勞動生理及人類工效學

勞動生理與人類工效學

WorkPhysiologyandErgonomics華中科技大學同濟醫(yī)學院勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學系楊磊WorkingconditionWhataretheydoing?（界面）WorkingconditionOpenoperation---normaloneMinimuminvasiveoperation,goodorbad?towhom?勞動生理學勞動生理學研究一定勞動條件下人的器官和系統的功能LehreundWissenschaftvonderFunktionmenschlicherOrganeoderOrgansystemeunterdenbesonderenBedingungenvonArbeitundArbeitsumwelt---vonLaurigausdemBuchErgonomie勞動生理學勞動條件在這里指勞動任務、勞動場所、勞動對象、工作設備及工作環(huán)境等。勞動條件會對勞動者的器官和系統產生影響，二者間的相互關系是勞動生理學研究的核心問題?？蓮臋C體反應的強度和持續(xù)時間來測定勞動條件對機體的影響，然后歸納和評價，最終用于勞動設計。方法上有一系列環(huán)節(jié)：測定-歸納-評價-設計應用。顯然，勞動生理學與職業(yè)醫(yī)學乃至工程學有密切關系。一、勞動能量代謝肌肉活動的能量來源作業(yè)時候氧消耗的動態(tài)變化勞動能量代謝與勞動強度分級能量攝入與消耗ATP+H2OADP+Pi+23.9kJ/molCP+ADPCr+ATP肌肉活動可直接利用的能量及其來源氧消耗動態(tài)變化－概念●

氧需（oxygendemand）勞動一分鐘所需要的氧量●

氧債（oxygendebt）氧需與實際供氧不足的量●最大攝氧量（maximumoxygenuptake）血液在一分鐘能供應的最大氧量氧債及其補償能量代謝與勞動強度中等強度作業(yè)大強度作業(yè)極大強度作業(yè)各類活動能量消耗體力勞動時機體的調節(jié)與適應神經系統：主觀能動性；動力定型心血管系統：心率；血壓；血液再分配；成分呼吸系統：肺通氣量；呼吸次數排泄系統：腎臟；汗腺體溫：深部體溫腦力勞動時的生理變化與體力勞動相比較而言，腦力勞動的一個顯著特點在于處理信息（information），有時要交付出新的信息。注意和記憶

attentionandmemory工作記憶（workingmemory）：一種以不穩(wěn)定形式初始和短暫地儲存信息的記憶。長期記憶：也稱為第二級或第三級記憶，長期記憶儲存大量的知識，其內容是抹不掉的。腦力勞動的職業(yè)衛(wèi)生勞動者勞動工具工作任務（？信息通量）工作環(huán)境工作組織

信息冗余度（informationredundancy）：它表示信號所攜帶的實際信息量低于它可能攜帶最大信息量的程度。多余的信息可保證勞動者能夠檢查和確認信息，應保持適量的信息冗余度。H?hevonZeichenvereinfachtnachDIN66234fürBeobachtungsabst?nde>500mmWiehochmüssenZeichensein,umzuverl?ssiggelesenwerdenzuk?nnen?Beobachtungsabstand(mm)200(mm)

ausführbarund gef?hrdungsarm?FragenzurAnwendungergonomischerPrinzipien工效學原則應用:考慮的問題(某項工作)是否可執(zhí)行且無危險？文字信號應該多高(大小)，以便能準確地閱讀呢？觀看距離(mm)200(mm)根據DIN66234的簡化公式，適于觀看距離>500mm

勞動負荷的評價勞動（work）：人為了一定目的而從事的一切活動。勞動負荷評價（workloadevaluation）:目的在于把負荷維持在一個適當的水平，以便有效地完成工作任務又不損害健康。勞動和作業(yè)類型腦力勞動體力勞動靜力作業(yè)動力作業(yè)反復性操作高過頭頂的作業(yè)靜力和動力作業(yè)靜力作業(yè)（staticwork）：也叫靜態(tài)作業(yè)，主要依靠肌肉等長性收縮（isometriccontraction）來維持一定體位，使機體和四肢關節(jié)保持不動所進行的作業(yè)。靜力和動力作業(yè)其特點是能耗水平一般不高，肌肉卻容易疲勞。在作業(yè)停止數分鐘后，氧耗不下降反而先升高再逐漸下降。動力作業(yè)則與靜力作業(yè)相反作業(yè)類型示意圖靜力作業(yè)作業(yè)類型動力作業(yè)(dynamicwork)：即在保持肌張力不變，等長性收縮情況下，肌肉交替收縮和舒張，使關節(jié)活動來進行的作業(yè)。動力作業(yè)又可分為重動力作業(yè)和輕動力作業(yè)反復性作業(yè)（repetitivework）：又稱輕動力作業(yè)，參與作業(yè)的是一組或多組小肌群，其量小于全身肌肉總量的1/7，肌肉收縮頻率高于15次/分鐘，能耗不高，卻容易疲勞。作業(yè)類型作業(yè)類型高抬舉作業(yè)（overheadwork）：手舉過頭頂來完成某項操作，一是靜力作業(yè)成分，二是心臟與工作肌的靜水壓，導致心血管高度應激，工作肌乃至全身容易疲勞。高過頭頂的作業(yè)—Overhead?Ergonomicdesign

Overheadwork?勞動負荷評價勞動者勞動對象（物質、能量和信息）勞動工具勞動環(huán)境

勞動系統產品負荷與應激

StressandStrain負荷（stress）：負荷指勞動系統對機體生理心里總的需求和壓力，它強調外界因素和狀態(tài)。應激（strain）：指負荷對個體的影響，它強調機體內部的生物過程和反應。人的特性

（humancharacteristics）勞動負荷評價

現在認識到，勞動負荷過高或者過低都不好：負荷過高會降低作業(yè)的質量和水平，引起機體疲勞甚至損害。負荷過低會降低作業(yè)者的警覺性，使其感到單調、無興趣，也影響作業(yè)能力。體力與腦力勞動均如此，適宜水平：勞動負荷的適宜水平可以理解為在該負荷下能夠連續(xù)勞動八小時，不至于疲勞，長期勞動也不損害健康的衛(wèi)生學限值。一般認為，勞動負荷的適宜水平約為最大攝氧量的1/3。以能量代謝計，在男女分別為17kJ/min和12kJ/min。心率則為安靜時的心率再加上40次/分鐘衛(wèi)生標準、安全限值

有現代勞動（modernwork）的說法。一般而言，體力勞動減少，而越來越常見的是所謂感覺運動式勞動、反應式勞動。例如：視屏顯示終端（visualdisplayterminal,VDT）。美國1987年1.5千萬臺VDT投入使用，1990年增加到7千萬臺，2000年增加到1億臺。瑞典2002年報道，68%和63%的男子和婦女在日常工作中使用計算機。還有流水線裝配、駕駛、警衛(wèi)和監(jiān)控等。在這種現代勞動的過程，體力勞動已經消失或為機械所取代，體力不再是主要問題，而是要求勞動者吸收和加工信息，精確地移動手臂、手指來完成某項操作。對腦力和視覺器官的要求、反復性操作、靜態(tài)作業(yè)、勞動姿勢和時間壓力（timepacing）等勞動負荷似乎更為突出。勞動內容和方式的變化勞動負荷評價的指標與方法客觀方法a體力勞動：能量代謝、心率、肌電、肌酸激酶、激素b腦力勞動：心率、瞳孔測量、心率變異性、腦誘發(fā)電位主觀方法a體力勞動：調查表、談話、Borg量表b腦力勞動：Cooper-Harper量表、NASA負荷指數觀察方法工作活動分析法（AET:ArbeitswissenschaftlicheErhebungsverfahrenzurT?tigkeitsanalyse）工作姿勢系統分析法（OWAS:theOvakoworkpostureanalyzingsystem）WorkloadevaluationfromInstitutfürArbeitsphysiologieanderUniversit?tDortmund韓國銀行職員的工作EMG應用研究簡介

勞動生理與人類工效學實驗室，同濟人類工效學實驗室，同濟0.0778420.0564930.1332490.2454920.0742630.0643720.1543090.216730.0701560.0549080.1557730.1837450.0814160.0569210.1654080.1865530.0776450.0612380.142620.1863270.0793060.0695430.1327650.2118410.0738630.0509120.1333760.2276710.0714540.0531710.1601980.2252230.0801890.0510350.1743670.1903980.0758180.0632770.1466150.2398480.0805480.0397170.1643640.233520.0957410.0661170.1435580.2549410.0812580.0643160.1540650.2654520.0776690.0591360.1521160.2394720.0737170.0598750.138010.2368280.0878040.0641770.1541970.2386820.0774030.0610620.1434660.2412850.0692460.0572210.1614630.22676A/D轉換人類工效學實驗室，同濟原始肌電圖:RMS值與時間的曲線:MVC%與時間的曲線:MVC%＝RMS/MVC×100％人類工效學實驗室，同濟肌電測定分析指標1.時域（timedomain）：幅度（amplitude）及其隨時間的變化電活性（electricalactivity,EA），通過檢波而得到電活性指標（總功率）：．．．（公式-1）均方根值（rootmeansquare,RMS）系幅度的一個基本指標：．．．（公式-2）肌肉活動性（muscularactivity,ACT），經時間信號的微分而得：．．．（公式-3）2.頻域（frequencydomain）：肌電信號的能量在不同頻率的變化。中心頻率（centerfrequency），包括中位頻率（medianfrequency）和平均頻率（meanfrequency）。勞動姿勢負荷研究勞動姿勢負荷

-多瞬間點調查(Multimomentverfahren)搬舉技巧搬舉技巧搬舉作業(yè)因素Factorsoflifting

圖肌電MVE%隨搬舉次數的變化傘兵---踝關節(jié)損傷傘兵---踝關節(jié)損傷高處跳下---傘兵訓練科目腦力勞動負荷的評價

Mentalworkloadevaluation心率變異性（HRV）作業(yè)能力

（Workcapacity）作業(yè)能力的影響因素與改進措施社會心理個體（年齡、性別．．．）環(huán)境工作條件疲勞與休息鍛煉和練習疲勞

Fatigue

Ermüdung疲勞是體力和腦力效能（functionalefficiency）的減弱，取決于工作負荷的強度和持續(xù)時間，經過適當休息又可恢復。疲勞也可以理解為一種狀態(tài)：原來可輕松完成的工作，現在卻要花費很大精力才能應付，且取得的成果越來越小。圖疲勞時身體移動的曲線復原

Recovery

Erholung復原作為疲勞的對立物，是克服疲勞的負面影響：下降的功能經復原得以恢復，降低的能量-具體講身體的力量重新得以儲備；物理-化學的變動-具體講人體內平衡狀態(tài)紊亂得以糾正；調節(jié)和協調機制的影響得到去除；情緒和活動的抑制得以制止?；謴?Recovery)工間休息

break

Pause工休可理解為在工作班期間兩個工作活動之間的工作中斷。在實用勞動生理學，它指在生理和心理上有作用的那樣一種休息。從有效的復原而言，工休還涉及不同的時間層面。。。H.Luczak復原圖工間休息中復原的作用人體生物節(jié)律人類工效學

人類工效學（Ergonomics）利用解剖學、生理學、心理學和工程學的知識和方法來研究人與職業(yè)的相互關系，旨在促進這種關系的和諧與統一。人機器

工效學設計

界面（interface）培訓工效學的主要任務歷史概況1950年英國科學家建立一個學會，Murrell建議用Ergonomics這個術語1857年Jastrzebowski在波蘭文出版物最早使用這個詞匯。他把工效學定義為：“人勞動的科學”?！币宰钚〉南?，最高的滿意度來為個人和公眾換取最大利益的科學”。歷史概況Ergonomics由兩個希臘語的詞根組成:Ergon=勞動,工作Nomos=規(guī)律,規(guī)則關于人勞動的科學以最小的花費換取最豐碩的成果人類工效學的不同稱呼:美國:humanfactorshumanengineering工效學有關學科生物力學(Biomechanics)人體測量學(Anthropometry)機器制造(Machinebuilding)醫(yī)學(Medicine)a.解剖(Anatomy)b.生理(Physiology)概念

生物力學是生物系統的力學，把生物力學的原理應用于生物系統（Y.C.Fung,1981）。職業(yè)生物力學（Occupationalbiomechanics）應用生物力學的原理來研究工作需求對工人動力學和運動學方面的影響。行動限值的計算公式：

AL=行動限值（actionlimit），以牛頓（N）表示，它不是一個固定值，而是取決于公式中諸因素。MPL最大允許限值，MPL=3╳ALActionlimit須要采取預防措施的這樣一種限值（action

limit,AL）。在此，英文“action”譯作“須采取措施的”，此含意在英文文獻普遍。注釋：NIOSH規(guī)定建立在兩個水平上：行動限值（actionlimit，AL）和最大允許限值（maximumpermissiblelimit，MPL）。研究表明：若超過AL，工人受傷害的危險性增加；處于AL時，脊柱L5/S1處的壓力約3400N，多數人都能耐受；此時的能量消耗為14.64kJ/min；多數勞動者（男99%，女75%）能提舉起AL時的重量。若超過MPL，肌肉骨骼受傷害的危險性明顯增加；處于MPL時，L5/S1處受到的壓力可超過6400N，這是多數工人不能耐受的；此時的能消耗量至少為20.92kJ/min；僅25%的男工和少于1%的女工能在MPL以上進行工作。根據這兩個水平，可將提舉搬運勞動的負荷分為三個級別：①超過MPL，該搬舉負荷是不能接受的，應重新設計工作。②處于AL和MPL間，此時必需有指導和工程上的措施（如就業(yè)前體檢篩選、訓練和工作重新設計)，否則也是不可接受的。③低于AL，對多數工人只具有一般的的危險性（normalrisk）。人體測量（Anthropometry）

以物理量綱對人的研究，它包括人體特性的測量例如：身材、寬、圍長、解剖位點間的距離和肌力。人體測量還包括身體節(jié)段的質量、節(jié)段的重心和關節(jié)移動的范圍。工效學設計

Ergonomicdesign工效學設計

Ergonomicdesign工效學設計

Ergonomicdesign圖不同高度桌子打字時肩部肌肉活動的EMG測定，示為最大隨意收縮的EMG百分比。A:理想高度；B:太高，使得肩聳高；C:太高，不得不外展手臂（Hagberg,1981）。圖外展15-20°(b)和彎曲25°(a)是可以接受的（Engdahl,1978）一般原則工作場所主要類型

（Categoriesofworkplace）坐式(sitting)站式(standing)又坐又站(sit/stand)工效學標準、規(guī)則上個世紀60年代末，德國社會開展“爭取高質量生活”的討論。1969年提出”勞動生活人性化”的問題。1973年德國在聯邦政府聲明強調它是首要的工作任務。1974年德國的兩個部（勞動與社會秩序部、研究與技術部）開始實施其研究計劃。其中，對勞動設計提出了這４項要求（標準）。工效學標準、規(guī)則可執(zhí)行性Ausführbarkeit忍受性Ertr?glichkeit期望性Zumutbarkeit滿意性ZufriedenheitBeibestimmungs-gem??erVerwendungmüssenBel?stigung,ErmüdungundpsychischeBelastungdesPersonalsunterBerücksichtigungder

ergonomischenPrinzipien

aufdasm?glicheMindestma?reduziertwerden.GrundlegendeSicherheits-undGesundheitsanforderungenfürden