6.36: 杖點絕差ANOVA分析………………………………………………… 71
表6.37: 時間L.S.D表……………………………………………………………. 74
表6.38: 步伐L.S.D表……………………………………………………………. 75
表6.39: 杖點平均值L.S.D表…………………………………………………….. 75
表6.40: 杖點絕對值L.S.D表……………………………………………………. 75
表6.41: 杖點平均絕對值L.S.D表………………………………………………. 76
表6.42: 左腳外L.S.D.表…………………………………………………………. 76
表6.43: 左腳外平均L.S.D表……………………………………………………. 76
表6.44: 右腳外平均數L.S.D表…………………………………………………. 77
表6.45: 右腳外差平均數L.S.D表………………………………………………. 77
表6.46: 雙腳距L.S.D表…………………………………………………………. 78
表6.47: 雙腳距平均數L.S.D表…………………………………………………. 78
表6.48: 等級分析表………………………………………………………………. 80
表6.49: 最好用手杖ANOVA表………………………………………………… 81
表6.50: 最止滑手杖ANOVA表…………………………………………………. 81
表6.51: L.S.D.檢驗表…………………………………………………………….. 81
表6.52: 手杖等級表………………………………………………………………. 82
表6.53: 使用手杖意見分析………………………………………………………. 83
表6.54: 使用手杖意見分析……………………………………………………… 84
表6.55: 使用手杖意見分析……………………………………………………… 84
表6.56: 前臂T 檢定……………………………………………………………… 84
表6.57: 手掌T檢定 ……………………………………………………………... 84
表6.58: 上臂T檢定………………………………………………………………. 84
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