安全指甲剪-力矩与垫片阻挡的应用

1安全指甲剪…-力矩與墊片阻擋的應用摘要剪指甲對某些人並不是一件簡單的工作，力量不足或是不專心會造成指甲剪得歪七扭八，甚至剪破皮，本研究在指甲剪上安裝照明設備、阻擋墊片及防指甲飛濺套子，並改良出伸縮把手，利用力臂的長短來控制所需的力道。加裝改良的「安全指甲剪」測試結果與一般指甲剪比較有以下幾點差異：一、可改變力臂的長短方便力氣較小的人使用。二、加裝2個LED燈最合適，可以增加照度6微瓦／平方公分。三、防指甲飛濺套子可將指甲屑集中。四、加裝1mm寬的墊片可使指甲剪一次能夠剪下的指甲長度最大為2.3mm，這樣就不容易將自己剪傷。關鍵詞：安全指甲剪、力臂、墊片2壹、研究動機剪指甲是每個人在生活中都會遇到的事情，但是對一些人來說，這件事並不是那麼方便，例如：使用一般指甲剪剪指甲，光線不足容易剪到手：而且指甲屑很容易亂飛。另外年長者的指甲容易鈣化，剪指甲不是很方便。這讓我們激發出想設計一種新的指甲剪的想法，讓這些缺點可以改掉，增進大家生活中的便利性。貳、研究目的一、剪指甲所需的力量及握把長度二、LED燈泡顆數對剪指甲照明的幫助三、加裝套子對指甲屑飛出範圍的改變四、增加前端墊片對剪指甲安全性的影響参、研究設備及器材電線電池座水銀電池飛機木螺絲釘美工刀熱熔槍焊錫電熱棒方格紙彈簧照度計尺砝碼肆、研究過程及方法一、製作指甲刀模型將新設計出的指甲刀畫成設計圖，並以1(實物)：2(模型)的比例使用飛機木當作材料，按照設計圖製作出安全指甲刀模型。3(一)、塑膠套，新加裝在指甲刀上的部份，可防止指甲屑亂飛，便於清理；我們所新加的功能，例如：LED燈、電池座、電池、開關等，大部分都設置在塑膠套上。(二)、指甲刀本體，基本上與一般的指甲刀外型相差不多，新加的功能就是增加了伸縮式把手與墊片和可拆卸式刀片。(三)、內部燈泡電路圖，圖中的二極體就是LED燈泡，電池是使用水銀電池。1.可伸縮式把手2.墊片3.塑膠套4.LED燈泡5.電線收納處6.水銀電池座7.開關8.可拆卸式刀片34567單位：mm128單位：mm圖一：塑膠套圖二：指甲刀本體圖三：內部燈泡電路圖4照片1：電池座的彈簧照片2：利用電池座之彈簧模擬出指甲刀的彈力照片3：指甲刀及塑膠套模型半成品照片4：內部電路材料照片5：開關模型前半部照片6：開關模型後半部5照片7：塑膠套模型成品照片8：內部電線照片9：指甲刀本體模型成品照片10：塑膠套上LED燈照片11：最後完成品二、剪指甲所需的力量及握把長度(一)、以一般指甲刀的握把長度(7cm)當作基準，利用木棒延長其長度，分別做6出9cm、11cm、13cm(我們所設計之指甲刀握把長度)等四種不同的長度。(二)、利用寶特瓶裝水當作重物(如照片12)，做出500g、1000g、1500g等三種不同重量，模擬剪指甲時所施的力量。(三)、以一般A4紙張來當作測量標準，記錄下各個長度的握把使用相同力道所能剪下的最大張數。(四)、重複(三)的步驟分別測出使用不同重量時的結果，並記錄成表。照片12三、LED燈泡顆數對剪指甲照明的幫助(一)、分別準備1顆、2顆、3顆、4顆LED燈泡(我們所設計之指甲刀裝設的LED燈泡數目)。(二)、使用一般小型照度器(如照片13)當作測量亮度之儀器(單位;每平方公分／微瓦特)(三)、在完全不透光之暗室進行測量，分別測量每一種數目之LED燈泡亮度，並記錄成表。照片137四、加裝套子對指甲屑飛出範圍的改變(一)、使用方格座標圖當作測量標準。(二)、分別使用一般指甲刀(無加裝套子)與我們所設計的指甲刀(有加裝套子)來進行實驗。(三)、在無風之密閉空間，在方格座標圖上，分別使用相同力道及面對相同方向剪下相同張數(20張)之A4紙張。(四)、在剪下的同時，在方格座標圖(區分為十六個區塊)上標下各個紙屑的座標，且紀錄其所在區塊。(五)、分別記錄完成後，比較兩者的密集度。五、增加前端墊片對剪指甲安全性的影響(一)、以一般指甲刀之下方刀片當作基準(以0cm計)，使用黏土在下方刀片分別做出0.05cm、0.1cm、0.15cm、0.2cm(我們所設計之指甲刀墊片厚度)等四種不同厚度(二)、分別以同一人的同一隻手指測量，記錄下最長所能剪到的指甲長度，並記錄成表(三)、最長所能剪到的指甲長度若越小(但不影響應該剪到之指甲長度)，表示其安全度越高伍、研究結果一、剪指甲所需的力量及握把長度(一)、我們所測量出的結果為：使用7cm的握把長度使用500g、1000g、1500g時所能剪下紙張張數分別為0張、1張、2張；使用9cm的握把長度使用500g、1000g、1500g時所能剪下紙張張數分別為0張、1張、3張；用11cm的握把長度使用500g、1000g、1500g時所能剪下紙張張數分別為0張、2張、3張；用13cm的握把長度使用500g、1000g、1500g時所能剪下紙張張數分別為0張、2張、4張。當握把長度越長或施力越大，所能剪下的紙張數目越多。(二)、由圖四可看出指甲刀握把的長度越長，使用相同力量時所能剪下的紙張數越多。根據槓桿原理(施力臂×施力＝抗力臂×抗力，當抗力及抗力臂固定時，施力臂越長，則所需施的力越小，也就是越省力)，此時我們所設計的指甲刀之握把(施力臂)比一般指甲刀之握把較長，也就是我們所設計之指甲刀與一般指甲刀相比之下較為省力。8二、LED燈泡顆數對剪指甲照明的幫助(一)、我們測量出的結果為：當在兩個日光燈管之不透光房間（一般室內的光線）其亮度為１微瓦特／平方公分，而在完全無光的環境下，使用1顆LED燈泡的亮度為4微瓦特／平方公分；使用2顆LED燈泡的亮度為6微瓦特／平方公分；使用3顆LED燈泡的亮度為7微瓦特／平方公分；使用4顆LED燈泡的亮度為8微瓦特／平方公分。另外，我們還發現了燈泡數目增加時，其亮度並不是和燈泡數目成正比。(二)、從圖五可看出，當不使用LED燈時，其亮度為1微瓦特／平方公分，而當使用一顆LED燈時，其亮度為4微瓦特／平方公分，兩者的差距較多。可是當LED燈之數目遞增時，亮度並沒有像之前的差距那麼多，反而變小，我們發現使用四顆燈泡並沒有比使用兩顆燈泡之亮度增加很多，但前者之號電量卻是後者的兩倍，這並不符合經濟效益，所以我們決定將原本的四顆燈泡減少為兩顆，這樣較符合經濟效益。P.S：1.亮度單位為”微瓦特／平方公分”LED燈泡顆數對照度的幫助024681001234LED燈泡顆數照度(微瓦特/平方公分)剪指甲所需的力量及握把長度比較圖012345500g1000g1500g施力大小7cm9cm11cm13cm紙張數目圖四：圖五：92.ＬＥＤ燈泡顆數為０是指兩個日光燈管之不透光房間，其餘的則是在不透光之暗室中使用不同ＬＥＤ燈泡顆數三、加裝套子對指甲屑飛出範圍的改變(一)、無加裝套子的指甲刀所剪下的紙的座標分別為：第一張(－5.4，－8.2)、第二張(－7.8，－4)、第三張(－1，－6.1)、第四張(3.2，11.2)、第五張(6，－8.8)、第六張(－0.7，－2.2)、第七張(－6.9，5.2)、第八張(－3.6，－3.5)、第九張(－3.7，－4)、第十張(－5，1)、第十一張(－2.9，7)、第十二張(－2.7，－5.1)、第十三張(5.2，11.3)、第十四張(－2，0)、第十五張(1.2，－3)、第十六張(0.7，－5.4)、第十七張(4.8，－6.9)、第十八張(10，－2.7)、第十九張(4，3.8)第二十張(9.1，－1.4)(二)、有加裝套子的指甲刀所剪下的紙的座標分別為：第一張(－2.2，3.2)、第二張(－2.1，2.1)、第三張(－2，4.1)、第四張(－3.8，3)、第五張(－2.8，5.2)、第六張(－3.5，4.5)、第七張(－2.6，4.3)、第八張(－3.3，3.9)、第九張(－3.8，5.4)、第十張(－2.1，2.2)、第十一張(－3，4.2)、第十二張(－3.1，5.9)、第十三張(－4，4.7)、第十四張(－1.8，4.9)、第十五張(－3.2，2.2)、第十六張(－2.1，6)、第十七張(－4，3.2)、第十八張(－1.9，3.8)、第十九張(－1.8，3.1)第二十張(－3，3.4)(三)、無加裝套子的指甲刀所剪下紙張在各區塊的比例分別為：第一、八、十四、十五區塊：0％第二、三、四、七、九、十三、十六區塊：5％第五、六、十二區塊：10％第十一區塊：15％第十區塊：20%(四)、有加裝套子的指甲刀所剪下紙張在各區塊的比例分別為：除了第六區塊為100％外，其餘皆為0％(五)、由表一中可看出，無加裝套子(一般指甲刀)時，其指甲屑所飛出的範圍十分大，這也就說明在剪指甲過後，指甲屑將會散落一地，到處都是，十分不好清理乾淨。相對的，有加裝套子(我們改良過侯的指甲刀)，因為其套子限制了指甲屑所飛出的範圍，所以其剪下的指甲屑比無加裝套子(一般指甲刀)相比來的小很多，在剪指甲過後也就容易清理的多。無加裝套子有加裝套子10四、增加前端墊片對剪指甲安全性的影響(一)、我們測量的指甲其所需剪掉的長度為2mm，我們測量安全性的標準是：指甲剪最長所能剪到長度要盡量小(比較不容易剪到肉)，越短其安全性越高，但前提是，其最長所能剪到長度不小於需剪掉長度(2mm)。(二)、我們測量的結果為：無加裝墊片時(一般指甲剪)最長所能剪到長度為3.3mm；墊片為0.5mm時，最長所能剪到長度為2.7mm；墊片為1mm時，最長所能剪到長度2.3mm；墊片為1.5mm(我們所設計之指甲刀)最長所能剪到長度為1.7mm，1.5mm的墊片其最長所能剪到長度以小於需剪掉長度(2mm)，並不符合標準，所以我們決定將原本設計的墊片長度(1.5mm)，改為1mm。墊片長度(mm)剪下的長度(mm)無3.30.52.712.31.51.7需剪掉長度2表二座標圖表一0％5％10％10%25%35%45%80%1210%165%150%140%135%95%1020%1115%75%610%510%10%20%30%40%80%70%6100%50%90%130%140%100%110%150%160%120%11增加前端墊片對剪指甲安全性的影響比較圖01234無0.511.5需剪掉長度墊片長度(mm)陸、討論一、市面上有各式各樣不同的指甲剪，有大的也有小的，雖然小的指甲剪較容易攜帶，不過卻不好握，也不太容易施力；相對的，大的指甲剪十分好握，也容易施力，不過攜帶不便，空間佔用太大是它的缺點。二、在市面上有種加裝了放大鏡功能的指甲剪，讓使用者便於看清手部細微的地方，看起來十分好用。我們原先在設計指甲剪時，也曾考慮過加裝這個功能，不過經過我們實地使用後發現，加裝了放大鏡後不但不好收納占空間外，更容易阻礙剪指甲。所以我們決定不採用這項功能。三、一般市面上所賣的兒童用安全指甲剪，其大部分都是專門做給小孩子使用的，而小孩子的指甲通常都比較軟，所以其刀片大部分不太銳利，但是隨著年齡的增長，一個人的指甲會慢慢鈣化，而變得比較堅硬，所以不適合使用兒童用安全指甲剪。不過除了小孩子剪指甲要特別注意其安全性外，年長者也會因為眼睛慢慢出現老花眼的疾病，而讓剪指甲時變得不方便，這時年長剪指甲須注意安全的比例並不亞於小孩子，所以如何做出其安全性不小於兒童用安全指甲剪，但又能輕鬆容易的剪下指甲的安全指甲的方法，是大家都應該努力去發展的。四、剪指甲是每個人在生活中都一定會遇到的事，不過每個人剪指甲的習慣都不盡相同，有的人習慣拿前面一點，有的人習慣拿後面一點，有的人習慣將指甲刀拿橫著剪，有的人習慣將指甲刀拿直著剪，這點也是有需要討論的必要。五、每個人的慣用手都不一定相同，有的人習慣用右手，有的人習慣用左手，不過現在看來是慣用右手者占多數。但是在剪指甲時，一定是右手拿指甲刀剪左手的指甲，或左手拿指甲刀剪右手的指甲，所以不管是不是慣用手一定都會使用到，但是是不是使用慣用手剪指甲，其安全性一定會有差距，因為平常沒有在使用，所以其熟練度必定會差很多。如何找出一種方法，讓慣用右手的人可以安全的用左手來剪指甲；讓慣用左手的人可以安全的用右手來剪指甲，也是有討論的價值，而如