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摘要：
在现代日常生活中，有关手把的造型设计越来越多，形态设计成为手把设计的主要拓展方法。本文利用Tekscan测量系统，测量手把的形状及材质的压力分布，为手把特征分析提供了更深更广意义的理解，同时为手把设计提供一种新的形态重构方法，为研究设计更加人性化的手把提供相关依据。
关键词：
手把 Tekscan 压力分布 人性化
中图分类号：TB472
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）01-0100-03
1 前言
手把是指器物上供手执握之处、或指扶手。其材质可分为塑料、五金、木制、绳制、皮制、合金等其应用范围非常广泛，近乎无处不出现在人们的视线中，为人们的生活、工作等方面提供了诸多便利。本研究拟利用Tekscan测量系统，测量手把的形状及材质的压力分布，为研究设计出更加人性化的手把提供相关依据。经查阅CNKI相关文献，以“Tekscan系统测量”为内容的检索条件，目前，只有4篇相关的研究成果。而未见有利用Tekscan系统测量不同手把力学分析研究的相关研究文献。因此可认为，本研究选题对手把人性化的设计将具有一定的理论研究参考价值。
2 研究对象与方法
2.1 研究对象
大学生男、女共10人，10位正常成年人，无运动神经类疾病，在6个月里，身体均无出现扭伤、运动损伤、断裂等影响运动功能的伤病，在48 h之内没有进行过剧烈的运动。目前，没有肌肉酸痛及不适和敏感性皮肤。
2.2 研究方法
2.2.1 测量法依据手掌长宽的测量方法与要求，分别对受试者进行测量，其测试指标数据见表1。
2.2.2 实验材料选取
手提箱两只，并加入重物使其均达到3.412kg；手提箱实验手把：手把1：长13cm，椭圆周长7.8cm、手把2：长13cm，椭圆周长9.6cm、手把3：在手把1上附加油袋软性可变形材质。
2.2.3 Tekscan系统
美国Tekscan公司开发研制的压力分布测量系统，对接触面的压力分布进行静态和动态测量，以直观、形象的二维、三维彩色图像实时显示压力分布的轮廓和各种数据。
Tekscan压力传感器是由两片很薄的聚酯薄膜组成，其中一片薄膜内表面铺设若干行、另一片薄膜内表面铺设若干列的带状导体。当两片薄膜合为一体时，这些横向导体和纵向导体的交叉点就形成了压力传感点阵列，呈网格状。当外力作用到传感点上时，半导体的阻值会随外力成比例变化，压力为零时，阻值最大，压力越大，阻值越小。扫描电路对各个传感点进行扫描，测量每个受力传感点的阻值。网格传感器的独特之处在于传感区与非传感区之间是绝缘的。知道了传感点的空间尺寸就能够把一定面积上的受力转换成压力数据并进行显示。与以往传统的测量方法相比，这是一种经济、高效、精确、快速、直观、方便的压力分布测量工具。
Tekscan网格状传感器技术最初是应牙医的要求而开发的。这一产品满足了牙科市场的所有需求。经过不断的研究与开发，Tekscan又把系统应用扩展到工业领域。更加复杂的l-Scan系统就是最早用于工业的压力测量系统。Tekscan公司已开发出适用于多种领域的压力分布测量系统。
2.3 实验方法
2.3.1 皮肤处理用酒精反复擦试表面电极安放点及安放点附近的皮肤，或用砂片摩擦皮肤，以去除皮肤表面的油污、坏死的角质层。
2.3.2 手部传感器排布图依据测试要求，确定手部传感器排布位置。见图1。
2.3.3 压力传感器粘贴及固定依据测试要求，粘贴及固定压力传感器，其方法见图2。
2.3.4 表面微电测试系统链接依据系统链接要求，链接表面微电测试系统，其方法见图3。
2.3.4 软件系统打开软件，调试仪器，并保证其可正常工作。软件系统测试工作见面，见图4。
2.3.4 测试10位受试者在自然状态下，分别用把手1、把手2、把手3拎起手提箱，按沿规定路线走动25秒，与此同时Tekscan系统开始测量并记录手部传感器传出的受力分布图和力度压力与时间对比图。见图5、图6。
2.4 实验数据采集
测试系统可将原始实验结果能以时间相关性文件（timed data，*.tmd）和文本文件的方式输出，将各个标本的原始数据导入Excel。根据研究设计要求，截取在8.38秒时的实验指标数据；依据图5中的不同颜色，对其手部受力力度的压强进行统计，其结果见表2。
2.5 文献资料法查阅相关研究成果文献资料，为本研究提供基础性研究思路。
2.6 数理统计方法应用统计方法对测试指标数据进行处理，为本研究提供基本指标数据结果。
2.7 比较法通过观察，分析统计结果，找出研究对象的相同点和不同点，它是认识事物的一种基本方法。经对三组手把施加不同的实验因素，而其他条件保持相同，然后将各实验因素影响所产生的结果加以观测比较，便可得出结论。
2.8 分析法从结果来找原因，或从原因推导结果，找出事物产生、发展的来龙去脉和规律，这就起到了证明论点的合理性和正确性的作用。
3 结果与分析
3.1 力度与时间的比较分析
力度与时间是在8.38秒时实验测出的总受力数值。依据表2中的力度与时间指标数据，经统计处理，得表3。
依据表3分析：
1）横向比较分析：（1）男性：在3种手把中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：手把3 （2387.00）、手把1（1922.25）和手把2（1853.25）；（2）女性：在3种手把中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：手把3（ 2074.33）、手把2（1900.67）和手把1（1352.67）；（3）综合：在3种手把中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：手把3（ 2199.4）、手把1（1881.7）和手把2（1580.5）。 2）纵向比较分析：（1）在手把1中，按其手部受力的力度与时间均值大小排序，依次是：男生（1922.25）、男女综合（1580.5）和女生（1352.67）；（2）在手把2中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：女生（1900.67）、男女综合（1881.7）和男生（1853.25）；2）在手把3中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：男生（ 2387.00）、男女综合（ 2199.4）和女生（2074.33）。
综上述分析，可认为：手把1、2在男女受试者中手部受力的力度大小排列不一，手把3，在男女受试者中手部受力的力度均值最大。手把1，在男女受试者手部受力的力度差距较大；手把2，男女受试者手部受力的力度差最为接近。
3.2 区域与时间的比较分析
区域与时间：在8.38秒时，通过手把的压力是分布在与压力传感器相接触的手掌面的面积。上依据表2中的区域与时间指标数据，经统计处理，得表4。
依据表4分析：
1）横向比较分析：（1）男性：在3种手把中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：手把1（ 2212.75）、手把2（1884.25）和手把3 （1676.25）；（2）女性：在3种手把中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：手把2 （1674.67）、手把1（1634.83）和手把3（1464.00）；（3）综合：在3种手把中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：手把1 （1866）、手把2（1758.5）和手把3（1548.9）。
2）纵向比较分析：（1）在手把1中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：男生（ 2212.75）、综合（1866）和女生（1634.83）；2）在手把2中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：男生（1884.25）、男女综合（1758.5）和女生（1674.67）；2）在手把3中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：男生（1676.25）、综合（1548.9）和女生（1464.00）；
综上述分析，可认为：手把1、2在男女受试者中手部受力的接触面积大小排列均有不一，手把3，在男女受试者中手部受力的接触面积均最小。手把1，在男女受试者手部受力面积差距最大；其次是手把3，最后是手把2。
3.3 压强的比较分析
压强力：总压力（即软件中所称“力度”）除以接触面积的商。依据表2中的总力度与时间、区域、时间指标的接触压力及时间指标数据，经统计处理，得表5、表6。
依据表6分析：
1）横向比较分析：（1）男性：在3种手把中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：手把3 （1.42）、手把2（0.97）和手把3（0.85）；（2）女性：在3种手把中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：手把3 （1.41）、手把2（1.14）和手把1（0.83）；（3）综合：在3种手把中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：手把3 （1.41）、手把2（1.07）和手把1（ 0.84）。
2）纵向比较分析：（1）在手把1中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：男生（0.85）、综合（0.84）和女生（0.83）；（2）在手把2中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：女生（1.14）、综合（1.07）和女生（0.97）；（3）在手把3中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：女生（1.42）、综合（1.41）和女生（1.41）。
综上述分析，可认为：手把1，在男女受试者中手部受力压强最小，手把2在男女受试者中手部受力压强其次，手把3，在男女受试者中手部受力压强最大。手把2，在男女受试者手部压强差距最大；其次是手把1，最后是手把3。
3.4 舒适度
依据10名受测者对3个不同把手舒适度的感受，调查其适宜的舒适度，最舒适为1，较好为2，一般为3。调查指标数据见表7。
依据表7分析可知：（1）手把1在三个手把中舒适度排第三，占100%。（2）手把2在三个手把中舒适度排第二，占80%。（3）手把3在三个手把中舒适度排第一，占80%。
可见，按手把舒适程度排，在男女受试者中手把3最舒服，其次是手把2，最后是手把1。
4 结论
4.1 力度与时间指标：手把3手部受力的力度为最大；手把1、2在男、女生手部受力的力度呈现不一致现象；男、女手部受力的力度差值为：手把1最大，手把3最小。
4.2 区域与时间指标：手把3手部受力的力度为最小；手把1、2在男、女生手部受力的力度呈现不一致现象；男、女手部受力的面积差值为：手把1最大，手把2最小。
4.3 压强与时间指标：手部受力的压强按由小至大，依次是手把3、手把2和手把3；
手把3手部受力的压强为最小；手把2手部受力的压强其次；手把3，手部受力的压强为最大；男、女手部受力的面积差值为：手把2最大，手把3最小。
4.4 舒适程度指标：按舒适程度，依次是：手把3最舒服，手把2次之，手把1最差。
在三个把手中，手把3受力面积最小，手部受力的接触压力最大，但压强最小，受力者舒适程度排第一。舒适程度与手部受力的面积有关，也与手部受力的压强有关。手部受力的面积不是改变受力感受的唯一方式，还可以通过改变材质让手部受力压力分散，改变压强的方式提高手把舒适度。为以后设计师设计提供依据和新的方向。
参考文献
[1]肖学军.Tekscan系统测量腰椎软骨终板压力及后路固定列腰椎刚度的影响[D].南方医科大学，2011-0401
[2]王禹桥。基于LabVIEW与Tekscan的压力分布测量系统[J].仪器仪表用户2004-02-08
[3]兰民国Tekscan压力分布测量系统[J].测控技术2002-04-18
[4]黄舸舸利用Tekscan压力分布测量系统进行轮胎接地分析[J]轮胎工业。 2008-09-10
在现代日常生活中，有关手把的造型设计越来越多，形态设计成为手把设计的主要拓展方法。本文利用Tekscan测量系统，测量手把的形状及材质的压力分布，为手把特征分析提供了更深更广意义的理解，同时为手把设计提供一种新的形态重构方法，为研究设计更加人性化的手把提供相关依据。
关键词：
手把 Tekscan 压力分布 人性化
中图分类号：TB472
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）01-0100-03
1 前言
手把是指器物上供手执握之处、或指扶手。其材质可分为塑料、五金、木制、绳制、皮制、合金等其应用范围非常广泛，近乎无处不出现在人们的视线中，为人们的生活、工作等方面提供了诸多便利。本研究拟利用Tekscan测量系统，测量手把的形状及材质的压力分布，为研究设计出更加人性化的手把提供相关依据。经查阅CNKI相关文献，以“Tekscan系统测量”为内容的检索条件，目前，只有4篇相关的研究成果。而未见有利用Tekscan系统测量不同手把力学分析研究的相关研究文献。因此可认为，本研究选题对手把人性化的设计将具有一定的理论研究参考价值。
2 研究对象与方法
2.1 研究对象
大学生男、女共10人，10位正常成年人，无运动神经类疾病，在6个月里，身体均无出现扭伤、运动损伤、断裂等影响运动功能的伤病，在48 h之内没有进行过剧烈的运动。目前，没有肌肉酸痛及不适和敏感性皮肤。
2.2 研究方法
2.2.1 测量法依据手掌长宽的测量方法与要求，分别对受试者进行测量，其测试指标数据见表1。
2.2.2 实验材料选取
手提箱两只，并加入重物使其均达到3.412kg；手提箱实验手把：手把1：长13cm，椭圆周长7.8cm、手把2：长13cm，椭圆周长9.6cm、手把3：在手把1上附加油袋软性可变形材质。
2.2.3 Tekscan系统
美国Tekscan公司开发研制的压力分布测量系统，对接触面的压力分布进行静态和动态测量，以直观、形象的二维、三维彩色图像实时显示压力分布的轮廓和各种数据。
Tekscan压力传感器是由两片很薄的聚酯薄膜组成，其中一片薄膜内表面铺设若干行、另一片薄膜内表面铺设若干列的带状导体。当两片薄膜合为一体时，这些横向导体和纵向导体的交叉点就形成了压力传感点阵列，呈网格状。当外力作用到传感点上时，半导体的阻值会随外力成比例变化，压力为零时，阻值最大，压力越大，阻值越小。扫描电路对各个传感点进行扫描，测量每个受力传感点的阻值。网格传感器的独特之处在于传感区与非传感区之间是绝缘的。知道了传感点的空间尺寸就能够把一定面积上的受力转换成压力数据并进行显示。与以往传统的测量方法相比，这是一种经济、高效、精确、快速、直观、方便的压力分布测量工具。
Tekscan网格状传感器技术最初是应牙医的要求而开发的。这一产品满足了牙科市场的所有需求。经过不断的研究与开发，Tekscan又把系统应用扩展到工业领域。更加复杂的l-Scan系统就是最早用于工业的压力测量系统。Tekscan公司已开发出适用于多种领域的压力分布测量系统。
2.3 实验方法
2.3.1 皮肤处理用酒精反复擦试表面电极安放点及安放点附近的皮肤，或用砂片摩擦皮肤，以去除皮肤表面的油污、坏死的角质层。
2.3.2 手部传感器排布图依据测试要求，确定手部传感器排布位置。见图1。
2.3.3 压力传感器粘贴及固定依据测试要求，粘贴及固定压力传感器，其方法见图2。
2.3.4 表面微电测试系统链接依据系统链接要求，链接表面微电测试系统，其方法见图3。
2.3.4 软件系统打开软件，调试仪器，并保证其可正常工作。软件系统测试工作见面，见图4。
2.3.4 测试10位受试者在自然状态下，分别用把手1、把手2、把手3拎起手提箱，按沿规定路线走动25秒，与此同时Tekscan系统开始测量并记录手部传感器传出的受力分布图和力度压力与时间对比图。见图5、图6。
2.4 实验数据采集
测试系统可将原始实验结果能以时间相关性文件（timed data，*.tmd）和文本文件的方式输出，将各个标本的原始数据导入Excel。根据研究设计要求，截取在8.38秒时的实验指标数据；依据图5中的不同颜色，对其手部受力力度的压强进行统计，其结果见表2。
2.5 文献资料法查阅相关研究成果文献资料，为本研究提供基础性研究思路。
2.6 数理统计方法应用统计方法对测试指标数据进行处理，为本研究提供基本指标数据结果。
2.7 比较法通过观察，分析统计结果，找出研究对象的相同点和不同点，它是认识事物的一种基本方法。经对三组手把施加不同的实验因素，而其他条件保持相同，然后将各实验因素影响所产生的结果加以观测比较，便可得出结论。
2.8 分析法从结果来找原因，或从原因推导结果，找出事物产生、发展的来龙去脉和规律，这就起到了证明论点的合理性和正确性的作用。
3 结果与分析
3.1 力度与时间的比较分析
力度与时间是在8.38秒时实验测出的总受力数值。依据表2中的力度与时间指标数据，经统计处理，得表3。
依据表3分析：
1）横向比较分析：（1）男性：在3种手把中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：手把3 （2387.00）、手把1（1922.25）和手把2（1853.25）；（2）女性：在3种手把中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：手把3（ 2074.33）、手把2（1900.67）和手把1（1352.67）；（3）综合：在3种手把中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：手把3（ 2199.4）、手把1（1881.7）和手把2（1580.5）。 2）纵向比较分析：（1）在手把1中，按其手部受力的力度与时间均值大小排序，依次是：男生（1922.25）、男女综合（1580.5）和女生（1352.67）；（2）在手把2中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：女生（1900.67）、男女综合（1881.7）和男生（1853.25）；2）在手把3中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：男生（ 2387.00）、男女综合（ 2199.4）和女生（2074.33）。
综上述分析，可认为：手把1、2在男女受试者中手部受力的力度大小排列不一，手把3，在男女受试者中手部受力的力度均值最大。手把1，在男女受试者手部受力的力度差距较大；手把2，男女受试者手部受力的力度差最为接近。
3.2 区域与时间的比较分析
区域与时间：在8.38秒时，通过手把的压力是分布在与压力传感器相接触的手掌面的面积。上依据表2中的区域与时间指标数据，经统计处理，得表4。
依据表4分析：
1）横向比较分析：（1）男性：在3种手把中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：手把1（ 2212.75）、手把2（1884.25）和手把3 （1676.25）；（2）女性：在3种手把中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：手把2 （1674.67）、手把1（1634.83）和手把3（1464.00）；（3）综合：在3种手把中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：手把1 （1866）、手把2（1758.5）和手把3（1548.9）。
2）纵向比较分析：（1）在手把1中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：男生（ 2212.75）、综合（1866）和女生（1634.83）；2）在手把2中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：男生（1884.25）、男女综合（1758.5）和女生（1674.67）；2）在手把3中，按其手部受力区域的均值大小排序，依次是：男生（1676.25）、综合（1548.9）和女生（1464.00）；
综上述分析，可认为：手把1、2在男女受试者中手部受力的接触面积大小排列均有不一，手把3，在男女受试者中手部受力的接触面积均最小。手把1，在男女受试者手部受力面积差距最大；其次是手把3，最后是手把2。
3.3 压强的比较分析
压强力：总压力（即软件中所称“力度”）除以接触面积的商。依据表2中的总力度与时间、区域、时间指标的接触压力及时间指标数据，经统计处理，得表5、表6。
依据表6分析：
1）横向比较分析：（1）男性：在3种手把中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：手把3 （1.42）、手把2（0.97）和手把3（0.85）；（2）女性：在3种手把中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：手把3 （1.41）、手把2（1.14）和手把1（0.83）；（3）综合：在3种手把中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：手把3 （1.41）、手把2（1.07）和手把1（ 0.84）。
2）纵向比较分析：（1）在手把1中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：男生（0.85）、综合（0.84）和女生（0.83）；（2）在手把2中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：女生（1.14）、综合（1.07）和女生（0.97）；（3）在手把3中，按其手部受力压强的均值大小排序，依次是：女生（1.42）、综合（1.41）和女生（1.41）。
综上述分析，可认为：手把1，在男女受试者中手部受力压强最小，手把2在男女受试者中手部受力压强其次，手把3，在男女受试者中手部受力压强最大。手把2，在男女受试者手部压强差距最大；其次是手把1，最后是手把3。
3.4 舒适度
依据10名受测者对3个不同把手舒适度的感受，调查其适宜的舒适度，最舒适为1，较好为2，一般为3。调查指标数据见表7。
依据表7分析可知：（1）手把1在三个手把中舒适度排第三，占100%。（2）手把2在三个手把中舒适度排第二，占80%。（3）手把3在三个手把中舒适度排第一，占80%。
可见，按手把舒适程度排，在男女受试者中手把3最舒服，其次是手把2，最后是手把1。
4 结论
4.1 力度与时间指标：手把3手部受力的力度为最大；手把1、2在男、女生手部受力的力度呈现不一致现象；男、女手部受力的力度差值为：手把1最大，手把3最小。
4.2 区域与时间指标：手把3手部受力的力度为最小；手把1、2在男、女生手部受力的力度呈现不一致现象；男、女手部受力的面积差值为：手把1最大，手把2最小。
4.3 压强与时间指标：手部受力的压强按由小至大，依次是手把3、手把2和手把3；
手把3手部受力的压强为最小；手把2手部受力的压强其次；手把3，手部受力的压强为最大；男、女手部受力的面积差值为：手把2最大，手把3最小。
4.4 舒适程度指标：按舒适程度，依次是：手把3最舒服，手把2次之，手把1最差。
在三个把手中，手把3受力面积最小，手部受力的接触压力最大，但压强最小，受力者舒适程度排第一。舒适程度与手部受力的面积有关，也与手部受力的压强有关。手部受力的面积不是改变受力感受的唯一方式，还可以通过改变材质让手部受力压力分散，改变压强的方式提高手把舒适度。为以后设计师设计提供依据和新的方向。
参考文献
[1]肖学军.Tekscan系统测量腰椎软骨终板压力及后路固定列腰椎刚度的影响[D].南方医科大学，2011-0401
[2]王禹桥。基于LabVIEW与Tekscan的压力分布测量系统[J].仪器仪表用户2004-02-08
[3]兰民国Tekscan压力分布测量系统[J].测控技术2002-04-18
[4]黄舸舸利用Tekscan压力分布测量系统进行轮胎接地分析[J]轮胎工业。 2008-09-10