人體工程學(xué)第二講課件

第二講人體工程學(xué)第二講人體工程學(xué)1

古代制作兵器時(shí)，要考慮大小合手、長(zhǎng)短適中?！鳚h《周禮·考工記》古代制作兵器時(shí)，要考慮大小合手、長(zhǎng)短適中。2人體生理系統(tǒng)信息傳遞系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)能量代謝系統(tǒng)2.人體測(cè)量方法生理學(xué)測(cè)量方法心理學(xué)測(cè)量評(píng)價(jià)法

人體生理系統(tǒng)3

人體生理系統(tǒng)

人機(jī)工程學(xué)研究的中心是人，因此在研究人體工程學(xué)時(shí)，必須了解人體自身的特性。人的機(jī)能可分為植物性機(jī)能和動(dòng)物性機(jī)能。前者是生存所必須的營(yíng)養(yǎng)吸收、排泄、生殖等相關(guān)的機(jī)能；后者則是動(dòng)物所特有的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)機(jī)能。植物性機(jī)能：消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)等。動(dòng)物性機(jī)能：感覺(jué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及進(jìn)行兩者之間情報(bào)交換的神經(jīng)系統(tǒng)。人體生理系統(tǒng)4一、信息傳遞系統(tǒng)（一）感覺(jué)系統(tǒng)來(lái)自體內(nèi)外的環(huán)境刺激通過(guò)眼、耳、皮膚等感覺(jué)器官產(chǎn)生信號(hào)脈沖通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)傳遞到大腦中樞而產(chǎn)生感覺(jué)意識(shí)。感覺(jué)性質(zhì)的識(shí)別稱為知覺(jué)。識(shí)別出被知覺(jué)的事物稱為認(rèn)知。一、信息傳遞系統(tǒng)5

感覺(jué)具有以下主要性質(zhì)：

1、適宜刺激：感覺(jué)器官只對(duì)相應(yīng)的刺激起反應(yīng)。這樣的刺激叫做該感覺(jué)器官的適宜刺激。

2、適應(yīng)：感覺(jué)器官接受刺激后，若刺激強(qiáng)度不變，則經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，感覺(jué)逐漸變?nèi)?，這種現(xiàn)象叫適應(yīng)。不同的感覺(jué)器官，其適應(yīng)的速度和程度不同，觸覺(jué)和壓覺(jué)適應(yīng)最快。對(duì)光的適應(yīng)分明適應(yīng)和暗適應(yīng)，明適應(yīng)是只從暗處進(jìn)入明處的適應(yīng)過(guò)程，暗適應(yīng)則是相反，明適應(yīng)要快于暗適應(yīng)。3、特殊感覺(jué)和投射：各種感覺(jué)刺激所到達(dá)的感覺(jué)中樞部位都不同，因而能產(chǎn)生各種不同性質(zhì)的感覺(jué)，這叫特殊感覺(jué)。但是被認(rèn)知的感覺(jué)雖然是在感覺(jué)中樞部位產(chǎn)生，但是意識(shí)卻是在被刺激的部位出現(xiàn)，這種現(xiàn)象叫感覺(jué)的投射。正是由于人類有這一感覺(jué)特性，上肢被截肢的人也具有上肢的特殊感覺(jué)（幻肢）。

4、余覺(jué)：刺激取消后，感覺(jué)可存在一極短時(shí)間，這種現(xiàn)象叫余覺(jué)。例如：每秒１００次閃爍的熒光燈給人的感覺(jué)是連續(xù)的光源，還有電影等都是利用余覺(jué)這一生理現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)的。感覺(jué)具有以下主要性質(zhì)：65、錯(cuò)覺(jué)：與客觀事物不相符的錯(cuò)誤知覺(jué)。人的外感官一般都會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)覺(jué)現(xiàn)象（例如，錯(cuò)視覺(jué)、錯(cuò)聽(tīng)覺(jué)、錯(cuò)嗅覺(jué)等）。在人的錯(cuò)覺(jué)現(xiàn)象中，錯(cuò)視覺(jué)最為明顯。錯(cuò)視覺(jué)中，有圖形錯(cuò)覺(jué)、透視錯(cuò)覺(jué)、光影錯(cuò)覺(jué)、空間錯(cuò)覺(jué)等。它們與各種設(shè)計(jì)（工業(yè)設(shè)計(jì)、室內(nèi)與建筑設(shè)計(jì)、家具設(shè)計(jì)、廣告設(shè)計(jì)等）關(guān)系非常密切。當(dāng)我們把注意只集中于線條圖形的某一因次時(shí)（例如，如它的長(zhǎng)度、彎曲度、面積或方向），由于各種主客觀因素的影響，有時(shí)感知到的結(jié)果與實(shí)際的刺激模式是不相符的。這些特殊的情況被稱為“幾何圖形錯(cuò)覺(jué)”。多數(shù)情況下，錯(cuò)覺(jué)在有規(guī)則的圖形中表現(xiàn)得最為明顯。5、錯(cuò)覺(jué)：與客觀事物不相符的錯(cuò)誤知覺(jué)。人的外感官一般都會(huì)出76、視覺(jué)：視覺(jué)是由眼睛、視神經(jīng)及視覺(jué)中樞共同完成的。6、視覺(jué)：視覺(jué)是由眼睛、視神經(jīng)及視覺(jué)中樞共同完成的。8視野眼睛能看到的空間稱為視野視野9（1）視力:視力一般用能分辨的最小視角（分）的倒數(shù)表示，例如如果能分辨物體的最小視角為1分時(shí)，其視力為1，最小視角為0.5分時(shí)，其視力為2。（2）眼睛的聚焦能力：眼睛的晶狀體的厚度能隨視距而自我調(diào)節(jié)，事實(shí)上就是聚焦的能力。視點(diǎn)從無(wú)限遠(yuǎn)點(diǎn)（遠(yuǎn)點(diǎn)距離）到眼前的點(diǎn)（近點(diǎn)距離），晶狀體能自動(dòng)改變曲率而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦。隨著年齡的增加或者視覺(jué)疲勞的出現(xiàn)，晶狀體的屈曲能力下降，而使得近點(diǎn)距離增大，即所謂的遠(yuǎn)視。隨著年齡的增加，眼球的調(diào)節(jié)能力將會(huì)降低，最明顯的變化是最短聚焦距離（近點(diǎn)）變遠(yuǎn)了，同時(shí)眼睛調(diào)節(jié)所需的時(shí)間也延長(zhǎng)了。

（1）視力:視力一般用能分辨的最小視角（分）的倒數(shù)表示，例10（3）視野：注視一點(diǎn)，使視軸固定時(shí)所能看到的范圍稱為靜視野。視野因視野區(qū)域的色彩不同而不同。以綠、紅、藍(lán)、黃、白的順序依次變寬。（3）視野：注視一點(diǎn)，使視軸固定時(shí)所能看到的范圍稱為靜視野11（4）明適應(yīng)和暗適應(yīng)：明適應(yīng)和暗適應(yīng)是人對(duì)外界刺激的兩種適應(yīng)形式。明適應(yīng)比暗適應(yīng)的速度快，明適應(yīng)一般1分鐘左右即可完成，而暗適應(yīng)可長(zhǎng)達(dá)30分鐘。在進(jìn)行有關(guān)視覺(jué)環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮視覺(jué)區(qū)光環(huán)鏡的均一性，特別是對(duì)于視覺(jué)作業(yè)區(qū)要避免過(guò)度的明暗差，以減少視覺(jué)疲勞，保證作業(yè)安全。（4）明適應(yīng)和暗適應(yīng)：明適應(yīng)和暗適應(yīng)是人對(duì)外界刺激的兩種適應(yīng)12（5）色覺(jué)

光是一種電磁波，不同波長(zhǎng)的光波刺激視網(wǎng)膜可產(chǎn)生不同的色覺(jué)。關(guān)于色覺(jué)的機(jī)理有多種學(xué)說(shuō)，但這些學(xué)說(shuō)都不能完全解釋色覺(jué)生理現(xiàn)象。色覺(jué)學(xué)說(shuō)中，Young-Helmholtz的三色學(xué)說(shuō)比較有名。三色學(xué)說(shuō)假定人體有對(duì)紅綠藍(lán)三種刺激興奮的錐體細(xì)胞，所有色彩感覺(jué)都由它們的不同興奮程度而產(chǎn)生，科研人員也確實(shí)發(fā)現(xiàn)了對(duì)紅綠藍(lán)光刺激響應(yīng)最強(qiáng)的三種錐體細(xì)胞。不過(guò)三色學(xué)說(shuō)解釋不了全色盲現(xiàn)象，按照三色學(xué)說(shuō)，全色盲也應(yīng)當(dāng)能知覺(jué)至少一種色彩。

（5）色覺(jué)13（6）向光性向光性也是人類視覺(jué)的一種特性。對(duì)于光亮不同的出入口，陌生人總是趨于選擇光亮的出入口。這種向光性在建筑與室內(nèi)設(shè)計(jì)中非常重要。例如在室內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)，利用向光性，進(jìn)行局部照明提高局部商品或空間的亮度，可改變?nèi)说淖⒁饬Γ鸬秸T導(dǎo)、展示或掩蓋的作用。提高室內(nèi)墻面和家具的照度還可減少棚頂較低的壓抑感。（6）向光性147、聽(tīng)覺(jué)（1）聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)：嚴(yán)格地說(shuō)人耳中只有內(nèi)耳的耳蝸起司聽(tīng)作用，外耳、中耳及內(nèi)耳的其它部分都是聽(tīng)覺(jué)的輔助部分。人耳的基本構(gòu)造見(jiàn)圖。外界的聲波通過(guò)外耳傳至鼓膜引起鼓膜振動(dòng)，然后通過(guò)杠桿系統(tǒng)（錘骨，砧骨，聽(tīng)小骨，聽(tīng)小?。┮鸲鷾u中淋巴液及其底膜的振動(dòng)，使基底膜中的毛細(xì)胞發(fā)生興奮。在這里聲波的機(jī)械能被轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)纖維的脈沖，然后再傳至大腦皮層聽(tīng)覺(jué)中樞產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。7、聽(tīng)覺(jué)15（２）聽(tīng)力：聲音的強(qiáng)弱常用聲壓級(jí)表示，單位是分貝，聲壓級(jí)由下式計(jì)算得出：

S＝20lgP／P0式中：Ｓ－聲壓級(jí)（ｄＢ，分貝）Ｐ－聲音的壓力N/m2Ｐ0-基準(zhǔn)聲壓，2×10-5N/m2Ｐ0是年輕的成年人（２０歲左右）對(duì)１０００Ｈｚ單頻音的平均最小可聽(tīng)閾音壓。人的聽(tīng)力隨年齡的增加而逐漸降低。（２）聽(tīng)力：聲音的強(qiáng)弱常用聲壓級(jí)表示，單位是分貝，聲壓級(jí)由下16（３）方向敏感度及掩蔽效應(yīng)：人耳具有立體聲效應(yīng)，或稱雙耳效應(yīng)，在５０～７０dB時(shí)這種效應(yīng)取決于下列條件：a.時(shí)差△ｔ＝ｔ2－ｔ1：ｔ2、ｔ1分別為聲源聲音傳至兩耳所需的時(shí)間，根據(jù)△ｔ和響度差，人耳能正確的判斷聲源方向。b.頭部掩蔽和反射效應(yīng)：由于頭部的阻擋和衰減，造成兩耳聲音頻譜的差異。聲音的掩蔽是指一個(gè)聲音被另一個(gè)聲音所掩蓋的現(xiàn)象。一個(gè)聲音的聽(tīng)閾因另一個(gè)聲音的掩蔽作用而提高的現(xiàn)象成為掩蔽效應(yīng)。（３）方向敏感度及掩蔽效應(yīng)：人耳具有立體聲效應(yīng)，或稱雙耳效應(yīng)178、味覺(jué)、嗅覺(jué)味覺(jué)器官主要是舌頭上的味蕾，被唾液溶解的物質(zhì)刺激味蕾而產(chǎn)生味覺(jué)。味覺(jué)有甜、酸、苦、咸，其余都是這四種混和而成。這是Henning.H（1916）提出的學(xué)說(shuō)。雖然很簡(jiǎn)單，但除了辛味和澀味外，其余味道用該學(xué)說(shuō)基本可得到解釋。嗅覺(jué)器官是鼻內(nèi)的嗅覺(jué)細(xì)胞。人能分辨的氣味達(dá)幾千種，因?yàn)閿?shù)量太多，一直沒(méi)有一種理想的分類方法。長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)嗅一種氣味，人會(huì)逐漸聞不到該中氣味，這是感覺(jué)器官適應(yīng)的現(xiàn)象，這叫嗅覺(jué)中樞“疲勞”。因此要使人能長(zhǎng)時(shí)間聞到香氣，必須間斷性的提示香氣或改變濃度。8、味覺(jué)、嗅覺(jué)189、膚覺(jué)膚覺(jué)也是人體很重要的一種感覺(jué)。人體有觸覺(jué)、溫度覺(jué)和痛覺(jué)三種膚覺(jué)。

觸覺(jué)：是由微弱的機(jī)械刺激觸及皮膚淺層的觸覺(jué)感受器而引起的。而壓覺(jué)則是較強(qiáng)的機(jī)械刺激引起皮膚深層組織變形而導(dǎo)致的感覺(jué)，它們總稱為觸壓覺(jué)。人能利用觸覺(jué)來(lái)判斷物體的形狀、大小及硬度等。人的觸覺(jué)敏感度因部位而異。9、膚覺(jué)19溫度覺(jué)：分為冷覺(jué)和熱覺(jué)兩種，這兩種溫度覺(jué)是由不同的溫度感受器引起的。熱感受器在皮膚溫度高于３０℃時(shí)，開(kāi)始發(fā)生興奮沖動(dòng)，４７℃為最高。溫度感受器分布在皮膚的不同部位，形成熱點(diǎn)和冷點(diǎn)，冷點(diǎn)多于熱點(diǎn)。每平方厘米內(nèi)的冷點(diǎn)和熱點(diǎn)數(shù)量因部位不同而異，一般約為熱點(diǎn)０～３個(gè)/平方厘米，冷點(diǎn)６～２３個(gè)/平方厘米。在連續(xù)的溫冷刺激下，溫度覺(jué)會(huì)出現(xiàn)適應(yīng)現(xiàn)象。在選擇設(shè)計(jì)與人體接觸的家具和室內(nèi)裝飾材料時(shí)，要考慮人體溫度覺(jué)生理現(xiàn)象，選擇導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，這樣能提高接觸時(shí)的舒適感。溫度覺(jué)：分為冷覺(jué)和熱覺(jué)兩種，這兩種溫度覺(jué)是由不同的溫度感受器20痛覺(jué)：也是皮膚感覺(jué)的一種。各組織器官內(nèi)都有一些特殊的游離神經(jīng)末梢，在一定刺激下產(chǎn)生痛覺(jué)。這樣的神經(jīng)末梢在皮膚中的分布部位叫做痛點(diǎn)。每平方厘米內(nèi)約有１００～２００個(gè)痛點(diǎn)，整個(gè)人體皮膚表面可達(dá)100萬(wàn)個(gè)痛點(diǎn)。痛覺(jué)具有非常重要的生物學(xué)意義，因?yàn)樗梢蕴崾救吮荛_(kāi)刺激物，是人體防衛(wèi)本能的體現(xiàn)。痛覺(jué)：也是皮膚感覺(jué)的一種。各組織器官內(nèi)都有一些特殊的游離神經(jīng)2110、本體感覺(jué)人在進(jìn)行各種操作活動(dòng)時(shí)，不依靠視覺(jué)和觸覺(jué)能同時(shí)獲得四肢所處位置的信息，這種特性叫本體感覺(jué)。本體感覺(jué)系統(tǒng)主要分兩方面，一是前庭系統(tǒng)，其作用是保持身體姿勢(shì)平衡；另一個(gè)是運(yùn)動(dòng)感覺(jué)系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)得到四肢及身體不同部位的相對(duì)位置。運(yùn)動(dòng)感受器有三類，一類是肌肉內(nèi)的紡錘體；二類是腱紡錘體；三類是對(duì)壓力很敏感的關(guān)節(jié)層板小體。這些感受器給出肌肉、肌腱的伸張程度，從而無(wú)需用眼就能感覺(jué)到身體四肢的相對(duì)位置。在研究操作系統(tǒng)是，這種本體感覺(jué)是非常重要的，位置編碼就是利用了人體的這一特性。如汽車的換檔、剎車都與之有密切關(guān)系。10、本體感覺(jué)22（二）神經(jīng)系統(tǒng)1、末梢神經(jīng)系統(tǒng)（1）末梢神經(jīng)系統(tǒng)和脊髓中樞神經(jīng)和身體各部位之間的信息傳遞系統(tǒng)是末梢神經(jīng)系統(tǒng)。從形態(tài)上分類有腦神經(jīng)和脊神經(jīng)；從功能上分類有動(dòng)物性神經(jīng)系統(tǒng)和自律神經(jīng)系統(tǒng)。脊髓是存在于脊柱內(nèi)的柱狀物，脊柱由３２～３５塊脊錐骨構(gòu)成。從脊髓兩側(cè)共分支出３１對(duì)脊神經(jīng)，頭頸部８對(duì)，胸１２對(duì)，腰５對(duì)，骶５對(duì)，尾骨１對(duì)。腦神經(jīng)共有１２對(duì)，主要分布于臉部和頭部。（二）神經(jīng)系統(tǒng)23支配器官交感神經(jīng)系統(tǒng)副交感神經(jīng)系統(tǒng)心臟心跳加快心跳減慢血管血管收縮血管擴(kuò)張血壓上升下降體溫上升下降腸運(yùn)動(dòng)抑制亢進(jìn)腺分泌降低增加胰分泌降低增加甲狀腺分泌亢進(jìn)抑制總體活動(dòng)休息自律神經(jīng)的支配和作用支配器官交感神經(jīng)系統(tǒng)副交感神經(jīng)系統(tǒng)心臟心跳加快心跳減慢血管血242、中樞神經(jīng)系統(tǒng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)由腦神經(jīng)和脊髓神經(jīng)組成。在形態(tài)上，人腦由大腦、間腦、延髓、中腦、腦橋和小腦組成。腦是整個(gè)人體神經(jīng)系統(tǒng)的中樞，大腦皮層則是最高級(jí)的司令部。大腦皮層對(duì)各種感受器官所接受的信息有專用的加工區(qū)。在這個(gè)區(qū)內(nèi)進(jìn)行綜合、分析，做出決策控制調(diào)節(jié)人的機(jī)體。人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)由以下三個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成：

①進(jìn)行維持生命所必需的反射、機(jī)能調(diào)節(jié)的腦干－脊髓系統(tǒng)。②進(jìn)行本能、情感行為的大腦邊緣系統(tǒng)。③進(jìn)行高級(jí)思維判斷活動(dòng)的大腦新皮層。2、中樞神經(jīng)系統(tǒng)25人體工程學(xué)第二講ppt課件261）腦干－脊髓系統(tǒng)腦干－脊髓系統(tǒng)的功能是動(dòng)物神經(jīng)的反射活動(dòng)和自律神經(jīng)的調(diào)節(jié)作用。反射活動(dòng)大分為姿勢(shì)反射和防御反射，前者起主要作用的是深部組織（肌、腱等）和伸展?。欢笳叩姆烙瓷鋭t是痛覺(jué)和屈肌。例如，當(dāng)手觸著很燙的東西時(shí)，自然往回縮這就是痛覺(jué)和屈肌起作用的防御反射。還有氣管有異物時(shí)，會(huì)引起咳嗽運(yùn)動(dòng)，這也是防御反射的一種。1）腦干－脊髓系統(tǒng)27（2）大腦邊緣系統(tǒng)大腦邊緣系統(tǒng)從形態(tài)上說(shuō)包括古皮層（邊緣葉），而包括機(jī)能上相關(guān)密切的下丘腦稱為大腦邊緣系統(tǒng)。大腦邊緣系統(tǒng)與本能性的沖動(dòng)、欲求有密切的關(guān)系，如食欲、性欲、群體欲等都由該系統(tǒng)控制。這些欲求在下丘腦被感知后傳遞到大腦邊緣系統(tǒng)，判斷并決定沖動(dòng)的開(kāi)始和結(jié)束。沖動(dòng)性的大怒，一般是在下丘腦中產(chǎn)生的，但更高一層次的攻擊和逃避行動(dòng)則是邊緣系統(tǒng)全體綜合作用的結(jié)果。（2）大腦邊緣系統(tǒng)28(3)大腦新皮層大腦半球的表面，由中央溝和外側(cè)裂把大腦分為頂葉、額葉、顳葉和枕葉四部分。中央溝和外側(cè)裂的前方部分是思維、判斷和決策區(qū)，它屬于輸出部分；后方部分是信息輸入部分。按功能，大腦半球分為感覺(jué)區(qū)、運(yùn)動(dòng)區(qū)和聯(lián)合區(qū)。一般感覺(jué)區(qū)位于中央溝后方的頂葉；聽(tīng)覺(jué)區(qū)和視覺(jué)區(qū)分別位于顳葉和枕葉。額葉是高度思維和判斷機(jī)能的聯(lián)合區(qū)。記憶區(qū)位于顳葉。(3)大腦新皮層29

注：人腦的左右半球有差異，語(yǔ)言區(qū)多數(shù)人在左半球。左半球具有優(yōu)秀的分析思維能力，而右半球?qū)σ曈X(jué)、聽(tīng)覺(jué)等類型的刺激的識(shí)別能力優(yōu)于左半球。右半球?qū)σ魳?lè)、繪畫等藝術(shù)性的東西比較敏感。人體工程學(xué)第二講ppt課件30二、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是人體完成各種動(dòng)作的器官系統(tǒng)。由骨、關(guān)節(jié)和肌肉組成。全身的骨頭通過(guò)關(guān)節(jié)相連構(gòu)成骨骼系統(tǒng)。骨頭在肌肉收縮或舒張力的作用下，繞關(guān)節(jié)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而完成各種動(dòng)作。因此在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，骨是運(yùn)動(dòng)杠桿，關(guān)節(jié)是樞紐，而肌肉則是動(dòng)力。二、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)31（一）骨骼系統(tǒng)全身的骨頭通過(guò)關(guān)節(jié)構(gòu)成骨骼系統(tǒng)。每塊骨頭形狀各異，且有自己的神經(jīng)和血管。全身共有骨２０６塊。分為軀干骨、上肢骨、下肢骨和顱骨４部分。骨骼系統(tǒng)除具有完成動(dòng)作的功能外，還有支持身體，保護(hù)內(nèi)臟、腦及骨髓造血的機(jī)能。人體表面能觸摸到骨的突起點(diǎn)，在人體工程學(xué)計(jì)測(cè)中，這些點(diǎn)常被利用作為測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)。脊柱在骨骼系統(tǒng)中非常重要，它由３２～３９個(gè)脊椎骨構(gòu)成，其中頸椎骨７塊，胸椎７塊，腰椎５塊，骶椎５塊及尾椎３～６塊。在人體工程學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，作業(yè)姿勢(shì)與脊柱運(yùn)動(dòng)的關(guān)系直接影響生理負(fù)荷和作業(yè)效率，家具的設(shè)計(jì)與脊柱的姿勢(shì)有非常密切的關(guān)系，因此得到了詳細(xì)的研究。例如：從地面舉起重物時(shí)，膝伸前屈姿勢(shì)膝屈屈中腰姿勢(shì)相比，前者對(duì)脊柱的負(fù)擔(dān)大，再有，前傾坐姿與倚靠坐姿相比，前者脊柱椎間內(nèi)壓要大，因而不正常的姿勢(shì)常導(dǎo)致腰痛。（一）骨骼系統(tǒng)32骨杠桿在肌肉和關(guān)節(jié)的相互作用下而產(chǎn)生。它與機(jī)械杠桿具有相同的參數(shù)和原理。主要有以下三種形式。①平衡杠桿支點(diǎn)位于重點(diǎn)和力點(diǎn)之間，類似天平的原理。例如，通過(guò)寰枕關(guān)節(jié)調(diào)整頭的姿勢(shì)的運(yùn)動(dòng)就是平衡杠桿的作用。圖２－9ａ。②省力杠桿重點(diǎn)位于力點(diǎn)與支點(diǎn)之間。如支撐腿起步抬足跟時(shí)踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)就是省力杠桿的作用。圖２－9ｂ。③速度杠桿力點(diǎn)在重點(diǎn)和支點(diǎn)之間，阻力臂大于力臂。如手投擲物體時(shí)肘部的運(yùn)動(dòng)屬于速度杠桿的作用。圖２－9ｃ。骨杠桿在肌肉和關(guān)節(jié)的相互作用下而產(chǎn)生。它與機(jī)械杠桿具有相同的33在設(shè)計(jì)操作時(shí)，必須考慮到骨杠桿的這些特性。并利用等功原理進(jìn)行考慮。即追求力度大則速度小，追求速度大則力度小，因?yàn)楣β适窍嗟鹊?。功率Ｐ＝力（Ｆ）×速度（Ｖ）在設(shè)計(jì)操作時(shí)，必須考慮到骨杠桿的這些特性。并利用等功原理進(jìn)行34（二）肌肉系統(tǒng)

肌肉是完成各種作業(yè)、保持人體各種姿勢(shì)的能量源。人機(jī)界面設(shè)計(jì)要盡量減少人體肌肉疲勞，要在了解人體肌肉和骨骼系統(tǒng)的前提下，設(shè)計(jì)適合人體解剖學(xué)特性的機(jī)械和家具尺度。1、肌肉的基本知識(shí)

肌肉組織分為橫紋肌（骨骼肌，心?。┖推交　Ｈ藱C(jī)工程學(xué)研究的對(duì)象一般為骨骼肌。由于骨胳肌的收縮與舒張能隨人的意識(shí)而隨意進(jìn)行故又稱為隨意肌。骨骼兩端通過(guò)肌腱越過(guò)關(guān)節(jié)與骨相連。肌肉的收縮與舒張引起骨骼繞關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。引起骨骼伸、屈運(yùn)動(dòng)的肌肉分別叫伸肌和屈肌。肌肉運(yùn)動(dòng)的指令是由脊髓里的神經(jīng)細(xì)胞和相關(guān)的α纖維進(jìn)行傳遞的。（二）肌肉系統(tǒng)35

肌肉從機(jī)能上分為快?。ǎ疲裕┖吐。ǎ樱裕??？旒∈湛s快、易疲勞；慢肌則相反。肌肉有白色和赤色兩種顏色，白肌含ＦＴ多；而赤肌含ＳＴ多。所以白肌往往稱快肌，赤肌稱慢肌。赤肌在肌肉深層主要起保持姿勢(shì)、抗動(dòng)等作用；而白肌在表層起微妙的快速靈巧動(dòng)作的作用。肌收縮的機(jī)理有許多說(shuō)法，其中滑行學(xué)說(shuō)是較普遍的看法。即肌肉纖維在由神經(jīng)傳遞束的電信號(hào)刺激后產(chǎn)生滑行引起機(jī)械式的收縮，放出能量。在肌肉內(nèi)或表皮上可測(cè)得收縮時(shí)的放電現(xiàn)象，稱為肌電圖（ＥＭＧ）。在人體工程學(xué)上，肌電圖常被用于評(píng)價(jià)作業(yè)姿勢(shì)、勞動(dòng)強(qiáng)度、家具的尺度設(shè)計(jì)好壞等。肌肉收縮的方式有等張收縮和等長(zhǎng)收縮。等張收縮是收縮時(shí)張力不變、長(zhǎng)度變化；等長(zhǎng)收縮是長(zhǎng)度不變、張力變化。實(shí)際上一個(gè)動(dòng)作往往是其二者的組合而完成的。

肌肉從機(jī)能上分為快?。ǎ疲裕┖吐。ǎ樱裕?。快肌收縮快、易36年齡11121314151617181920男右210240280340400450480480490500男左190230240320350380400400410420女右180220250280290300310330320330女左1602002302502602502702802702802、肌力肌力是由肌肉收縮而產(chǎn)生的。它的大小取決于肌纖維的數(shù)量、體積、性質(zhì)、收縮前的長(zhǎng)度及中樞神經(jīng)的興奮狀態(tài)。人的肌肉纖維每平方厘米能產(chǎn)生約６0～１０0N的力。(1)握力：肌力是因人而異的，握力也是如此。

平均握持力與性別、年齡的關(guān)系(N)年齡11121314151617181920男右237年齡男子女子平均值方差平均值方差115289214216712584101464771367114056384147621936371171584119667412716982208723127171140220744124181180

733123191204

740110201206

739120(2)背肌力：伸膝半彎腰姿勢(shì)時(shí)，兩手垂直向上的最大拉力叫背肌力。它實(shí)際上取決于背部、臂部、大腿部的肌群。

背肌力(N)年齡男子女子平均值方差平均值方差115289214216383、作業(yè)與肌力肌力是人體各種動(dòng)作和維持人體各種姿勢(shì)的動(dòng)力源。如何有效地發(fā)揮肌力，減少肌疲勞、提高效率是人體工程學(xué)的課題之一。肘關(guān)節(jié)的伸屈動(dòng)作在作業(yè)生產(chǎn)中是最普遍的。屈肌、伸肌的力量大小及其差異在設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)極其重要。建筑室內(nèi)與家具設(shè)計(jì)中，要考慮各種作業(yè)姿勢(shì)，手臂角度為７０°左右時(shí)力量最大。3、作業(yè)與肌力39

坐姿時(shí)手臂的拉力和推力在不同的角度和方向上大小不同。下圖是坐姿時(shí)用力方向和角度，附表是其各方向和角時(shí)的拉力和推力。由圖和表可知向上用力大于向下用力；向內(nèi)用力大于向外用力。

坐姿時(shí)手臂的拉力和推力在不同的角度和方向上大小不同。下圖是40身體動(dòng)作部位速度及頻率設(shè)計(jì)極限值

手的運(yùn)動(dòng)(cm/s)35

控制操縱桿位移(cm/s8.8～17

手指敲擊最大頻率(次/s)3～5

腳敲擊最大頻率(次/s)0.36～0.72腳掌與腳一起運(yùn)動(dòng)手的伸屈(次/s)1～1.2

旋轉(zhuǎn)把手或方向盤(Υ/s)9.42～29.46Υ-弧度身體轉(zhuǎn)動(dòng)(次/s)0.72～1.62

手控制的最大諧振截止頻率(Hz)0.8

注意：以上數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)超過(guò)的值，并非人體動(dòng)作的生理極限值。（三）身體的動(dòng)作速度與頻率人體的四肢在不斷運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)作速度是有限的，作業(yè)設(shè)計(jì)必須考慮人的這種特性，不能超出人體的極限值。因?yàn)榧∪獾氖湛s速度是不同的，因此不同肢體的動(dòng)作速度及頻率也不同。身體動(dòng)作部位速度及頻率設(shè)計(jì)極限值

手的運(yùn)動(dòng)(cm/s)35

41（四）反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間是表示敏捷性的指標(biāo)之一。它是外界刺激通過(guò)人體感覺(jué)器官、神經(jīng)系統(tǒng)傳至大腦中樞加工處理后，大腦發(fā)出指令再由神經(jīng)系統(tǒng)傳至效果器，使肌肉收縮發(fā)出動(dòng)作所需的時(shí)間之總和。

ＲＴ＝ｔ1＋ｔ2ｔ1－反應(yīng)知覺(jué)時(shí)間ｔ2－動(dòng)作時(shí)間（肌肉延時(shí)）反應(yīng)時(shí)間受許多因素的影響，如人體姿勢(shì)狀態(tài)、人體健康狀態(tài)、反應(yīng)對(duì)象的性質(zhì)，所處環(huán)境（光，聲等環(huán)境）等都會(huì)影響反應(yīng)時(shí)間。（四）反應(yīng)時(shí)間42三、能量代謝系統(tǒng)（一）營(yíng)養(yǎng)和代謝人體維持生命時(shí)必須通過(guò)消化吸收食物養(yǎng)分，同時(shí)排泄不需要的物質(zhì)，這個(gè)過(guò)程叫代謝。從體外吸收物質(zhì)是靠消化系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)。輸送養(yǎng)分則是循環(huán)系統(tǒng)。三大營(yíng)養(yǎng)素和無(wú)機(jī)質(zhì)、維生素及水在相應(yīng)的器官內(nèi)作用分解后由血液輸送到人體的各個(gè)組織中。三大營(yíng)養(yǎng)素在轉(zhuǎn)換成能量時(shí)需氧氣。能量是由ＡＴＰ（三磷酸腺苷）加水、酶分解成ＡＤＰ（二磷酸腺苷）和Ｐ（一個(gè)磷酸）時(shí)放出。三、能量代謝系統(tǒng)43（二）能量代謝能量代謝的評(píng)價(jià)新陳代謝所產(chǎn)生的能量，其大部分轉(zhuǎn)換成熱量維持生理系統(tǒng)的正常運(yùn)行；其余的則轉(zhuǎn)換為肌肉運(yùn)動(dòng)所需的機(jī)械能及神經(jīng)傳遞所需的電能。能量與熱量單位一樣用卡（cal）或大卡（Kcal，Cal）表示，最近用焦耳表示的也常見(jiàn)。（1卡≈4.1855焦耳）。維持生命所需的最小能量代謝叫基礎(chǔ)代謝。日本人平均每天的基礎(chǔ)代謝約為１０００～１５００Kcal，睡眠時(shí)約降低６～１０％，即睡眠代謝。中國(guó)人的基礎(chǔ)代謝率約為每平方米體表面積0.6kcal/min.（二）能量代謝44在日常生活和生產(chǎn)作業(yè)中，能量代謝將增加，此時(shí)由于各種作業(yè)所消耗的能量對(duì)基礎(chǔ)代謝的比叫能量代謝率，用ＲＭＲ表示。勞動(dòng)種類RMR勞動(dòng)種類RMR勞動(dòng)種類RMR就餐0.4炊事1-2.5步行(50m/min)1.6穿衣服0.4站立休息0.4步行(80m/min)2.8洗澡0.7交誼舞3步行(100m/min)4.7上樓梯10手工鋸材6-7坐姿學(xué)習(xí)0.2下樓梯2.5帶鋸制材2.5-3打籃球12日常生活勞動(dòng)的RMR在日常生活和生產(chǎn)作業(yè)中，能量代謝將增加，此時(shí)由于各種作業(yè)所消45人體測(cè)量一、生理學(xué)測(cè)量方法

人體的疲勞與工作環(huán)境設(shè)計(jì)的好壞直接相關(guān)，而休息的質(zhì)量（疲勞恢復(fù)度）與休閑環(huán)境設(shè)計(jì)密切相關(guān)。一般情況下，生理指標(biāo)的變化能反應(yīng)出人體疲勞的變化。例如，心率、呼吸、肌電圖、血壓、腦波、閃頻值等都常用來(lái)評(píng)價(jià)人體生理負(fù)荷（疲勞）。因此生理學(xué)研究法主要是對(duì)人體生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)測(cè)量生理指標(biāo)的變化來(lái)研究分析各種環(huán)境因素和家具等設(shè)計(jì)尺度參數(shù)對(duì)人體負(fù)荷與疲勞的影響，研究最佳設(shè)計(jì)方案。下面對(duì)常用的人體生理指標(biāo)做簡(jiǎn)單介紹。人體測(cè)量46閃頻值（CFF）對(duì)于閃爍的光源，當(dāng)閃爍頻率增大到某一值時(shí)，就能感覺(jué)它是連續(xù)光源，這種現(xiàn)象叫閃光融合，此時(shí)的頻率叫閃光融合頻率（CriticalFlickerFusionFrequency，簡(jiǎn)稱ＣＦＦ值），也叫閃光融合值（簡(jiǎn)稱閃頻值）?，F(xiàn)在，ＣＦＦ被廣泛地應(yīng)用于作業(yè)疲勞研究和評(píng)價(jià)中。人在疲勞時(shí)，大腦的意識(shí)和知覺(jué)水平下降，ＣＦＦ能反應(yīng)出大腦意識(shí)水平下降的程度。因此ＣＦＦ能用于評(píng)價(jià)疲勞，當(dāng)疲勞增大時(shí)，ＣＦＦ值會(huì)下降。ＣＦＦ具有日周期變化規(guī)律，這也是一種生理生物節(jié)律（Bio-rhythm）。研究發(fā)現(xiàn)中午的ＣＦＦ高，早晨５～６點(diǎn)種的ＣＦＦ值最低。掌握作業(yè)中CFF的變化規(guī)律，可合理安排休息工作時(shí)間;CFF還可以用于評(píng)價(jià)室內(nèi)光源和工作環(huán)境的合理性，找出精神疲勞最少的室內(nèi)色彩和照明環(huán)境設(shè)計(jì)。閃頻值（CFF）47CFF的日節(jié)律CFF的日節(jié)律48（四）腦電圖（腦波，EEG）腦電圖（腦波，electroencephalogram，ＥＥＧ）與心電、肌電一樣也是生物體電現(xiàn)象之一。人只要活著，無(wú)論是處于睡眠還是覺(jué)醒狀態(tài)，都有來(lái)自大腦皮層的動(dòng)作電位。這種生物電現(xiàn)象是自發(fā)和有節(jié)律性的。在頭部表皮上通過(guò)電極和高感度的低頻放大器可以測(cè)得這種生物電現(xiàn)象。一般是利用腦波的頻率和幅值來(lái)評(píng)價(jià)大腦的覺(jué)醒狀態(tài)。日本的橋本從大腦生理學(xué)上把大腦意識(shí)狀態(tài)分為五個(gè)階段。并把它與人為錯(cuò)誤發(fā)生的潛在危險(xiǎn)性相聯(lián)系。在人體工程學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)，利用腦波研究環(huán)境與人的關(guān)系，如噪聲、室溫、床類用具尺度及質(zhì)地等對(duì)睡眠深度的影響。在作業(yè)領(lǐng)域，它與事故的發(fā)生和防止有密切的關(guān)系（四）腦電圖（腦波，EEG）49大腦意識(shí)階段主要腦波成分意識(shí)狀態(tài)注意力生理狀態(tài)事故潛在性０δ失去知覺(jué)０睡眠，腦發(fā)作

Iθ發(fā)呆,發(fā)楞不注意疲勞，飲酒＋＋＋I(xiàn)Iα正常,放松心事休息，習(xí)慣性作業(yè)＋～＋＋I(xiàn)IIβ正常,清醒集中積極活動(dòng)狀態(tài)最小IVΥ波過(guò)度緊張集中于1點(diǎn)過(guò)度興奮最大大腦意識(shí)狀態(tài)與人為錯(cuò)誤的潛在危險(xiǎn)性大腦意識(shí)階段主要腦波成分意識(shí)狀態(tài)注意力生理狀態(tài)事故潛在性０δ50腦電波成分腦電波成分51二、心理學(xué)測(cè)量評(píng)價(jià)法要評(píng)價(jià)機(jī)械設(shè)備、作業(yè)空間、作業(yè)環(huán)境是否適合于人的特性，從某種程度上分析，這種評(píng)價(jià)可用有形的現(xiàn)代先進(jìn)儀器進(jìn)行測(cè)量完成。但是，即使高科技的測(cè)量?jī)x器對(duì)于有些東西也無(wú)能為力。例如，社會(huì)態(tài)度，愛(ài)好，印象就很難用儀器直接測(cè)量。在機(jī)械設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、室內(nèi)設(shè)計(jì)等許多領(lǐng)域內(nèi)許多設(shè)計(jì)指標(biāo)與人的心里密切相關(guān)，因此心里學(xué)的測(cè)量評(píng)價(jià)方法在這一領(lǐng)域起著重要作用。例如，機(jī)械和建筑室內(nèi)的物理因素（尺寸、形狀、材質(zhì)、溫度、濕度、光、音等）可用儀器直接測(cè)量，但與之對(duì)應(yīng)的人的心理效應(yīng)則無(wú)法直接用儀器進(jìn)行測(cè)量，只能通過(guò)心里學(xué)方法進(jìn)行定性與定量分析。心理學(xué)方法很多，但是，問(wèn)卷調(diào)查法應(yīng)用比較廣泛，下面對(duì)問(wèn)卷調(diào)查法做介紹。二、心理學(xué)測(cè)量評(píng)價(jià)法52（一）問(wèn)卷調(diào)查法人體工程學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，問(wèn)卷調(diào)查法在以下幾方面發(fā)揮重要作用：①評(píng)價(jià)舒適度、房?jī)?nèi)氣氛、對(duì)顏色匹配和產(chǎn)品的印象、疲勞感?？色@得作業(yè)者的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)，可用于利用其它方法難于評(píng)價(jià)的場(chǎng)合。②驗(yàn)證通過(guò)其它方法測(cè)得的結(jié)果。③將在各種環(huán)境條件下的物理量與在此條件下人的主觀感覺(jué)量進(jìn)行對(duì)照比較，從而得出舒適的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。還可用于各種測(cè)量?jī)x器的基準(zhǔn)值確定。（一）問(wèn)卷調(diào)查法531、調(diào)查順序：?jiǎn)柧矸ㄒ话阆铝许樞蜻M(jìn)行：明確課題目的↓確定調(diào)查對(duì)象↓確定調(diào)查項(xiàng)目和設(shè)問(wèn)↓確定調(diào)查實(shí)施方法，問(wèn)卷形式，問(wèn)題設(shè)置↓調(diào)查實(shí)施↓誤填、漏填檢查↓統(tǒng)計(jì)分類、分析處理

1、調(diào)查順序：54回答形式方法結(jié)果整理自由回答法

根據(jù)設(shè)問(wèn)進(jìn)行自由回答

①抓住典型②按分類基準(zhǔn)分類③同類性質(zhì)回答分類兩項(xiàng)選一法從兩個(gè)答案中選一個(gè)用百分比表示多項(xiàng)選擇法

從多個(gè)相互獨(dú)立的答案中選擇①百分比表示②必要時(shí)進(jìn)行計(jì)權(quán)處理順序法

給一群項(xiàng)目從高至低編主次

①順序值表示②得點(diǎn)比表示③正態(tài)化順序法表示比較法

從一群調(diào)查項(xiàng)目中任選兩項(xiàng)進(jìn)行比較，比較次數(shù)多。①度數(shù)表示②得點(diǎn)比表示③尺度化評(píng)定l尺度法給每一項(xiàng)目進(jìn)行尺度定位

①比率表示②平均值，標(biāo)準(zhǔn)差表示③中央值表示語(yǔ)義微分法（心理量表法）從反義詞對(duì)中選擇。如：很亮－亮－較亮－適度－較暗－暗—很暗①因子得點(diǎn)表示②主成分分析③數(shù)量化回歸回答形式回答形式方法結(jié)果整理自由回答法根據(jù)設(shè)問(wèn)進(jìn)行自由回答①抓住55（二）語(yǔ)義微分法及其應(yīng)用語(yǔ)義微分法是近年國(guó)內(nèi)外許多研究人員常用的研究心理學(xué)的方法，在人機(jī)工程學(xué)上應(yīng)用非常廣泛。SD法（SemanticDifferentialMethod）是美國(guó)心理學(xué)者C·E·Osgood提倡的，屬于實(shí)驗(yàn)心理學(xué)范疇，在心理學(xué)、社會(huì)及市場(chǎng)調(diào)查，人機(jī)工程學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑與室內(nèi)設(shè)計(jì)、家具設(shè)計(jì)和環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，SD法的應(yīng)用也很廣。SD法的目的是將人的心理感受、印象、情緒進(jìn)行尺度化、數(shù)量化。它用雙極形容詞配對(duì)組成問(wèn)卷調(diào)查表。如：美－丑，大－小，高－低，熱－冷等都是能配對(duì)的雙極形容詞，在雙極形容詞之間用七點(diǎn)定位（也有用5點(diǎn)的）反映不同程度的主觀印象。如：“很亮、亮、較亮、一般、較暗、暗、很暗”就是七個(gè)定位點(diǎn)，分別給每一定位點(diǎn)計(jì)權(quán)值，如，３，２，１，０，－１，－２，－３或者７，６，５，４，３，２，１。然后對(duì)數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理，獲得各種特征參數(shù)，從而達(dá)到心理情緒數(shù)量化測(cè)量評(píng)價(jià)的目的。

（二）語(yǔ)義微分法及其應(yīng)用56（三）、疲勞自覺(jué)癥狀調(diào)查人機(jī)工程學(xué)上常用的問(wèn)卷調(diào)查還有疲勞自覺(jué)癥狀調(diào)查。表３－１６是日本常用的疲勞自覺(jué)癥狀問(wèn)卷內(nèi)容。作業(yè)者根據(jù)自己的感受來(lái)判斷選擇。調(diào)查內(nèi)容分Ｉ，Ц，Ш三組，Ｉ組是有關(guān)疲勞乏力的內(nèi)容；Ц組是注意力集中與否的內(nèi)容；Ш組是身體各部位的疲勞表現(xiàn)。各組１０項(xiàng)共３０項(xiàng)。調(diào)查應(yīng)在作業(yè)前，中，后至少進(jìn)行兩次。應(yīng)記入當(dāng)時(shí)的感受而不是以往的經(jīng)歷。（三）、疲勞自覺(jué)癥狀調(diào)查57ＩЦШ1.頭重感

1.思維難集中

1.頭痛

2.全身無(wú)力

2.變得沉默

2.肩酸痛

3.腳無(wú)力

3.忐忑不安,心神不定

3.腰痛

4.打呵欠

4.低沉

4.呼吸困難

5.頭發(fā)呆

5.對(duì)事物不熱心

5.口干

6.困倦

6.回憶不起來(lái)事情

6聲音發(fā)啞

7.眼疲勞

7.出錯(cuò)變多

7.目眩

8.動(dòng)作失調(diào)

8.愛(ài)動(dòng)氣

8.眼皮跳動(dòng)

9.腳跟不穩(wěn)

9.忐忑不安

9.手足發(fā)抖

10.想躺下休息

10.變得無(wú)耐心

10.嘔心感

疲勞自覺(jué)癥狀調(diào)查表ＩЦШ1.頭重感

1.思維難集中1.頭痛

58例1腰疼沙發(fā)(a)

城市里有的家庭買了大沙發(fā)，豪華氣派，可是坐不多久腰部就難受酸疼了，不得不在腰后面墊上一個(gè)“腰靠”。為什么?例1腰疼沙發(fā)(a)城市里有的家庭買了大沙發(fā)，豪華氣派59

例2主枕頭附枕頭(a)

一些“上檔次”的賓館里，單人床常配有兩個(gè)同樣的枕頭。本意是讓習(xí)慣低枕頭的人用一個(gè)枕頭，習(xí)慣高枕頭的人兩個(gè)枕頭疊起來(lái)用。但這真是一個(gè)愚不可及的“高招”、“損招”!為什么？例2主枕頭附枕頭(a)一些“上檔次”的賓館里，單人60例3腳踏鈕(或腳踏桿)沖水

公共衛(wèi)生間里水箱拉繩邊上貼著醒目的提示“便后沖水”，但是不沖水的現(xiàn)象司空見(jiàn)慣。公眾素質(zhì)有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱用手按得按鈕在大家心目中就