第二章人體生理特性

第二章人體生理特性第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)

第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)

一、神經(jīng)組織 人的神經(jīng)組織主要是由神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成。神經(jīng)元也稱神經(jīng)細(xì)胞，是神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和營(yíng)養(yǎng)的基本單位，具有感受體內(nèi)外刺激、整合信息和傳導(dǎo)信息的功能。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞分布在神經(jīng)元周圍，構(gòu)成網(wǎng)狀支架，對(duì)神經(jīng)元起支持、絕緣、營(yíng)養(yǎng)、防御等作用。第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)

1、神經(jīng)元一個(gè)神經(jīng)元由以下三個(gè)部分組成：一是包含有細(xì)胞核的細(xì)胞體，它是神經(jīng)元代謝和營(yíng)養(yǎng)的中心；二是由細(xì)胞體向外伸出的呈樹枝狀的短突部分，稱為樹突；三是由細(xì)胞體向外伸出的一條細(xì)長(zhǎng)的單突，稱為軸突，如圖所示。神經(jīng)元模式圖突觸

2、突觸突觸由突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜三部分組成。第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)

二、中樞神經(jīng)系統(tǒng)1、脊髓 脊髓的功能： 一是傳導(dǎo)功能， 二是反射功能。第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)

2、腦 腦是中樞神經(jīng)的高級(jí)部位，位于顱腔內(nèi)，由大腦半球、間腦、中腦、腦橋、延髓和小腦六部分組成。

第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)

（1）延髓:它不僅是食物反射和某些防御反射的中樞,而且是呼吸和循環(huán)系統(tǒng)的反射性自動(dòng)調(diào)節(jié)中樞,故有”生命中樞”之稱。（2）腦橋：位于延髓上方、小腦腹側(cè)，是聯(lián)系小腦兩半球上、下行神經(jīng)纖維的橋梁。腦橋參與或完成頭面部肌肉的運(yùn)動(dòng)以及某些感覺的形成。

第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)（3）中腦：位與腦橋上方，是視、聽運(yùn)動(dòng)的反射中樞。（4）間腦：位于腦干上方，由丘腦和下丘腦組成。丘腦被稱為感覺的中繼站。（5）小腦：小腦位于顱后窩內(nèi)，在延髓和腦橋的背側(cè)，大腦的后下方。小腦的主要機(jī)能是維持身體的平衡、調(diào)節(jié)與校正肌肉的緊張度和協(xié)調(diào)肌肉的運(yùn)動(dòng)。

第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)（6）大腦半球：大腦半球位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的最高部位，被分為左、右兩個(gè)半球，大腦表面有許多深淺不一的皺褶，皺褶凹陷部位稱為溝或裂，隆起部位稱為回，半球表面被覆2～5mm厚的灰質(zhì)細(xì)胞層，稱為大腦皮質(zhì)。皮質(zhì)的深部為髓質(zhì)，亦稱白質(zhì)。第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng) 1909年，K·布羅德曼（K．Brodmann）根據(jù)皮質(zhì)不同部位的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同、功能不同，將大腦皮質(zhì)分為52區(qū)，并注上阿拉伯?dāng)?shù)字號(hào)碼，成為至今仍有權(quán)威意義的細(xì)胞構(gòu)筑圖或腦地圖。 1950年，加拿大的潘菲爾德（Penfield）也繪制出了相當(dāng)精確的大腦皮質(zhì)感覺區(qū)和運(yùn)動(dòng)區(qū)的定位圖。第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)

三、周圍神經(jīng)系統(tǒng)周圍神經(jīng)系統(tǒng)是由腦和脊髓發(fā)出，其末梢分布于身體各器官和組織的神經(jīng)系統(tǒng)。它包括脊神經(jīng)、腦神經(jīng)和植物性神經(jīng)。周圍神經(jīng)的功能，一是接受來自體內(nèi)外的各種刺激并將其傳導(dǎo)至中樞神經(jīng)；二是傳遞由中樞神經(jīng)發(fā)出的指令并完成運(yùn)動(dòng)反應(yīng)。第二節(jié)人的感覺和知覺 一、感覺

感覺是人腦對(duì)直接作用于感覺器官的事物的個(gè)別屬性的反映。 能引起感覺器官有效反應(yīng)的刺激稱為該感覺器官的適宜刺激。人的感覺人的感覺

1、感受性和感覺閾限

感受性是感覺器官對(duì)適宜刺激的感覺能力，用感覺閾限的大小來度量。（1）絕對(duì)感受性和絕對(duì)感覺閾限。 產(chǎn)生感覺需要有達(dá)到一定強(qiáng)度的適宜刺激。剛剛能引起感覺的最小刺激量，稱為絕對(duì)感覺閾限的下限，感覺出最小刺激量的能力稱為絕對(duì)感受性。人的感覺

若刺激過大，超過了正常限度，將使感覺消失而引起痛覺，甚至造成感官的損傷。剛剛使感覺消失的最大刺激量稱為絕對(duì)感覺閾限的上限。刺激量在上、下閾限之間才能引起感覺。人的感覺（2）差別感受性和差別感覺閾限。

當(dāng)兩個(gè)不同強(qiáng)度的同類型刺激同時(shí)或先后作用于某一感覺器官時(shí)，它們?cè)趶?qiáng)度上的差別必須達(dá)到一定程度，才能引起人的差別感覺。差別感覺閾限即為剛剛能引起差別感覺的刺激之間的最小差別量。對(duì)最小差別量的感受能力則為差別感受性。人的感覺

——差別感覺閾限；——最初刺激的強(qiáng)度；——常數(shù)，稱為韋伯比例。德國(guó)生物學(xué)家韋伯（E·H·Weber）發(fā)現(xiàn)，在中等強(qiáng)度的刺激范圍內(nèi)，差別感覺閾限隨最初刺激強(qiáng)度的變化而變化時(shí)是有一定規(guī)律可循的，即差別感覺閾限與最初刺激的強(qiáng)度之比為一常數(shù)。人的感覺

人的各個(gè)感覺器官的感受能力的發(fā)展是不平衡的，而不同的職業(yè)又有各自不同方面的感受能力要求。另一方面，人的感覺能力又具有很大的發(fā)展?jié)摿?，?jīng)過訓(xùn)練后，某些方面的感受性可以獲得極大的提高。人的感覺

2、感覺的適應(yīng)在同一刺激物的持續(xù)作用下，人的感受性發(fā)生變化的過程，稱為感覺的適應(yīng)。知覺 二、知覺 客觀事物的各種屬性分別作用于人的不同感覺器官，引起人的各種不同感覺，經(jīng)大腦皮質(zhì)聯(lián)合區(qū)對(duì)來自不同感官的各種信息進(jìn)行綜合加工，于是在人的大腦中就產(chǎn)生了對(duì)客觀事物的各種屬性、各個(gè)部分及其相互關(guān)系的綜合的整體的映象，這便是知覺。

知覺

1、知覺的基本特性

1）知覺的整體性。把知覺對(duì)象的各種屬性、各個(gè)部分知覺成為一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體，稱為知覺的整體性。知覺

2）知覺的理解性。根據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)去理解當(dāng)前的感知對(duì)象，稱為知覺的理解性。 3）知覺的恒常性。當(dāng)知覺的條件在一定范圍內(nèi)改變了的時(shí)候，知覺的映象仍然保持相對(duì)不變，這種特性稱為知覺的恒常性。 4）知覺的選擇性。人們總是按照某種需要或目的主動(dòng)地有意識(shí)地選擇其中少數(shù)事物作為知覺的對(duì)象，對(duì)它產(chǎn)生突出清晰的知覺映象，而對(duì)同時(shí)作用于感官的周圍其他事物則呈現(xiàn)隱退模糊的知覺映象，從而成為烘托知覺對(duì)象的背景，這種特性稱為知覺的選擇性。知覺

知覺

影響知覺選擇性的因素，主要有：知覺對(duì)象與背景之間的差別越大，對(duì)象越容易從背景中區(qū)分出來，如萬綠叢中的一點(diǎn)紅；在固定不變或相對(duì)靜止的背景上，運(yùn)動(dòng)著的對(duì)象最易成為知覺對(duì)象；刺激物各部分相互關(guān)系的組合，如彼此接近的對(duì)象比相隔較遠(yuǎn)的對(duì)象。彼此相似的對(duì)象比不相似的對(duì)象易于組合在一起，而成為知覺的對(duì)象；人的主觀因素，如任務(wù)、目的、知識(shí)、興趣、情緒等不同，則選擇的知覺對(duì)象也不同。視覺 三、視覺

光、對(duì)象物、眼睛是構(gòu)成視覺現(xiàn)象的三個(gè)要素。但視覺系統(tǒng)并不只是眼睛，從生理學(xué)角度看，它包括眼睛和腦；從心理學(xué)角度看，它不僅包括當(dāng)前的視覺，還包括以往的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。換句話說，視覺捕捉到的信息，不只是人體自然作用的結(jié)果，而且也是人的觀察與過去經(jīng)歷的反映。（一）視覺器官與視覺 人的視覺器官是眼，它由眼球及其輔助結(jié)構(gòu)（包括眼球外肌和眼瞼等）組成。

視覺 看近物時(shí)，晶狀體曲率增加。反之，看遠(yuǎn)物時(shí)，晶狀體曲率減小。瞳孔是虹膜中央的圓孔，作用是調(diào)節(jié)入眼的光量。當(dāng)強(qiáng)光時(shí)，瞳孔縮小，減少進(jìn)眼的光量，以保護(hù)視網(wǎng)膜不受過強(qiáng)刺激；弱光時(shí)，瞳孔開大，增加進(jìn)眼的光量，使視網(wǎng)膜能得到足夠的刺激。 看近物時(shí)瞳孔縮小，看遠(yuǎn)物時(shí)瞳孔開大，都是使視網(wǎng)膜上成像清晰的一種調(diào)節(jié)。視覺

視網(wǎng)膜是眼的感光部分，內(nèi)有兩種感光細(xì)胞：錐細(xì)胞和桿細(xì)胞。 錐細(xì)胞專司晝光覺和色覺，對(duì)物體的細(xì)小結(jié)構(gòu)和顏色，具有高度的分辨能力，對(duì)弱光則不如桿細(xì)胞敏感。桿細(xì)胞專司暗光覺，只感知明暗和物體的粗大輪廓。根據(jù)感光細(xì)胞在視網(wǎng)膜上分布的情況，視覺可分為中央視覺和周圍視覺。視覺（二）視覺特征

1、視角與視力

視角是被看目標(biāo)物的兩點(diǎn)光線投入眼球時(shí)的交角。如圖所示，視角（單位為“′”’）與觀察距離L和被看目標(biāo)物上兩點(diǎn)之間的直線距離D有關(guān)，即視覺 眼睛能分辨被看目標(biāo)物最近兩點(diǎn)的視角，稱為臨界視角。

視力是眼睛分辨物體細(xì)節(jié)能力的一個(gè)生理尺度，用臨界視角的倒數(shù)來表示，即

視力=1/臨界視角

視覺

認(rèn)清物體形狀的視力為中心視力。在暗環(huán)境中辨別物體形狀的視力為夜視力。兩只眼睛中所形成的物像，融合為雙眼單視后，可用以辨別物體高低、深淺、遠(yuǎn)近、大小，這種辯別物體立體位置的視力稱為立體視力。視覺

2、色覺

視覺 人眼感受色光刺激是由視網(wǎng)膜上的錐細(xì)胞承擔(dān)的。三原色學(xué)說認(rèn)為，視網(wǎng)膜上有三種錐細(xì)胞，分別感受紅、綠、藍(lán)三種基本顏色。當(dāng)三種錐細(xì)胞受到同等程度的強(qiáng)刺激時(shí)，會(huì)引起消色的感覺，即同等強(qiáng)刺激產(chǎn)生白色效果，同等中等強(qiáng)度刺激產(chǎn)生灰色效果，同等弱刺激產(chǎn)生黑色效果。如果受到不同強(qiáng)度的刺激，則引起其他各種顏色感覺。視覺 對(duì)視野中某一顏色的感覺，由于受到鄰近顏色的影響而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為色對(duì)比，例如在紅色背景上放一小塊灰色紙，注視幾分鐘后，這塊灰紙就會(huì)表現(xiàn)出略帶綠色。每種顏色在其鄰近區(qū)域誘導(dǎo)出它的補(bǔ)色，或者由于兩種相鄰顏色的互相影響而使每種顏色在其鄰近區(qū)域誘導(dǎo)出它們各自的補(bǔ)色，這種對(duì)比叫做同時(shí)對(duì)比。另外，如果先凝視一紅點(diǎn)，幾秒鐘后移視灰色卡片，可見卡片上有一綠點(diǎn)；如先注視一綠點(diǎn)，幾秒鐘后移視灰色卡片，可見卡片上有一紅點(diǎn)（黃和藍(lán)也有類似現(xiàn)象），此現(xiàn)象稱為繼時(shí)對(duì)比。

視覺 人停止注視某一顏色之后，在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)，眼前還會(huì)有這種顏色，稱為后像。仍能見到的顏色與注視色相同者稱正后像，見到的顏色是被注視的顏色的補(bǔ)色，就是負(fù)后像。視覺

3、視野1）一般視野。視覺 人眼在垂直方向3°和水平方向3°的范圍內(nèi)看到的物體，其映像落在視網(wǎng)膜的黃斑中央的中央凹上，上下、左右視野均只有1.5°左右，這就是最佳視區(qū)。在垂直面內(nèi)水平視線以下30°和水平面內(nèi)零線左、右兩側(cè)各15°的范圍內(nèi)，獲得的物像最清晰，為良好視野范圍。在垂直面內(nèi)水平視線以上25°，以下35°，在水平面內(nèi)零線左、右各35°的視野范圍為有效視野范圍。視覺

2）色覺視野。

視覺

4、視距

視距是人在操作系統(tǒng)中正常的觀察距離。一般應(yīng)根據(jù)觀察目標(biāo)的大小和形狀以及工作要求確定視距。通常，觀察目標(biāo)在560mm處最為適宜，小于380mm時(shí)會(huì)引起目眩，超過760mm時(shí)細(xì)節(jié)看不清。此外，觀察時(shí)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)角度，左右均不宜超過45°，上下均不宜超過30°。當(dāng)視線轉(zhuǎn)移時(shí)，約97％時(shí)間的視覺是不真實(shí)的，所以應(yīng)避免在轉(zhuǎn)移視線中進(jìn)行觀察。視覺視覺

5、對(duì)比感度 人眼剛剛能辯別到物體時(shí)，背景與物體之間的最小亮度差稱為臨界亮度差。臨界亮度差與背景亮度之比稱為臨界對(duì)比。臨界對(duì)比的倒數(shù)稱為對(duì)比感度。視覺 其關(guān)系式如下：

式中：——臨界對(duì)比；——臨界亮度差；——背景亮度；——物體的亮度；——對(duì)比感度

視覺 6、視覺適應(yīng)

視覺適應(yīng)是人眼隨視覺環(huán)境中光量的變化而感受性發(fā)生變化的過程。

暗適應(yīng)是人由明亮的環(huán)境轉(zhuǎn)入暗環(huán)境，在暗環(huán)境中視網(wǎng)膜上的桿細(xì)胞感受弱光的刺激，使視覺感受性逐步提高的過程。

明適應(yīng)是人由暗環(huán)境轉(zhuǎn)入明亮的環(huán)境，桿細(xì)胞失去感光作用而視網(wǎng)膜上的錐細(xì)胞感受強(qiáng)光的刺激，使視覺閾限由很低提高到正常水平。視覺

7、眼球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1）眼球的水平運(yùn)動(dòng)比垂直運(yùn)動(dòng)快，因此一般先看到水平方向的東西，后看到垂直方向的東西。眼球的左右方向運(yùn)動(dòng)不像上下方向運(yùn)動(dòng)那樣容易疲勞，而且對(duì)水平方向的尺寸比例的估計(jì)要比對(duì)垂直方向的準(zhǔn)確得多。 2）視線習(xí)慣于從左到右和從上往下移動(dòng)，看圓形物體總是沿順時(shí)針方向看得迅速。視覺 3）當(dāng)對(duì)象物偏離視中心時(shí)，在偏離距離相同的情況下，人眼對(duì)左上方的觀察優(yōu)于對(duì)右上方，對(duì)右上方的觀察又優(yōu)于對(duì)左下方，對(duì)右下方的觀察最差。4）兩眼球的運(yùn)動(dòng)是協(xié)調(diào)的、同步的，不可能一只眼球轉(zhuǎn)動(dòng)而另一只眼球不動(dòng)，也不可能一只眼睛看東西，而另一只眼睛不看。聽覺 四、聽覺1、聲音與測(cè)量

（1）聲波的頻率。 一般情況下，人耳對(duì)20～20000HZ頻率范圍內(nèi)的聲音較敏感，其敏感程度隨頻率而變，且存在著個(gè)體差異。

（2）聲音的強(qiáng)度。聲強(qiáng)是根據(jù)單位面積上的能量來定義的，比如瓦特每平方米。因?yàn)橐话闱闆r下能量的數(shù)值都很大，所以通常用對(duì)數(shù)來描述聲強(qiáng)。貝爾B是測(cè)量時(shí)使用的基本單位。貝爾值是兩個(gè)聲強(qiáng)比率的對(duì)數(shù)。實(shí)際上，更方便、更普遍聲強(qiáng)測(cè)量的單位是分貝（dB），ldB＝0.1B。

聽覺聽覺 多數(shù)的聲音測(cè)量?jī)x器并不能直接測(cè)量聲音的能量，但是，聲音會(huì)改變空氣的壓力，而這些氣壓的振動(dòng)是能夠直接進(jìn)行測(cè)量的。聲音的能量是與聲壓的平方成正比的，因此，單位是分貝的聲壓級(jí)（SPL）定義如下。聽覺 最常用的參考值P0是20μN(yùn)/m2，或者稱為20微帕斯卡或微巴。這個(gè)聲壓相當(dāng)于強(qiáng)度非常低的1000Hz的純音階，正常的成年人在理想的狀態(tài)下也幾乎聽不到這樣的聲音。P1是要測(cè)量的聲音的聲壓。 工程中的信噪比實(shí)際上就是指一個(gè)信號(hào)與背景噪音的分貝之差。聽覺

（3）復(fù)合音。 復(fù)合音可以用兩種方式表示：一種是由幾個(gè)單獨(dú)的波形疊加成它的波形；另一種是使用音譜來描述復(fù)合音，即把聲音分成幾個(gè)頻率段，然后測(cè)量每一范圍內(nèi)的聲強(qiáng)，這就要使用頻率段分析方法。范圍越窄，音譜就分得越細(xì)，音階也就越多。聽覺2、聽覺器官 人的聽覺器官是耳。耳包括外耳、中耳和 內(nèi)耳三部分。

聽覺3、聽覺過程 1）將空氣中的聲波轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)。2）將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w振動(dòng)。 3）將液體波動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)沖動(dòng)。聽覺4、聽覺特征

1）接受信息無方向性2）強(qiáng)度辨別閾限 3）頻率辨別閾限 4）方位辨別能力 5）距離知覺

6）掩蔽效應(yīng)膚覺

五、膚覺 人體皮膚上分布著三種感受器：觸覺感受器、溫度感受器和痛覺感受器。

1、觸覺觸覺是微弱的機(jī)械刺激觸及了皮膚淺層的觸覺感受器而引起的，而壓覺是較強(qiáng)的機(jī)械刺激引起皮膚深部組織變形而產(chǎn)生的感覺，由于兩者性質(zhì)上類似，通常稱觸壓覺。膚覺

觸覺的生理意義是能辨別物體的大小、形狀、硬度、光滑程度以及表面機(jī)理等機(jī)械性質(zhì)的觸感。在人機(jī)系統(tǒng)的操縱裝置設(shè)計(jì)中，就是利用人的觸覺特性，設(shè)計(jì)具有各種不同觸感的操縱裝置，以使操作者能夠靠觸覺準(zhǔn)確地控制各種不同功能的操縱裝置。 皮膚的不同區(qū)域?qū)τ|覺敏感性有相當(dāng)大的差別，這種差別主要是由于皮膚的厚度、神經(jīng)分布狀況引起的。如面部、口唇、指尖等處的觸點(diǎn)分布密度較高，而手背、背部等處的密度較低。膚覺

2、溫度覺溫度覺分為冷覺和熱覺兩種。這兩種溫度覺是由兩種不同范圍的溫度感受器引起的。人體的溫度覺對(duì)保持機(jī)體內(nèi)部溫度的穩(wěn)定與維持正常的生理過程是非常重要的。

膚覺3、痛覺

凡是劇烈性的刺激，不論是冷、熱接觸，或是壓力等，膚覺感受器都能接受這些不同的物理和化學(xué)刺激，而引起痛覺。 機(jī)體不同部位的痛覺敏感度不同；皮膚和外粘膜有高度痛覺敏感性；角膜的中央，具有人體最痛的痛覺敏感性。痛覺具有很大的生物學(xué)意義，因?yàn)橥从X的產(chǎn)生，將導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生一系列保護(hù)性反應(yīng)來回避刺激物，動(dòng)員人的機(jī)體進(jìn)行防衛(wèi)或改變本身的活動(dòng)來適應(yīng)新的情況。嗅覺六、嗅覺

鼻子是探測(cè)各種氣味的一個(gè)敏感的器官，它的敏感程度依靠物質(zhì)的特點(diǎn)和用力吸的程度。盡管人們的嗅覺很靈敏，但往往有很高的錯(cuò)誤警報(bào)率，一般都是把沒有氣味誤認(rèn)為有氣味了。嗅覺

嗅覺的用途并不是很廣，原因之一就是信息的來源不可靠，因?yàn)槿藗儗?duì)不同氣味的敏感程度差異很大；不新鮮的空氣可能降低敏感程度；人們對(duì)氣味適應(yīng)的很快，片刻之后，對(duì)這種氣味的感覺就會(huì)麻木；氣味的傳播很難控制。本體感覺

七、本體感覺 1、平衡覺

平衡覺是人對(duì)自己頭部位置的各種變化及身體平衡狀態(tài)的感覺。平衡覺感受器位于內(nèi)耳的前庭器官——半規(guī)管和耳石器中。 壺腹脊的適宜刺激是旋轉(zhuǎn)加速和旋轉(zhuǎn)減速運(yùn)動(dòng) 囊斑的適宜刺激是直線加速和直線減速運(yùn)動(dòng)本體感覺本體感覺

影響平衡覺并導(dǎo)致失去平衡的因素主要有：酒（當(dāng)喝多了的時(shí)候可引起頭暈或失去平衡）；年齡（老年人常有一些內(nèi)耳神經(jīng)類型的損傷，因而造成眩暈、迷失方向）；恐懼（例如由于害怕高空，因而在高處時(shí)就眩暈）；突然的運(yùn)動(dòng)（如在床上躺幾小時(shí)后突然跳起來）；熱緊迫（在夏天的太陽(yáng)光下工作時(shí)間太長(zhǎng)可引起頭暈）；不常有的姿勢(shì)等。本體感覺

2、運(yùn)動(dòng)覺

運(yùn)動(dòng)覺是人對(duì)自己身體各部位的位置及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種內(nèi)部感覺。運(yùn)動(dòng)覺的感受器有三種：一是廣泛分布于全身肌肉中的肌梭，它接受肌肉收縮長(zhǎng)短的刺激；二是位于肌腱內(nèi)的腱梭，它接受肌肉張力變化的刺激；三是關(guān)節(jié)內(nèi)的關(guān)節(jié)小體，它接受關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)（屈、伸）的刺激。 人的各種操作技能的形成，有賴于運(yùn)動(dòng)覺信息的反饋調(diào)節(jié)。如熟練的打字。 由此可見，運(yùn)動(dòng)覺在隨意運(yùn)動(dòng)的精確化和自動(dòng)化方面有著其他感覺所不能及的作用。第三節(jié)人體的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 工作對(duì)人體造成的損害往往是由于：工具的設(shè)計(jì)沒有考慮人的因素，使工作人員長(zhǎng)期采取不科學(xué)的姿勢(shì)從事工作；或操作者的作業(yè)姿勢(shì)不正確等。 人體的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是由骨、骨連接（關(guān)節(jié)）和肌肉三部分組成。骨和骨連接構(gòu)成人體的杠桿系統(tǒng)——骨架。肌肉附著在骨架上，并受神經(jīng)系統(tǒng)的支配，能牽引著骨繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，人體便產(chǎn)生各種各樣的運(yùn)動(dòng)。人體骨骼示意圖

一、骨骼 骨依其所在部位可分為顱骨、軀干骨、四肢骨三部分；其中軀干骨又包括椎骨、肋骨和胸骨。 依其形態(tài)則可分為長(zhǎng)骨、短骨、扁骨和不規(guī)則骨四種。 骨骼的主要功能是，骨骼構(gòu)成人體的支架，有維持體型、支撐軟組織、承擔(dān)全身重量的作用；骨骼形成體腔壁，可保護(hù)大腦及內(nèi)臟器官，并能幫助呼吸；骨是人體運(yùn)動(dòng)的杠桿，肌肉牽動(dòng)骨繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，使人體產(chǎn)生各種運(yùn)動(dòng)；骨的紅、黃骨髓有造血、儲(chǔ)藏脂肪的功能，骨還是人體內(nèi)礦物鹽的儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)。 二、關(guān)節(jié)1、關(guān)節(jié)的基本構(gòu)造 骨與骨以結(jié)締組織連接構(gòu)成關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的基本構(gòu)造包括關(guān)節(jié)面、關(guān)節(jié)囊和關(guān)節(jié)腔。關(guān)節(jié)的輔助結(jié)構(gòu)包括韌帶、關(guān)節(jié)盤、關(guān)節(jié)孟緣等。

2、關(guān)節(jié)的類型根據(jù)關(guān)節(jié)面的形態(tài)和運(yùn)動(dòng)形式，關(guān)節(jié)可分為單軸關(guān)節(jié)、雙軸關(guān)節(jié)和多軸關(guān)節(jié)。

根據(jù)關(guān)節(jié)中骨的多少可分為，單關(guān)節(jié)，由兩塊骨構(gòu)成，如肩關(guān)節(jié)。復(fù)關(guān)節(jié)，由兩塊以上的骨構(gòu)成的，如肘關(guān)節(jié)。還有兩個(gè)或兩個(gè)以上結(jié)構(gòu)完全獨(dú)立，但必須同時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的聯(lián)合關(guān)節(jié)，如下頜關(guān)節(jié)。 根據(jù)連接組織的性質(zhì)和活動(dòng)情況，關(guān)節(jié)可分為不動(dòng)關(guān)節(jié)，兩骨之間以結(jié)締組織相連接，中間沒有任何間斷和裂縫，這種連接又叫無腔縫的骨連接。根據(jù)骨連接組織的不同，又可分為韌帶連接、軟骨結(jié)合和骨性結(jié)合三種；動(dòng)關(guān)節(jié)（即關(guān)節(jié)），骨與骨之間的連接組織中有腔隙，失去連續(xù)性。人體中絕大部分的骨連接為此種類型；

半動(dòng)關(guān)節(jié)，介于動(dòng)關(guān)節(jié)和不動(dòng)關(guān)節(jié)之間的過渡的連接形式，其特點(diǎn)是兩骨間以軟骨組織相連接。半動(dòng)關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍很小，如恥骨聯(lián)合。

3、關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)

（l）滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)：這是一種最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，相對(duì)關(guān)節(jié)面的形態(tài)基本一致，活動(dòng)量微小。 （2）角度運(yùn)動(dòng)：鄰近的兩骨繞軸離開或收攏，可產(chǎn)生角度的增大或減小。①屈、伸運(yùn)動(dòng)。關(guān)節(jié)沿矢狀面運(yùn)動(dòng)，使相鄰關(guān)節(jié)的兩骨互相接近，角度減小時(shí)為屈；反之為伸。 ②內(nèi)收、外展運(yùn)動(dòng)。關(guān)節(jié)沿冠狀面運(yùn)動(dòng)，骨向正中面移動(dòng)者稱為“內(nèi)收”，反之稱為“外展”。 （3）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。骨環(huán)繞垂直軸運(yùn)動(dòng)時(shí)稱為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。骨由前向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)時(shí)，稱為“旋內(nèi)”；相反，向外側(cè)旋轉(zhuǎn)時(shí)則稱為“旋外”。 （4）環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。骨的上端在原位轉(zhuǎn)動(dòng)，下端則作圓周運(yùn)動(dòng)，全骨活動(dòng)的結(jié)果猶如描繪一個(gè)圓錐體的圖形，這樣的運(yùn)動(dòng)稱為“環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)”。

三、肌肉 肌肉在人體上分布很廣，根據(jù)其形態(tài)、功能和位置等不同的特點(diǎn)，可分為3種類型：骨骼肌、平滑肌和心肌。附著在骨骼上的肌肉稱骨骼肌，骨骼肌有橫紋，其收縮受人的意志支配。平滑肌大都構(gòu)成臟器的壁，故又稱內(nèi)臟肌。心肌分布在心臟的壁上，其運(yùn)動(dòng)不受意志支配。1、肌肉的組織結(jié)構(gòu)骨骼肌的形狀一般可分為長(zhǎng)肌、短肌、闊肌、輪匝肌四種。

2、骨骼肌的物理特性

①收縮性：表現(xiàn)為肌肉纖維長(zhǎng)度的縮短和張力的變化。 ②伸展性 ③彈性 ④粘滯性3、肌肉收縮的機(jī)理和形式（1）肌肉收縮機(jī)理 （2）肌肉收縮的形式①等長(zhǎng)收縮。肌肉收縮所產(chǎn)生的拉力等于外界阻力時(shí)，肌肉的長(zhǎng)度不變，這種收縮形式稱為等長(zhǎng)收縮。等長(zhǎng)收縮所產(chǎn)生的力主要用以維持身體一定的姿勢(shì)。肌肉等長(zhǎng)收縮，未使物體產(chǎn)生位移，故肌肉未做外功。

②非等長(zhǎng)收縮。肌肉收縮所產(chǎn)生的拉力不等于外界阻力時(shí)，肌肉的長(zhǎng)度發(fā)生改變，這種收縮形式稱為非等長(zhǎng)收縮。非等長(zhǎng)收縮所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)性力量是人體實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。它包括兩種形式：①當(dāng)肌肉拉力大于外界阻力時(shí)，肌肉長(zhǎng)度縮短，稱為向心收縮，如伸手取物、舉起重物等，此時(shí)，肌肉收縮所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)性力量使物體發(fā)生了位移，因而肌肉做了外功；②當(dāng)肌肉拉力小于外界阻力時(shí)，肌肉雖然積極收縮，但還是被拉長(zhǎng)了，這種收縮形式稱為離心收縮，此時(shí)，肌肉收縮所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為熱能。

4、肌肉收縮的力學(xué)特征（1）潛伏期

負(fù)荷增大，潛伏期延長(zhǎng)（2）縮短程度：負(fù)荷增大，肌肉縮短程度減少。（3）縮短速度：負(fù)荷增大，肌肉縮短速度慢。

5、肌肉收縮的機(jī)械效率 肌肉作功時(shí)所消耗的總能量E為E=A＋Q 式中：A一完成外功消耗的能量； Q一做內(nèi)功所消耗的能量。 肌肉收縮的機(jī)械效率為6、肌力 肌肉收縮所產(chǎn)生的力通常以肌肉收縮時(shí)對(duì)外用力所測(cè)定的數(shù)值表示。 一個(gè)人能產(chǎn)生多大的肌力取決于其肌肉橫截面面積的大小。肌力還與收縮肌肉的長(zhǎng)度有關(guān)。 影響肌肉力量的因素很多，如遺傳、營(yíng)養(yǎng)、體重、年齡、性別、訓(xùn)練狀況等等。 四、人體運(yùn)動(dòng)的杠桿原理

阻力矩為P×OD 拉力矩為F×OC

杠桿機(jī)械效率為OC/OD

o

CA

B

D

P

F 人體運(yùn)動(dòng)的骨杠桿形式基本有三種：

一是平衡杠桿，如圖 頭和頸椎的連結(jié)，寰 枕關(guān)節(jié)為支點(diǎn)，頸部 背側(cè)肌群的起點(diǎn)為力 點(diǎn)，頭的重心為阻力 點(diǎn)，因此支點(diǎn)位于重 心點(diǎn)和力點(diǎn)之間。

二是省力杠桿，如圖， 跖趾關(guān)節(jié)為支點(diǎn)，體 重通過小腿骨施加于 踝關(guān)節(jié)處而成為阻力 點(diǎn)，腓腸肌的拉力作 用于足跟骨上而成為 力點(diǎn)，因此，重點(diǎn)位 于支點(diǎn)與力點(diǎn)之間。 這種杠桿由于力臂大 于阻力臂，故其機(jī)械 效益大于1，因而省力。

三是速度杠桿，髖關(guān)節(jié)為 支點(diǎn)，髂腰肌止點(diǎn)為力點(diǎn)， 下肢重心為阻力點(diǎn)，因此， 力點(diǎn)位于支點(diǎn)和重點(diǎn)之間。 這種杠桿由于力臂小于阻 力臂，故其機(jī)械效益小于1， 因而費(fèi)力，但阻力點(diǎn)的移動(dòng) 速度快，所以是以力的消耗 來?yè)Q取較快的運(yùn)動(dòng)速度。人 體內(nèi)特別是肢體內(nèi)大多為速 度杠桿。

五、靜態(tài)肌肉施力

肌肉收縮所產(chǎn)生的力作用于骨，然后再通過人體結(jié)構(gòu)（如手、腳等）作用于其他物體，這一過程稱為肌肉施力。 1、肌肉施力的類型 （1）靜態(tài)肌肉施力

靜態(tài)肌肉施力是依靠肌肉等長(zhǎng)收縮所產(chǎn)生的靜態(tài)性力量，較長(zhǎng)時(shí)間地維持身體的某種姿勢(shì)，致使肌肉相應(yīng)地作較長(zhǎng)時(shí)間的收縮。 （2）動(dòng)態(tài)肌肉施力

動(dòng)態(tài)肌肉施力是對(duì)物體交替進(jìn)行施力與放松，使肌肉有節(jié)奏地收縮與舒張。

在其他操作條件基本相同的情況下，靜態(tài)作業(yè)與動(dòng)態(tài)作業(yè)相比較，產(chǎn)生如下生理效應(yīng)：更大的能量消耗；心率加快，血壓升高；需要更長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間。

2、靜態(tài)肌肉施力特征

由此得出的一個(gè)重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下，不應(yīng)使操作者的肌肉負(fù)荷超過其最大肌力的15％。該曲線稱為Rohmert曲線，可將其用下列數(shù)學(xué)表達(dá)式給出3、常見靜態(tài)作業(yè)和對(duì)人體的影響

常見的靜態(tài)作業(yè)方式有：1）長(zhǎng)時(shí)間或反復(fù)地向前或向兩側(cè)彎腰，如車床設(shè)計(jì)過低或身材高大者操作低車床；2）長(zhǎng)時(shí)間手持或抓握物體，如手持加工機(jī)件，抓握風(fēng)鉆、鉚槍、焊槍等；3）長(zhǎng)時(shí)間雙手前伸或手臂懸空抬起，如在設(shè)計(jì)過高的工作臺(tái)上操作小臺(tái)鉆等； 4）一只腳支承體重，另一只腳控制機(jī)器，如使用像空氣錘那樣的單腳操作的腳踏板裝置；

5）長(zhǎng)時(shí)間站立在一個(gè)位置上，如操作各種機(jī)床；6）推拉重物；7）長(zhǎng)時(shí)間、高頻率地使用一組肌肉，如手指長(zhǎng)時(shí)間高速敲擊鍵盤等。

4、避免靜態(tài)肌肉施力

為避免靜態(tài)肌肉施力，設(shè)計(jì)應(yīng)使操作者盡可能地不出現(xiàn)下列不良作業(yè)姿勢(shì)和體位。1）長(zhǎng)時(shí)間或反復(fù)彎腰，尤其是頭和身體向兩側(cè)彎曲而造成的多塊肌肉靜態(tài)受力。彎腰使腰背部肌肉靜態(tài)受力而造成能耗明顯增加，坐姿、立姿的能耗大約只有彎腰能耗的2／3。2）長(zhǎng)時(shí)間地抬手作業(yè)或上臂舉著的作業(yè)姿勢(shì)。這種姿勢(shì)不僅使手臂和肩部肌肉靜態(tài)受力，而且也影響作業(yè)的精確性。為避免這種狀態(tài)，作業(yè)面應(yīng)與肘關(guān)節(jié)高度相當(dāng)或在肘關(guān)節(jié)以下。

3）負(fù)荷不平衡，單側(cè)肢體承重或單手操作。4）頭部和眼睛的不自然姿態(tài)，造成頭部和頸部肌肉的靜態(tài)施力。為避免這種狀態(tài)，操作時(shí)手最好距離眼睛25～30cm，視線在水平線以下15o的方向。5）長(zhǎng)時(shí)間的雙手或單手前伸。最頻繁的作業(yè)動(dòng)作，應(yīng)該在肘關(guān)節(jié)彎曲的情況下即可以完成。

6）靜止不動(dòng)，特別是長(zhǎng)時(shí)間地站立于一個(gè)位置上。這種作業(yè)姿勢(shì)，不僅造成靜態(tài)肌肉施力，而且引起腿部靜脈血壓的增高。所以，通常坐姿作業(yè)比立姿作業(yè)省力。

六、操作動(dòng)作與作業(yè)姿勢(shì) 1、作業(yè)姿勢(shì)的基本類型

人在日常生活和生產(chǎn)中，一般有4大基本姿勢(shì)，即立姿、端坐姿、靠椅坐姿和臥姿。根據(jù)支持軀體的方式又可將上述4種基本姿勢(shì)劃分為34種姿勢(shì)，其中立姿7種、端坐姿14種，靠椅坐姿10種、臥姿3種。

影響作業(yè)姿勢(shì)的因素很多，主要有以下幾個(gè)方面。①作業(yè)空間的大小及照明條件，變換姿勢(shì)的可能性。②體力負(fù)荷的大小及用力方向，作業(yè)所要求的準(zhǔn)確度和速度。③工作場(chǎng)所的布置，工具設(shè)備與材料的位置以及取用、操作的方法。④作業(yè)的方式、方法以及操作時(shí)的起坐頻率。

⑤工作臺(tái)面與座椅的高度，有無足夠的容膝空間。⑥操作者隨意采取的體位。

2、確定作業(yè)姿勢(shì)的一般原則 不同的人體姿勢(shì)所造成的肌肉負(fù)荷一般可用伴隨肌肉收縮所產(chǎn)生的生物電位的變化即肌電圖來顯示。

在確定作業(yè)姿勢(shì)時(shí)，一般遵循如下原則。

①操作者的作業(yè)姿勢(shì)一般以坐姿為好，其次是坐一立姿。當(dāng)工作過程非立姿不可時(shí)，才選擇立姿。②應(yīng)盡可能的使操作者采取平衡姿勢(shì)，避免因作業(yè)姿勢(shì)不當(dāng)而給肌肉、關(guān)節(jié)和心血管系統(tǒng)造成不必要的負(fù)擔(dān)。③作業(yè)過程中，應(yīng)使操作者能自由地變換多種體位，盡可能的使操作者身體處于舒適狀態(tài)。當(dāng)強(qiáng)制保持的姿勢(shì)無法避免時(shí)，應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)闹挝?④確定作業(yè)姿勢(shì)應(yīng)與肌力的使用以及作業(yè)動(dòng)作相聯(lián)系，三者應(yīng)相互協(xié)調(diào)。

3、立姿 在下列情況下宜采取立姿作業(yè)。①常用的控制器分布在較大區(qū)域，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出坐姿的最大可及范圍時(shí)。②需要用較大肌力的作業(yè)，而坐姿不可能達(dá)到時(shí)。③沒有容膝空間的機(jī)器作業(yè)，坐著反而不如站著舒適時(shí)。 ④需要頻繁坐、立的作業(yè)。因?yàn)轭l繁起坐所消耗的能量比立姿的耗能量還大。 ⑤單調(diào)的易引起心理性疲勞的作業(yè)。

4、坐姿

在下列情況下應(yīng)采用坐姿作業(yè)。①持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的靜態(tài)作業(yè)。②精密度較高而又要求細(xì)致的作業(yè)。③需要手足并用的作業(yè)。④要求操作準(zhǔn)確性高的作業(yè)。5、坐一立姿

坐一立姿是指在作業(yè)過程中既可以坐也可以站立，坐、立交替，但以坐姿為主。坐著可以解除站立所引起的下肢肌肉酸痛感，而站立又可放松坐著引起的腰部肌肉緊張，所以坐、立交替可以消除不同部位的肌肉負(fù)荷。第四節(jié)能量代謝

一、人體作業(yè)時(shí)的能量代謝1、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理 補(bǔ)充ATP的過程稱為產(chǎn)能。產(chǎn)能一般通過三種途徑完成。

第四節(jié)能量代謝（1）ATP—CP系列

在要求能量釋放速度很快的情況下，肌細(xì)胞中的ATP由磷酸肌酸（CP）與二磷酸腺苷合成予以補(bǔ)充：

ATP—CP系列提供能量的速度極快，但由于CP在人體內(nèi)的貯量有限，其產(chǎn)能過程只能維持肌肉進(jìn)行大強(qiáng)度活動(dòng)幾秒鐘。第四節(jié)能量代謝

（2）、需氧系列

在中等勞動(dòng)強(qiáng)度下，ATP以中等速度分解，又通過糖和脂肪的氧化磷酸化合成得到補(bǔ)充，即 由于這一過程需要氧參與合成ATP，故稱為需氧系列。 在合成的開始階段，以糖的氧化磷酸化為主，隨著持續(xù)活動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)，脂肪的氧化磷酸化轉(zhuǎn)為主要過程。

第四節(jié)能量代謝（3）乳酸系列

在大強(qiáng)度勞動(dòng)時(shí)，能量需求速度較快，相應(yīng)ATP的分解也必須加快，但受到供氧能力的限制。此時(shí)，則靠無氧糖酵解產(chǎn)生乳酸的方式提供能量，故稱為乳酸系列：第四節(jié)能量代謝第四節(jié)能量代謝

氧債示意圖2、作業(yè)時(shí)人體的耗氧動(dòng)態(tài)

氧債示意圖3、能量代謝和能量代謝率

人體能量產(chǎn)生和消耗稱為能量代謝。人體代謝所產(chǎn)生的能量等于消耗于體外做功的能量和在體內(nèi)直接、間接轉(zhuǎn)化為熱的能量的總和。 （1）基礎(chǔ)代謝

生理學(xué)將人清醒、靜臥、空腹（食后10h以上）、室溫在20℃左右這一條件定為基礎(chǔ)條件。人體在基礎(chǔ)條件下的能量代謝稱為基礎(chǔ)代謝。單位時(shí)間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝量稱為基礎(chǔ)代謝率，用BR表示。它反映單位時(shí)間內(nèi)人體維持最基本的生命活動(dòng)所消耗的最低限度的能量。

（2）安靜代謝

安靜代謝是作業(yè)或勞動(dòng)開始之前，僅為了保持身體各部位的平衡及某種姿勢(shì)條件下的能量代謝。安靜代謝量包括基礎(chǔ)代謝量。通常也可以常溫下基礎(chǔ)代謝量的120％作為安靜代謝量。安靜代謝率用RR表示。

（3）活動(dòng)代謝

活動(dòng)代謝亦稱勞動(dòng)代謝、作業(yè)代謝或工作代謝。它是人在從事特定活動(dòng)過程中所進(jìn)行的能量代謝?；顒?dòng)代謝率（用MR表示）應(yīng)為

其中AR為在實(shí)際活動(dòng)中測(cè)得的能量代謝率。

（4）相對(duì)能量代謝率

衡量勞動(dòng)強(qiáng)度的大小 除利用實(shí)測(cè)方法之外，還可用簡(jiǎn)易方法近似計(jì)算人在體力勞動(dòng)中的能量消耗，其計(jì)算公式為

4、影響能量代謝的因素

作業(yè)方法不同，能量消耗也不同。S·R德塔等人對(duì)搬運(yùn)重物的七種方式進(jìn)行了研究，測(cè)得相應(yīng)的氧耗量，如圖所示。

各種不同姿勢(shì)的相對(duì)氧耗量，如圖所示。6、能量代謝的測(cè)定能量代謝的測(cè)定方法有兩種，直接法和間接法。

直接法是通過熱量計(jì)測(cè)定在絕熱室內(nèi)流過人體周圍的冷卻水升溫情況，換算成能量代謝率；

間接法是通過測(cè)定人體消耗的氧量，再乘以氧熱價(jià)求出能量代謝率。 通常把1g供能物質(zhì)氧化時(shí)所釋放出的熱量，稱為物質(zhì)的卡價(jià)。物質(zhì)氧化時(shí)，每消耗1L氧所產(chǎn)生的熱量稱為物質(zhì)的氧熱價(jià)。 相對(duì)代謝率計(jì)算式又可寫成 二、勞動(dòng)強(qiáng)度

勞動(dòng)強(qiáng)度是以作業(yè)過程中人體的能耗量、氧耗量、心率、直腸溫度、排汗率或相對(duì)代謝率等作為指標(biāo)分級(jí)的。由于最緊張的腦力勞動(dòng)的能量消耗一般不超過基礎(chǔ)代謝的10％，而體力勞動(dòng)的能量消耗可高達(dá)基礎(chǔ)代謝的10～25倍，因此，以能量消耗或相對(duì)代謝率作為指標(biāo)制訂的勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)，它只適用于以體力勞動(dòng)為主的作業(yè)。1、國(guó)外的勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)

國(guó)外常用的克里斯坦森（Christensen）標(biāo)準(zhǔn)是以能耗量和氧耗量作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來劃分不同勞動(dòng)強(qiáng)度的。該標(biāo)準(zhǔn)所依據(jù)的為歐美人的平均值，即體重70kg、體表面積1.84m2。所分等級(jí)為輕、中等、強(qiáng)、極強(qiáng)、過強(qiáng)五級(jí)。2、我國(guó)的勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)

我國(guó)于1983年制訂了按勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)劃分的《體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB3869-83），如表 該標(biāo)準(zhǔn)是以勞動(dòng)時(shí)間率和工作日平均能量代謝率為標(biāo)準(zhǔn)制訂的，能比較全面地反映作業(yè)時(shí)人體負(fù)荷的大小。勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)的計(jì)算公式如下

式中：I——?jiǎng)趧?dòng)強(qiáng)度指數(shù)；

T——?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間率；

M——8h工作日能量代謝率；3——?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間率計(jì)算系數(shù)；7——能量代謝率計(jì)算系數(shù)。

勞動(dòng)時(shí)間率為一個(gè)工作日內(nèi)凈勞動(dòng)時(shí)間（即除休息和工作時(shí)間持續(xù)1min以上的暫停時(shí)間外的全部活動(dòng)時(shí)間）與工作日總時(shí)間的比，即工作日內(nèi)凈勞動(dòng)時(shí)間/工作日總時(shí)間（%）?？赏ㄟ^抽樣測(cè)定，取其平均值。

能量代謝率M的計(jì)算方法是：根據(jù)抽樣計(jì)算各項(xiàng)作業(yè)活動(dòng)與休息的能量代謝率ye，分別乘以相應(yīng)累計(jì)時(shí)間，得出工作日內(nèi)能量消耗總值，再除以工作日制度工作時(shí)間，即得出工作日平均能量代謝率M。ye用下列公式計(jì)算： 當(dāng)肺通氣量x值在3.0～7.3L／（min·m2）時(shí)，

當(dāng)肺通氣量x值在8.0～30.9L／（min·m2）時(shí)， 當(dāng)肺通氣量在7.3～8.0L／（min·m2）之間時(shí)，采用上述二式的均值確定ye值。

三、最大能量消耗界限

人體的最佳工作負(fù)荷是指在正常情景中，人體工作8h不產(chǎn)生過度疲勞的最大工作負(fù)荷值。最大工作負(fù)荷值通常是以能量消耗界限、心率界限以及最大攝氧量的百分?jǐn)?shù)表示。國(guó)外一般認(rèn)為，能量消耗5kcal／min、心率110～115次/min、吸氧量為最大攝氧量的33％左右時(shí)的工作負(fù)荷為最佳工作負(fù)荷。

能量消耗界限，即一個(gè)工作日（8h）的總能量消耗應(yīng)在1400～1600kcal之間，最多不超過2000kcal。若在不良勞動(dòng)環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，上述能耗量還應(yīng)降低20％。

對(duì)于重強(qiáng)度勞動(dòng)和極重（很重）強(qiáng)度勞動(dòng)，只有增加工間休息時(shí)間即通過勞動(dòng)時(shí)間率來調(diào)整工作日中的總能耗，使8h的能耗量不超過最佳能耗界限。

對(duì)于在一個(gè)工作日中，勞動(dòng)時(shí)間與休息時(shí)間各為多少以及兩者如何合理配置，德國(guó)學(xué)者米勒認(rèn)為：一般人連續(xù)勞動(dòng)480min而中間不休息的最大能量消耗界限為4kcal/min，這一能量消耗水平也被稱為耐力水平。如果作業(yè)時(shí)的能耗超過這一界限，勞動(dòng)者就必須使用體內(nèi)的能量貯備。為了補(bǔ)充體內(nèi)的能量貯備，就必須在作業(yè)過程中，插入必要的休息時(shí)間。假定標(biāo)準(zhǔn)能量貯備為24kcal，要避免疲勞積累，則工作時(shí)間加上休息時(shí)間的平均能量消耗不能超過4kcal／min。

設(shè)作業(yè)時(shí)增加的能耗量為M，工作日總工時(shí)為T，其中實(shí)際勞動(dòng)時(shí)間為T勞、休息時(shí)間為T休，則 式中：Tr——休息率；

Tw——?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間率。

由于實(shí)際勞動(dòng)時(shí)間為24kcal能量貯備被耗盡的時(shí)間，所以

由于要求總的能量消耗滿足平均能量消耗不超過4kcal/min，所以

例已知作業(yè)時(shí)能量消耗量為8.5kcal／min，安靜時(shí)能量消耗量為1.5kcal／min，求作業(yè)與休息時(shí)間及勞動(dòng)時(shí)間率。作業(yè)時(shí)增加的能耗量勞動(dòng)時(shí)間休息時(shí)間休息率勞動(dòng)時(shí)間率第五節(jié)心血管與呼吸系統(tǒng) 一、心臟1、心臟組織

心臟解剖圖心臟工作示意圖心臟的結(jié)構(gòu)是與它的功能相適應(yīng)的。心臟的肌肉發(fā)達(dá)，因而能夠強(qiáng)有力地收縮，就像泵一樣，能夠?qū)⒀罕弥寥?，上至大腦，下至手指和腳趾。即使你做倒立時(shí)，血液也能向上流到腳趾。

心臟其實(shí)是由左右兩個(gè)“泵”同時(shí)協(xié)同工作的，兩個(gè)“泵”的中間由一層厚厚的肌肉壁分隔開。左側(cè)收集來自肺部的血液，并將這些血液泵至全身；右側(cè)收集來自全身其他部分的血液，并將這些血液泵至肺

（1）體循環(huán) 左心房→左心室→主動(dòng)脈→毛細(xì)血管→靜脈→右心房 （2）肺循環(huán) 右心房→右心室→肺動(dòng)脈→肺泡毛細(xì)血管→肺靜脈→左心房2、心肌的生理特征 心肌細(xì)胞都具有橫紋，這些細(xì)胞的連接處的結(jié)構(gòu)叫做“閏盤”。相鄰細(xì)胞的膜在閏盤處融合，使動(dòng)作電位從一個(gè)細(xì)胞傳至另一個(gè)細(xì)胞。

（1）自動(dòng)節(jié)律 自動(dòng)節(jié)律是指心肌能自動(dòng)地按一定節(jié)律產(chǎn)生興奮的能力。心臟的自動(dòng)節(jié)律性是心臟的特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)所產(chǎn)生的。

（2）傳導(dǎo)性

是指一處產(chǎn)生興奮能沿細(xì)胞膜擴(kuò)布的特性。心室或心房的任何一個(gè)細(xì)胞發(fā)生電位變化，都能傳導(dǎo)到整個(gè)心室肌或心房肌。 （3）興奮性

興奮性是指心肌對(duì)刺激具有的反應(yīng)能力。心肌興奮性的高低可用閾值表示。閾值高，表示興奮性低；閾值低，表示興奮性高。心肌接受刺激發(fā)生興奮后，要經(jīng)歷以下3個(gè)時(shí)期。

①絕對(duì)不應(yīng)期：對(duì)任何強(qiáng)度的刺激不發(fā)生反應(yīng)，其時(shí)間等于整個(gè)收縮期加上舒張期。 ②相對(duì)不應(yīng)期：對(duì)于閾值以上的刺激發(fā)生反應(yīng)； ③超常期：對(duì)于低于閾值的刺激也產(chǎn)生興奮，而后恢復(fù)正常。

（4）收縮性 收縮性是指心肌接受刺激而興奮，肌肉發(fā)生收縮的特性。3、心動(dòng)周期與心率

（1）心動(dòng)周期

心動(dòng)周期是指心房或心室收縮和舒張一次的時(shí)間。心動(dòng)周期的長(zhǎng)短與心率有關(guān)。 （2）心率（HR）

心率是單位時(shí)間內(nèi)心臟搏動(dòng)的次數(shù)。正常人安靜時(shí)的心率為75次／min。心率增加的限度即最大心率隨年齡的增長(zhǎng)而逐漸減小，可用年齡來推算（最大心率=220一年齡）。 最大心率與安靜心率之差稱為心搏頻率儲(chǔ)備，可用來表示體力勞動(dòng)時(shí)心率可能增加的潛在能力。4、搏出量和心輸出量

心臟每搏動(dòng)一次，由左心室射入主動(dòng)脈的血量稱為每搏輸出量（SV）。每分鐘由左心室射出的血量稱為心輸出量（Q）。心輸出量為每搏輸出量與心率的乘積。 即

5、心率與勞動(dòng)的關(guān)系

Harvard采用臺(tái)階試驗(yàn)來評(píng)價(jià)心血管系統(tǒng)。測(cè)驗(yàn)時(shí)，受試者以30次/min的速度上下一個(gè)500mm高的板凳，踏凳5min后，計(jì)數(shù)l～1.5min的心率（可用遙測(cè)儀），如果堅(jiān)持不了5min，可記下實(shí)際時(shí)間，然后測(cè)量恢復(fù)期的心率l～1.5min。完成5min踏凳的人，心率超過100次/min屬于差；77-99次/min屬于中；70次以下屬于優(yōu)。

二、血壓與脈搏

1、血管的機(jī)能特點(diǎn) （1）動(dòng)脈

主動(dòng)脈和大動(dòng)脈的管壁厚，堅(jiān)韌而富有彈性，叫做“彈性血管”。它能緩沖血壓波動(dòng)，小動(dòng)脈和微動(dòng)脈管壁收縮性好，可以改變血管口徑血流阻力，叫做“阻力血管”。

（2）毛細(xì)血管 此種血管的數(shù)量極大，血流速度極慢，它的管壁薄，其內(nèi)有一層內(nèi)皮細(xì)胞，其外有一層基膜，通透性好，是血液與組織液交換的部位，叫做“交換血管”。

（3）靜脈

靜脈血管口徑粗大；管壁較薄，易擴(kuò)張，容量大，循環(huán)系統(tǒng)有66％～70％的血液在靜脈系統(tǒng)中，故叫“容量血管”。靜脈血管管壁有一定的舒縮性，可改變靜脈容量，調(diào)整循環(huán)血量。三種血管關(guān)系示意圖

動(dòng)脈不斷分支，管徑也由大變小，最后變成了毛細(xì)血管（capillary）動(dòng)脈和靜脈的橫切面

動(dòng)脈（artery）是將血液從心臟（heart）輸送到身體各部分去的血管。從心臟射出的血液壓力較高，因此，動(dòng)脈的管壁較厚、彈性大，管內(nèi)血流的速度快。而靜脈的管壁較薄、彈性也小，管內(nèi)血流的速度慢 2、血流量

在單位時(shí)間內(nèi)流過血管某一截面的血量稱為“血流量”，也叫“容積速度”。血流量的大小取決于兩個(gè)因素，即血管兩端的壓力和血管對(duì)血流的阻力。 按照流體力學(xué)的一般規(guī)律，在一段管道中，液體的流量與該段管道兩端的壓力差成正比，而與管道的阻力成反比，循環(huán)系統(tǒng)血流量的規(guī)律也是如此。3、血壓

血壓是血管內(nèi)的血液對(duì)于單位面積血管壁的側(cè)壓力，通常多指血液在體循環(huán)中的動(dòng)脈血壓，一般以毫米汞柱（mmHg）為單位（lmmHg=133.32Pa）。

4、動(dòng)脈脈搏

每一個(gè)心動(dòng)周期，由于大動(dòng)脈內(nèi)壓力和容積變化所形成的搏動(dòng)，稱為動(dòng)脈脈搏。動(dòng)脈脈搏產(chǎn)生后沿著血管壁向末梢傳播出去，因此，在淺表的動(dòng)脈上可用手摸到這種搏動(dòng)。 在勞動(dòng)和運(yùn)動(dòng)中，常用測(cè)定脈搏來了解勞動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量對(duì)人體的影響。

三、呼吸1、外呼吸

大氣與肺之間的氣體交換叫做外呼吸。 呼吸是借大氣與肺泡之間的壓力差進(jìn)行的。

膈肌的運(yùn)動(dòng)

肺內(nèi)氣體的總量包括以下4部分。

（1）潮氣量：潮氣量為一次呼吸中進(jìn)入或排出肺部的氣量。在安靜狀態(tài)下，潮氣量為500mL左右。（2）補(bǔ)吸氣量：是在潮氣量之外再吸入的氣體量，一般為1500～2200mL。 （3）補(bǔ)呼氣量：是在潮氣量之外再呼出的氣體量，一般為900～1200mL。（4）余氣量：是在最大呼氣之后肺內(nèi)仍殘留的余氣。

肺活量：經(jīng)最大深吸氣后，作最大呼氣時(shí)所呼出的氣量叫“肺活量”。

肺活量=潮氣量十補(bǔ)呼氣量十補(bǔ)吸氣量

肺通氣量：指單位時(shí)間內(nèi)吸入（或呼出）的氣量叫做肺通氣量。以每分鐘體積為單位計(jì)量的稱為每分鐘通氣量。 每分鐘通氣量=潮氣量（呼吸深度）?呼吸頻率（L）2、內(nèi)呼吸 （1）肺內(nèi)氣體交換 （2）組織氣體交換肺泡和血液之間的氣體交換血液與組織細(xì)胞之間的物質(zhì)交換示意圖毛細(xì)血管是連通于最小的動(dòng)脈與靜脈之間的血管。毛細(xì)血管的內(nèi)徑僅有8～10微米，只能允許紅