《不同速度和不同負荷下作業(yè)人員的肌肉疲勞發(fā)展特征實證探究》15000字（論文）

不同速度和不同負荷下作業(yè)人員的肌肉疲勞發(fā)展特征實證研究摘要推、拉、提、握作業(yè)被各行各業(yè)中的工作人員廣泛實施的,而且在工作和生活中被廣泛應用。即使現(xiàn)在科技發(fā)達，自動化行業(yè)領(lǐng)先發(fā)展，但是人工物料搬運作業(yè)仍然不可避免。作業(yè)人員長時間保持一個姿勢或體位去工作，由于工作強度大、時間長、負荷大，很可能導致作業(yè)人員產(chǎn)生某些不可恢復的身體疾病和肌肉損傷，嚴重者會形成職業(yè)疾病，導致肌肉骨骼損傷疾?。∕usculoskeletalDisorders，MSDs）。為了減少人工物料搬運過程中肌肉疲勞的累積和msds的風險，設(shè)計了模擬人工動態(tài)拉力作業(yè)的試驗，研究不同速度（1km/h和2km/h）和不同負荷（30kg和40kg）下作業(yè)人員的肌肉疲勞發(fā)展特征。招募5名在校男大學生作為被試人員參加實驗，從主觀和客觀中存在的兩個方面來測量實驗設(shè)計過程中肌肉疲勞各個參數(shù)的數(shù)據(jù)——肌力（MS）、最大耐受時間（MET）和主觀肌肉疲勞評分（RPE），分析學生實驗過程中過程肌肉疲勞發(fā)展的特征，并構(gòu)建MET預測模型。研究結(jié)果表明：負荷對肌力和肌力下降無顯著影響，但對MET有顯著影響；行走速度對肌肉力量和MET沒有顯著影響。關(guān)鍵詞：人工物料搬運；肌肉疲勞；肌力；最大耐受時間目錄TOC\o"1-3"\h\u239191前言 ]，為實驗分析進行比較，本實驗選擇工作負荷小于1/3和大于1/3兩種負荷，即30kg及40kgREF_Ref12597\r\h[31]。負重確定通過拉力計測得在上述狀態(tài)下30kg負重時水平受力為9.85kgf，40kg負重下水平受力為12.3kgf。（3）速度的確定：MMH拉物行走過程由于設(shè)備龐大、物料沉重等原因，行走速度一般不會太快，同時根據(jù)文獻REF_Ref16830\r\h[23]REF_Ref16836\r\h[24]的經(jīng)驗，試驗確定2種速度，1km/h和2km/h。3.2試驗組織3.2.1被試招募5名在校男性大學生作為被試參加實驗，所有人員均無WMSDs史，右利手。試驗前簽署試驗參與同意書，實驗前24h無劇烈體育活動。被試年齡、體質(zhì)量（BodyWeight,BW）、身高、身體質(zhì)量指數(shù)、臂長、腿長、膝蓋高、肩高分別為（20.6±1.34）歲，（57.78±6.73）kg，（166.4±2.88）cm，（20.86±2.30）kg/m2，（70.0±7.25）cm，（92.6±2.77）cm，（47.40±3.51）cm和（137.10±3.07）cm。試驗溫度和相對濕度分別為（17.58±2.41）℃，濕度為（86.7±6.71）%。表3-1被試人員基本情況（n=5）實驗對象年齡（歲）身高（cm）體重（kg）在校大學生20.6±1.34166.4±2.8857.78±6.73表3-2被試者身體參數(shù)被試者序號臂長腿長膝蓋高肩高BMI173935013827.96續(xù)表3-2被試者序號臂長腿長膝蓋高肩高BMI2769147134.517.8437594.551139.523.104719347134.520.7557292.547136.522.033.2.2實驗設(shè)備與儀器儀器設(shè)備可分為拉力維持設(shè)備與拉力測量設(shè)備和秒表，主要儀器與設(shè)備如下：（1）拉力維持設(shè)備為自我調(diào)節(jié)設(shè)備，拉桿以及重物通過鋼絲與天花板相連接，通過控制鋼絲長度可調(diào)節(jié)拉力維持設(shè)備的水平角度，重物被拉桿懸至中央位置，裝置如圖3-1，3-2所示。圖3-1模擬拉車尺寸37cm37cmF鋼絲繩2鋼絲繩136°負荷圖3-2模擬拉車設(shè)計（2）拉力測量設(shè)備為S型測力計、鐵鏈和直徑為3cm的鐵環(huán)，測力計的最大測量為980N，將三者相連即可測量MVC與MS（t）。為了保證每位被試的鞋底摩擦力保持相同以及避免地板太滑等因素，在試驗過程被試人員均穿著統(tǒng)一布鞋。其他所需具體實驗設(shè)備、儀器如下表3-3所示。表3-3實驗設(shè)備、儀器一覽表名稱型號規(guī)格/單位數(shù)量艾德堡拉力計FG-5100個1配重片—個10KG×35KG×4跑步機億健S900臺1溫濕計HM16個1人體測量尺XTC-II組1拉桿—個1拉環(huán)、鐵鏈—組1老北京布鞋—雙5Borg’sCR-10量表—份1計時器HS-MB01個13.3Borg’sCR-10量表為了盡可能保證實驗數(shù)據(jù)的準確性，在一組實驗結(jié)束后，被試者不能做出休息或者放松手臂，需要立即根據(jù)Borg’sCR-10量表匯報此時疲勞值，Borg’sCR-10量表如表3-4所示。表3-4Borg’sCR-10量表Borg分值疲勞感覺描述10極限987非常強65強烈續(xù)表3-4Borg分值疲勞感覺描述43中等2輕微1非常輕微0無感覺注：表中4為3~5之間，6為5~7之間，8和9為7~10之間。而人類的主觀意識會對Borg’sCR-10量表產(chǎn)生一定的影響。每個人的主觀想法會根據(jù)客觀因素、外在條件的不同而發(fā)生變化，甚至不同的人會對同一件客觀事物產(chǎn)生不同的想法。例如被試在試驗之前和試驗之后可能會對Borg’sCR-10量表產(chǎn)生不同的想法。即使研究表明在個人的主觀判斷下能夠反映出客觀事實，但決不是完全正確的，結(jié)果只能是接近的。因此為了保證試驗數(shù)據(jù)的相對客觀，在試驗之前需要對被試進行預實驗以及肌肉疲勞的訓練，使每位被試對肌肉疲勞程度達到相似以減少實驗誤差。3.4實驗設(shè)計3.4.1預實驗階段招募的被試需要進行預實驗，為了驗證實驗方案的可行性以及找出不足之處，而每位被試之間也都存在差異，為了盡量確保試驗的準確性，需要提前進行預實驗，可以避免由于實驗設(shè)計不周到，導致盲目進行正式實驗造成不必要的損失。預實驗過程也像正式試驗一樣開展。在試驗之前，將訓練被試統(tǒng)一在跑步機的姿勢，也訓練被試在進行熱身過程中動作標準。在預實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)由于地板太滑，被試在測量最大力時，會由于鞋底打滑而測量不準，于是在原來統(tǒng)一鞋子的基礎(chǔ)上增加了防滑墊。而在跑步機上模擬動態(tài)拉力作業(yè)過程中由于手柄處沒有纏繞防滑膠帶等措施，被試在跑步機進行模擬實驗過程中會因為運動而手心出汗，會導致手柄下滑，因此我們在手柄處纏繞了防滑膠帶，以此為鑒，我們在拉力計的手柄處也同樣纏繞了防滑膠帶，并且測試了纏繞防滑膠帶后與纏繞之前拉力測試并無差別。在沒有被試進行試驗之前，我們盡量調(diào)整了跑步機的位置，但是預實驗時發(fā)現(xiàn)，被試托起重物在跑步機進行動態(tài)作業(yè)時，重物會不停的敲打跑步機邊緣，因此也重新調(diào)整了跑步機的位置。此過程為正式試驗調(diào)整了試驗條件。在進行預實驗階段，心理活動會對被使者產(chǎn)生影響，例如與被使者聊天分散其在跑步機行走時對重物的注意力、對被使者進行語言鼓勵等等，都會使被使者的最大耐受時間增長，導致測量結(jié)果伴隨外在因素而不準確。因此在進行正式試驗階段，需要保持每位被試者安靜獨立的進行試驗，避免有人打擾，來確保試驗數(shù)據(jù)相對客觀準確。3.4.2正式實驗階段每位被試必須完成4次模擬人工物料搬運作業(yè)行走試驗如圖3-3，每一次進行試驗前不能進行劇烈活動，每兩次實驗之間的時間間隔要在24h以上。具體過程如下：第一階段：熱身準備階段，為了保證每位被試在進行實驗之前能夠放松身體各部位，使肌肉的活性得到提高，從而避免在進行試驗時導致的肌肉拉傷，每位被試都需要在開始試驗前跟隨固定的熱身視頻進行時長5分鐘的熱身體操，結(jié)束后為了消除疲勞感，每位被試需要休息5-10分鐘。第二階段：MVC測量階段，每位被試需要換上統(tǒng)一的布鞋，保持手掌干燥，在不被人影響的情況下，手拉住拉力測試計的手柄部位，在6秒內(nèi)發(fā)力完成，側(cè)得數(shù)據(jù)為被使者的最大拉力，記為MVC，結(jié)束后再次休息5-10分鐘來緩解疲勞。第三階段：模擬人工物料搬運作業(yè)行走階段，每位被試人員在跑步機上保持標準姿勢拉住負重手柄向前行走，行走速度設(shè)定為1km/h和2km/h，負重為30kg和40kg。被試拉重物在跑步機上行走直到力竭，隨即不能放松手臂（做出甩手等活動來放松），馬上側(cè)得此刻的拉力，記為MS，從被使者開始進行試驗時開始計時直至力竭，所側(cè)得的時間為MET。測完剩余拉力后，每位被試需要根據(jù)根據(jù)Borg’sCR-10量表REF_Ref18564\r\h[25]REF_Ref18570\r\h[26]REF_Ref18577\r\h[27]向記錄者來匯報此時身體各部位（手部、手腕、手肘、肩部、腰部、小腿部、腳部）的RPE值。圖3-3行走試驗4數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析4.1原始數(shù)據(jù)在經(jīng)過模擬動態(tài)拉車實驗可以通過實際測量得到不同負重、不同速度下，被試相關(guān)的實驗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有MVC（肌肉最大隨意收縮）、MS（剩余拉力）、MET（最大耐受時間），數(shù)據(jù)如表4-1所示。表4-1被試者實驗拉力與時間被試者序號MVCMS(剩余拉力)MET(s)MET(min)速度（km/h）30KG130.6524.254307.11229.122.153115.111326.4520.652854.451427.724.23015.011524.8519.93145.141132.4529.65729.5333332226.1523.652654.4166662327.518.352263.766666242216.853065.12520.6515.452243.733333240KG130.6526.253866.261229.121.62934.531326.4521.91933.131427.720.651873.071524.8522.72273.471132.4523.452444.0666662226.1518.71873.1166662327.519.551592.65242216.32734.552520.6514.71642.7333332在不同速度、不同負重下的模擬拉力實驗結(jié)束后，每位被試需要對身體各部位進行主觀疲勞評價（RPE）如表4-2所示。表4-230KG與40KG負重被試者的主觀疲勞程度被試者序號速度（km/hour）手部手腕手肘肩部腰部小腿部腳部30KG組11653333421432321131532211141537112251634232312545222122204110132716001042746201152532013440KG組1153433332143323233152421214152611125163633341254633432241410113273621104265621115275412344.2描述性統(tǒng)計分析4.2.1RPE描述性統(tǒng)計分析對于實驗數(shù)據(jù)分析，首先要用描述性統(tǒng)計分析法計算概括性數(shù)據(jù)來描述數(shù)據(jù)特征的各項活動的統(tǒng)計方法，利用平均值是表示數(shù)據(jù)的集中趨勢，利用標準差來表示數(shù)據(jù)的差異程度。它可以直接明了的表明數(shù)據(jù)的趨勢，離散程度以及分布等。為了探明運動負荷對身體各部位疲勞發(fā)展的影響，將30KG、40KG，速度為1km/h、2km/h負重下身體各部的RPE值進行描述分析，其中30KG負重下人體受到的水平拉力為9.85kgf，40KG下人體受到的水平拉力為12.30kgf，表4-3為不同負重下身體各部位RPE值的描述性分析。表4-4為不同速度下身體各部位RPE值的描述性分析。表4-3不同負重身體各部位RPE描述性統(tǒng)計分析N均值標準差標準誤差均值的95%置信區(qū)間極小值極大值下限上限手部30KG105.2001.475730.466674.14436.25572.007.0040KG105.4001.074970.339934.63106.16904.007.00總數(shù)205.3001.260740.281914.71005.89002.007.00手腕30KG102.9001.449140.458261.86333.93670.005.0040KG103.1001.286680.406892.17964.02041.005.00總數(shù)203.0001.337710.299122.37393.62610.005.00手肘30KG104.1001.852930.585952.77455.42552.007.0040KG104.9001.197220.378594.04365.75643.006.00總數(shù)204.5001.572800.351693.76935.23612.007.00肩部30KG101.60001.074970.339930.83102.36900.003.0040KG102.00000.816500.258201.41592.58411.003.00總數(shù)201.80000.951450.212751.35472.24530.003.00腰部30KG101.40001.074970.339930.63102.16900.003.0040KG101.80001.135290.359010.98792.61210.003.00總數(shù)201.60001.095450.244951.08732.11270.003.00小腿30KG101.60000.966090.305510.90892.29110.003.0040KG102.10001.100500.348011.31272.88731.004.00總數(shù)201.85001.039990.232551.36332.33670.004.00腳部30KG101.80001.398410.442220.79962.80040.004.0040KG102.20001.398410.442221.19963.20040.004.00總數(shù)202.0001.376490.307791.35582.64420.004.00表4-4不同速度身體各部位RPE描述性統(tǒng)計分析N均值標準差標準誤差均值的95%置信區(qū)間極小值極大值下限上限手部1km/h105.20001.475730.466674.14436.25572.007.002km/h105.40001.074970.339934.63106.16904.007.00總數(shù)205.30001.260740.281914.71005.89002.007.00手腕1km/h102.90001.449140.458261.86333.93670.005.002km/h103.10001.286680.406892.17964.02041.005.00總數(shù)203.00001.337710.299122.37393.62610.005.00手肘1km/h104.10001.852930.585952.77455.42552.007.002km/h104.90001.197220.378594.04365.75643.006.00總數(shù)204.50001.572800.351693.76395.23612.007.00肩部1km/h101.60001.074970.339930.83102.36900.003.002km/h102.00000.816500.258201.41592.58411.003.00總數(shù)201.80000.951450.212751.35472.24530.003.00腰部1km/h101.40001.074970.339930.63102.16900.003.002km/h101.80001.135290.359010.98792.61210.003.00總數(shù)201.60001.095450.244951.08732.11270.003.00小腿1km/h101.60000.966090.305510.90892.29110.003.002km/h102.10001.100500.348011.31272.88731.004.00總數(shù)201.85001.039990.232551.36332.33670.004.00腳部1km/h101.80001.398410.442222.80042.80040.004.002km/h102.20001.398410.442223.20043.20040.004.00總數(shù)202.00001.376490.307792.64422.64420.004.004.2.2MET、MS描述性統(tǒng)計分析實驗可測量得到的不同負荷、不同速度下MET、MS描述性統(tǒng)計分析。不同負荷下MET、MS描述性統(tǒng)計分析如表4-4所示。表4-5不同負荷下MET、MS描述性統(tǒng)計分析負荷均值標準偏差NMET（min）30KG5.33601.752531040KG3.75771.1164510續(xù)表4-5負荷均值標準偏差NMS30KG21.50504.175821040KG20.58003.4181910不同速度下MET、MS描述性統(tǒng)計分析如表4-5所示。表4-6不同速度下MET、MS描述性統(tǒng)計分析速度均值標準偏差NMET（min）1km/h4.72701.30683102km/h4.36671.9803710MS1km/h22.42501.96910102km/h19.66004.6338010通過進行描述性統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，負荷不同對身體各部位的RPE的下降趨勢相對較低，但手部、手腕、肘部三個部位的RPE分值對于其他部位都相對較高（5~7之間），數(shù)值在Borg’sCR-10量表中對應疲勞感在強烈至非常強之間，而剩余部位RPE分值均在4及4以下，而因為這些位置都處在身體下肢，說明動態(tài)拉力作業(yè)肌肉的疲勞積累主要存在于身體上肢以及直接承重的手臂部位。負重在30KG時在對MET分析時發(fā)現(xiàn)1km/h組相比2km/h組略微下降但不明顯，負重在40KG時在對MET分析時發(fā)現(xiàn)1km/h組相比2km/h組有明顯下降趨勢，負重相同時速度對疲勞率有影響且負重更大的情況下影響更大，在速度相同時負重不同對疲勞率影響最大。4.3方差分析由于描述性統(tǒng)計分析無法對數(shù)據(jù)進行更深入的探究，因此接下來就需要使用到方差分析。方差分析又被稱之為“變異數(shù)分析”，用于兩個及兩個以上\t"/item/%E6%96%B9%E5%B7%AE%E5%88%86%E6%9E%90/_blank"樣本均數(shù)差別的分析，發(fā)現(xiàn)組間或者組內(nèi)之間的顯著差異性，使用此數(shù)據(jù)分析方法可以了解到不同負荷以及不同速度對其他實驗數(shù)據(jù)的顯著影響。因為本實驗的實驗樣本相同，而進行方差齊性檢驗的前提是針對不同樣本之間，所以此次方差分析不需要做方差齊性檢驗。4.3.1RPE方差分析為研究不同負重下（30kg、40kg）對身體各部位RPE值的影響，對不同負重下身體各部的RPE分別進行方差分析，研究不同負重下（30kg、40kg）對身體各部位RPE值的方差分析如表4-6所示。表4-7不同負重對身體各部位RPE的方差分析平方和df均方F顯著性手部組間組內(nèi)總計0.80029.40030.200118190.8001.6330.4900.493手腕組間組內(nèi)總計0.00034.0034.00118190.0001.8890.0001.000手肘組間組內(nèi)總計3.20043.80047.000118193.2002.4331.3150.266肩部組間組內(nèi)總計3.20014.00017.200118193.2000.7784.1140.058腰部組間組內(nèi)總計5.00017.80022.800118195.0000.9895.0560.037小腿組間組內(nèi)總計0.45020.10020.550118190.4501.1170.4030.534腳部組間組內(nèi)總計3.20032.80036.000118193.2001.8221.7560.202根據(jù)方差分析所得數(shù)據(jù)進行檢驗假設(shè)，原假設(shè)H0：不同速度對手部沒有顯著影響，備擇假設(shè)H1：不同速度對手部有顯著影響。根據(jù)方差檢驗分析得，p值=0.493＞0.05，原假設(shè)成立，所以不同速度對手部沒有顯著影響。同理所得身體各部位p值均＞0.05，所以不同速度對身體其他各部位RPE無影響。但結(jié)果表明對腰部（p=0.037＞0.05）有顯著影響。為研究不同速度下（1km/h、2km/h）對身體各部位RPE值的影響，對不同速度下身體各部的RPE進行方差分析。研究不同速度下（1km/h、2km/h）對身體各部位RPE值的方差分析如表4-7所示。表4-8不同速度對身體各部位RPE的方差分析平方和df均方F顯著性手部組間組內(nèi)總計0.20030.00030.200118190.2001.6670.1200.733手腕組間組內(nèi)總計0.20033.80034.000118190.2001.8780.1070.748手肘組間組內(nèi)總計3.20043.80047.000118193.2002.4331.3150.266肩部組間組內(nèi)總計0.80016.40017.200118190.8000.9110.8780.361腰部組間組內(nèi)總計0.80022.00022.800118190.8001.2220.6550.429小腿組間組內(nèi)總計1.25019.30020.550118191.1661.0721.1660.295腳部組間組內(nèi)總計0.80035.20036.000118198.001.9560.4090.530根據(jù)不同速度對身體各部分RPE值的方差分析進行假設(shè)，原假設(shè)H0：不同負重對手部沒有顯著影響，備擇假設(shè)H1：不同速度對手部有顯著影響，結(jié)果顯示手部p=0.733＞0.05，所以不同速度對手部RPE值影響不顯著。同理可得不同速度對身體各部分RPE值不存在明顯影響。方差分析表明不同負重除了對腰部RPE有顯著影響外，對其他身體部位RPE均無顯著影響。產(chǎn)生此情況可能有一下原因：1、負重變大，被試對抗外力變大，因此姿勢的彎曲程度會更大。2、因為實驗在跑步機上進行，被試對跑步機的適應程度不同。而不同速度對身體各部位RPE均為顯著影響均沒有顯著影響。為了探究不同速度和不同負重兩者之間的交互作用對身體各部分RPE值的影響，我們將對其進行雙因素方差分析，方差分析如表4-8所示。表4-9雙因素方差分析平方和df均方F顯著性手部1.80030.6000.3380.798手腕5.20031.7330.9630.434手肘6.60032.2000.8710.476肩部4.80031.6002.0650.145腰部6.00032.0001.9050.170小腿1.75030.5830.4960.690腳部4.00031.3330.6670.585根據(jù)雙因素方差分析的結(jié)果進行假設(shè)，原假設(shè)H0：不同負重和不同速度的交互作用對手部沒有顯著影響，備擇假設(shè)H1：同負重和不同速度的交互作用對手部有顯著影響，結(jié)果顯示手部p=0.798＞0.05，所以同負重和不同速度的交互作用對手部RPE值影響不顯著。同理可得同負重和不同速度的交互作用對身體各部分RPE值均不存在明顯影響。4.3.2MS及MET方差分析為了探究不同負荷對MET的顯著影響，則對不同負荷下MET及MS進行方差分析，對于不同樣本需要進行方差齊性檢驗，但是因為本實驗的被試為同樣本，則不需要進行方差齊性檢驗，方差分析如表4-9所示。表4-10不同負荷下MET與MS的方差分析平方和Df均方F顯著性MET12.456112.4565.7690.027MS4.27814.2780.2940.594根據(jù)方差分析數(shù)據(jù)來進行檢驗假設(shè)，原假設(shè)H0:不同負荷對MET沒有顯著影響，備擇假設(shè)H1：不同負荷對MET有顯著影響，根據(jù)方差分析所得p=0.027小于0.05，原假設(shè)不成立，所以不同負荷對MET有顯著影響。原假設(shè)H0:不同負荷對MS沒有顯著影響，備擇假設(shè)H1:不同負荷對MS有顯著影響，根據(jù)方差分析得到p=0.594＞0.05，原假設(shè)成立，所以不同負荷對MS沒有顯著影響。為了研究不同速度下MET和MS的差異性，需要對不同速度下MET和MS進行方差分析，因為本實驗為同樣本，則不需要進行方差齊性檢驗。不同速度下MET與MS的方差分析如表4-10所示。表4-11不同速度下MET與MS的方差分析平方和Df均方F顯著性MET0.64910.6490.2310.637MS38.226138.2263.0160.100根據(jù)方差分析的數(shù)據(jù)進行檢驗假設(shè)，原假設(shè)H0：不同速度對MET沒有顯著影響，備擇假設(shè)H1：不同速度對MET有顯著影響，根據(jù)方差分析得p=0.637＞0.05，原假設(shè)成立，所以不同速度下MET沒有顯著差異。原假設(shè)H0:不同速度對MS沒有顯著影響，備擇假設(shè)H1:不同速度對MS有顯著影響，根據(jù)方差分析得到p=0.100＞0.05，原假設(shè)不成立，所以不同速度下的MS沒有顯著差異。方差分析結(jié)果表明，負荷對MS不產(chǎn)生顯著影響，因為實驗方案是被試在力竭時停止作業(yè)，無論多大負重都是如此，所以負荷對MS影響不顯著，但是負荷對MET存在顯著影響，是因為當負荷變大時，被試需要抵抗的外力變大，堅持的時間較小，MET減小。雖然不同速度MET和MS均不顯著，但是對1km/h下的MS大于2km/h下的MS，即速度越慢，剩余拉力越大，而速度在1km/h下的MET大于2km/h下的MET，說明速度較慢時，肌肉疲勞積累不明顯，可以堅持的時間較長。因此也要調(diào)整作業(yè)速度來減輕肌肉疲勞。4.4相關(guān)性分析在實驗過程中我們測得身體各部位的RPE時發(fā)現(xiàn)手部RPE與手腕RPE差距不大，因此我們猜測可以將其合并統(tǒng)計，為了驗證此猜測，我們將分析MVC、MS、MET、身體各部位的RPE、不同速度以及不同負重之間的有何聯(lián)系，即對實驗得到的數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析。相關(guān)分析如表4-11、4-12所示。表4-12相關(guān)性分析MVCMSMETV手部手腕MVC相關(guān)性顯著性N1200.8460.000200.5110.02120-0.2900.21420-0.3030.19420-0.0710.76520MS相關(guān)性顯著性N0.8460.000201200.6780.00120-0.3970.10020-0.4190.06620-0.0760.75120續(xù)表4-12MVCMSMETV手部手腕MET相關(guān)性顯著性N0.5110.021200.6780.00120120-0.1120.63720-0.1150.629200.3410.14120V相關(guān)性顯著性N-0.2900.21420-0.3790.10020-0.1120.637201200.1630.493200.0001.00020手部相關(guān)性顯著性N-0.3030.19420-0.4190.06620-0.1150.629200.1630.493201200.5310.01620手腕相關(guān)性顯著性N-0.0710.76520-0.0760.751200.3410.141200.0001.000200.5310.01620120手肘相關(guān)性顯著性N0.0370.877200.0460.84820-0.1180.621200.2610.266200.3980.082200.0250.91720肩部相關(guān)性顯著性N0.4710.03620-0.4940.027200.365-0.11320-0.4310.058200.0090.971200.4550.04420腰部相關(guān)性顯著性N0.4170.067200.4660.038200.3500.13120-0.4680.03720-0.0610.798200.4310.05820小腿相關(guān)性顯著性N0.1710.472200.1740.463200.1360.56720-0.1480.534200.2370.315200.5300.01620腳部相關(guān)性顯著性N-0.1090.64620-0.0020.993200.0430.85920-0.2980.202200.0610.799200.4290.05920負重相關(guān)性顯著性N0.0001.00020-0.1270.59420-0.4930.027200.0001.000200.0810.733200.0770.74820表4-13相關(guān)性分析手肘肩部腰部小腿腳部負重MVC相關(guān)性顯著性N0.0370.87720-0.4710.036200.4170.067200.1710.47220-0.1090.646200.0001.00020MS相關(guān)性顯著性N0.0460.848200.4940.027200.4660.038200.1740.46320-0.0020.99320-0.1270.59420MET相關(guān)性顯著性N-0.1180.621200.3650.113200.3500.131200.1360.567200.0430.85920-0.4930.02720V相關(guān)性顯著性N0.2610.26620-0.4310.05820-0.4680.03720-0.1480.53420-0.2980.202200.0001.00020手部相關(guān)性顯著性N0.3980.082200.0090.97120-0.0610.798200.2370.315200.0610.799200.0810.73320手腕相關(guān)性顯著性N0.0250.917200.4550.044200.4310.058200.5300.016200.4290.059200.0770.74820手肘相關(guān)性顯著性N120-0.0700.76820-0.2140.36520-0.0480.84020-0.2430.302200.2610.26620肩部相關(guān)性顯著性N-0.0700.768201200.6770.001200.3400.142200.2010.396200.2610.36120腰部相關(guān)性顯著性N-0.2140.365200.6770.001201200.6840.001200.6980.001200.1870.42920小腿相關(guān)性顯著性N-0.0480.840200.3400.142200.6840.001201200.8090.000200.2470.29520續(xù)表4-13手肘肩部腰部小腿腳部負重腳部相關(guān)性顯著性N-0.2430.302200.2010.396200.6980.001200.8090.000201200.1490.53020負重相關(guān)性顯著性N0.2610.266200.2160.361200.1870.429200.2470.295200.1490.53020120相關(guān)性結(jié)果分析。若r大于等于0.8，高度相關(guān)；若r大于等于0.5且小于0.8，中度相關(guān)；若r大于等于0.3且小于0.5，低度相關(guān)。若r大于0且小于0.3，可認為不相關(guān)；若r=0，則為無相關(guān)；若r小于0，則為負相關(guān)。結(jié)果顯示：MVC與MS（p=0.000<0.05，r=0.846）、MET（p=0.021<0.05，r=0.511）和肩部（p=0.036<0.05，r=0.471）之間存在相關(guān)性。MVC與MS之間高度相關(guān)；MVC與MET之間中度相關(guān)。即被試的最大力越大，則剩余肌力就越大、耐受時間也越長，符合常理。MS與MET（p=0.001<0.05，r=0.678）、肩部（p=0.027<0.05，r=-0.494）和腰部（p=0.038<0.05，r=0.466）之間存在相關(guān)性。MS與MET之間中度相關(guān)；MS與肩部和腰部之間低度相關(guān)。被試的剩余肌力與最大耐受時間相關(guān)，剩余肌力越大，則最大耐受時間越長。因為前文提到不同負荷對腰部RPE存在顯著影響，此次模擬實驗的肌肉疲勞顯著位置在腰部，因此剩余肌力越大，腰部RPE越大。肩部同理。MET與負重（p=0.027<0.05，r=-0.493）之間存在負相關(guān)。即負重越大，最大耐受時間越小。V與腰部（p=0.037<0.05，r=-0.468）之間存在負相關(guān)。即速度越大，腰部RPE越小。當負重相等時，速度越慢，被試拉重物的時間相對延長，而腰部承重時間延長，腰部RPE即會增大，相反，速度越快，被試拉重物的時間相對縮短，腰部稱重時間縮短，腰部RPE即會減小。手部與手腕（p=0.016<0.05，r=0.531）之間存在中度相關(guān)。在模擬拉力實驗中，手部是直接對抗位置，因此手部RPE相對比其他身體部位RPE會更大，而手部與手腕相連，手部RPE越大，手腕RPE越大，因此在之后的實驗中，可把手部與手腕的RPE值合起來匯報，以減少誤差。小腿與腳部（p=0.000<0.05，r=0.809）之間高度相關(guān)。小腿與腳部與手部與手腕同理，可以不用分開匯報，減少誤差。手腕與肩部（p=0.044<0.05，r=0.455）低度相關(guān)；手腕與腿部（p=0.016<0.05，r=0.530）中度相關(guān)。肩部與腰部（p=0.001<0.05，r=0.677）之間中度相關(guān)。這些身體部位的RPE的相關(guān)性與本次模擬實驗的姿勢有關(guān)，被試整個身體需要對抗負荷向前行走，所以導致了這些身體部位RPE顯著相關(guān)。5預測建模5.1MET建模研究表明MET模型可以科學準確的評估作業(yè)人員在進行疲勞作業(yè)時的剩余工作能力，現(xiàn)在很多功效學也用MET模型來給作業(yè)人員設(shè)置作業(yè)任務并且合理的安排休息時間，現(xiàn)在也存在大量的針對不同肌群的MET模型REF_Ref9652\r\h[29]。MET模型是表達隨著個體相對負荷水平的增加，最大耐受時間下降的過程。本文涉及的實驗包括負重和速度兩個部分，也包括肌肉的靜態(tài)收縮以及動態(tài)收縮，而靜態(tài)收縮包括手部以及肩部，動態(tài)收縮包括用來行走的腿部下肢。對于靜態(tài)收縮，影響MET的主要有負重的不同，而對于動態(tài)收縮，影響MET的主要有負重和速度的不同。而對于每位被試而言，用來對抗外力的不僅僅是速度和負重的不同，也包括自身體重的因素。對現(xiàn)有的MET模型總結(jié)發(fā)現(xiàn)[16-24]，MET與f(f=拉力負荷/MVC)為函數(shù)關(guān)系，f可以表示成fMVC，體重也可以用標準BMI來表示，行走速度我們設(shè)置1km/h和2km/h用V來表示，因此MET與F的函數(shù)就可以用fMVC、BMI、V表達： MET=F(fmvc對于MET模型最常使用冪函數(shù)和指數(shù)函數(shù)，BMI和行走速度對BMI增加有倍增效應，MET與F的函數(shù)可以用指數(shù)函數(shù)表示，由于fMVC和BMI的相乘效應，如方程（2）所示：MET=e其中β1、β2為待確定系數(shù)，方程（2）可以轉(zhuǎn)換為對數(shù)的線性方程：InMET=現(xiàn)在將實驗得到的被試數(shù)據(jù)進行回歸計算可以得到β1=-2.244825244，β2=0.783006906，β3=-0.012249121,帶入方程即可得到：InMET=?2.244825244fMVC)+0.783006906該公式sig值小于0.0001統(tǒng)計學顯著性顯著（即p＜0.0001），且R2=0.98，因此該公式可以轉(zhuǎn)換成如下公式：MET=exp5.2模型檢驗根據(jù)以上公式可得知負荷拉力與MVC越相似，fMVC、V就越大而MET值越小，BMI值越大MET值越大，所以MET則為以fMVC、V為自變量的降函數(shù)，以BMI為自變量的升函數(shù)。為驗證方程的合理性定義平均絕對偏差(MeanAbsoluteDeviation，MAD)和相對偏差RD(RelativeDeviation)：MAD=1RD=1式（6）（7）中的MAD和RD如表5-1所示。表5-1MET模型MAD和RD值模型MAD/minRD/%式（5）0.8619%經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)MAD與RD值均較大，返回檢查各個被試測量和預測MET值之間差量，計算過程如表5-2所示。表5-2各被試測量與預測值差量表被試編號負重|測量值-預測值||測量值-預測值|/測量值130KG0.5819522190.08196510120.69776875805556773270.12487130940.2315414770.04621586450.5694662920.11079110762.8317559140.29703733470.4161937340.09423254381.3384466240.35533981291.2616233250.247377123100.0341401080.0091446721140KG0.8126166570.129810968續(xù)表5-2被試編號負重|測量值-預測值||測量值-預測值|/測量值1240kg0.8776047040.193731723130.9359196790.299015872140.8479497130.276205118150.1930978060.055647783161.5901250610.391014359170.1250218860.040113974181.5297403270.577260501191.5606450330.342998908200.1532379880.056062678經(jīng)過計算結(jié)果表明，30KG，2km/h組1號測量值與預測值相差比較大，但是在接受范圍內(nèi)，出現(xiàn)此情況的原因是因為被試的差異值。1號被試的BMI為27，均比其他被試的BMI大，在BMI中國標準表中屬于過重，而BMI過大使1號被試MVC過大，均比其他四位被試大，使得MET時間過長。導致測量值與預測值的相差較大。R2是模型擬合優(yōu)度，經(jīng)計算R2=0.98，R表明MET模型對動態(tài)拉力作業(yè)肌肉力量下降趨勢描述較好。下表5-3為BMI中國標準表。表5-3BMI中國標準分類BMI范圍偏瘦≤18.4正常18.5~23.9過重24.0~27.9肥胖≥28為驗證回歸方程的合理性，設(shè)置BMI理想值22以及BMI偏瘦18以及過重25進行對比分析。以此可以得到一張肌肉疲勞預測圖，如圖5-1所示。圖5-1肌肉疲勞預測圖在圖中，縱坐標代表最大耐久時間（單位：分鐘），橫坐標代表相對負荷水平（單位：％MVC），由圖可知，BMI越大，最大耐久時間則越大，符合回歸方程的趨勢。6疲勞預防措施與消除方法6.1疲勞的預防措施人體在進行高強度負重作業(yè)、搬運作業(yè)時會產(chǎn)生肌肉疲勞，而在疲勞沒有消除之前累積運動會導致人體產(chǎn)生疾病無法根治，為了減少這種情況的發(fā)生，我們需要在產(chǎn)生疲勞之前做好防護措施，盡量保證每位作業(yè)人員的身體健康。（1）改變作業(yè)速度及作業(yè)負重在進行模擬拉力實驗過程后，我們根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)，速度和負重雖然對身體各部位的RPE沒有太大影響，但是負重以及速度增大后，被試的身體各部位RPE值明顯增大，疲勞值也明顯增強，在進行試驗結(jié)束后，被試需要休息的時間也增強。因此在進行搬運作業(yè)時，適當?shù)臏p少負荷以及降低行駛速度會有效的預防疲勞?？梢詫⑼戎匚锓峙徇\。進行合理的休息為了預防疲勞的產(chǎn)生，我們可以設(shè)置作業(yè)人員的工作時間，在進行搬運作業(yè)時盡量避免力竭時停止作業(yè)，應當合理設(shè)置作業(yè)時間，在人體的疲勞值在5~7之間時要做及時休息，在疲勞程度已經(jīng)得到緩解時，再繼續(xù)進行作業(yè)，避免在已經(jīng)產(chǎn)生疲勞后還沒有得到完全的休息恢復后再次進行作業(yè)而導致的累積疲勞，最后形成慢性疲勞無法恢復。改變作業(yè)姿勢在進行模擬動態(tài)拉力試驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)如果被試的姿勢沒有達到標準時，被試的最大耐力時間將會減少，并且會導致腰部疲勞感增強，說明如果作業(yè)姿勢不標準，沒有進行統(tǒng)一規(guī)范，那么作業(yè)人員很可能會導致某個身體部分的肌肉疲勞，長久下去，會導致該部位產(chǎn)生不可恢復的慢性疾病。因此，規(guī)范作業(yè)人員的作業(yè)姿勢可有效預防疲勞。上崗前人員選擇以及培訓在對未上崗的人員要進行安全培訓、姿勢訓練以及力量訓練。讓作業(yè)人員提前了解作業(yè)時姿勢不當導致的職業(yè)病的危害，在心理形成慣性思維，在對其進行姿勢訓練以及相對應產(chǎn)生疲勞感的身體部位的力量訓練。在實驗過程中我們發(fā)現(xiàn)拉物作業(yè)中主要負重在手部以及手臂部位，RPE值在強烈以上，而下肢部位的RPE值則在3及3以下，說明在實際作業(yè)中重點預防手部上肢部位。因此在上崗前若對作業(yè)人員進行手臂部位的力量訓練，則在作業(yè)過程中產(chǎn)生疲勞的發(fā)展速度會降低，可有效預防疲勞。人機調(diào)節(jié)在預實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)被試拉住手柄進行試驗時，手會大量出汗導致手柄滑動，而因為滑動，被試要不斷地調(diào)整試驗姿勢，這會使被試的心理和身體部位都感覺到不適，從而降低最大耐受時間，也使被試的疲勞值增大。因此在實際作業(yè)中，更改人機匹配度對作業(yè)人員的疲勞值有很大影響。6.2疲勞的消除方法在沒有進行相對應的疲勞預防措施后，導致疲勞的產(chǎn)生，也要合理的進行疲勞的消除，避免疲勞的疊加導致產(chǎn)生不可恢復會疾病。進行適當?shù)男菹ⅰＯ诘男菹⒅饕譃閮煞N，靜止休息和積極休息。例如，在實驗過程中，右臂拉重物直至力竭，會導致右臂產(chǎn)生肌肉疲勞，如果單純的休息右臂，使右臂得到放松即為靜止休息，但是如果左臂進行一些不是過度勞累的運動使右臂得到放松即為積極休息。研究表明，積極休息比靜止休息更為有效，可以更快速的使右臂恢復工作能力。例如在學校的學生上完兩節(jié)課后進行課間操，在腦力產(chǎn)生疲勞時活動四肢會更有效的緩解疲勞。但是運動時間不宜過長，運動負荷不易過大。保證充足的睡眠。當睡眠處于慢性睡眠階段是，體內(nèi)的物質(zhì)代謝會減少，呼吸的頻率也會減慢，肌肉處于放松的狀態(tài)，有利于體力的恢復，但是不宜過長時間的睡眠，睡眠時間過長時，大腦會處于深度抑制狀態(tài)，會導致人體精神不振，反而會對人體產(chǎn)生疲勞。心理調(diào)整和營養(yǎng)物質(zhì)的補充。利用輕松的音樂和心理暗示，會使大腦處于放松以及微睡的狀態(tài)，對調(diào)節(jié)精神與肉體的平衡即為有效，可輕松消除疲勞感。糖、維生素、堿性鹽、硒、銅、鋅、錳等微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)的補充是肌肉疲勞恢復的必需品。7結(jié)論本文所進行的MMH模擬實驗中，手部為主要對抗部位，因此肌肉疲勞累積叫明顯的部位為手部，應該重點關(guān)注此部位，在以后的實驗中應當做好手部的防護措施，而其他身體部位的RPE值相對較小，產(chǎn)生肌肉疲勞的風險也相對較小。在本實驗中除了負荷對腰部RPE值有顯著影響外，負荷和速度對其他身體各部位的RPE值沒有有顯著影響，出現(xiàn)此情況可能與負重增加，被試對抗外力增加，使姿勢更加彎曲有關(guān)，還可能與每位被試對跑步機的適應程度。負重對MS沒有顯著影響，但是對MET存在顯著影響。而速度對MS和對MET均不顯著，說明負重越大，被試的最大耐受力越小，因此在實際的作業(yè)過程中，應當合理設(shè)置負重的大小來減少肌肉疲勞的損傷。本次實驗僅僅探究了兩種速度（1km/h和2km/h）、兩種負荷（30kg和40kg），且被試人員僅僅有5名，在今后應該探究更多速度以及多種負荷下肌肉疲勞發(fā)展規(guī)律。也應該招募差距不大的多名被試參與實驗以減少實驗誤差。參考文獻SheikNIMRHAN.Two-handedstaticgripstrengthsinmales:theinfluenceofgripwidth[J].InternationalJournalofIndustrialErgonomics,2003,31(5):303-311.LIKaiway,WANGChienwen,YURuifeng.Modelingofpredictivemuscularstrengthforsustainedone-handedcarryingtask.[J].Work,2015,52(4):911-919.易燦南，胡鴻，李開偉，等.拉力作業(yè)肌肉疲勞研究進展及展望[J].中國安全科學學報，2018，28（4）：61-67.NussbaumMA.Staticanddynamicmyoelectricmeasuresofshouldermusclefatigueduringintermittentdynamicexertionsoflowtomoderateintensity[J].Europeanjournalofappliedphysiology,2001,85(3):299-309.ShinHJ,KimJY.Measurementoftrunkmusclefatigueduringdynamicliftingandloweringasrecoverytimechanges[J].Internationaljournalofindustrialergonomics,2007,37(6):545-551.DickersonCR,MeszarosKA,CudlipAC,etal.Theinfluenceofcycletimeonshoulderfatigueresponsesforafixedtotaloverheadworkload[J].Journalofbiomechanics,2015,48(11):2911-2918.Calé-BenzoorM,DicksteinR,ArnonM,etal.Dynamicpush–pullcharacteristicsatthreehand-reachenvelopes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