第4章 人體生理特性

人因工程西安交通大學(xué)管理學(xué)院孫林巖教授HumanFactorslab,ManagementSchool,Xi’anJiaotongUniversity,China篇章總匯總論第1章人因工程概述第2章人因工程的研究方法與工具基礎(chǔ)篇第3章人體測量第4章人體生理特性第5章人的心理認知特征第6章人的信息處理第7章人的作業(yè)環(huán)境應(yīng)用篇第8章作業(yè)空間設(shè)計第9章肌肉骨骼失調(diào)及其預(yù)防第10章腦力負荷與腦力工作績效提升第11章人機界面設(shè)計擴展篇第12章可用性第13章安全性SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY第4章人體生理特征4.1神經(jīng)系統(tǒng)與感覺4.2運動系統(tǒng)4.3心血管與呼吸系統(tǒng)4.4能量代謝SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1神經(jīng)系統(tǒng)與感覺神經(jīng)系統(tǒng)視覺聽覺、觸覺和嗅覺本體覺SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.1神經(jīng)系統(tǒng)1.神經(jīng)系統(tǒng)的組成及功能神經(jīng)系統(tǒng)是由包括腦和脊髓的中樞神經(jīng)以及遍布全身各處的周圍神經(jīng)所組成人體的主導(dǎo)系統(tǒng)，全身各器官、系統(tǒng)均在神經(jīng)系統(tǒng)的統(tǒng)一控制和調(diào)節(jié)下，互相影響、互相協(xié)調(diào)，保證人體的統(tǒng)一及其與外界環(huán)境的相對平衡在此過程中，首先是借助于感受器接受體內(nèi)外環(huán)境的各種信息，通過腦和脊髓各級中樞的整合，最后經(jīng)周圍神經(jīng)控制和調(diào)節(jié)各個系統(tǒng)的活動，從而使機體得以反應(yīng)多變的外環(huán)境，同時也調(diào)節(jié)著機體內(nèi)環(huán)境的平衡從心理學(xué)角度看，人的一切心理和意識活動也是通過神經(jīng)系統(tǒng)的活動實現(xiàn)的，因此，神經(jīng)系統(tǒng)也是心理現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.1神經(jīng)系統(tǒng)1.神經(jīng)系統(tǒng)的組成及功能神經(jīng)主要是由神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞構(gòu)成

神經(jīng)元也稱神經(jīng)細胞，是神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和營養(yǎng)的基本單位，具有感受體內(nèi)外刺激、整合信息和傳導(dǎo)信息的功能神經(jīng)膠質(zhì)細胞分布在神經(jīng)元周圍，構(gòu)成網(wǎng)狀支架，對神經(jīng)元起支持、絕緣、營養(yǎng)、防御等作用SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.1神經(jīng)系統(tǒng)1.神經(jīng)系統(tǒng)的組成及功能神經(jīng)元組成：胞體、樹突和軸突SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.1神經(jīng)系統(tǒng)2.中樞神經(jīng)系統(tǒng)

解剖學(xué)術(shù)語：矢狀面——水平面——冠狀面——SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.1神經(jīng)系統(tǒng)2.中樞神經(jīng)系統(tǒng)——腦腦是中樞神經(jīng)的高級部位，位于顱腔內(nèi)，由大腦半球、間腦、中腦、腦橋、延髓和小腦六部分組成。通常把中腦、腦橋和延髓合稱為腦干，有時也將間腦列入腦干

腦干參與傳導(dǎo)上、下行神經(jīng)沖動，是大腦半球與脊髓之間的聯(lián)絡(luò)通路大腦半球位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的最高部位，被一條縱裂分為左、右兩個半球。半球表面被覆2~5mm厚的灰質(zhì)細胞層，稱為大腦皮質(zhì)（層）。大腦皮質(zhì)大約含有140億神經(jīng)細胞，是統(tǒng)一機體的最高神經(jīng)中樞。正是由于大腦皮質(zhì)含有極大量的神經(jīng)元以及它們相互聯(lián)系的廣泛性和復(fù)雜性，才使得大腦皮質(zhì)具有了完善的分析、綜合能力，成為人類思維和語言的物質(zhì)基礎(chǔ)

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.1神經(jīng)系統(tǒng)2.中樞神經(jīng)系統(tǒng)——腦大腦外側(cè)面大腦內(nèi)側(cè)面大腦底面SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.1神經(jīng)系統(tǒng)2.中樞神經(jīng)系統(tǒng)——腦大腦皮層的各個不同區(qū)域在功能上具有不同的分工，如感覺區(qū)和運動區(qū)，但皮質(zhì)各區(qū)域這種功能上的分工又不是絕對的，一個區(qū)域只是執(zhí)行某一種功能的核心部位，皮質(zhì)的其他區(qū)域也分散有類似的功能。故中樞損傷的人依靠皮質(zhì)其他功能區(qū)域的代償，不會完全喪失該中樞所管理的功能SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.1神經(jīng)系統(tǒng)2.中樞神經(jīng)系統(tǒng)——腦圖4-1人大腦皮層的各功能區(qū)示意圖

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.1神經(jīng)系統(tǒng)2.中樞神經(jīng)系統(tǒng)——脊髓脊髓是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的最低級部位，位于脊柱的脊椎管內(nèi)，其上端進入顱腔擴展成為大腦的延髓部分

脊髓的功能有二，一是傳導(dǎo)功能，來自軀干、四肢和大部分內(nèi)臟的各種刺激通過脊髓傳導(dǎo)至腦，而腦的活動又通過脊髓傳導(dǎo)至軀體和內(nèi)臟，脊髓是脊神經(jīng)與腦之間的神經(jīng)傳導(dǎo)通路二是反射功能，脊髓可以完成一些簡單的軀體反射和內(nèi)臟反射，如腱反射、屈肌反射和行走反射等

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.1神經(jīng)系統(tǒng)3.周圍神經(jīng)系統(tǒng)周圍神經(jīng)系統(tǒng)是由腦和脊髓發(fā)出，其末梢分布于身體各器官和組織的神經(jīng)系統(tǒng)，包括脊神經(jīng)、腦神經(jīng)和植物性神經(jīng)

周圍神經(jīng)的功能有二：一是接受來自體內(nèi)外的各種刺激并將其傳導(dǎo)至中樞神經(jīng)；二是傳遞由中樞神經(jīng)發(fā)出的指令并完成運動反應(yīng)

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視角視角指物體上兩點間光線射入瞳孔在光心（節(jié)點）處交叉所形成的夾角

距離相同時，物體的大小與視角成正比，同一物體的距離遠近與視角成反比。正常人能分辨的最小視角為1分，此時，反映在視網(wǎng)膜上的物像兩點的距離正好相當于一個視錐細胞的直徑

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視角視角的計算式：α=2arctgD/2Lα—視角（度）；D—視看對象兩點間距離；L—眼至視看對象的距離。

圖4-2視角

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視力視力為眼睛分辨物體細部的最大能力，即分辨兩點間的最小距離

通常由視力表測定，視力表有12行大小不等，方向各異的“E”字，愈往下愈小。當被測者站在5m遠處觀看第10行的“E”字，若能分辨清楚，表明視力為1（現(xiàn)行對數(shù)視力表為5分）。正常人眼在視距25cm時，能分辨的最小距離為0.075mmSchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視力在實際應(yīng)用中，視力通常是以視角（確定被看物尺寸范圍的兩端點光線入射眼球的相交角度）來表示的：SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視力視力隨照度、背景亮度和物體與背景的對比度（反差）的遞增而增大。下圖所示為白色背景黑色物體，作為測試條件，臨界視角與背景亮度的關(guān)系曲線。由曲線可知，背景亮度由零遞增到600坎/平方米（cd/m2）時，視力相應(yīng)增加；超過600cd/m2時，視力就很難提高了

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視野與視力范圍視野是指當頭部和眼球固定不動時，所能看到的空間范圍。正常人的視野大致相同

人在水平面內(nèi)的視野范圍是：雙眼的最大視區(qū)在左右60°以內(nèi)的區(qū)域，在這個區(qū)域里還包括字、字母和顏色的辨別范圍：辨別字的視線角度為10°~20°；而辨別字母的視線角度為5°~30°。在各自的視線范圍以外，字和字母逐漸消失。對于特定顏色的辨別，視線角度為30°~60°。人最敏銳的視力是在標準視線每側(cè)1°的范圍內(nèi)

在垂直面內(nèi)人的視野是：以視線水平時為0°基準，人的最大視區(qū)為視平線以上50°和視平線以下70°。顏色的辨別區(qū)域為視平線以上30°，視平線以下40°。實際上人的自然視線是低于標準視線的。在一般狀態(tài)下，立姿時自然視線低于水平線10°，坐姿時低于水平線15°；立姿松弛狀態(tài)下的自然視線偏離標準線30°；坐姿松弛狀態(tài)下的自然視線偏離標準線38°；垂直面內(nèi)人的最佳視區(qū)在低于標準視線30°的區(qū)域里

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視野與視力范圍圖4-4垂直視野和水平視野（a）垂直面內(nèi)的視野；（b）水平面內(nèi)的視野

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視野與視力范圍各種顏色對眼睛的刺激是不一樣的，因此，視野也不相同。從圖4-5可得白色視野最大，其次為黃和藍，再次為紅色，而綠色的視野最小

圖4-5不同顏色的視野

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視野與視力范圍人的正常視力范圍比視野要小些，因為視力范圍是要求能迅速，清晰的看清目標的細節(jié)，所以只能是視野的一部分。頭部和眼球轉(zhuǎn)動時，都可增加視力范圍。頭部不動，只動眼球時，視力范圍可達120°，頭部和眼球都動時，視力范圍可達220°視力范圍與目標距離有關(guān)。目標在560mm處最為適宜，小于380mm時會發(fā)生目眩，大于760mm時，細節(jié)看不清。此外，觀察時頭部轉(zhuǎn)動角度，左右均不宜超過45°，上下也不宜超過30°。當視線轉(zhuǎn)移時，約97%的視覺是不真實的，所以要避免再轉(zhuǎn)移視線時進行觀察SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視距視距是人在作業(yè)中正常的觀察距離

不同的工種對視距的要求也不同，一般來說，工作精度越高，所需視距就越小在正常作業(yè)中，通常采用38~76cm的視距范圍只有很好地了解人的視覺機能，我們才可能根據(jù)人的視覺特點，合理布置作業(yè)空間，減少視覺疲勞，提高作業(yè)效率

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——視距作業(yè)類型示例視距離固定視野直徑作業(yè)姿勢最精細的作業(yè)安裝最小部件（表、電子元件等）12~2520~40坐姿精細作業(yè)安裝收音機、電視機等25~3540~60坐姿或站姿中等粗活印刷、機床操作等<50<80坐姿或站姿粗活包裝、粗磨等50~15030~250站姿遠視黑板、開汽車>150>250坐姿或站姿表4-1作業(yè)精度與視距的關(guān)系（單位：cm）

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——明適應(yīng)和暗適應(yīng)視網(wǎng)膜的兩種感光細胞具有不同的感光機能視桿細胞對弱光敏感，在微光下產(chǎn)生暗視覺（Scotopicvision）。視桿細胞有缺陷的人，產(chǎn)生“夜盲癥”視錐細胞對強光和色光敏感，在強光下產(chǎn)生明視覺（PhotopicVision）和色覺（ColorVision）。視錐細胞不完全的人，可呈現(xiàn)色盲。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——明適應(yīng)和暗適應(yīng)視距是人在作業(yè)中正常的觀察距離

明適應(yīng)：人由暗處進入明處，最初不能辨認物體，感到很刺眼，經(jīng)過約1分鐘左右，視錐細胞恢復(fù)了功能，便能看清物體

暗適應(yīng)：人由明處進入暗處，最初感覺什么也看不見，但經(jīng)過一定的時間后，逐漸看到黑暗中的物體的輪廓，約25到30分鐘后，便充分達到適應(yīng)的程度。這時，視桿細胞發(fā)揮了功能，視錐細胞暫時失去了作用

頻繁的明暗適應(yīng)會增加眼睛的疲勞，使視力迅速下降，所以工作場所的照明力求均勻穩(wěn)定。局部照明和一般照明的照度，如果相差懸殊，操作者既要注意零件加工，又要轉(zhuǎn)視他處事物，就有個適應(yīng)過程，影響視力和效率

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——對比度人眼要能辨別某一背景前的物體，必須使背景與零件有一定的對比度

對比度可以分為亮度對比和顏色對比亮度對比

人眼能分辨的對象與背景的最小亮度差與背景的最小亮度之比叫做臨界對比C

視力較好者，臨界對比約為0.01

臨界對比的倒數(shù)叫做對比感度Sc（Sc=1/C）。對比感度大的人能辨別小的亮度對比。對比感度與照度高低、對象物大小和觀察距離等因素有關(guān)。照明很差，亮度對比不明顯，可能引起虛假的視覺現(xiàn)象，對于判斷重要信息產(chǎn)生不良影響

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺1.視覺特征——對比度顏色對比

工作對象和背景的顏色對比，對于分辨清晰度的效果十分重要。據(jù)實驗證明，下列顏色對比較好：

藍——白；黑——黃；綠——白；黑——白；綠——紅；紅——黃；紅——白；橙——黑；黑——絳；橙——白。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY顏色辨別SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY顏色辨別SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺2.視覺運動規(guī)律眼睛的水平運動比垂直運動為快。即視物時往往先看見水平方向的東西，然后才看到垂直方向的東西。許多機器設(shè)計成長方形，就是根據(jù)此原理。視線習(xí)慣于從做到右，從上到下的運動，看圓形儀表時，沿順時針方向比沿逆時針方向看得迅速。眼睛對水平方向的尺寸比對垂直方向估計得要準確。當眼睛偏離視中心時，對左上象限的觀察力優(yōu)于右上象限，對右上的觀察力卻優(yōu)于左下象限，右下象限最差。兩眼運動是協(xié)調(diào)的、同步的，不可能一只眼轉(zhuǎn)動，另一只眼睛不動；也不可能一只眼睛看，另一只眼睛不看。

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺2.視覺運動規(guī)律對直線輪廓比曲線輪廓視覺易于接受。視覺快速轉(zhuǎn)動時，不易引起視覺注意。目標連續(xù)更換時，人的視覺有時會出現(xiàn)失真現(xiàn)象。例如，觀看曲線的時間久了，轉(zhuǎn)換直線時，會把直線看成曲線。識別信息的細節(jié)，要靠視力中心。視力邊緣只能識別大致情況。對于運動目標，只有當運動的角速度大于1~2centdegree/s時，才能辨別出它的運動狀態(tài)。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺2.視覺運動規(guī)律此外，要看清物體，必須注視。注視是指兩眼同時停留在一個目標上，并且焦點也在此目標上。讀報時，眼睛并非作連續(xù)運動，而是接近一連串的跳動，從前一個視點跳到后一個視點，循序前進，直到讀完一行。

人眼看清一個目標，最少時間為0.07~0.3s，平均0.17s。照明昏暗，注視時間要加長。

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺錯覺（Illusion）是指人所獲得的印象與客觀事物發(fā)生差異的現(xiàn)象造成錯覺的主要原因有心理因素和生理因素人們在勞動實踐中可能發(fā)生的錯覺有以下幾類：視錯覺大小-重量錯覺空間定位錯覺顏色錯覺似動輪廓法則形狀競爭SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺視錯覺

長度錯覺：判斷物體長度時，若兩端增添了附加物，可導(dǎo)致長短不同的錯覺。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺視錯覺

方位錯覺：若一物體被它物隔開分成兩段，或由于附加物的干擾而歪曲了本身形象SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺視錯覺

透視錯覺：同樣大小的物體呈現(xiàn)出遠小近大的感覺。

透視有下列規(guī)律：同樣大小的物體，近大遠小，越遠越小，直到消失在視平線上；與畫面并行的同樣長短的物體，越遠越短，但方向不變；距離相等的許多物體，越遠顯得越密；同樣高低的物體，在視平線以上的位置，越遠越低；在視平線以下的位置，越遠越高。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺視錯覺

對比錯覺：同樣大小的物體，若其周圍存在同樣形狀而大小不同的物體，便會引起對比錯覺SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺大小-重量錯覺

觀察者對兩個重量相同而大小不一的物體進行知覺時，會產(chǎn)生一種小物體比大物體更重的不正確的知覺例如有兩個零件，一個是鋁制的，另一個是黃銅制的，雖然兩者一樣重，但因比重不同，銅件顯然比鋁件小，觀察者普遍會覺得銅制件更重些

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺空間定位錯覺

由于視覺和平衡覺的信號不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的不正確的空間知覺例如，在高位作業(yè)時，人習(xí)慣于用地面的姿勢狀態(tài)來辨別空間位置，容易產(chǎn)生空間定位錯覺；海上作業(yè)，由于遠方天水一色，也容易產(chǎn)生空間定位錯覺，把大海當藍天，把藍天當大海

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺顏色錯覺

顏色-重量錯覺：同樣重的物體涂的顏色不同，人們會有不同的輕重感。例如，涂黑色的物體似乎比涂天藍的重顏色-空間錯覺：同樣大的空間，如果四周涂上淺色比涂上深色顯得更大顏色-溫度錯覺：同樣溫度的車間，若四壁涂上冷色系，使操作者感到?jīng)鏊?；若四壁涂以暖色系，會使操作者感到溫暖顏?聲音錯覺：在多噪音的環(huán)境中，如果四周涂上綠色或紫羅藍色，可使操作者感到比實際環(huán)境安靜些SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺直線運動錯覺——似動

似動，顧名思義就是“似乎在動”，其實并未真動。確切地說是指在一定的時間和空間條件下，實際上不動的靜止之物很快地相繼剌激視網(wǎng)膜上鄰近部位所產(chǎn)生的物體在運動的知覺，是一種錯覺性的運動知覺似動包括以下三種錯覺：自動運動誘導(dǎo)運動假現(xiàn)運動

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺直線運動錯覺——似動

自動運動（AutokineticMovement）：若在暗室中置一靜止光點，人在幾米遠處對它凝視片刻，便會覺得此光點似乎在移動或游動。這種現(xiàn)象就叫自動運動。夜航飛行事故，與此種現(xiàn)象頗有關(guān)系

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺直線運動錯覺——似動

誘導(dǎo)運動（InductiveMovement）：由于環(huán)境運動而使靜止對象物看起來似在運動。相反，實際上運動著的對象卻被誤認為是靜止的?！霸铝猎谠茖娱g匆匆行走”便是誘導(dǎo)運動的一個例子。又如兩列火車并排停在車站上，當一列火車開始運行，另一列雖然沒有開動，但乘客似乎感到未開動的列車在向相反方向移動，而把開動的那列火車卻誤認為是靜止的

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺直線運動錯覺——似動

假現(xiàn)運動（ApparentMovement）：若在兩個不同地方放置兩個靜止的光點，先后在間隔0.06秒的短時間內(nèi)閃亮一次，則恰似一個光點在向另一個光點移動。電影、霓虹燈廣告等常用這種假現(xiàn)運動錯覺

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺視覺的定勢——輪廓法則（ContourLaw）

輪廓是一個對象的特征，作為主觀上的分界線使對象從背景中分離出來。輪廓可以組成形狀，但形狀本身不等于輪廓

輪廓法則“整體性”原理：1)距離互相接近的對象容易被歸納在一起；2)類別上相同的對象容易被歸納為一起；3)形狀封閉的對象容易被歸納在一起；4)連續(xù)相接的對象容易被歸納在一起；5)有規(guī)則單純圖形和對稱圖形容易被歸納在一起。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY輪廓法則（ContourLaw）SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺3.錯覺形狀競爭

對物像與背景有時由于輪廓的特殊位置，在心理上產(chǎn)生一種特殊反應(yīng)，出現(xiàn)“雙重知覺”

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.2視覺4.視覺對作業(yè)的影響不同作業(yè)對視功能，對勞動的產(chǎn)量、質(zhì)量、安全等都有重要影響據(jù)分析，工廠中25%的事故與視力有關(guān)在作業(yè)中，因作業(yè)性質(zhì)不同，對視功能的要求也不同

作業(yè)的范圍大小不同，要求視功能不同加工對象物的距離不同要求視功能不同作業(yè)性質(zhì)不同要求的視功能不同

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺在日常生活中，我們都離不開聽覺、觸覺和嗅覺。信息有直接的和非直接的兩種類型。比如孩子的哭聲是直接信息，而門鈴響是非直接的信息，說明有人站在門口?？萍嫉陌l(fā)展已經(jīng)愈來愈多地利用人的聽覺、觸覺和嗅覺。比如，火災(zāi)警報、提醒盲人道路上的障礙物的蜂鳴器等等。通常非直接刺激比直接刺激的影響更大。國外實驗表明：熟睡的人對聽覺火災(zāi)報警的反應(yīng)要比感覺到熱量或煙的氣味的反應(yīng)要快的多，也有效的多。熱和煙喚醒被測者的次數(shù)是75%，而報警器是100%

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺1.聽覺聲音是由震源震動產(chǎn)生的，震動可以通過不同的媒介進行傳遞聲音的兩個主要度量就是頻率和強度（或振幅）

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺1.聽覺聲波的頻率

當敲擊音叉時，它就以固有頻率開始震動，音叉的震動就會引起空氣分子的來回震動，這樣相應(yīng)的引起了空氣壓力的增加或降低

音叉的震動產(chǎn)生的是正弦波。每秒震動重復(fù)的次數(shù)就是頻率。頻率以赫茲（Hz）為單位一般情況下，人耳對20到20000Hz頻率范圍內(nèi)的聲音較敏感，其敏感程度隨頻率而變，且存在個體差異

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺1.聽覺聲音的強度

聲強是與人對響度的感覺有關(guān)的。聲強是根據(jù)單位面積上的能量來定義的，如瓦特每平方米。因為一般情況下能量的數(shù)值都很大，所以通常用對數(shù)來描述聲強。貝爾（B）是測量時使用的基本單位。貝爾值是兩個聲強比率的對數(shù)。實際上，更方便、更普遍聲強測量的單位是分貝（dB），1dB=0.1B

分貝是對數(shù)值，增加10dB就意味聲壓增強100倍。使用對數(shù)還有一個特點就是兩個聲音的比率可以用減法來計算。工程中的信噪比實際就是指一個信號與背景噪音的分貝之差。如果信號是90dB，噪音是70dB，那么信噪比就是+20dB

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺1.聽覺復(fù)合音

很少有聲音是純音。樂器發(fā)出的聲音也是由一個基本頻率結(jié)合了其他的頻率形成的復(fù)合音可以用兩種方式表示，一種是由幾個單獨的波形疊加成它的波形，另一種方法是使用音譜來描述復(fù)合音，即把聲音分成幾個頻率段，然后測量每一范圍內(nèi)的聲強

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY耳朵解剖圖SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY耳朵解剖圖外耳外耳是收集聲音能量的，由耳廓、從耳廓延伸進去的外耳道、外耳道末端的鼓膜構(gòu)成。在增強聲壓級到12dB時，外耳道能夠引起聽覺的共振結(jié)構(gòu)的頻率段是2000～5000Hz。中耳鼓膜把中耳和外耳隔離開來。中耳包括三塊聽小骨組成的聽骨鏈（錘骨、砧骨、鐙骨）。這三塊小骨通過相互之間的聯(lián)系把振動從鼓膜傳到內(nèi)耳的卵形窗。鐙骨底面積附著在內(nèi)耳耳蝸的卵形窗上，它把鼓膜的振動傳到卵形窗上，引起內(nèi)耳耳蝸內(nèi)淋巴液的波動。因為鼓膜的面積比較大以及聽骨鏈的杠桿作用，鐙骨作用于卵形窗的壓力被放大了將近22倍。內(nèi)耳內(nèi)耳或稱耳蝸，是一個螺旋的類似蛇形的構(gòu)造。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺1.聽覺——屏蔽屏蔽是指環(huán)境中的一種聲音使得耳朵對另一種聲音的敏感度降低的現(xiàn)象。實際操作中，屏蔽是指由于屏蔽聲音的出現(xiàn)使得被屏蔽的聲音極限增加的數(shù)量。在研究屏蔽的影響時，典型的實驗是先測量一個聲音的絕對極限，然后加入屏蔽聲音再測量它的極限。兩者的差異就是屏蔽產(chǎn)生的效果。在選擇一個在特定環(huán)境中使用的聽覺信號時，我們必須要考慮信號接收時噪音的屏蔽影響屏蔽的影響隨屏蔽聲音和被屏蔽聲音的類型（純音、復(fù)合音、白噪音、語音）的不同而變化。幾個通用原則如下：當屏蔽聲音的頻率與被屏蔽聲音很接近時影響最大；屏蔽聲音強度越大，屏蔽的影響范圍也就越廣；低強度的屏蔽聲音主要影響頻率接近屏蔽聲音的聲音，高強度的屏蔽聲音卻對更高頻率的聲音都有影響

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺2.觸覺觸覺包括壓力感覺、痛覺以及溫度變化的感覺多數(shù)情況下，人都是利用手和指頭作為信息的主要感受體一般是用兩點極限法來測量觸覺的敏感程度，即測量感覺到壓力是在兩個點上時這兩點間的最小距離。手的不同部分對觸覺的敏感程度是不一樣的，從手掌到指尖敏感度逐漸增加，指尖的分辨程度最高。當皮膚溫度比較低時，觸覺敏感度也會下降。因此，在低溫環(huán)境中觸覺要謹慎使用。然而，在涼爽或溫暖的環(huán)境中，熱量刺激會使溫度的感覺被屏蔽

觸覺主要用在替代聽覺的地方，如作為耳聾的人的輔助工具，還可以替代視覺用作盲人的輔助工具

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺3.嗅覺在日常生活中經(jīng)常使用嗅覺來表達一些其他器官所不能表達的信息，比如花的香味、熱咖啡的氣味等

嗅覺上皮細胞是比較小的，約4~6cm2，這些細胞位于每個鼻孔的內(nèi)上側(cè)。嗅覺細胞包括感覺不同氣味的嗅覺絨毛。這些細胞都是直接和大腦中的嗅覺區(qū)域相連的

一般都認為嗅覺是由進入鼻孔中的空氣分子中的揮發(fā)性物質(zhì)引起的。鼻子是探測各種氣味的一個敏感的器官，它的敏感程度依靠物質(zhì)的特點和用力吸的程度。盡管人們的嗅覺是很靈的，但往往有很高的錯誤警報率，一般都是把沒有氣味誤認為成有氣味了

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺3.嗅覺嗅覺在對具體的氣味絕對判斷時并不是很靈敏。對不同氣味進行區(qū)別的能力也要依靠氣味的類型和訓(xùn)練的程度而定。Desor和Beauchamp發(fā)現(xiàn)，沒有經(jīng)過訓(xùn)練的被測者只能區(qū)別出15~32種氣味，經(jīng)過訓(xùn)練之后，一些人就能夠準確無誤的辨別出60多種氣味當僅從濃度上分辨氣味時，大約能分辨三、四種濃度。因此，可能從多種氣味中辨認時嗅覺的效果并不是很好，但在感覺一種氣味的存在與否時還是很有效的

嗅覺的用途并不是很廣。原因之一就是信息的來源不是很可靠，因為人們對不同氣味的敏感程度差異很大；不新鮮的空氣可能降低敏感度；人們對氣味適應(yīng)的很快，片刻之后對這種氣味的感覺就會麻木；氣味的傳播很難控制

嗅覺還是有一定用途的，主要用在報警設(shè)備上。比如，煤氣公司在天然氣中加入一種氣體，當天然氣泄漏時就會聞到特別的味道

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺4.本體覺平衡覺運動覺主要應(yīng)用：事故原因、安全

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺4.本體覺平衡覺

平衡覺是人對自己頭部位置的各種變化及身體平衡狀態(tài)的感覺平衡覺感受器位于內(nèi)耳的前庭器官——半規(guī)管和耳石器中

平衡覺對保持身體平衡有重要作用前庭器官受強烈刺激時，可引起惡心和嘔吐等內(nèi)臟反應(yīng)。前庭器官過于敏感的人就難以適應(yīng)飛行和航?；顒?，而發(fā)生暈眩和其他不良反應(yīng)；相反，過于遲鈍的人，就不可能在高空和海洋準確地判斷方位和發(fā)出敏捷的動作

影響平衡覺并導(dǎo)致失去平衡的原因有：酒精；年齡；恐懼；突然的運動；熱壓；不常有的姿勢等

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.1.3聽覺、觸覺和嗅覺4.本體覺運動覺

運動覺是人對自己身體各部位的位置及其運動狀態(tài)的一種內(nèi)部感覺運動覺的感覺器官在肌肉中的肌梭、肌腱中肌梭、關(guān)節(jié)中的關(guān)節(jié)小體中運動覺的適宜刺激有二：一為機械力，二為運動運動分析器皮層中樞位于大腦皮層中央前回運動覺同其他感覺經(jīng)常相聯(lián)系。運動覺與觸覺的聯(lián)合產(chǎn)生觸摸覺，它是人手接觸物體的動態(tài)過程產(chǎn)生的運動覺涉及人體的每一個動作，是僅次于視、聽覺的感覺。運動覺在隨意運動的精確化和自動化方面有著其他感覺所不能及的作用

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.2運動系統(tǒng)

人體的運動系統(tǒng)是由骨、骨連接（關(guān)節(jié)）和肌肉三部分組成。骨和骨連接構(gòu)成人體的杠桿系統(tǒng)——骨架。肌肉附著在骨架上，并受神經(jīng)系統(tǒng)的支配，中樞位于大腦皮層的軀體運動中樞，能牽引著骨繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，人體便產(chǎn)生各種各樣的運動。

骨骼關(guān)節(jié)肌肉SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.2.1骨骼成人全身共有206塊骨，其中只有177塊直接參與人體的運動分為軀干骨、顱骨和四肢骨3部分其中軀干骨又包括椎骨、肋骨、胸骨，各椎骨借骨連接構(gòu)成為脊柱。脊柱胸段與肋相接，肋前端又連胸骨，形成骨性胸廓。脊柱骶尾段與下肢帶骨連接構(gòu)成骨盆SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY人體骨骼系統(tǒng)簡單圖SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY正面背面SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.2.1骨骼脊柱位于背部中央，構(gòu)成人體的中軸脊柱除支持身體、保護骨髓，增加彈性，吸收震蕩以外，還要進行運動。相鄰兩椎骨之間的運動有限，但整個脊柱的活動范圍很大。人的大部分活動都要有脊椎運動的支持，所以背部損傷的機會就會很多，在工具設(shè)計的時候，應(yīng)保證在脊柱的活動范圍內(nèi)，避免扭曲和超范圍活動

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY脊柱的構(gòu)成SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.2.2關(guān)節(jié)1.關(guān)節(jié)的分類骨與骨以結(jié)締組織相連接，構(gòu)成關(guān)節(jié)。根據(jù)連接組織的性質(zhì)和活動情況，關(guān)節(jié)可分為不動關(guān)節(jié)、半動關(guān)節(jié)和動關(guān)節(jié)三類

不動關(guān)節(jié)

兩骨之間以結(jié)締組織相連接，中間沒有任何間斷和裂縫根據(jù)骨連接組織的不同，又可分為韌帶連接、軟骨結(jié)合和骨性結(jié)合三種

動關(guān)節(jié)

即關(guān)節(jié)，骨與骨之間的連接組織中有腔隙，失去連續(xù)性。人體中絕大部分的骨連接為此種類型

半動關(guān)節(jié)

介于動關(guān)節(jié)和不動關(guān)節(jié)之間的過渡的連接形式，其特點是兩骨間以軟骨組織相連接。半動關(guān)節(jié)的活動范圍很小，如恥骨聯(lián)合

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY關(guān)節(jié)示意圖（膝關(guān)節(jié)）SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.2.2關(guān)節(jié)2.關(guān)節(jié)的運動滑動運動

一種最簡單的運動，相對關(guān)節(jié)面的形態(tài)基本一致，活動量微小。例如，腕骨或跗骨之間的運動

角度運動

鄰近的兩骨繞軸離開或收攏，可產(chǎn)生角度的增大或減小。通常有兩種形式，屈伸和收展

屈、伸運動。關(guān)節(jié)沿矢狀面運動，使相鄰關(guān)節(jié)的兩骨互相接近，角度減小時為屈；反之為伸

內(nèi)收、外展運動。關(guān)節(jié)沿冠狀面運動，骨向正中面移動者稱為“內(nèi)收”，反之稱為“外展”

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.2.2關(guān)節(jié)2.關(guān)節(jié)的運動旋轉(zhuǎn)運動

骨環(huán)繞垂直軸運動時稱為旋轉(zhuǎn)運動。骨由前向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)時，稱為“旋內(nèi)”；相反，向外側(cè)旋轉(zhuǎn)時則稱為“旋外”

環(huán)轉(zhuǎn)運動

骨的上端在原位轉(zhuǎn)動，下端則作圓周運動，全骨活動的結(jié)果猶如描繪一個圓錐體的圖形，這樣的運動稱為“環(huán)轉(zhuǎn)運動”凡具有進行冠狀和矢狀兩軸活動能力的關(guān)節(jié)，都能作環(huán)轉(zhuǎn)運動

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY關(guān)節(jié)的類型SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.2.3肌肉肌肉根據(jù)其形態(tài)、功能和位置等不同的特點，可分為3種類型：骨骼肌、平滑肌和心肌

附著在骨骼上的肌肉稱骨骼肌，骨骼肌有橫紋，其收縮受人的意志支配

平滑肌大都構(gòu)成臟器的壁，故又稱內(nèi)臟肌

心肌分布在心臟的壁上，其運動不受意志支配

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY肌肉的類型SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.2.3肌肉骨骼肌有4種物理特性：收縮性、伸展性、彈性、粘滯性

收縮性表現(xiàn)為肌肉纖維長度的縮短和張力的變化

伸展性是指骨骼肌在受外力作用時還可被拉長

當外力解除后，被拉長的肌肉纖維又可復(fù)原。肌肉有受壓變形，外力解除即可復(fù)原的特性即彈性

由于肌纖維內(nèi)部含有膠狀物質(zhì)，故具有粘滯性，在肌肉收縮時產(chǎn)生阻力，為此需要消耗一定的能量。氣候寒冷時，肌肉的粘滯性增加；氣溫升高后，可減小肌肉的粘滯阻力。這可保證人動作的靈活性，避免肌肉拉傷

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY人因工程設(shè)計中的人體模型（例）SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3心血管與呼吸系統(tǒng)心臟血壓與脈搏呼吸能量代謝SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.1心臟全身組織器官的養(yǎng)料供應(yīng)與代謝物的排出，均靠血液循環(huán)系統(tǒng)進行載運，而血液循環(huán)的動力是心臟。心臟時刻在不停地跳動，勞動時比安靜時的跳動頻率高得多。勞動開始時，心跳在30s內(nèi)即開始增速，輕體力勞動增速不多，重體力勞動增速較大，有的可達150~200次/min。一般經(jīng)5~10分min即可達穩(wěn)態(tài)。勞動停止后，心跳可在15s內(nèi)減速。人在從事體力勞動時，血壓也有明顯的變化，這是因為肌肉活動增加了回心的血量，使心臟的血輸出量增加。勞動開始時，收縮壓開始上升，對于那些肌肉活動強度大的作業(yè)上升更為明顯，可上升60~80mmHg（成年人的正常收縮壓約為100~400mmHg），舒張壓的變化較小，輕體力勞動時幾乎沒有變化，重體力勞動雖有上升，但不像收縮壓那么顯著（成年人的正常舒張壓在90mmHg以下）。這樣，脈壓差就變大。勞動停止后，血壓會在5min內(nèi)恢復(fù)到正常范圍。

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.1心臟心臟組織心動周期與心率搏出量和心輸出量心率與勞動的關(guān)系SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.1心臟1.心臟組織心臟是個肌肉器官，位于胸腔偏左部，它的壁由心肌構(gòu)成。心臟有4個腔室，好象一個泵，將血液橫向送向全身。血液經(jīng)動脈、毛細血管、靜脈、最后返回心臟SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.1心臟1.心臟組織體循環(huán)指動脈血由左心房流入左心室，從左心室搏出，經(jīng)主動脈及其分支流到全身毛細血管，進行物質(zhì)交換和氣體交換后，流入靜脈，成為靜脈血，回至右心房體循環(huán)是將氧和養(yǎng)分供給各組織器官，并帶回代謝物排出體外。同時，將新吸收的養(yǎng)料，經(jīng)門靜脈，經(jīng)過肝臟消毒，而后帶回心臟SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.1心臟1.心臟組織肺循環(huán)指右心房的靜脈血，經(jīng)肺動脈及其分支，流至肺泡毛細血管，進行氣體交換，吐出二氧化碳，吸入新鮮氧氣，再經(jīng)肺靜脈，流回左心房心房心室口的邊緣都附有瓣膜，其作用是防止血液倒流心臟外面包繞著冠狀動脈，有豐富的血管，分布到所有的心肌細胞，是供應(yīng)心臟營養(yǎng)物質(zhì)和排除廢料的通道血液從左心室射向主動脈，必須克服主動脈內(nèi)巨大的壓力和阻力，因此，左心室的壁比較厚，收縮的力量也比其他腔室大SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY心肌的生理特征心肌細胞都具有橫紋，含有粗的肌凝蛋白絲和細的肌纖蛋白絲。這些細胞的連接處的結(jié)構(gòu)叫做“閏盤”。相鄰細胞的膜在閏盤處融合，使動作電位從一個細胞傳至另一個細胞。心肌細胞有4個特征：自動節(jié)律：自動節(jié)律是指心肌能自動地按一定節(jié)律產(chǎn)生興奮的能力。心臟的自動節(jié)律性是心臟的特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)所產(chǎn)生的。傳導(dǎo)性：傳導(dǎo)性是指一處產(chǎn)生興奮能沿細腦膜擴布的特性。心室或心房的任何一個細胞發(fā)生電位變化，都能傳導(dǎo)到整個心室肌或心房肌。興奮性：興奮性是指心肌對刺激具有的反應(yīng)能力。心肌興奮性的高低，可用閾值表示。閾值高，表示興奮性低；閾值低，表示興奮性高。心肌接受刺激發(fā)生興奮后，要經(jīng)歷3個時期。絕對不應(yīng)期。對任何強度的刺激不發(fā)生反應(yīng)。其時間等于整個收縮期加上舒張期。相對不應(yīng)期。對于閾值以上的刺激發(fā)生反應(yīng)。超常期。對于低于閾值的刺激也產(chǎn)生興奮，而后恢復(fù)正常。收縮性：收縮性是指心肌接受刺激而興奮，肌肉發(fā)生收縮的特性SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.1心臟2.心動周期與心率心動周期心動周期是指心房或心室收縮和舒張一次的時間

每個周期以右心房的竇房結(jié)發(fā)出沖動開始；心動周期的長短與心率有關(guān)

若成人平均心率為75次/min，則每一心動周期約0.8s；其中心房收縮期約0.1s，舒張期約0.7s；心室收縮期為0.3s；舒張期為0.5s

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.1心臟2.心動周期與心率心率心率是指心室每分鐘搏動次數(shù)

正常人在安靜狀態(tài)時，心率約為60~100次/min之間。人體之間，不同年齡之間，心率有明顯的差異

副交感系統(tǒng)的迷走神經(jīng)支配心臟的心率減慢，而交感神經(jīng)使心率加速。當骨骼肌在安靜時，需氧量較少，迷走神經(jīng)起主導(dǎo)作用；當骨骼肌工作時，需氧量增加，心臟附近的主動脈感受器即向腦干發(fā)出信息，于是變?yōu)榻桓猩窠?jīng)反應(yīng)加強現(xiàn)象

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.1心臟3.搏出量和心輸出量搏出量每次搏動從左心室射入主動脈內(nèi)的血量叫做搏出量（每搏輸出量）

搏出量因年齡、性別、訓(xùn)練等因素，人體差異很大。人體在安靜狀態(tài)下，每搏輸出量約60~80mL

進入房室的血量越多，心肌纖維的初長度拉得越長，收縮越有力量，搏出量越多。在重體力勞動中，各器官的血量分配作了重新調(diào)整。骨骼肌的血流量劇增，擔任散熱任務(wù)的皮膚也增加了血流量，而內(nèi)臟器官的血流量則相應(yīng)減少

在勞動和運動中，交感神經(jīng)不僅刺激腎上腺分泌腎上腺素（80%）和去甲腎上腺素（20%），進入血液，加快心率，而且對竇房結(jié)和心肌細胞的收縮力起增大作用，使左心室排空量更加完全

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.1心臟3.搏出量和心輸出量心輸出量每分鐘由左心室射出的血量Q，叫做心輸出量Q=SV×HR

SV——搏出量；HR——心率若某男性工人勞動時的心率為120次/min，搏出量為160mL，則心輸出量為：Q=160×120=19200mL/min=19.2L

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.1心臟4.心率與勞動的關(guān)系測定心率高低可分析心臟和循環(huán)系統(tǒng)對勞動的適應(yīng)能力。若有多個人做同樣同量的工作，可以測得心血管系統(tǒng)適應(yīng)能力強的人，心率上升較少，勞動以后，恢復(fù)較快。相反，心血管系統(tǒng)適應(yīng)能力較差的人，心率上升快，恢復(fù)也慢。適應(yīng)能力需要經(jīng)過訓(xùn)練才能提高Harvard采用臺階試驗來評價心血管系統(tǒng)。測驗時，受試者以30次/min的速度上下一個500mm高的板凳，踏凳5min后，計數(shù)1~1.5min的心率（可用遙測儀），如果堅持不了5min，可記下實際時間，然后測量恢復(fù)期的心率l~1.5min。完成5min踏凳的人，心率超過100次/min屬于差；77~99次/min屬于中；70次以下屬于優(yōu)SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.2血壓與脈搏血流量動脈血壓動脈脈搏SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY血管的機能特點1．動脈主動脈和大動脈的管壁厚，堅韌而富有彈性，叫做“彈性血管”。它能緩沖血壓波動，能在心舒期繼續(xù)將血液推向外周。小動脈和微動脈管壁收縮性好，可以改變血管口徑血流阻力，叫做“阻力血管”。2．毛細血管此種血管的數(shù)量極大，血流速度極慢，它的管壁薄，其內(nèi)有一層內(nèi)皮細胞，其外有一層基膜，通透性好，是血液與組織液交換的部位，叫做“交換血管”。3．靜脈靜脈血管口徑粗大；管壁較薄，易擴張，容量大，循環(huán)系統(tǒng)大約有66～70％的血液在靜脈系統(tǒng)中，故叫“容量血管”。靜脈血管管壁有一定的舒縮性，可改變靜脈容量，調(diào)整循環(huán)血量。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.2血壓與脈搏1.血流量在單位時間內(nèi)流過血管某一截面的血量稱為“血流量”，也叫“容積速度”，通常以mmL/min表示血流量的大小取決于兩個因素，即血管兩端的壓力和血管對血流的阻力。如果以Q為血流量，ΔP為血管兩端的壓力差，R為血管阻力，其關(guān)系式為：Q=ΔP/R

在循環(huán)系統(tǒng)中，動脈、毛細血管和靜脈各段血管總的血流量也都是相等的，即都等于心輸出量。因此，上式中的Q即心輸出量，ΔP是主動脈壓和右心房壓的差，R是體循環(huán)總的血流阻力，稱為總外周阻力。由于右心房壓接近于零，故ΔP接近于平均主動脈壓PA

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.2血壓與脈搏2.動脈血壓血壓是指血液在血管內(nèi)流動時對血管壁的壓力

血液在血管中流動，主要是由于心室收縮時造成主動脈首端與右心房之間的壓力差，血流在各段血管中所遇到的阻力不同，因此，壓力降落是不均勻的。一般所指的血壓，是指體循環(huán)中動脈血壓而言

在一個心動周期中，心室收縮時主動脈血壓上升所達到的最高值稱為收縮壓（SystolicPressure），心室舒張時主動脈血壓下降所達到的最低值稱為舒張壓（PulsePressure）。中國一般成年人安靜時的收縮壓為100~400mmHg，舒張壓為60~90mmHg

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.2血壓與脈搏2.動脈血壓在安靜情況下，每次心臟收縮時，左心室向主動脈射出60～80毫升血液，此時由于血液質(zhì)點的相互摩擦，以及血液與血管壁的摩擦，產(chǎn)生阻力（外周阻力），阻止血液順利地從主動脈流向外周。一般心縮期每搏的輸出量只有總量的1/3，其余2/3的血液暫留在主動脈內(nèi)，對管壁施加側(cè)壓力，并拉長了管壁的彈性纖維，使動脈管壁被動擴張心室舒張時，射血停止。此時，主動脈管壁彈性纖維回縮，壓迫血液繼續(xù)向外周流動，并保持了一定的血壓主動脈管壁的彈性對血液循環(huán)起著兩種作用：把心室收縮時釋放的一部分能量，以勢能的形式貯存起來，于心舒期推動血液繼續(xù)流動；緩沖動脈血壓的變化，使心室收縮時動脈內(nèi)血壓不致于過高，舒張時動脈血壓不致于過低SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.2血壓與脈搏3.動脈脈搏每一個心動周期，由于大動脈內(nèi)壓力和容積變化，所形成的搏動，稱為動脈脈搏

動脈脈搏產(chǎn)生后沿著血管壁向末梢傳播出去，因此在淺表的動脈上可用手模到這種搏動

在勞動和運動中，常用測定脈搏來了解勞動強度和運動量對人體的影響

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.3呼吸機體運動需要氧，氧化反應(yīng)排出二氧化碳。人體與外界環(huán)境進行氣體交換的器官是肺，運輸氧和二氧化碳的載具是血液

安靜時，全身細胞每分鐘大約需氧250mL；劇烈運動時，氧需量要增大30倍以上，并相應(yīng)地產(chǎn)生更多的二氧化碳。為了滿足機體對氧的不同需求，體內(nèi)存在使呼吸及組織細胞的代謝需求相協(xié)調(diào)的機制

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.3呼吸1.外呼吸大氣與肺之間的氣體交換叫做外呼吸

空氣由鼻腔經(jīng)喉部進入氣管，由支氣管分叉進入左右兩肺。支氣管又分成很小的細支氣管、肺泡管，最后進入肺泡。肺泡是一些小囊，為數(shù)約三億個，是血液與外界氣體交換的實際場所。在與毛細血管接觸的肺泡囊中，氣體交換的總面積為70m2

呼吸是借大氣與肺泡之間的壓力差進行的。當膈肌收縮，使肌肉向腹腔的方向下移，此時，肋間肌收縮，使肋骨向上向外移動，便擴大了胸廓，引起肺內(nèi)壓力下降，便吸入空氣。吸氣完畢，肌肉松弛，牽張的組織回縮至其原來的長度。隨著胸腔與肺容積的縮小，肺氣泡的壓力上升超過大氣的壓力，呼氣即被排出

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.3呼吸1.外呼吸肺內(nèi)氣體的總量包括4部分

潮氣量：一次呼吸中進入或排出肺部的氣量。在安靜狀態(tài)下，潮氣量為500mL左右

補吸氣量：在潮氣量之外再吸入的氣體量，大約為1500~2200mL

補呼氣量：在潮氣量之外再呼出的氣體量．，大約為900~1200mL

余氣量：在最大呼氣之后肺內(nèi)仍殘留的余氣

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.3呼吸1.外呼吸經(jīng)最大深吸氣后，作最大呼氣時所呼出的氣量叫肺活量肺活量=潮氣量+補呼氣量+補吸氣量

成年人的肺活量的平均值約為：男性3500~4000mL；女性2500~3500mL；訓(xùn)練有素的運動員可達5000mL

肺活量與最大氧耗量呈線性關(guān)系。它與人的性別、年齡、體表面積、身高體重、呼吸肌發(fā)達程度及肺和胸壁的彈性有關(guān)，個體差異較大。此外，肺活量還受體位變化的影響

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.3呼吸1.外呼吸肺通氣量指單位時間內(nèi)吸入（或呼出）的氣量。以每分鐘體積為單位計量的稱為每分鐘通氣量每分鐘通氣量=潮氣量（呼吸深度）×呼吸頻率（升）安靜時，成年人呼吸深度為400~1500mL，呼吸頻率為16~20次/min。勞動或運動時，呼吸頻率隨勞動強度而增加，每分鐘可達40~45次

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.3呼吸2.內(nèi)呼吸肺內(nèi)氣體交換

來自身體各組織的靜脈血，具有高CO2和低O2，當其經(jīng)過肺毛細血管時，透過一層極薄的組織釋放出二氧化碳并獲得氧氣

其原理是：空氣中的氧分壓高于血液中的，所以氧進入血液；而血液中的二氧化碳分壓高于空氣中的，因此，二氧化碳從血液中放出。當肺泡和毛細血管與空氣的分壓相等時，氣體交換便停止

安靜時，假定能量物質(zhì)只是葡萄糖，則每分鐘有200mL氧氣進入機體細胞

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.3呼吸2.內(nèi)呼吸組織氣體交換

在動脈血液中，大約占總量1.5%的氧呈物理溶解在血漿中，而占總量98.5%的氧則與血紅蛋白呈化合狀態(tài)。溶解在血漿中的氧是游離的，可對血管施加壓力，進入細胞間液；氧合血紅蛋白，在血液中呈游離狀態(tài)的，不能直接進入細胞組織間液。但是，非游離氧可使更多的肺泡中的氧吸入血液中

氧和血紅蛋白的結(jié)合和解離是可逆反應(yīng)，（氧合血紅蛋白）當血液經(jīng)過肺泡時，血紅蛋白迅速和氧結(jié)合，而當血液經(jīng)過氧壓較低的組織時，氧合血紅蛋白又迅速解離釋放出氧。脫氧血紅蛋白呈紫藍色，如果皮膚出現(xiàn)這種顏色，表明血中缺氧，叫做發(fā)紺

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.3.3呼吸2.內(nèi)呼吸組織氣體交換

二氧化碳從組織細胞進入血液也是以溶解和化合兩種方式來運輸?shù)?。溶解的量約占6%，其余的量為化合。有87%與強鹽基如鈉和鉀結(jié)合成碳酸氫鹽，有7%與血紅蛋白結(jié)合氨基甲酸血紅蛋白。兩者既能迅速結(jié)合又能迅速解離，也是可逆反應(yīng)

在體循環(huán)的過程中，當動脈血液流經(jīng)組織細胞的毛細血管時，仍按氣體分壓差的規(guī)律決定氧和二氧化碳的擴散方向。當運動強度增加，氧耗增加，二氧化碳的產(chǎn)生也多，細胞膜兩側(cè)兩種氣體的分壓差更懸殊，對氧透入組織和二氧化碳排入血液更為有利

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY二氧化碳氧氣肺泡SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4能量代謝能量代謝概述勞動強度SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.1能量代謝概述能量供應(yīng)能量代謝的測定方法能量代謝與能量代謝率SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.1能量代謝概述1.能量供應(yīng)人在作業(yè)過程中所需要的能量，是分別由三種不同的能源系統(tǒng)——ATP-CP（三磷酸腺苷-磷酸肌酸）系統(tǒng)、乳酸能系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)提供的三個系統(tǒng)的供能狀況與體力勞動的關(guān)系如下頁所示

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY名稱代謝需氧狀況供能速度能源物質(zhì)產(chǎn)生ATP的量體力勞動類型ATP-CP系統(tǒng)無氧代謝非常迅速CP很少勞動之初和極短時間內(nèi)的極強體力勞動的供能有限乳酸能系統(tǒng)無氧代謝迅速糖原糖原有限短時間內(nèi)強度大體力勞動的供能有氧氧化系統(tǒng)有氧代謝較慢糖原、脂肪、蛋白質(zhì)幾乎不受限制持續(xù)時間長、強度小的各種勞動供能供能狀況與體力勞動的關(guān)系SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.1能量代謝概述2.能量代謝的測定方法人體能量的產(chǎn)生和消耗稱為能量代謝

能量代謝的測定方法有直接法和間接法兩種。目前一般采用間接法

間接法的基本原理是，能量代謝可通過人體的氧耗量反映出來，因此，首先測得單位時間內(nèi)糖、脂肪等能源物質(zhì)在體內(nèi)氧化時的氧耗量和二氧化碳的排出量，求得兩者之比（呼吸商），由此在推算某一時間或某項作業(yè)所消耗的能量

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.1能量代謝概述2.能量代謝的測定方法通常能耗量以焦耳（J）表示

氧耗量有兩種表示方法。一種是以每分鐘所消耗的氧氣的體積表示，即每分鐘耗氧多少升（L/min）；另一種是以人每千克體重每分鐘消耗多少立方厘米氧氣表示[cm3/（kg·min）]

這兩種表示方法可以通過下式換算：1L/min=W×10-3cm3/（kg·min）W——體重（kg）SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.1能量代謝概述2.能量代謝的測定方法從事勞動所需要的能量，最終來源于糖、脂肪、蛋白質(zhì)的氧化分解。在能源物質(zhì)的氧化分解過程中，人體必須不斷地吸入氧，并不斷地排出二氧化碳。不同的能源物質(zhì)在體內(nèi)氧化時，其呼吸商是不同的。同時，各種能源物質(zhì)在體內(nèi)氧化時，每消耗1L氧所產(chǎn)生的熱量（氧熱價）也是不同的

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.1能量代謝概述3.能量代謝與能量代謝率人體代謝所產(chǎn)生的能量等于消耗于體外做功的能量和在體內(nèi)直接、間接轉(zhuǎn)化為熱的能量的總和在不對外做功的條件下，體內(nèi)所產(chǎn)生的能量等于有身體發(fā)散出的能量，從而使體溫維持在相對恒定的水平上

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.1能量代謝概述3.能量代謝與能量代謝率能量代謝分為三種，即基礎(chǔ)代謝、安靜代謝和活動代謝

基礎(chǔ)代謝：人體代謝的速率，隨人所處的條件不同而異。生理學(xué)將人清醒、靜臥、空腹（食后10h以上）、室溫在20℃左右這一條件定為基礎(chǔ)條件。人體在基礎(chǔ)條件下的能量代謝稱為基礎(chǔ)代謝。單位時間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝量就叫做基礎(chǔ)代謝量。它反映單位時間內(nèi)人體維持最基本的生命活動所消耗的最低限度的能量。更常用的指標是基礎(chǔ)代謝率，通常以每小時每平方米體表面積消耗的熱量來表示，記作J/(h·m2)

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.1能量代謝概述3.能量代謝與能量代謝率能量代謝分為三種，即基礎(chǔ)代謝、安靜代謝和活動代謝

安靜代謝：是指作業(yè)或勞動開始之前，僅僅為了保持身體各部位的平衡及某種姿勢條件下的能量代謝。安靜代謝量包括基礎(chǔ)代謝量。測定安靜代謝量，一般是在作業(yè)前或作業(yè)后，被測者坐在椅子上并保持安靜狀態(tài)，通過呼氣取樣采用呼氣分析法進行的。安靜狀態(tài)可通過呼吸次數(shù)或脈搏數(shù)判斷。通常也可以常溫下基礎(chǔ)代謝量的120%作為安靜代謝量。與基礎(chǔ)代謝率類似，一般也用安靜代謝率作為常用的指標。

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.1能量代謝概述3.能量代謝與能量代謝率能量代謝分為三種，即基礎(chǔ)代謝、安靜代謝和活動代謝

活動代謝：亦稱為勞動代謝、作業(yè)代謝或工作代謝。它是人在從事特定活動過程中所進行的能量代謝。體力勞動是使能量代謝亢進的最主要的原因。因為在實際活動中所測得的總能量代謝，即實際代謝，不僅包括活動代謝，也包括基礎(chǔ)代謝與安靜代謝，衡量時一般使用代謝率指標，如下式所示活動代謝率=實際代謝率－安靜代謝率

活動代謝率用每分鐘內(nèi)每平方米體表面積所消耗的能量表示，記作J/(min·m2)?；顒哟x與體力勞動強度有直接對應(yīng)關(guān)系。它對于勞動管理、勞動衛(wèi)生具有極為重要的意義，是計算勞動者一天中所消耗的能量以及計算需要營養(yǎng)補給的熱量的依據(jù)，也是評價勞動負荷合理性的重要指標影響人體作業(yè)時能量代謝的因素很多，如作業(yè)類型、作業(yè)方法、作業(yè)姿勢、作業(yè)速度等

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.1能量代謝概述3.能量代謝與能量代謝率相對能量代謝率

體力勞動強度不同，所消耗的能量不同。由于勞動者性別、年齡、體力與體質(zhì)方面存在差異，從事同等強度的體力勞動，消耗的能量亦不同為了消除勞動者個體之間的差異因素，常用活動代謝率與基礎(chǔ)代謝率之比，即相對能量代謝率來衡量勞動強度的大小RMR=活動代謝率/基礎(chǔ)代謝率=（作業(yè)時實際代謝率－安靜代謝率）/基礎(chǔ)代謝率

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.2勞動強度國外的勞動強度分級中國的勞動強度分級最大能量消耗界限SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.2勞動強度勞動強度是以作業(yè)過程中人體的能耗量、氧耗量、心率、直腸溫度、排汗率或相對代謝率等作為指標分級的由于最緊張的腦力勞動的能量消耗一般不超過基礎(chǔ)代謝的10%，而體力勞動的能量消耗可高達基礎(chǔ)代謝的10~25倍，因此，以能量消耗或相對代謝率作為指標制訂的勞動強度分級，只適用于以體力勞動為主的作業(yè)

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.2勞動強度1.國外的勞動強度分級國外常用的克里斯坦森（Christensen）標準是以能耗量和氧耗量作為分級標準來劃分不同勞動強度的如下表所示。該標準所依據(jù)的為歐美人的平均值，即體重70kg、體表面積1.84m2。所分等級為輕、中等、強、極強、過強共五級勞動強度級輕中等強極強過強能耗下限（kcal/min）2.5（10.5）5.0（20.9）7.5（31.4）10.0（41.9）12.5（52.3）氧耗量下限（L/min）0.51.01.52.02.5表4-3按能耗和氧耗分級的勞動強度指標

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.2勞動強度1.國外的勞動強度分級對于中國，該標準顯得過高。因此，有人建議將該標準按中國人體表面積減去5%~20%，作為標準

除此之外，國際勞工局、日本勞動科學(xué)研究所也各有標準，其中，由于中國人體素質(zhì)與日本比較接近，故有較大的參考價值，具體請參考其他書籍。日本通常是以能量代謝率RMR作為評價勞動強度標準的

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.2勞動強度2.中國的勞動強度分級中國于1983年制訂了按勞動強度指數(shù)劃分的《體力勞動強度分級》國家標準（GB3869-83），如表4-4所示。該標準是以勞動時間率和工作日平均能量代謝率為標準制訂的，能比較全面地反映作業(yè)時人體負荷的大小

勞動強度級別勞動強度指數(shù)Ⅰ≤15Ⅱ～20 Ⅲ～25 Ⅳ＞25表4-4體力勞動強度分級

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.2勞動強度2.中國的勞動強度分級勞動強度指數(shù)的計算公式為：I=3T+7M式中：I——勞動強度指數(shù)；T——勞動時間率；M——8h工作日能量代謝率；3——勞動時間率計算系數(shù)；7——能量代謝率計算系數(shù)

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.2勞動強度2.中國的勞動強度分級表4-4中各級別的8h工作日平均能耗值分別為：Ⅰ級——3570kJ/人，相當于輕強度勞動；Ⅱ級——5578kJ/人，相當于中等強度勞動；Ⅲ級——7333kJ/人，相當于重強度勞動；Ⅳ級——11340kJ/人，相當于很重強度勞動

勞動時間率為一個工作日內(nèi)凈勞動時間（即除休息和工作時間持續(xù)1min以上的暫停時間外的全部活動時間）與工作日總時間的比，以百分比表示，即工作日內(nèi)凈勞動時間/工作日總工時（%）?？赏ㄟ^抽樣測定，取其平均值

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.2勞動強度2.中國的勞動強度分級能量代謝率M的計算方法是：將某工種一個工作日內(nèi)各種活動和休息加以歸類，求出各項活動與休息時的能量代謝率，分別乘以相應(yīng)的累計時間，最后得出一個工作日各種活動和休息時的合計能量消耗總值，再除以工作日總工時，即得出工作日平均能量代謝率

各項活動與休息時的能量代謝率用式（4-13）~（4-16）計算

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY4.4.2勞動強度2.中國的勞動強度分級當每分鐘肺通氣量3.0~7.3L時采用（4-13）（4-14）式；每分鐘肺通氣量8.0~30.9L時采用（4-15）（4-16）式；每分鐘肺通氣量7.3~8.0L時則采用兩式的平均值

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