公卫执业医师考试-职业卫生重点内容

第三节职业工效学原理与应用

一、概述

（一）概念

工效学建立的基本思路是充分利用人体功能、使之与机器相适应，重点集中于选择、培训人员和改善

劳动环境、减轻疲劳。其中研究与工作有关的内容称作职业工效学。

它以职业人员为中心，研究人-机器设备-环境之间的相互关系，旨在实现人在工作中的健康、安全、

舒适，同时保持最佳工作效率。

（二）研究内容

研究工作过程中的生物力学、时间动作分析、人体测量及其应用、机器设备和工具、人-机-环境系统

相互关系、劳动组织以及与强制体位及负荷过重有关疾患、个别器官紧张、压迫及摩擦引起的疾病等几个

方面的内容。

二、作业过程的生物力学

研究生物与力学的有关问题。其中研究人在生产劳动中肌肉骨骼力学的特征称为职业生物力学，主要

研究工作过程中人和机器设备（包括工具）间力学的关系，目的在于提高工作效率并减少肌肉骨骼损伤的

发生。

（-）肌肉骨骼的力学特性

1.肌肉骨骼的力学特性劳动时肌肉做功的效率与负荷大小有关。当肌肉负荷为最大收缩力的50%左右

时，肌肉做功效率最高。收缩速度为最大速度的20%左右，做功效率最高。

2.骨及软骨的力学特性骨是身体重要组成部分，主要功能是支持、运动和保护。软骨具有较好的弹性

和韧性，长骨的软骨具有吸收冲击能量和承受负荷的作用，关节软骨具有特殊的润滑功能。

（二）姿势和合理用力（★重点掌握）

1.姿势劳动时最常见的姿势是站姿和坐姿两种,其他还有跪姿、卧姿等。

无论是站姿还是坐姿，都存在一些不利于健康的因素，如站姿下肢负重大，血液回流差。坐姿状态下

腹肌松弛，脊柱“S”形生理弯曲的下部由前凸变为后凸，使身体相应部位受力发生改变，长时间工作可以

引起损伤。

不管采取何种姿势，人体都要承受由于保持某种姿势所产生的负荷，称作姿势负荷。姿势负荷来自于

相应的体段所产生的力矩，大小取决于该体段的质量及质心与相应支点的垂直距离。

体力劳动强度越小，即外部负荷越小，为了克服姿势负荷所消耗的能量在总能耗中所占比例越大。

长时间保持任何一种姿势，都会使某些特定肌肉处于持续静态收缩状态，容易引起疲劳。

作业时需注意：

①尽可能使操作者的身体保持自然状态；

②避免头部、躯干、四肢长时间处于倾斜状态或强迫体位；

③使操作者不必改变姿势即可清楚地观察到需要观察的区域；

④操作者的手和前臂避免长时间位于高出肘部的地方；

⑤如果操作者的手和脚需要长时间处于正常高度以上时，应提供合适的支撑物；

⑥改变劳动姿势。

2.合理用力

劳动者在工作过程中需克服外界的重力、阻力、以及人体各部位所产生的重力。根据生物力学基本原

理，合理运用体力，可以减少能量消耗，减轻疲劳程度，降低慢性肌肉骨骼损伤的发病率，提高工作效率。

(1)动力单元：动力单元由肌肉、骨骼、神经、血管等组成。一个动力单元可以完成简单的动作，2

个以上的动力单元组合在一起称为动力链，可以在较大范围内完成复杂的动作。

(2)重心：搬运重物或手持工具时需要克服物体的重力，产生工作负荷。尽可能使物体的重心靠近人

体。

人体各个部分，又称体段，也有各自的质量和重心，每一部分力矩的大小取决于该体段的空间位置与

相应的关节(支点)之间的垂直距离。

工作中人体同时承受姿势负荷和外加负荷。既要注意避免人体整体重心的偏移，又要使人体各部分的

重心尽量靠近脊柱及其延长线，以便减少姿势负荷。

（3）用力：生产中用力要对称，这样可以保持身体平衡与稳定，减轻姿势负荷，降低能耗。从事不同

工作要根据工作特点及工效学原理，采取合理用力方式。

三、人体测量与应用

人体测量是利用适宜的仪器、设备和方法，通过对人体的整体和局部进行测量并统计分析，探讨人体

的类型、特征、变异和发展规律的一门学科。

职业工效学中人体测量数据主要用于人机界面设计，包括工作场所、机器设备、实用工具等的设计。

人体测量的内容即人体的各种参数，主要包括人体静态尺寸、动态尺寸、力量、比例、角度、重心、

功能范围以及描述人体三维形态的特征点坐标数据等。在多种人体参数中，人体尺寸是人机系统设计的基

本资料。

（一）人体测量类型

1.静态测量静态人体尺寸测量，是被测者在静止状态下的进行的测量，站姿或者坐姿。

此方法测量的是人体各部分的固定尺寸，如身高、眼高、上臂长、前臂长、胸围等。

2.动态测量被测者在规定运动状态下进行的测量，也称动态人体尺寸。

测量的是人体或某一部分空间运动尺寸，即活动范围，还要测量适宜范围。

3.人体测量方法分为人体形态参数和人体力学参数的测量。

（1）直接测量法（接触测量法）：对体表特征的三维坐标数据进行数字化测量。

（2）间接测量法（非接触测量法）：采用激光、全息摄影、计算机等现代技术，将受试者全身不同部

位从不同角度扫描或摄录下来，再用软件进行处理，间接计算出数据。

（3）人体力学参数测量：人体力学参数有多种，使用的测量方法不同，需根据具体情况选用。

4.测量仪器人体测量目前常用的仪器有二十多种，主要有人体测高仪、卷尺、直角规、弯角规、活动

直角规、附着式量角器、三脚平行规、测骨盘、可调式坐高椅、体重计、测齿规、摩立逊定颅器、测腭器

进行人体测量时，对于所选用的人体测量仪器必须进行校准。

（二）人体尺寸的应用（★重点掌握）

1.人体尺寸的百分位数

人体测量数据要有代表性，同时需要统计出不同百分位数的人体尺寸，以满足不同设计需要。

例如车间人口的高度如果按照身高的第50百分位数的值设计,则有一半的人难以在正常直立状态通过。

2.人体尺寸的应用在工业生产中，机器、工具、工作场所等都要参照人体尺寸进行设计。

(1)适合双侧90%的人：最常见的设计是使产品适合于90%的人。即要求适合第5百分位数至第95百

分位数的人。

(2)单限值设计：有些设计只需要一个人体尺寸的百分位数值作为上限值或下限值。

取上限值，如门的高度，只要符合高身材的人的需要，低身材的人使用不会发生什么问题。

取下限值，如工作场所为了防止肢体伸入危险区所采用的防护网的网孔直径，只要考虑身材小的人体

尺寸即可。

(3)一般设计:通常以第50百分位数的值作为设计依据，如门的把手高度，墙壁上电灯开关高度，

这种情况多见于要求不高且适合于多数人使用的设计。

(4)注意事项：使用人体测量数据进行设计时，需考虑年龄、性别、种族等各种影响因素，还要根据

实际需要增加修正量。

(三)影响人体尺寸的因素

四、机器和工作环境

生产劳动过程中，人和机器组成一个统一的整体,共同完成生产任务，称作人机系统。

人机系统中，人和机器之间的信息传递至关重要,人机之间的信息是通过人和机器之间的界面传递的,

包括显示器和控制器，其设计和选用应适合人的解剖、生理和心理特点。

(一)显示器的类型及特点

向人表达机械性能和状态的部分称为显示器。如:仪表、指示灯。按人体接收信息的器官不同，分为

视觉显示器、听觉显示器、触觉显示器等。

1.视觉显示器按照功能划分主要有3种：

①查对显示器，用来指示机器运转是否正常，如电源是否接通；

②警戒显示器，显示机器是否处于正常工作状态；

③读数显示器，用具体数值显示机器有关参数或状态，如温度计、速度计等。

显示器设计、选用需注意以下几点：

(1)工作性质和要求。

(2)在保证精度的情况下，尽可能使显示方式简单明了，容易判读。

(3)一个显示器传递的信息不宜过多。

(4)数字显示器要易于判读和换算，一般不超过3位数。

(5)数字排列符合阅读习惯，如从左至右或从上向下。有研究表明反方向的设计可使读数错误率明显

增加。

(6)显示器的指针不应遮住数字或刻度，指针粗细要适当。

2.听觉显示器是靠声音传递信息的装置，常见的有铃、哨、汽笛、喇叭等，在生产劳动中常用于指示

或报警。

特点是信息可以向周围各个方向传播，可以通过改变声音的频率和强度，改变传送距离。

采用听觉显示器需注意下述原则：

（1）选用人耳最敏感的频率范围。（3000-4000HZ）

（2）需要传输很远的信号使用低频声音。

（3）报警用的信号频率要在背景噪声掩蔽效应最小的范围内。

（4）紧急报警宜采用间断的声音信号或改变频率和强度，以便引起人们的注意。

（5）信号持续时间适当。

（二）控制器的类型及特点

控制器是操作者用以改变机械运动状态的装置或部件，常见的有开关、按钮、旋钮、驾驶盘、操纵杆

和闸把等。

控制器通常是通过人体四肢的活动来操纵，据此分为手控制器、脚控制器、膝控制器、声音控制器等。

1.手控制器分为如下几种：

（1）按压式：各种各样的按钮、按键等。

（2）旋转式：各类手轮、旋钮、摇柄和十字把手等。

（3）搬动开关：操纵杆、手柄和手闸、阀门等。

（4）轮盘：用于力度较大或角度较大的旋转，如驾驶盘和气体或液体输送管道的开关轮盘等。

2.脚控制器主要有脚踏板和脚踏钮。外形多为长方形，大小与脚掌相适应，表面有齿纹以便用力和防

止滑脱。

脚控制器多用于精度要求不高或需要用力较大的场合。在有些情况下，操作人员需要同时操纵多个控

制器时（如汽车驾驶员）。

（三）工具设计的基本要求

生产劳动过程中经常需要使用各种工具，如钳子、锤子、刀、钻、斧等，若长期使用设计不良的工具

和设备，会给作业人员造成各种疾患、损伤，降低工作效率。

工具的设计和选择需注意外形、尺寸、重量等符合人体尺寸和人的解剖及生理特点。

劳动工具的设计需要注意下述原则：

（1）手用工具的把柄多设计成圆柱体，尺寸大小符合手的测量尺寸，手握处宜有合适的波纹以增加抓

握的牢度。

（2）把柄的直径需考虑使用时用力的大小和使用时间长短，一般用力大或使用时间长的工具，手握处

把柄的直径大一些。

（3）如果使用过程中需要利用工具的重力（如锤子），则工具的重心宜远离手部，否则，应尽可能使

工具的重心靠近手部，以减少手部负荷。

（4）使用工具时应使操作者的手和上肢保持自然状态，如果需要变化角度，应从工具设计中加以解决,

这样既便于操作，又可以减少人体姿势负荷。

（四）工作环境与工作效率

劳动组织：包括减少负重、改善

人机界面'人员选择与培训、轮

I班和工向休息

五、工作过程有关疾病及其预防

（一）强迫体位及负荷过重有关疾病（★重点掌握）

强制体位及负荷过重可以造成身体某些特定部位损伤，从而引发一系列疾患，其中最常见的是肌肉骨

骼疾患。

1.下背痛是患病率最高的一种肌肉骨骼疾病，站姿工作和坐姿工作均可发生下背痛，其中以站立负重

工作发病率最高。

发病原因主要有：①抬举或用力搬移重物；②弯腰和扭转（姿势不当）；③身体受到振动；④气候因

素（寒冷、潮湿）；⑤重体力劳动；⑥工作相关的心理社会因素（如紧张、寂寞、缺乏社会支持、工作满

意度低）。

2.颈、肩、腕肌肉损伤主要见于坐姿工作，表现为疼痛、肌张力减弱、感觉过敏或麻木、活动受限等。

腕管综合征的高危人群趋向于电脑操作者。经常反复机械点击鼠标，会使右手食指及连带的肌肉、神

经、韧带处于一种不间歇的疲劳状态中，使腕管神经受到损伤或压迫，导致神经传导被阻断，从而造成手

部的感觉与运动发生障碍。“鼠标手”。

颈、肩、腕损伤可以单独发生，也可以2种或3种损伤共同出现。

3.下肢静脉曲张劳动引起的下肢静脉曲张多见于长期站立或行走的工作，例如警察、纺织工等。

这种疾病随工龄延长而增加，女性比男性更容易患病，常见部位在小腿内上部。出现下肢静脉曲张后

感到下肢及脚部疲劳、坠胀或疼痛，严重者可出现水肿、溃疡、化脓性血栓静脉炎等。

4.扁平足工作过程中足部长期承受较大负荷，如立姿工作、行走、搬运或经常用力踩动控制器的工作。

扁平足的早期表现为足跟及跖骨头疼痛，随着病情继续发展，可有步态改变、下肢肌肉疲劳、坐骨神

经痛、腓肠肌痉挛，严重时，站立及步行均出现剧烈疼痛，可伴有胫部水肿。

其中脐疝和腹股沟疝比较常见。一般无疼痛，对身体影响不大。劳动中突然发生的称为创伤性疝，疼

痛剧烈，但很快可缓解或转为钝痛。

（二）个别器官紧张所致疾病

1.视觉器官紧张所致疾病视觉器官长时间处于紧张调节状态，如计算机录入、文字校对、钟表修理、

细小零件装配等。

可以出现眼干、眼痛、视物模糊、复视等，并可出现流泪、眼睛充血、眼睑水肿、视力下降等临床改

变，严重者可发生黄斑性脉络视网膜炎，甚至视网膜剥离。

2.发音器官过度紧张所致疾患

发音器官使用多且处于高度紧张状态。一类为功能性发音障碍，声音嘶哑、失调或失声。另一类为器

质性损害，表现为发音器官炎症、声带出血，甚至出现“歌唱家结节”。

（三）压迫及摩擦所致疾病

1.典身体与工具或其他物体接触的部位因摩擦和压迫，可使局部皮肤反复充血、表皮增生及角化。

2.滑囊炎滑囊炎多见于快速、重复性的操作，如包装工的腕部，跪姿工作者的膝部等，发生原因主要

是局部长期受到强烈的压迫和摩擦。

3.掌挛缩病长期使用手控制器，由于持续压迫和摩擦，可引起掌挛缩病。该病发生过程缓慢，一般要

工作20〜30年才发生。严重者手掌及指的掌面形成线状瘢痕，皮肤变厚，活动受限，甚至失去活动功能。

滑囊炎一滑囊的