第二章 人体生理特性.doc

2012最新文档-管理系列 (word可编辑版)第二章 人体生理特性第一节 神经系统与感觉 一、神经系统 （一）神经系统的组成及其功能 神经系统是由包括脑和脊髓的中枢神经以及遍布全身各处的周围神经所组成。神经系统是人体的主导系统，全身各器官、系统均在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相协调，保证人体的统一及其与外界环境的相对平衡。在此过程中，首先是借助于感受器接受体内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调节着机体内环境的平衡。 （二）神经组织1神经元2突触 （三）中枢神经系统1脊髓2脑 （1）延髓。（2）脑桥。（3）中脑。（4）间脑。（5）小脑。（6）大脑半球。 （四）周围神经系统周围神经系统是由脑和脊髓发出，其末梢分布于身体各器官和组织的神经系统。它包括脊神经、脑神经和植物性神经。周围神经的功能有二：一是接受来自体内外的各种刺激并将其传导至中枢神经；二是传递由中枢神经发出的指令并完成运动反应。二、视觉视觉（Visual Sense）是由眼球、视觉神经和视觉中枢的共同活动来完成的。（一）眼的结构和功能1、眼的结构眼是由眼球壁和屈光装置构成，见图4.1所示。眼球壁又三层膜组成：1）外膜 2）中膜 3）内膜 即视网膜（Retina）除三层膜外，眼球内还有三种折光物质：房水（Aqueous Houmor） 晶状体（Lens）玻璃体（Vitreous Houmor） 3）折光异常近视 由于眼球前后径过长或晶状体的曲率过大，折光率过强，以至远物处物体出射来的平行光聚焦于视网膜之前，视视物模糊。但是近物则正常。在日常生活中，如果用眼不当，姿势不正确，照明过暗，都会造成睫状肌的过度紧张，或双侧紧张度不等，以至造成调节机能失常，成为近视。近视可用凹透镜矫正，使入眼的平行光适当辐散，便于在视网膜上聚焦，见图4.5（M）所示。远视 由于眼球的前后径过短，或折光系数太弱，视物体发射来的平行光聚焦于视网膜之后，因而看近物模糊。矫正的方法是在眼球前置一凸透镜，使之像正常眼一样视近物。见图4.5（H）所示。散光 正常眼的折光系统的折光面，都是由球面构成，球面的任何一点，其曲率半径是相等的。外界射来的光线，都能聚焦于视网膜上。散光是由于折光面（例如角膜）变形，由正圆变成卵圆形面，即上下和左右的曲率半径不一致所致，所以视物不清。散光需用圆柱镜加以矫正。老花 人近老年时，由于晶状体逐渐变硬，弹性减退，眼的折光调节能力变差，故一般到40岁以后，就对近物发生视觉模糊，叫做老花。老花可用凸透镜加以矫正。青光眼 当房水回流受阻，以至眼压增高，影响视网膜血液循环而损坏视力叫做青光眼（Glaucoma）。（二）视觉特征在作业过程中，视觉得应用是频繁的，它是人们认识物质世界和接收信息的主要通道。大约有80%的信息是通过视觉通道获得的。视觉得产生依靠视觉三要素：光 能引起视觉的可见光；视对象 人要看的目的物；眼睛 接受信息的工具1、视力视力的定义是以辨别最小视角（临街视角）的倒数为指标。1)中心视力 认清物体形状，细部的视力。2)周边视力 在注视物体时，视网膜的周边部分所能感受到的范围。3)夜视力 在暗处辨认物体形状的视力。夜视力与暗适应和营养状况有关。4)立体视力 两眼中所形成的物像融合为双眼单视后，可以分辨物体高低、深浅、远近、大小等相对位置的能力，这种视力，几乎每一个工种都需要。5)辐辏 在近视物体时，为保证物像落在两侧视网膜对称点上的一种反射性视轴调整能力。工作距离越近，辐辏里要求越高。6)眼肌平衡 眼睛要辨别物体，必须“注视”物体，而注视离不开眼肌的平衡运动，这种运动决定于全部眼肌的相应舒缩。眼肌的平衡失调将影响到上述各种实力，甚至引起复视。2、视角 物体上两点间光线射入瞳孔在光心（节点）处交叉所形成的夹角，见图4.7所式。 距离相同时，物体的大小与视角成正比，同一物体的距离远近与视角成反比。 =2arctgD/2L式中 视角（度）；D视看对象两点间距离；L眼至视看对象的距离。3、视野与视力范围 视野是指当头部和眼球固定不动是，所能看到的空间范围。正常人的视野大致相同。当用角度表示视野时，人的两眼综合：垂直方向约120度（视平线上方55度，下方65度），水平方向向左向右各90度，双眼重合约60度。据测验，在方向8度和垂直方向6度范围内看到物体，其像落在视网膜中央黄斑阿上，看得最清楚。因此，眼的最佳视力范围是有限的，但头部与眼球都是可以转动的，视野的最佳范围就被扩大了。一般认为立姿视平线以下10。坐姿视平线以下15度是最佳视角。坐姿水平方向视物的规律如下：1.53度内，辨认物体最清晰，为中心视力范围318度内，视物暂短，比较清晰，为片刻视力范围。1830度内，必须集中注意力，才能看清目标，为有效视力范围。水平面内38度左右（头和眼球均不动），为最大视角或视力范围。头部和眼球转动时，都可增加视力范围。头部不动，只动眼球时，视力范围可达120度，头部和眼球都动时，视力范围可达220度。人的正常视力范围比视野要小些。视力范围与目标距离有关。目标在560毫米处最为适宜，小于380毫米时会发生目眩，大于760毫米时，细节看不清。此外，观察时头部转动角度，左右均不宜超过45度，上下也不宜超过30度。当视线转移时，约97%的视觉是不真实的，故要避免再转移视线是进行观察。1）视野 各种颜色对眼睛的刺激是不一样的，因此，视野也不相同。从图408 克只白色视野最大其次为黄和蓝，再次为红色，而绿色的视野最小。 光有能量大小和波长长短之别，光的能量大小，表现为人对明亮（亮度）感觉；光波的长短表现为人对光色的感觉。正常人的视觉器官可以感受到可见光波长为380到780纳米之间的电磁波，波长小于380纳米或波长大于780纳米（红外线、雷达、无线电波、交流电等），人眼都看不见。 不同波长的可见光，在人眼中会产生各种不同的色觉，见图4.9所示。凡是缺乏辨别某种颜色能力者叫色盲，辨别力矫弱者叫色弱。2）微观视野与宏观视野利用显微镜所能看到的微观世界叫做“微观视野”。利用望远镜所能看到的宏观世界范围叫做“宏观视野”。4、明适应和暗适应1) 明适应 人由暗处进入明处，最初不能辨认物体，感到很刺眼，经过约1分钟左右，视锥细胞恢复了功能，便能看清物体。2) 暗适应 人由明处进入暗处，最初感觉什么也看不见，“伸手不见五指”，但经过一定的时间后，逐渐看到黑暗中的物体的轮廓，约25到30分钟后，便充分达到适应的程。5、对比度感觉 人眼要能辨别某一背景前的物体，必须使背景与零件有一定的对比度。对比度可以分为亮度对比和颜色对比。（三）错觉错觉(Illusion)是指人所获得的印象与客观事物发生差异的现象。造成错觉的主要原因有心理因素和生理因素。人们在劳动实践中可能发生的错觉约有四种：1、视错觉1）长度错觉2.）方位错觉3.）透视错觉4）对比错觉2、大小-重量错觉3、空间定位错觉4、颜色错觉1） 颜色-重量错觉 2） 颜色-空间错觉 3） 颜色-温度错觉 4） 颜色-声音错觉 （四）视觉工效1、视觉运动规律1) 眼睛的水平运动比垂直运动为快。2) 实现习惯于从做到右，从上到下的运动，看圆形仪表时，沿顺时针方向比沿逆时针方向看得迅速。3) 眼睛队水平方向的尺寸比对垂直方向估计得要准确。4) 当眼睛偏离视中心时，对坐上象限的观察力由于右上象限，对右上的观察率却优于左下象限，右下象限最差。5) 两眼运动是协调的、同步的，不可能一支眼转动，另一只眼睛不动；也不可能一只眼睛看，另一只眼睛不看。6) 对直线轮廓比曲线轮廓易于视觉接受。7) 快速视觉转动时，不易引起视觉注意。8) 目标连续更换时，人的视觉有时会出现失真现象9) 识别信息的细节，要靠视力中心。视力边缘只能识别大致情况 。10) 对于运动目标，只有当运动的角速度大于1-2分/秒时，才能辨别出它的运动状态。11) 要看清物体，必须注视。注视时指两眼同时停留在一个目标上,并且焦点也在此目标上。读报时,眼睛并非作连续运动。，而是接近一连串的跳动，从前一个视点跳到后一个视点，循序前进，直到读完一行。12) 人眼看清一个目标，最少时间为0.07-0.3秒，平均0.17秒。照明昏暗，注视时间要加长。13) 对准误差。 三、听觉、触觉和嗅觉 （一）听觉 1声音与测量 声音是由震源震动产生的。震动可以通过不同的媒介进行传递，这里主要考虑通过空气传入人耳的情况。声音的两个主要度量就是频率和强度（或振幅）。 （1）声波的频率。 音频影响音调。频率越高，音调也越高，因此人们通常都认为音调和频率是同义的。 （2）声音的强度。声强是与人对响度的感觉有关的。在频率和音调的研究中，除了强度以外还有其他的因素影响响度。 声强是根据单位面积上的能量来定义的。 （3）复合音。 （三）嗅觉尽管存在着这些问题，嗅觉还是有一些用途的，主要用在报警设备上。比如，煤气公司在天然气中加入一种气体，当天然气泄漏时就会闻到特别的味道。这一点也不亚于灯光报警设备的效果。第二节 人体的运动系统 （一）作业姿势的基本类型 人在日常生活和生产中，一般有4大基本姿势，即立姿、端坐姿、靠椅坐姿和卧姿。根据支持躯体的方式又可将上述4种基本姿势划分为34种姿势，其中立姿7种、端坐姿14种，靠椅坐姿10种、卧姿3种。 影响作业姿势的因素很多，主要有以下几个方面。 作业空间的大小及照明条件，变换姿势的可能性。 体力负荷的大小及用力方向，作业所要求的准确度和速度。 工作场所的布置，工具设备与材料的位置以及取用、操作的方法。 作业的方式、方法以及操作时的起坐频率。 工作台面与座椅的高度，有无足够的容膝空间。 操作者随意采取的体位。 2确定作业姿势的一般原则 为保障操作者的身体健康，提高作业效率，在确定作业姿势时，一般应遵循如下原则。 操作者的作业姿势一般以坐姿为好，其次是坐一立姿。当工作过程非立姿不可时，才选择立姿。 应尽可能的使操作者采取平衡姿势，避免因作业姿势不当而给肌肉、关节和心血管系统造成不必要的负担。 作业过程中，应使操作者能自由地变换多种体位，尽可能的使操作者身体处于舒适状态。当强制保持的姿势无法避免时，应设置适当的支撑物。 确定作业姿势应与肌力的使用以及作业动作相联系，三者应相互协调。 （三）立姿 在下列情况下宜采取立姿作业。 常用的控制器分布在较大区域，远远超出坐姿的最大可及范围时。 需要用较大肌力的作业，而坐姿不可能达到时。 没有容膝空间的机器作业，坐着反而不如站着舒适时。 需要频繁坐、立的作业。因为频繁起坐所消耗的能量比立姿的耗能量还大。 单调的易引起心理性疲劳的作业。 （四）坐姿 在下列情况下应采用坐姿作业。 持续时间长的静态作业。 精密度较高而又要求细致的作业。 需要手足并用的作业。 要求操作准确性高的作业。 （五）坐立姿 坐立姿是指在作业过程中既可以坐也可以站立，坐、立交替，但以坐姿为主。坐着可以解除站立所引起的下肢肌肉酸痛感，而站立又可放松坐着引起的腰部肌肉紧张，所以坐、立交替可以消除不同部位的肌肉负荷。第三节 能量代谢 二、能量代谢的测定方法 人体能量的产生和消耗称为能量代谢。能量代谢的测定方法有直接法和间接发两种。目前一般采用间接法，其基本原理是，能量代谢可通过人体的氧耗量反映出来，因此，首先测得单位时间内糖、脂肪等能源物质在体内氧化时的氧耗量和二氧化碳的排出量，求得两者之比（呼吸商），由此在推算某一时间或某项作业所消耗的能量。 通常能耗量以千卡（kcal）表示。氧耗量有两种表示方法。一种是以每分钟所消耗的氧气的容积表示，即每分钟耗氧多少升（L/min）；另一种是以人每公斤体重每分钟消耗多少立方厘米氧气表示cm3/（kg-min）。这两种表示方法可以通过下列公式换算1L/min=W10-3cm3/（kg.min）式中：W体重（kg）。 三、能量代谢与能量代谢率 人体代谢所产生的能量等于消耗于体外做功的能量和在体内直接、间接转化为热的能量的总和。 能量代谢分为三种，即基础代谢、安静代谢和活动代谢。活动代谢率=实际代谢率安静代谢率 相对能量代谢率RMR=活动代谢率/基础代谢率 =（作业时实际代谢率安静代谢率）/基础代谢率 除利用实测方法之外，还可用简易方法近似计算人在一个工作日（8h）中的能量消耗，其计算公式如下总代谢率=安静代谢率+活动代谢率=1.2基础代谢率+RMR基础代谢率 =基础代谢率(1.2+RMR)总能耗（kcal）=（1.2+RMR）基础代谢率体表面积活动时间 影响人体作业时能量代谢的因素很多，如作业类型、作业方法、作业姿势、作业速度等。 四、劳动强度 劳动强度是以作业过程中人体的能耗量、氧耗量、心率、直肠温度、排汗率或相对代谢率等作为指标分级的。由于最紧张的脑力劳动的能量消耗一般不超过基础代谢的10，而体力劳动的能量消耗可高达基础代谢的1025倍，因此，以能量消耗或相对代谢率作为指标制订的劳动强度分级，只适用于以体力劳动为主的作业。 （二）我国的劳动强度分级表2-4 体力劳动强度分级劳动强度级别劳动强度指数15202525我国于1983年制订了按劳动强度指数划分的体力劳动强度分级国家标准（GB3869-83）。该标准是以劳动时间率和工作日平均能量代谢率为标准制订的，能比较全面地反映作业时人体负荷的大小。劳动强度指数的计算公式如下I=3T+7M式中：I劳动强度指数； T劳动时间率； M8h工作日能量代谢率； 3劳动时间率计算系数； 7能量代谢率计算系数。 表2-4中各级别的8h工作日平均能耗值分别为：级850kcal/人，相当于轻劳动；级1328kcal/人，相当于中等强度劳动；级1746kcal/人，相当于重强度劳动；级2700kcal/人，相当于很重强度劳动。 劳动时间率为一个工作日内净劳动时间（即除休息和工作时间持续1min以上的暂停时间外的全部活动时间）与工作日总时间的比，以百分比表示，即工作日内净劳动时间/工作日总工时（%）。可通过抽样测定，取其平均值。 能量代谢率M的计算方法是：将某工种一个工作日内各种活动和休息加以归类，求出各项活动与休息时的能量代谢率，分别乘以相应的累计时间，最后得出一个工作日各种活动和休息时的合计能量消耗总值，再除以工作日总工时，即得出工作日平均能量代谢率。各项活动与休息时的能量代谢率应用下列公式计算logYe=0.0945X0.53794log（13.26Ye）=1.16480.0125X式中 Ye能量代谢率kcal/(minm2)； X每平方米体表面积每分钟呼气量L/(minm2)。 当每分钟肺通气量3.07.3L时采用上式；每分钟肺通气量8.030.9L时采用下式；每分钟肺通气量7.38.0L时则采用两式的平均值。 五、最大能量消耗界限 一个工作日（8h）的总能量消耗应在14001600kcal之间，最多不超过2000kcal。若在不良劳动环境中进行作业，上述能耗量还应降低20。对于重强度劳动和极重（很重）强度劳动，只有增加工间休息时间即通过劳动时间率来调整工作日中的总能耗，使8h的能耗量不超过最佳能耗界限。 可将能量消耗水平与劳动持续时间以及休息时间的关系通过下式表达。 设作业时增加的能耗量为M、工作日总工时为T，其中实际劳动时间为T劳、休息时间为T休，则T=T劳+T休Tr=T休/T劳（%）Tw=T劳/T（）式中：Tr休息率； Tw劳动时间率。由于实际劳动时间为24kcal能量贮备被耗尽的时间，所以T劳=24/（M4）由于要求总的能量消耗满足平均能量消耗不超过4kcal/min，所以T劳M=（T劳+T休）4T休=（M/4-1）T劳Tr=T休/T劳=M/41Tw =T劳/T=T劳/（T劳+T休）=1/（1+Tr） 例 已知作业时能量消耗量为8.5kca1/min，安静时能量消耗量为1.5kcal/min，求作业与休息时间及劳动时间率。作业时增加的能耗量