《安全人机工程学》课件 第3章人的生理特性及作业能力

安全人机工程学第三章人的生理特性及作业能力1.掌握人的感觉和知觉特性，理解人的反应与不同感觉通道的关系。2.理解压力的形成过程，掌握压力的评估与应对方法；掌握疲劳的分类与产生机理，了解疲劳的测定方法。3.掌握作业时人体肌能调节与适应过程。4.理解影响作业能力的影响因素及动态变化规律，掌握提高工作能力的主要措施。学习目标3本章主要内容结构3.1人的生理特性3.2压力与疲劳3.3肌肉关节与骨骼3.4心血管系统、呼吸系统3.5作业能力3.6作业能力的影响因素3.7提高工作能力的主要措施43.1人的生理特性6人体九大系统人体是由各种器官组成的有机整体，各种器官发挥各自功能。机体在生存过程中表现出的功能活动，称之为生命现象。01.运动系统02.消化系统03.呼吸系统04.泌尿系统05.生殖系统06.循环系统07.内分泌系统08.感觉系统09.神经系统全身各器官、系统都是在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相协调，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对平衡。7神经系统的组成01.中枢神经核心架构作为人体最高级的“决策和指令中心”，主要由脑和脊髓两部分紧密协作组成，主导全身复杂的生命活动调节与高级思维处理。02.周围神经信息传导网络由12对脑神经和31对脊神经共同构成庞大的通讯网络，专职负责在中枢神经与身体各器官组织间高效传递上行感觉与下行运动信息。人体神经系统分级结构与组成概览图解人体神经系统分为两个部分。一部分是中枢神经，它由脑和脊髓组成；另一部分是周围神经。8人机系统图信息全渠道感知接收操作者通过视觉、听觉等感觉器官，全方位捕捉机器界面显示的实时运行状态与环境反馈信息。神经中枢综合研判处理大脑神经系统对获取的多维数据进行快速分析、判断与决策，将外部信息转化为具体的操作意图指令。闭环动作输出与动态调节通过手脚等运动器官操作控制部件干预机器运行，机器状态随之更新并再次反馈给人，形成持续优化的良性闭环。人机系统交互闭环全流程解析人-机-环境信息交互全链路循环模型架构示意9感觉与知觉的定义感觉人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映，是一切知识源泉，是人们认识世界获得信息的门户，也是各种复杂的高级心理过程的基础。

典型示例：看到颜色、听到声音、嗅到气味、尝到味道、触之软硬等。知觉人脑对直接作用于感觉器官的客观事物整体属性的反映，它赋予感觉以意义和组织。典型示例：将红、圆、甜等属性整合，从而认出这是一个可食用的苹果。二者内在关联逻辑感觉与知觉是紧密联系、不可分割的心理过程，共同构成了我们对世界的初级认知图景。

核心总结：感觉是知觉的基础，知觉是感觉的综合10感觉器官与适宜刺激感觉种类感觉器官适宜刺激识别特征作用视觉眼光形状、大小、位置、远近、色彩、明暗、运动方向等鉴别听觉耳声声音的高低、强弱、方向和远近报警、联络嗅觉鼻挥发和飞散的物质辣气、香气、臭气报警、鉴别味觉舌被唾液溶解的物质甜酸、苦辣、咸等鉴别皮肤感觉皮肤及皮下组织物理或化学物质对皮肤的作用触觉、痛觉、温度觉、压觉报警深部感觉机体神经及关节物质对机体的作用撞击、重力、姿势等

平衡感觉前庭器官运动和位置变化旋转运动、直线运动和摆动等调整感受器是指分布在体表或各种组织内部的能够感受机体内外变化的一种组织或器官。感觉器官是机体内的感受器，如视觉器官、听觉器官、前庭器官等。传统上把与眼、耳、鼻、舌、肤、平衡有关的器官称为感觉器官。机体生活在不断变化的外部的条件中，受到各种外界因素的作用，其中能被肌体感受的外界变化叫做刺激。每种感受器官都有其对刺激的最敏感的能量形式，这种刺激称为该感受器的适宜刺激。人体主要感觉器官的适宜刺激及感觉反应表11感觉阈感觉感觉阈下限上限视觉（2.2~5.7）×10-17J（2.2~5.7）×10-8J听觉1×10-12J/m21×102J/m2嗅觉2×10-7kg/m3

味觉4×10-7（硫酸试剂摩尔浓度）

触觉2.6×10-5J

温度觉6.28×10-9kg·J/（m2·s）9.13×10-6kg·J/（m2·s）振动觉振幅2.5×10-4mm

能引起感觉的一次刺激必须达到一定强度，能被感觉器官感受的刺激强度范围称为感觉阈。刚能引起感觉的最小刺激量称为感觉阈下限，能产生正常感觉的最大刺激量，称为感觉阈上限。刺激强度不能超过刺激阈上限，否则，感觉器官将受到损伤。感觉阈下限(绝对阈值)当外界刺激强度低于这一临界值时，无论刺激持续多久，神经系统都无法产生有效的感知响应，这是人机交互设计中“有效信息触达”的基准红线。感觉阈上限(耐受极限边界)一旦超过此上限，感官不仅会出现敏锐度下降、信号失真等保护性抑制反应，更可能对听觉、视觉等感官生理结构造成不可逆的功能性损伤。人体主要感觉阈值12感觉的特性感觉适应性对感觉器官持续刺激，假若刺激强度固定，则作用时间的长短将决定该刺激是否能引起反应，时间过短不能引起反应；时间过长，反应会逐渐减小，以致消失。典型现象洞察：古语云“入芝兰之室，久而不闻其香”，正是嗅觉适应性的生动写照。感觉的相互作用在一定条件下感觉器官对其适宜刺激的感受能力受到其他刺激干扰而降低，这一特性称为感觉的相互作用。如同时输入两个视觉信息，人们往往只倾向于注意其中一种而忽视另一种。现实场景实证：在嘈杂的高分贝噪音环境下，人类视觉的聚焦敏锐度会明显下降，阅读和辨识速度变慢。13知觉的四个特性整体性：把知觉对象的各种属性、各个部分认识看成一个具有一定结构的有机整体。理解性：根据已有的知识经验去理解当前的感知对象。选择性：人们总是按照某种需要或目的，主动、有意识地选择其中少数事物作为认识对象。影响知觉选择性的因素主要有对象和背景的差别、运动的对象和人的主观因素。恒常性：当知觉的条件在一定范围内改变时，知觉对象仍然保持相对不变。包括大小、形状、明度、颜色恒常性。知觉的整体性知觉的理解性知觉的选择性知觉的恒常性14反应时间

15影响反应时间的因素01.感觉通道听觉0.115~0.182s，触觉0.117~0.201s，视觉0.188~0.206s，味觉（苦）最慢1.082s。02.运动器官手直线握取70ms，克服阻力旋转720ms；脚克服阻力运动720ms，躯干弯曲720~1620ms。03.刺激性质光176ms，声音142ms，电击143ms，光、声、电击三者同时127ms最快。04.执行器官右手147ms，左手144ms；右脚174ms，左脚179ms。05.刺激数目1个刺激187ms，4个刺激434ms，7个刺激570ms，10个刺激622ms。06.颜色配合两种颜色对比越强烈，反应时间越短。白与黑对比最快197ms，红与橙最慢246ms。07.年龄年龄增加，反应时间增加，正常情况下，25~45岁之间，反应时间较短。08.训练经过训练，反应时间可缩短10%。例如羽毛球运动员，经过4周训练，前场反应时间从2.665s降至2.374s。3.2压力与疲劳17压力的定义科学定义：压力研究先驱HansSelye认为压力，是身体对于施加于其上、需要其适应的一切要求的非特异性反应，无论这一要求产生的是喜悦还是痛苦。辩证属性：压力并非全然负面，它具有显著的两面性特征。能激发潜能、促进成长的被称为积极压力；而当需求超出承载能力，导致身心耗竭的则为消极压力。关键在于压力的强度与个体的调控能力。GAS动态演进三阶段模型：长期压力会引发系统性的生理变化，遵循全身适应综合征(GAS)的轨迹发展：

1.警告期：身体迅速动员资源应对威胁。

2.抵抗期：持续适应，试图恢复稳态。

3.衰竭期：资源耗尽，身心疾病风险显著上升。在警告期，机体出现交感神经兴奋为主的改变（血糖、血压升高，心跳加快）；若压力源持续存在，进入抵抗期，机体抵抗力高于正常水平；若压力持续存在，进入衰竭期，适应性资源耗尽，导致抵抗力下降、衰竭、死亡。18压力源分类生物生态层面有许多生物和生态层面的因素可能引发不同程度的压力反应，一些因素甚至不为我们所觉知，比如阳光、重力、电磁场、时差症、环境污染、噪声等会影响到我们的生物节律。已知这些因素会影响到三类生物节律：1）昼夜节律；2）次昼夜节律；3）超昼夜节律。精神心理层面来自于我们心理上对刺激的知觉。人们对于自我的思想、信念、态度、观点、知觉以及价值观会有本能的防御。一旦以上这些受到挑战、违背，甚至改变，自我就会感觉受到威胁，继而产生压力反应。用压力研究专家KennethPelletier的话来说，就是“知觉到的自我与理想中的自我形象之间的分歧”社会层面社会层面的影响早就被当作是个体困境的来源之一被广泛研究，其中最突出的是过度拥挤和城市的无限扩张。人类面对拥挤的城市、交通堵塞、收银台前长长的队伍以及其他个人空间受到侵略的情况时，同样表现出挫败。社会层面因素带来的压力还包括金融风险、搬家、科技进步、违反人权的行为、社会经济地位低下等。19压力的种类（按产生时间）是由于对未来的忧虑所引起的。例如对潜在失业风险的担忧、长期还贷的经济焦虑，或是对职业发展瓶颈的迷茫，消耗当下的心理能量。是现在的压力，是一种立即的威胁、挑战或骚动，需要马上留意。典型如公众演讲前的心跳加速、突发危机事件的紧张感，身体迅速调动资源应对眼前的明确威胁。01.预期压力02.情境压力源自一些你无法控制、只能忍耐和接受的经验，或者是从你平常可能感觉不到的一些细微的事件沉积下来的。通常源于长期的工作超负荷、不良的人际关系或家庭矛盾，它像温水煮青蛙一样缓慢侵蚀身心健康，导致持续的疲惫感和情绪耗竭。03.慢性压力是过去的压力，表现为不能或不愿将过去的伤痛或不好的记忆抹去。即使时过境迁，过去的失败阴影、遗憾或心理创伤依然会在特定场景下被触发，引发挥之不去的负面情绪和自我怀疑。04.残留压力20压力的种类（按来源、强度、结果）按压力来源划分①工作压力。个体意识到自己在工作中需要承担很大的责任，却拥有很小的权利或根本没有权利去自由地做出相应的决策。②精神压力。精神压力是指机体对任何要求的非特异反应，亦指一定的环境作用带给人们的诸如优虑、焦灼、矛盾、烦恼等之类的心理感受。③科技压力。由无法以一种健康的方式适应新的计算机技术的无力感而导致的一种现代适应疾病。按强度划分①一般单一性压力。人们在生存和发展过程中无法回避的，如路上堵车，失眠等。但通过自身情绪的调节以及其他压力管理的办法能够应付的压力。②叠加性压力。分为同时性叠加压力和继时性叠加压力。是极为严重和难以应对的压力，它给人造成的危害很大。③破坏性压力。又称为极端压力。需要经过长时间的调养才能恢复甚至无法痊愈。按结果性质划分①正性压力。正性压力是能对人产生积极影响的压力。能够保持较好的状态，智力处于较高的水平。②中性压力。中性压力是一些不会引发后续效应的感官刺激，它的影响介于正性压力与负性压力之间。③负性压力。负性压力是对个人产生负性影响的压力。会使人降低工作效率与积极性，影响正常的工作与生活。21压力的评估专业心理学标准量表工具社会再适应量表(SRRS)通过追踪生活中的重大事件变化，量化评估个体所需的再适应努力程度。日常生活中小困扰量表聚焦于日常琐碎的烦恼和挫折，评估慢性、持续性的日常压力源积累效应。知觉压力量表(PSS)测量个体对生活情境的不可控感、不可预测感和超负荷感的主观心理体验。内在状态与行为的自我觉察测评基于日常行为与躯体信号的常识判断关注身体发出的求救信号，例如不明原因的持续易怒、情绪烦躁、注意力难以集中以及工作效率显著下降等典型表现，这些往往是压力过载的直接警示。基于纵向自我经验的人格变化回溯通过对比近期与过往的性格基线，敏锐捕捉个性层面的微妙转变。例如变得消极悲观、对原本热爱的事物失去兴趣，这种持续性的改变通常意味着长期的心理压力累积。22压力的形成过程（五个阶段）刺激存在：环境刺激（自然灾害、亲人死亡）或内心需求。感受到压力源：只有当个体感受到压力源存在时，那么这种潜在的刺激才会对个体起作用。认知评价：当个体认知到这种刺激与自身的价值观、需求和动机出现矛盾时，个体就会感觉压力的存在。压力大小取决于预期目标与自身能力的评价。产生紧张感：如果个体发现自身应对能力不足以承受刺激的要求，个体就会产生紧张感。行为反应：寻找压力源避免或减轻，或采取防卫措施；伴随情绪反应，严重时引起心理疾病和生理疾病（高血压、冠心病等）。23疲劳的定义与特点疲劳的定义：2017年，加拿大职业健康和安全中心对疲劳定义为：疲劳是由于睡眠不足、长时间的脑力或体力工作或长时间的压力或焦虑导致的，感觉非常疲惫、疲倦或困倦的状态。无聊或重复的任务会加剧疲劳感。疲劳的特点：疲劳可能是将身体的一部分过度使用之后发生的，但可能出现在整个身体上。疲劳不但使作业能力降低，同时也有作业意志减弱的趋向，这种现象主要是人体自动无意识限制和对休息的需要产生的。这种限制过度的作业以减少疲劳的发生，可以说具有防护身体安全的作用。人体疲劳后，具有恢复原状的能力，而不会留下损伤的痕迹。有一种疲劳状态是由作业内容和环境变化太小引起的，当作业内容和环境改变时，疲劳可以减弱或消失。从有疲倦感到精疲力竭，感觉和疲劳有时并不一定同步发生。24疲劳的分类按人体疲劳的部位分类①全身性疲劳。由于全身参与比较繁重的体力作业所造成的。②局部性疲劳。也叫个别器官疲劳。是在个别器官或肢体参与紧张作业的时候，身体相应的局部产生的疲劳感觉。③智力性疲劳。长时间地从事紧张思维活动所引起的。④技术性疲劳。是一种随着生产的发展而产生的脑力、体力和神经紧张所引起的疲劳。按作业方式分类①动态作业疲劳。这是由于体位变化多和身体器官在空间移动较多而导致的疲劳。这种疲劳的表现形式，依活动部位和作业方式不同而有所不同。②静态作业疲劳。在作业工程中，静态作业所占的比重与作业的姿势及熟练程度有关。这种疲劳主要表现为僵持的部位酸疼。按其它方法分类另外也可把疲劳分为生理疲劳和心理疲势。从疲劳的延续时间上看，又可把它分为急性疲劳和慢性疲劳。总之，疲劳现象是多种多样的，疲劳的分类也就各异，这主要取决于从哪一方面来研究疲劳问题更符合行业部门工作的需要。25疲劳产生的四种机理作业者短时间内从事大强度体力作业，消耗较多能量，能量代谢需要的氧供应不充分，产生无氧代谢，乳酸在肌肉和血液中储积，使人感到身体不适，即产生疲劳感。疲劳物质累积机理作业者从事轻或中等作业强度作业、由于时间较长，造成肝糖元耗竭，使人产生全身不适，即产生全身性疲劳。力源耗竭机理前苏联学者认为“强烈或单调的作业刺激引起大脑皮层细胞贮存的能源迅速消耗，这种消耗引起恢复过程的加强，当消耗占优势时，会出现保护性抑制”；美英学者认为“由于作业及其环境所引起的体内平衡紊乱”。中枢变化机理与生化变化机理静态作业时，肌肉收缩，肌肉变得坚硬，其内压增大，可达几十千帕，引起部分或全部血流阻断。能量代谢在缺氧或无氧状态下进行，血波中产生乳酸堆积，产生局部疲劳感。局部血流阻断机理26疲劳自觉症状调查身体症状精神症状感觉症状

（1）头晕

（1）头脑不清

（1）眼睛疲劳、恍惚

（2）头痛

（2）思想不集中不愿思考

（2）眼睛发滞、发干

（3）全身不适

（3）不爱说话

（3）动作笨拙、失误

（4）身体局部不适或痛

（4）焦躁

（4）脚下不稳、摇晃

（5）肩膀酸痛

（5）困倦

（5）味觉不灵

（6）呼吸困难

（6）精神涣散

（6）眩晕

（7）腿软

（7）对事冷漠

（7）眼皮及其他部位发抖

（8）口粘口干

（8）易忘事

（8）听觉迟钝、耳鸣

（9）打呵欠

（9）常出错

（9）手脚打颤

（10）出冷汗

（10）对事放心不下

（10）动作不准疲劳自觉症状调查测量疲劳的方法：测定心率、呼气分析法、触两点辨别阈法、膝腱反射阈测定、反应时间测定法、频闪融合阈值测定法、色名读唱时间法、皮肤电流测定法、疲劳测量量表法。频闪融合阈值（Cff）：Cff是与大脑皮层的活动水平密切相关的指标，也是测定人体疲劳程度的指标，人越疲劳，Cff值越低。27引起疲劳的原因和疲劳对作业的影响引起疲劳的原因疲劳对作业的影响导致疲劳的原因是很多的，大致可以归纳如下：（1）作业强度和能量消耗（2）作业速度和频繁程度（3）作业环境（4）操作不熟练和非正常作业姿势（5）作业组织和制度不合理（6）作业者自身因素（7）精神因素（8）生活条件生理疲劳表现为肌肉酸痛、肌肉活动失调、肌肉痉挛、姿态拙劣等。人在生理疲劳时，感觉机能弱化，视觉与听觉的敏锐度降低，可能发生错觉，疲劳使反应迟钝，动作准确性下降，随着疲劳的发展，注意也不稳定，注意范围变小，注意分配与转移发生困难。心理疲劳表现为无精打采、懒洋洋、心绪烦躁，注意力不集中，思维迟缓，懒于思考，思想紧张，情绪低落和行动吃力，还有浮躁、厌烦、忧虑、怠倦，感到工作无聊等现象。心理疲劳在一些危险性较高的行业或作业中，往往是导致安全事故的潜在因素。28疲劳的预防与消除科学管理作业全流程，从生理到心理多维度干预，有效阻断疲劳累积，维持高效生产力。注意劳逸结合，合理安排休息工间暂歇对大脑皮质细胞正常的兴奋与抑制，对肌肉细胞的消耗与补充，都有着良好的调节作用。严格执行工间暂歇制度，避免长时间连续作业，会使生产率提高5~10%。作业组织合理调配遵循人体生理节律波动规律进行作业调配，在高效时段安排高难度任务，平衡昼夜作业负荷。全面改善作业环境和卫生条件聚焦微环境治理，改善照明舒适度、消除背景噪声、做好振动防护并确保工作场所空气持续流通。优化工具体系与作业体位设计从人机工程学角度改进工具和操作台布局，强制轮换作业姿势，有效克服强迫性体位带来的肌肉劳损，防止特定感官或肢体器官过度紧张。重视作业者的心理因素避免单调乏味和精神压力，丰富工作内容以消解重复单调感，建立员工心理疏导机制，及时缓解工作中的精神压力与焦虑情绪，维护作业者良好的心理状态，从根源上减少心理疲劳。3.3肌肉关节与骨骼30肌肉组织与骨骼肌纤维肌肉组织分类三类骨骼肌纤维根据肌细胞的形态与分布的不同，可将肌肉组织分为三类：平滑肌、心肌与骨骼肌。平滑肌：分布于内脏和血管壁。心肌：分布于心脏。骨骼肌：一般通过腱附于骨骼上。人体运动主要与横纹肌有关，所以安全人机工程学所讨论的肌肉仅限于横纹肌（简称肌肉）。人体的横纹肌共有400块，其总重量约占人体体重的40%。将骨骼肌纤维分为白肌、红肌、慢肌（中间型肌）三大类。白肌收缩短暂、最多疲劳、有力、快；中间型肌较长持久、未见疲劳、维持肌紧张；红肌短暂、不易疲劳、辅助支持。31肌肉收缩类型等张收缩指肌肉在收缩过程中，肌肉纤维长度发生显著缩短或伸长，而肌肉张力基本保持不变的收缩形式。这种收缩形式是实现肢体大幅度运动的基础，常见于日常生活动作和抗阻训练中。典型场景示例：双手举起哑铃的过程。等长收缩指肌肉在收缩过程中，肌肉纤维长度保持不变，不产生明显的关节活动，但肌肉内部张力持续增加的收缩形式。这种收缩形式对于稳定关节、维持身体姿势具有至关重要的作用。典型场景示例：全力推一堵坚固的墙壁。人体在正常条件下进行复杂的体育活动或日常劳作时，通常不会产生单纯的等张收缩或等长收缩，而是既有张力改变又有长短改变的混合性收缩模式，以适应多变的运动需求。32肌肉的力量及影响因素身体的运动是内力和外力相互作用的结果。肌肉作功是通过肌肉兴奋时其长度和张力发生变化而完成的，肌力是以肌肉最大兴奋时所能负荷的重量来表示的。肌肉作最大收缩时所产生的最大张力，称为肌肉的绝对肌力，以肌肉最大收缩时所能举起的重量来表示。肌肉单位面积上的绝对肌力，叫做比肌力。即：肌力的大小受以下几个因素的影响：（1）肌肉的长度：肌肉受刺激收缩时的长度决定于收缩时所能产生的力量的大小。（2）肌肉收缩的速度：伸膝力量与速度之间成反比关系（3）肌肉的体积（4）神经肌肉的控制：骨骼肌中的特殊感受器如肌梭，它们对牵张发生反应，因而使肌肉力量增强。33肌肉的力学性质01.能量转化功能肌肉组织的核心使命是高效将体内化学能转变为宏观机械能，从而驱动肢体完成各类物理做功。02.复杂非线性特质其负荷量与伸长量呈现复杂的非线性关系，并不完全服从经典的虎克弹性定律，力学响应具有粘弹性特征。03.拉伸生物安全阈值研究表明，肌肉在承受最大拉力时长度约为静息状态的125%；若被动拉长至300%则会发生不可逆的肌纤维断裂。04.人体机械转化效能人体并非高效的热机系统，在最理想的运动状态下，整体肌肉群的能量机械转化效率通常仅维持在25%至30%的区间。▍力学特征实证曲线可视化分析参考肌肉挛缩张力—时间曲线肌肉长度变化时肌张力变化曲线34肌肉张力计算实例上肢持重杠杆力学效率测算重物重量W=100N（牛），臂二头肌距肩关节5cm，前臂和手的弯曲长度为28cm，臂和手的重心距关节13cm

，则二头肌的垂直分力M应按下式计算：所以人体上肢骨骼肌肉系统的力学特性：其杠杆结构与着力点设计本质上并非为了省力，而是为了获得更精细的动作控制和更广的活动范围。在日常作业设计中，应充分认识到这一局限，避免长时间单纯依靠手臂发力承重。躯干弯腰提举腰椎负荷深度解析在无辅助弯腰搬起300N重物的瞬间，第五腰椎承受的反作用力峰值可达3616N。根据脊柱伸直起立时肌肉的作用力T可列出下式：这相当于外部载荷的十余倍，极易造成累积性劳损。该计算强烈警示我们，人体内部肌肉为维持姿势稳定需要付出巨大的代偿力。因此，在搬运作业流程优化中，引入机械助力工具或改变作业姿态是减轻人体生理负担的关键干预手段。

35肌肉力量测定人体肌肉力量的科学测定是人机工程学设计的重要基石，其中具有代表性的指标包括背部肌力、伸脚力和屈腕力等关键维度。手的操纵力左右手力量存在显著的生理性差异：通常情况下，优势手的力量输出明显高于非优势手。测定数据显示，普通人右手平均握力约为275N，而左手平均握力约为244N。这一数据差异在工具手柄设计和操作界面布局中应予以充分考量，以适配不同操作手的施力习惯。脚的操纵力依托座椅反作用力的高效力量传递机制：在坐姿作业环境中，靠背提供的反作用力能显著增强下肢的蹬踏力量。实测数据表明，右脚最大作用力均值可达2567.6N，左脚亦可达到2361.8N。这揭示了在重型机械或车辆踏板设计中，脚部操作具备远超手部的功率输出优势。手的操纵力可分为握力、拉力、扭力等。脚的出力大小与下肢姿势、位置及方向有关。坐姿脚力可依座位的反作用力而得到加强。36关节与骨骼关节作为枢纽，用于连接两块或多块骨骼，允许骨骼之间相对运动，是人体运动功能的关键。骨骼作为杠杆，构成人体的基本框架。关节运动类型：屈曲、伸展、内收、外展、内旋、外旋。骨骼和关节共同为人体提供支撑，确保在各种作业姿势下都能保持稳定。3.4心血管系统与呼吸系统38心血管系统的组成心血管系统由心脏和血管构成，是一个封闭的管道系统。心脏是动力器官，血管是运输血液的管道。心脏（heart）：心血管系统的动力器官，并具有内分泌功能。血管：血管分为动脉、静脉和毛细血管三大部分。动脉（artery）：将血液运送出心脏的管道。管壁厚，弹性好，逐渐分支。静脉（vein）:引导血液向心脏流动的管道。管壁薄，弹性差，容量大，由小支逐渐汇合成大支。毛细血管（capillary）：连接动脉与静脉末梢之间的管道，彼此吻合成网，数量多，管壁薄，血液流动缓慢。心脏示意图39心率与作业强度的关系不同作业强度下心率的变化曲线心率是单位时间内心脏博动的次数。正常人安静时的心率为75次/min。作业开始后，头30~40s内迅速增加，以适应供氧的要求,以后缓慢上升。一般经4~5min达到与作业强度适应的稳定水平。重作业心率可上升到150~200次/min。最大心率与安静时心率之差称为心搏频率储备，该值可用来表示体力作业时心率可能增加的潜在能力。（最大心率=220-年龄）对于健康男性，作业心率为110-115次/min，停止作业后15min内恢复到安静心率时，则认为该体力作业负荷处于最佳范围，可连续工作8h。40心脏输出量与血压每搏输出量基础值指一侧心室在一次心搏中射出的血液量。正常成年男性在安静状态下，其数值范围通常稳定在50至70毫升之间，是评估心肌收缩能力的基础指标。心输出量动态调节范围每分输出量=每搏输出量×心率安静状态下约为3.75至5.25升/分钟。在剧烈运动等强负荷应激下，心脏的泵血储备能力可被充分调动，最高峰值可达25升/分钟。动脉血压健康参考区间反映血液在血管内流动时对血管壁产生的侧压力。成年人理想安静状态下，收缩压应维持在100-120毫米汞柱，舒张压则保持在60-80毫米汞柱的黄金健康窗口内。41呼吸系统的结构与功能呼吸系统示意图呼吸系统包括呼吸道（鼻腔、咽、喉、气管、支气管）和肺。功能：吸入氧气和排出二氧化碳。平静呼吸频率：15次/min；作业时呼吸系统的频率随作业强度的增加而增加，重强度时达30-40次/min，极大强度时达60次/min，肺通气量由安静时的6-8L/min增加到40-120L/min。呼吸系统始于鼻与口腔，经气道延伸至肺。空气需经过鼻腔、口腔、咽部、声带或喉方能进入呼吸系统。气管是最大的气道。气管分出两支较小的气道：左、右主支气管。肺是一个内含大而潮湿的呼吸表面的腔，位于身体内部，受到体壁保护。每侧肺分成不同的区域（肺叶）：右肺三个肺叶，左肺两个肺叶。支气管自身多次分成较小的气道，末梢最狭气道（细支气管）直径只有0.5毫米。3.5作业能力43作业能力体力作业的动态变化（三个阶段）：入门期（1~2h）：作业开始时，由于神经调节系统的“一时性协调功能”尚未完全恢复与建立，致使呼吸与血液循环系统以及四肢调节迟缓，导致作业效率起点较低；随着“一时性协调功能”的加强，作业动作逐渐加快并趋于准确，习惯定型得到了巩固，作业效率迅速提高。稳定期（1~2h）：作业效率稳定在最好水平，产品质量达到控制状态，此阶段一般可维持1~2h。疲劳期：作业者产生疲劳感，注意力起伏分散，操作速度和准确性降低，作业效率明显下降。终末激发期：在作业快结束时出现一种作业效率提高的现象称为终末激发期。作业能力定义：所谓作业能力，是指在不影响工作效率的前提下，尽可能长时间地维持一定工作强度的能力。午休前午休后体力作业时的典型曲线作业44脑力作业的动态工作能力随着科学技术的不断发展，对作业人员提出了更高的要求。传统的体力作业逐渐被机械化、自动化甚至智能化所替代，而现代社会对作业人员要求更多地倾向于智力、技能和创新能力等方面。脑力作业（Mentalwork）是相对于体力作业提出的，又称为白领工人（Whitecollarworkers）。是大脑信息加工系统对外界输入的信息和内部记忆的信息进行加工的一种作业形式。脑力作业有其固有的特点，即不可视性和低重复性。”2019年中国人口职业结构中，脑力作业者总人数达到7.45亿人，占全部从业人员的比例为54.5%；而体力作业者总人数为6.21亿人，占比为45.5%。这表明我国已逐渐成为一个以脑力作业为主的国家和社会。脑力作业能力难以直接计量，受环境和个人情绪影响大。常用指标：视觉运动反应潜伏期、对视觉信号的分辨能力、记忆六位数字等。3.6作业能力的影响因素46三大类影响因素影响作业者工作能力的因素很多、很复杂，但概括起来，主要有三大方面的因素：作业者所处的社会的因素，作业者自身的因素，以及工作条件、性质的因素。社会因素人-机系统中的作业者是活生生的社会人，其工作能力必然受到各种社会因素的影响。其中，三种社会因素起着主要的影响作用。社会制度：如果是处于主人翁的社会地位，则有利于作业工作能力的发挥。社会人际关系：人在工作活动中形成的上下级关系、同事关系，在家庭生活中形成的各种亲情关系等，都对作业者工作能力产生明显的影响。社会、企业的激励体制：是否建立起公平、合理而有效的激励手段和激励机制，都对作业者工作能力的发挥产生重要影响。47三大类影响因素影响作业者工作能力的因素很多、很复杂，但概括起来，主要有三大方面的因素：作业者所处的社会的因素，作业者自身的因素，以及工作条件、性质的因素。作业者自身的因素作业者作为生产活动的主体，影响其工作能力的因素是多方面的：作业者的心理因素：指作业者对其所从事的工作的态度、动机、情绪和意志。他们在很大程度上受社会因素的影响。作业者的生理因素：（1）作业者的健康和营养状况（2）作业者的身材、年龄、性别等因素（3）作业者的疲劳因素48三大类影响因素影响作业者工作能力的因素很多、很复杂，但概括起来，主要有三大方面的因素：作业者所处的社会的因素，作业者自身的因素，以及工作条件、性质的因素。工作条件、性质的因素作业者所从事具体工作的条件、性质也是影响工作能力的重要因素。这主要包括以下几方面：作业的物理环境条件：指工作场所的物理环境，主要包括：气温、湿度、气流、辐射热、气压、噪声、振动、粉尘、电磁波、光照等因素。作业的机器：工作的设备和工具的好坏对工作能力的影响较大，主要看它在提高工效的同时，是否能减轻工作强度、减少工作的紧张程度和静态工作成分等。工作强度和工作时间：工作