人體工程學(xué)第二講

人體工程學(xué)第二講第一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

古代制作兵器時(shí)，要考慮大小合手、長(zhǎng)短適中?！鳚h《周禮·考工記》第二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六人體生理系統(tǒng)信息傳遞系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)能量代謝系統(tǒng)2.人體測(cè)量方法生理學(xué)測(cè)量方法心理學(xué)測(cè)量評(píng)價(jià)法

第三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

人體生理系統(tǒng)

人機(jī)工程學(xué)研究的中心是人，因此在研究人體工程學(xué)時(shí)，必須了解人體自身的特性。人的機(jī)能可分為植物性機(jī)能和動(dòng)物性機(jī)能。前者是生存所必須的營(yíng)養(yǎng)吸收、排泄、生殖等相關(guān)的機(jī)能；后者則是動(dòng)物所特有的感覺運(yùn)動(dòng)機(jī)能。植物性機(jī)能：消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)等。動(dòng)物性機(jī)能：感覺系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及進(jìn)行兩者之間情報(bào)交換的神經(jīng)系統(tǒng)。第四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六一、信息傳遞系統(tǒng)（一）感覺系統(tǒng)來自體內(nèi)外的環(huán)境刺激通過眼、耳、皮膚等感覺器官產(chǎn)生信號(hào)脈沖通過神經(jīng)系統(tǒng)傳遞到大腦中樞而產(chǎn)生感覺意識(shí)。感覺性質(zhì)的識(shí)別稱為知覺。識(shí)別出被知覺的事物稱為認(rèn)知。第五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

感覺具有以下主要性質(zhì)：

1、適宜刺激：感覺器官只對(duì)相應(yīng)的刺激起反應(yīng)。這樣的刺激叫做該感覺器官的適宜刺激。

2、適應(yīng)：感覺器官接受刺激后，若刺激強(qiáng)度不變，則經(jīng)過一段時(shí)間后，感覺逐漸變?nèi)?，這種現(xiàn)象叫適應(yīng)。不同的感覺器官，其適應(yīng)的速度和程度不同，觸覺和壓覺適應(yīng)最快。對(duì)光的適應(yīng)分明適應(yīng)和暗適應(yīng)，明適應(yīng)是只從暗處進(jìn)入明處的適應(yīng)過程，暗適應(yīng)則是相反，明適應(yīng)要快于暗適應(yīng)。3、特殊感覺和投射：各種感覺刺激所到達(dá)的感覺中樞部位都不同，因而能產(chǎn)生各種不同性質(zhì)的感覺，這叫特殊感覺。但是被認(rèn)知的感覺雖然是在感覺中樞部位產(chǎn)生，但是意識(shí)卻是在被刺激的部位出現(xiàn)，這種現(xiàn)象叫感覺的投射。正是由于人類有這一感覺特性，上肢被截肢的人也具有上肢的特殊感覺（幻肢）。

4、余覺：刺激取消后，感覺可存在一極短時(shí)間，這種現(xiàn)象叫余覺。例如：每秒１００次閃爍的熒光燈給人的感覺是連續(xù)的光源，還有電影等都是利用余覺這一生理現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)的。第六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六5、錯(cuò)覺：與客觀事物不相符的錯(cuò)誤知覺。人的外感官一般都會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)覺現(xiàn)象（例如，錯(cuò)視覺、錯(cuò)聽覺、錯(cuò)嗅覺等）。在人的錯(cuò)覺現(xiàn)象中，錯(cuò)視覺最為明顯。錯(cuò)視覺中，有圖形錯(cuò)覺、透視錯(cuò)覺、光影錯(cuò)覺、空間錯(cuò)覺等。它們與各種設(shè)計(jì)（工業(yè)設(shè)計(jì)、室內(nèi)與建筑設(shè)計(jì)、家具設(shè)計(jì)、廣告設(shè)計(jì)等）關(guān)系非常密切。當(dāng)我們把注意只集中于線條圖形的某一因次時(shí)（例如，如它的長(zhǎng)度、彎曲度、面積或方向），由于各種主客觀因素的影響，有時(shí)感知到的結(jié)果與實(shí)際的刺激模式是不相符的。這些特殊的情況被稱為“幾何圖形錯(cuò)覺”。多數(shù)情況下，錯(cuò)覺在有規(guī)則的圖形中表現(xiàn)得最為明顯。第七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六6、視覺：視覺是由眼睛、視神經(jīng)及視覺中樞共同完成的。第八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六視野眼睛能看到的空間稱為視野第九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（1）視力:視力一般用能分辨的最小視角（分）的倒數(shù)表示，例如如果能分辨物體的最小視角為1分時(shí)，其視力為1，最小視角為0.5分時(shí)，其視力為2。（2）眼睛的聚焦能力：眼睛的晶狀體的厚度能隨視距而自我調(diào)節(jié)，事實(shí)上就是聚焦的能力。視點(diǎn)從無限遠(yuǎn)點(diǎn)（遠(yuǎn)點(diǎn)距離）到眼前的點(diǎn)（近點(diǎn)距離），晶狀體能自動(dòng)改變曲率而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦。隨著年齡的增加或者視覺疲勞的出現(xiàn)，晶狀體的屈曲能力下降，而使得近點(diǎn)距離增大，即所謂的遠(yuǎn)視。隨著年齡的增加，眼球的調(diào)節(jié)能力將會(huì)降低，最明顯的變化是最短聚焦距離（近點(diǎn)）變遠(yuǎn)了，同時(shí)眼睛調(diào)節(jié)所需的時(shí)間也延長(zhǎng)了。

第十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（3）視野：注視一點(diǎn)，使視軸固定時(shí)所能看到的范圍稱為靜視野。視野因視野區(qū)域的色彩不同而不同。以綠、紅、藍(lán)、黃、白的順序依次變寬。第十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（4）明適應(yīng)和暗適應(yīng)：明適應(yīng)和暗適應(yīng)是人對(duì)外界刺激的兩種適應(yīng)形式。明適應(yīng)比暗適應(yīng)的速度快，明適應(yīng)一般1分鐘左右即可完成，而暗適應(yīng)可長(zhǎng)達(dá)30分鐘。在進(jìn)行有關(guān)視覺環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮視覺區(qū)光環(huán)鏡的均一性，特別是對(duì)于視覺作業(yè)區(qū)要避免過度的明暗差，以減少視覺疲勞，保證作業(yè)安全。第十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（5）色覺

光是一種電磁波，不同波長(zhǎng)的光波刺激視網(wǎng)膜可產(chǎn)生不同的色覺。關(guān)于色覺的機(jī)理有多種學(xué)說，但這些學(xué)說都不能完全解釋色覺生理現(xiàn)象。色覺學(xué)說中，Young-Helmholtz的三色學(xué)說比較有名。三色學(xué)說假定人體有對(duì)紅綠藍(lán)三種刺激興奮的錐體細(xì)胞，所有色彩感覺都由它們的不同興奮程度而產(chǎn)生，科研人員也確實(shí)發(fā)現(xiàn)了對(duì)紅綠藍(lán)光刺激響應(yīng)最強(qiáng)的三種錐體細(xì)胞。不過三色學(xué)說解釋不了全色盲現(xiàn)象，按照三色學(xué)說，全色盲也應(yīng)當(dāng)能知覺至少一種色彩。

第十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（6）向光性向光性也是人類視覺的一種特性。對(duì)于光亮不同的出入口，陌生人總是趨于選擇光亮的出入口。這種向光性在建筑與室內(nèi)設(shè)計(jì)中非常重要。例如在室內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)，利用向光性，進(jìn)行局部照明提高局部商品或空間的亮度，可改變?nèi)说淖⒁饬?，起到誘導(dǎo)、展示或掩蓋的作用。提高室內(nèi)墻面和家具的照度還可減少棚頂較低的壓抑感。第十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六7、聽覺（1）聽覺系統(tǒng)：嚴(yán)格地說人耳中只有內(nèi)耳的耳蝸起司聽作用，外耳、中耳及內(nèi)耳的其它部分都是聽覺的輔助部分。人耳的基本構(gòu)造見圖。外界的聲波通過外耳傳至鼓膜引起鼓膜振動(dòng)，然后通過杠桿系統(tǒng)（錘骨，砧骨，聽小骨，聽小肌）引起耳渦中淋巴液及其底膜的振動(dòng)，使基底膜中的毛細(xì)胞發(fā)生興奮。在這里聲波的機(jī)械能被轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)纖維的脈沖，然后再傳至大腦皮層聽覺中樞產(chǎn)生聽覺。第十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（２）聽力：聲音的強(qiáng)弱常用聲壓級(jí)表示，單位是分貝，聲壓級(jí)由下式計(jì)算得出：

S＝20lgP／P0式中：Ｓ－聲壓級(jí)（ｄＢ，分貝）Ｐ－聲音的壓力N/m2Ｐ0-基準(zhǔn)聲壓，2×10-5N/m2Ｐ0是年輕的成年人（２０歲左右）對(duì)１０００Ｈｚ單頻音的平均最小可聽閾音壓。人的聽力隨年齡的增加而逐漸降低。第十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（３）方向敏感度及掩蔽效應(yīng)：人耳具有立體聲效應(yīng)，或稱雙耳效應(yīng)，在５０～７０dB時(shí)這種效應(yīng)取決于下列條件：a.時(shí)差△ｔ＝ｔ2－ｔ1：ｔ2、ｔ1分別為聲源聲音傳至兩耳所需的時(shí)間，根據(jù)△ｔ和響度差，人耳能正確的判斷聲源方向。b.頭部掩蔽和反射效應(yīng)：由于頭部的阻擋和衰減，造成兩耳聲音頻譜的差異。聲音的掩蔽是指一個(gè)聲音被另一個(gè)聲音所掩蓋的現(xiàn)象。一個(gè)聲音的聽閾因另一個(gè)聲音的掩蔽作用而提高的現(xiàn)象成為掩蔽效應(yīng)。第十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六8、味覺、嗅覺味覺器官主要是舌頭上的味蕾，被唾液溶解的物質(zhì)刺激味蕾而產(chǎn)生味覺。味覺有甜、酸、苦、咸，其余都是這四種混和而成。這是Henning.H（1916）提出的學(xué)說。雖然很簡(jiǎn)單，但除了辛味和澀味外，其余味道用該學(xué)說基本可得到解釋。嗅覺器官是鼻內(nèi)的嗅覺細(xì)胞。人能分辨的氣味達(dá)幾千種，因?yàn)閿?shù)量太多，一直沒有一種理想的分類方法。長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)嗅一種氣味，人會(huì)逐漸聞不到該中氣味，這是感覺器官適應(yīng)的現(xiàn)象，這叫嗅覺中樞“疲勞”。因此要使人能長(zhǎng)時(shí)間聞到香氣，必須間斷性的提示香氣或改變濃度。第十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六9、膚覺膚覺也是人體很重要的一種感覺。人體有觸覺、溫度覺和痛覺三種膚覺。

觸覺：是由微弱的機(jī)械刺激觸及皮膚淺層的觸覺感受器而引起的。而壓覺則是較強(qiáng)的機(jī)械刺激引起皮膚深層組織變形而導(dǎo)致的感覺，它們總稱為觸壓覺。人能利用觸覺來判斷物體的形狀、大小及硬度等。人的觸覺敏感度因部位而異。第十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六溫度覺：分為冷覺和熱覺兩種，這兩種溫度覺是由不同的溫度感受器引起的。熱感受器在皮膚溫度高于３０℃時(shí)，開始發(fā)生興奮沖動(dòng)，４７℃為最高。溫度感受器分布在皮膚的不同部位，形成熱點(diǎn)和冷點(diǎn)，冷點(diǎn)多于熱點(diǎn)。每平方厘米內(nèi)的冷點(diǎn)和熱點(diǎn)數(shù)量因部位不同而異，一般約為熱點(diǎn)０～３個(gè)/平方厘米，冷點(diǎn)６～２３個(gè)/平方厘米。在連續(xù)的溫冷刺激下，溫度覺會(huì)出現(xiàn)適應(yīng)現(xiàn)象。在選擇設(shè)計(jì)與人體接觸的家具和室內(nèi)裝飾材料時(shí)，要考慮人體溫度覺生理現(xiàn)象，選擇導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，這樣能提高接觸時(shí)的舒適感。第二十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六痛覺：也是皮膚感覺的一種。各組織器官內(nèi)都有一些特殊的游離神經(jīng)末梢，在一定刺激下產(chǎn)生痛覺。這樣的神經(jīng)末梢在皮膚中的分布部位叫做痛點(diǎn)。每平方厘米內(nèi)約有１００～２００個(gè)痛點(diǎn)，整個(gè)人體皮膚表面可達(dá)100萬個(gè)痛點(diǎn)。痛覺具有非常重要的生物學(xué)意義，因?yàn)樗梢蕴崾救吮荛_刺激物，是人體防衛(wèi)本能的體現(xiàn)。第二十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六10、本體感覺人在進(jìn)行各種操作活動(dòng)時(shí)，不依靠視覺和觸覺能同時(shí)獲得四肢所處位置的信息，這種特性叫本體感覺。本體感覺系統(tǒng)主要分兩方面，一是前庭系統(tǒng)，其作用是保持身體姿勢(shì)平衡；另一個(gè)是運(yùn)動(dòng)感覺系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)得到四肢及身體不同部位的相對(duì)位置。運(yùn)動(dòng)感受器有三類，一類是肌肉內(nèi)的紡錘體；二類是腱紡錘體；三類是對(duì)壓力很敏感的關(guān)節(jié)層板小體。這些感受器給出肌肉、肌腱的伸張程度，從而無需用眼就能感覺到身體四肢的相對(duì)位置。在研究操作系統(tǒng)是，這種本體感覺是非常重要的，位置編碼就是利用了人體的這一特性。如汽車的換檔、剎車都與之有密切關(guān)系。第二十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（二）神經(jīng)系統(tǒng)1、末梢神經(jīng)系統(tǒng)（1）末梢神經(jīng)系統(tǒng)和脊髓中樞神經(jīng)和身體各部位之間的信息傳遞系統(tǒng)是末梢神經(jīng)系統(tǒng)。從形態(tài)上分類有腦神經(jīng)和脊神經(jīng)；從功能上分類有動(dòng)物性神經(jīng)系統(tǒng)和自律神經(jīng)系統(tǒng)。脊髓是存在于脊柱內(nèi)的柱狀物，脊柱由３２～３５塊脊錐骨構(gòu)成。從脊髓兩側(cè)共分支出３１對(duì)脊神經(jīng)，頭頸部８對(duì)，胸１２對(duì)，腰５對(duì)，骶５對(duì)，尾骨１對(duì)。腦神經(jīng)共有１２對(duì)，主要分布于臉部和頭部。第二十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六支配器官交感神經(jīng)系統(tǒng)副交感神經(jīng)系統(tǒng)心臟心跳加快心跳減慢血管血管收縮血管擴(kuò)張血壓上升下降體溫上升下降腸運(yùn)動(dòng)抑制亢進(jìn)腺分泌降低增加胰分泌降低增加甲狀腺分泌亢進(jìn)抑制總體活動(dòng)休息自律神經(jīng)的支配和作用第二十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六2、中樞神經(jīng)系統(tǒng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)由腦神經(jīng)和脊髓神經(jīng)組成。在形態(tài)上，人腦由大腦、間腦、延髓、中腦、腦橋和小腦組成。腦是整個(gè)人體神經(jīng)系統(tǒng)的中樞，大腦皮層則是最高級(jí)的司令部。大腦皮層對(duì)各種感受器官所接受的信息有專用的加工區(qū)。在這個(gè)區(qū)內(nèi)進(jìn)行綜合、分析，做出決策控制調(diào)節(jié)人的機(jī)體。人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)由以下三個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成：

①進(jìn)行維持生命所必需的反射、機(jī)能調(diào)節(jié)的腦干－脊髓系統(tǒng)。②進(jìn)行本能、情感行為的大腦邊緣系統(tǒng)。③進(jìn)行高級(jí)思維判斷活動(dòng)的大腦新皮層。第二十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六第二十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六1）腦干－脊髓系統(tǒng)腦干－脊髓系統(tǒng)的功能是動(dòng)物神經(jīng)的反射活動(dòng)和自律神經(jīng)的調(diào)節(jié)作用。反射活動(dòng)大分為姿勢(shì)反射和防御反射，前者起主要作用的是深部組織（肌、腱等）和伸展?。欢笳叩姆烙瓷鋭t是痛覺和屈肌。例如，當(dāng)手觸著很燙的東西時(shí)，自然往回縮這就是痛覺和屈肌起作用的防御反射。還有氣管有異物時(shí)，會(huì)引起咳嗽運(yùn)動(dòng)，這也是防御反射的一種。第二十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（2）大腦邊緣系統(tǒng)大腦邊緣系統(tǒng)從形態(tài)上說包括古皮層（邊緣葉），而包括機(jī)能上相關(guān)密切的下丘腦稱為大腦邊緣系統(tǒng)。大腦邊緣系統(tǒng)與本能性的沖動(dòng)、欲求有密切的關(guān)系，如食欲、性欲、群體欲等都由該系統(tǒng)控制。這些欲求在下丘腦被感知后傳遞到大腦邊緣系統(tǒng)，判斷并決定沖動(dòng)的開始和結(jié)束。沖動(dòng)性的大怒，一般是在下丘腦中產(chǎn)生的，但更高一層次的攻擊和逃避行動(dòng)則是邊緣系統(tǒng)全體綜合作用的結(jié)果。第二十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六(3)大腦新皮層大腦半球的表面，由中央溝和外側(cè)裂把大腦分為頂葉、額葉、顳葉和枕葉四部分。中央溝和外側(cè)裂的前方部分是思維、判斷和決策區(qū)，它屬于輸出部分；后方部分是信息輸入部分。按功能，大腦半球分為感覺區(qū)、運(yùn)動(dòng)區(qū)和聯(lián)合區(qū)。一般感覺區(qū)位于中央溝后方的頂葉；聽覺區(qū)和視覺區(qū)分別位于顳葉和枕葉。額葉是高度思維和判斷機(jī)能的聯(lián)合區(qū)。記憶區(qū)位于顳葉。第二十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

注：人腦的左右半球有差異，語言區(qū)多數(shù)人在左半球。左半球具有優(yōu)秀的分析思維能力，而右半球?qū)σ曈X、聽覺等類型的刺激的識(shí)別能力優(yōu)于左半球。右半球?qū)σ魳贰⒗L畫等藝術(shù)性的東西比較敏感。第三十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六二、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是人體完成各種動(dòng)作的器官系統(tǒng)。由骨、關(guān)節(jié)和肌肉組成。全身的骨頭通過關(guān)節(jié)相連構(gòu)成骨骼系統(tǒng)。骨頭在肌肉收縮或舒張力的作用下，繞關(guān)節(jié)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而完成各種動(dòng)作。因此在運(yùn)動(dòng)過程中，骨是運(yùn)動(dòng)杠桿，關(guān)節(jié)是樞紐，而肌肉則是動(dòng)力。第三十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（一）骨骼系統(tǒng)全身的骨頭通過關(guān)節(jié)構(gòu)成骨骼系統(tǒng)。每塊骨頭形狀各異，且有自己的神經(jīng)和血管。全身共有骨２０６塊。分為軀干骨、上肢骨、下肢骨和顱骨４部分。骨骼系統(tǒng)除具有完成動(dòng)作的功能外，還有支持身體，保護(hù)內(nèi)臟、腦及骨髓造血的機(jī)能。人體表面能觸摸到骨的突起點(diǎn)，在人體工程學(xué)計(jì)測(cè)中，這些點(diǎn)常被利用作為測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)。脊柱在骨骼系統(tǒng)中非常重要，它由３２～３９個(gè)脊椎骨構(gòu)成，其中頸椎骨７塊，胸椎７塊，腰椎５塊，骶椎５塊及尾椎３～６塊。在人體工程學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，作業(yè)姿勢(shì)與脊柱運(yùn)動(dòng)的關(guān)系直接影響生理負(fù)荷和作業(yè)效率，家具的設(shè)計(jì)與脊柱的姿勢(shì)有非常密切的關(guān)系，因此得到了詳細(xì)的研究。例如：從地面舉起重物時(shí)，膝伸前屈姿勢(shì)膝屈屈中腰姿勢(shì)相比，前者對(duì)脊柱的負(fù)擔(dān)大，再有，前傾坐姿與倚靠坐姿相比，前者脊柱椎間內(nèi)壓要大，因而不正常的姿勢(shì)常導(dǎo)致腰痛。第三十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六骨杠桿在肌肉和關(guān)節(jié)的相互作用下而產(chǎn)生。它與機(jī)械杠桿具有相同的參數(shù)和原理。主要有以下三種形式。①平衡杠桿支點(diǎn)位于重點(diǎn)和力點(diǎn)之間，類似天平的原理。例如，通過寰枕關(guān)節(jié)調(diào)整頭的姿勢(shì)的運(yùn)動(dòng)就是平衡杠桿的作用。圖２－9ａ。②省力杠桿重點(diǎn)位于力點(diǎn)與支點(diǎn)之間。如支撐腿起步抬足跟時(shí)踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)就是省力杠桿的作用。圖２－9ｂ。③速度杠桿力點(diǎn)在重點(diǎn)和支點(diǎn)之間，阻力臂大于力臂。如手投擲物體時(shí)肘部的運(yùn)動(dòng)屬于速度杠桿的作用。圖２－9ｃ。第三十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六在設(shè)計(jì)操作時(shí)，必須考慮到骨杠桿的這些特性。并利用等功原理進(jìn)行考慮。即追求力度大則速度小，追求速度大則力度小，因?yàn)楣β适窍嗟鹊?。功率Ｐ＝力（Ｆ）×速度（Ｖ）第三十四頁，共六十九頁，編輯?023年，星期六（二）肌肉系統(tǒng)

肌肉是完成各種作業(yè)、保持人體各種姿勢(shì)的能量源。人機(jī)界面設(shè)計(jì)要盡量減少人體肌肉疲勞，要在了解人體肌肉和骨骼系統(tǒng)的前提下，設(shè)計(jì)適合人體解剖學(xué)特性的機(jī)械和家具尺度。1、肌肉的基本知識(shí)

肌肉組織分為橫紋肌（骨骼肌，心肌）和平滑肌。人機(jī)工程學(xué)研究的對(duì)象一般為骨骼肌。由于骨胳肌的收縮與舒張能隨人的意識(shí)而隨意進(jìn)行故又稱為隨意肌。骨骼兩端通過肌腱越過關(guān)節(jié)與骨相連。肌肉的收縮與舒張引起骨骼繞關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。引起骨骼伸、屈運(yùn)動(dòng)的肌肉分別叫伸肌和屈肌。肌肉運(yùn)動(dòng)的指令是由脊髓里的神經(jīng)細(xì)胞和相關(guān)的α纖維進(jìn)行傳遞的。第三十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

肌肉從機(jī)能上分為快肌（ＦＴ）和慢?。ǎ樱裕？旒∈湛s快、易疲勞；慢肌則相反。肌肉有白色和赤色兩種顏色，白肌含ＦＴ多；而赤肌含ＳＴ多。所以白肌往往稱快肌，赤肌稱慢肌。赤肌在肌肉深層主要起保持姿勢(shì)、抗動(dòng)等作用；而白肌在表層起微妙的快速靈巧動(dòng)作的作用。肌收縮的機(jī)理有許多說法，其中滑行學(xué)說是較普遍的看法。即肌肉纖維在由神經(jīng)傳遞束的電信號(hào)刺激后產(chǎn)生滑行引起機(jī)械式的收縮，放出能量。在肌肉內(nèi)或表皮上可測(cè)得收縮時(shí)的放電現(xiàn)象，稱為肌電圖（ＥＭＧ）。在人體工程學(xué)上，肌電圖常被用于評(píng)價(jià)作業(yè)姿勢(shì)、勞動(dòng)強(qiáng)度、家具的尺度設(shè)計(jì)好壞等。肌肉收縮的方式有等張收縮和等長(zhǎng)收縮。等張收縮是收縮時(shí)張力不變、長(zhǎng)度變化；等長(zhǎng)收縮是長(zhǎng)度不變、張力變化。實(shí)際上一個(gè)動(dòng)作往往是其二者的組合而完成的。

第三十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六年齡11121314151617181920男右210240280340400450480480490500男左190230240320350380400400410420女右180220250280290300310330320330女左1602002302502602502702802702802、肌力肌力是由肌肉收縮而產(chǎn)生的。它的大小取決于肌纖維的數(shù)量、體積、性質(zhì)、收縮前的長(zhǎng)度及中樞神經(jīng)的興奮狀態(tài)。人的肌肉纖維每平方厘米能產(chǎn)生約６0～１０0N的力。(1)握力：肌力是因人而異的，握力也是如此。

平均握持力與性別、年齡的關(guān)系(N)第三十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六年齡男子女子平均值方差平均值方差115289214216712584101464771367114056384147621936371171584119667412716982208723127171140220744124181180

733123191204

740110201206

739120(2)背肌力：伸膝半彎腰姿勢(shì)時(shí)，兩手垂直向上的最大拉力叫背肌力。它實(shí)際上取決于背部、臂部、大腿部的肌群。

背肌力(N)第三十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六3、作業(yè)與肌力肌力是人體各種動(dòng)作和維持人體各種姿勢(shì)的動(dòng)力源。如何有效地發(fā)揮肌力，減少肌疲勞、提高效率是人體工程學(xué)的課題之一。肘關(guān)節(jié)的伸屈動(dòng)作在作業(yè)生產(chǎn)中是最普遍的。屈肌、伸肌的力量大小及其差異在設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)極其重要。建筑室內(nèi)與家具設(shè)計(jì)中，要考慮各種作業(yè)姿勢(shì)，手臂角度為７０°左右時(shí)力量最大。第三十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

坐姿時(shí)手臂的拉力和推力在不同的角度和方向上大小不同。下圖是坐姿時(shí)用力方向和角度，附表是其各方向和角時(shí)的拉力和推力。由圖和表可知向上用力大于向下用力；向內(nèi)用力大于向外用力。

第四十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六身體動(dòng)作部位速度及頻率設(shè)計(jì)極限值

手的運(yùn)動(dòng)(cm/s)35

控制操縱桿位移(cm/s8.8～17

手指敲擊最大頻率(次/s)3～5

腳敲擊最大頻率(次/s)0.36～0.72腳掌與腳一起運(yùn)動(dòng)手的伸屈(次/s)1～1.2

旋轉(zhuǎn)把手或方向盤(Υ/s)9.42～29.46Υ-弧度身體轉(zhuǎn)動(dòng)(次/s)0.72～1.62

手控制的最大諧振截止頻率(Hz)0.8

注意：以上數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)超過的值，并非人體動(dòng)作的生理極限值。（三）身體的動(dòng)作速度與頻率人體的四肢在不斷運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)作速度是有限的，作業(yè)設(shè)計(jì)必須考慮人的這種特性，不能超出人體的極限值。因?yàn)榧∪獾氖湛s速度是不同的，因此不同肢體的動(dòng)作速度及頻率也不同。第四十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（四）反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間是表示敏捷性的指標(biāo)之一。它是外界刺激通過人體感覺器官、神經(jīng)系統(tǒng)傳至大腦中樞加工處理后，大腦發(fā)出指令再由神經(jīng)系統(tǒng)傳至效果器，使肌肉收縮發(fā)出動(dòng)作所需的時(shí)間之總和。

ＲＴ＝ｔ1＋ｔ2ｔ1－反應(yīng)知覺時(shí)間ｔ2－動(dòng)作時(shí)間（肌肉延時(shí)）反應(yīng)時(shí)間受許多因素的影響，如人體姿勢(shì)狀態(tài)、人體健康狀態(tài)、反應(yīng)對(duì)象的性質(zhì)，所處環(huán)境（光，聲等環(huán)境）等都會(huì)影響反應(yīng)時(shí)間。第四十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六三、能量代謝系統(tǒng)（一）營(yíng)養(yǎng)和代謝人體維持生命時(shí)必須通過消化吸收食物養(yǎng)分，同時(shí)排泄不需要的物質(zhì)，這個(gè)過程叫代謝。從體外吸收物質(zhì)是靠消化系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)。輸送養(yǎng)分則是循環(huán)系統(tǒng)。三大營(yíng)養(yǎng)素和無機(jī)質(zhì)、維生素及水在相應(yīng)的器官內(nèi)作用分解后由血液輸送到人體的各個(gè)組織中。三大營(yíng)養(yǎng)素在轉(zhuǎn)換成能量時(shí)需氧氣。能量是由ＡＴＰ（三磷酸腺苷）加水、酶分解成ＡＤＰ（二磷酸腺苷）和Ｐ（一個(gè)磷酸）時(shí)放出。第四十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（二）能量代謝能量代謝的評(píng)價(jià)新陳代謝所產(chǎn)生的能量，其大部分轉(zhuǎn)換成熱量維持生理系統(tǒng)的正常運(yùn)行；其余的則轉(zhuǎn)換為肌肉運(yùn)動(dòng)所需的機(jī)械能及神經(jīng)傳遞所需的電能。能量與熱量單位一樣用卡（cal）或大卡（Kcal，Cal）表示，最近用焦耳表示的也常見。（1卡≈4.1855焦耳）。維持生命所需的最小能量代謝叫基礎(chǔ)代謝。日本人平均每天的基礎(chǔ)代謝約為１０００～１５００Kcal，睡眠時(shí)約降低６～１０％，即睡眠代謝。中國(guó)人的基礎(chǔ)代謝率約為每平方米體表面積0.6kcal/min.第四十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六在日常生活和生產(chǎn)作業(yè)中，能量代謝將增加，此時(shí)由于各種作業(yè)所消耗的能量對(duì)基礎(chǔ)代謝的比叫能量代謝率，用ＲＭＲ表示。勞動(dòng)種類RMR勞動(dòng)種類RMR勞動(dòng)種類RMR就餐0.4炊事1-2.5步行(50m/min)1.6穿衣服0.4站立休息0.4步行(80m/min)2.8洗澡0.7交誼舞3步行(100m/min)4.7上樓梯10手工鋸材6-7坐姿學(xué)習(xí)0.2下樓梯2.5帶鋸制材2.5-3打籃球12日常生活勞動(dòng)的RMR第四十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六人體測(cè)量一、生理學(xué)測(cè)量方法

人體的疲勞與工作環(huán)境設(shè)計(jì)的好壞直接相關(guān)，而休息的質(zhì)量（疲勞恢復(fù)度）與休閑環(huán)境設(shè)計(jì)密切相關(guān)。一般情況下，生理指標(biāo)的變化能反應(yīng)出人體疲勞的變化。例如，心率、呼吸、肌電圖、血壓、腦波、閃頻值等都常用來評(píng)價(jià)人體生理負(fù)荷（疲勞）。因此生理學(xué)研究法主要是對(duì)人體生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，通過測(cè)量生理指標(biāo)的變化來研究分析各種環(huán)境因素和家具等設(shè)計(jì)尺度參數(shù)對(duì)人體負(fù)荷與疲勞的影響，研究最佳設(shè)計(jì)方案。下面對(duì)常用的人體生理指標(biāo)做簡(jiǎn)單介紹。第四十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六閃頻值（CFF）對(duì)于閃爍的光源，當(dāng)閃爍頻率增大到某一值時(shí)，就能感覺它是連續(xù)光源，這種現(xiàn)象叫閃光融合，此時(shí)的頻率叫閃光融合頻率（CriticalFlickerFusionFrequency，簡(jiǎn)稱ＣＦＦ值），也叫閃光融合值（簡(jiǎn)稱閃頻值）。現(xiàn)在，ＣＦＦ被廣泛地應(yīng)用于作業(yè)疲勞研究和評(píng)價(jià)中。人在疲勞時(shí)，大腦的意識(shí)和知覺水平下降，ＣＦＦ能反應(yīng)出大腦意識(shí)水平下降的程度。因此ＣＦＦ能用于評(píng)價(jià)疲勞，當(dāng)疲勞增大時(shí)，ＣＦＦ值會(huì)下降。ＣＦＦ具有日周期變化規(guī)律，這也是一種生理生物節(jié)律（Bio-rhythm）。研究發(fā)現(xiàn)中午的ＣＦＦ高，早晨５～６點(diǎn)種的ＣＦＦ值最低。掌握作業(yè)中CFF的變化規(guī)律，可合理安排休息工作時(shí)間;CFF還可以用于評(píng)價(jià)室內(nèi)光源和工作環(huán)境的合理性，找出精神疲勞最少的室內(nèi)色彩和照明環(huán)境設(shè)計(jì)。第四十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六CFF的日節(jié)律第四十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（四）腦電圖（腦波，EEG）腦電圖（腦波，electroencephalogram，ＥＥＧ）與心電、肌電一樣也是生物體電現(xiàn)象之一。人只要活著，無論是處于睡眠還是覺醒狀態(tài)，都有來自大腦皮層的動(dòng)作電位。這種生物電現(xiàn)象是自發(fā)和有節(jié)律性的。在頭部表皮上通過電極和高感度的低頻放大器可以測(cè)得這種生物電現(xiàn)象。一般是利用腦波的頻率和幅值來評(píng)價(jià)大腦的覺醒狀態(tài)。日本的橋本從大腦生理學(xué)上把大腦意識(shí)狀態(tài)分為五個(gè)階段。并把它與人為錯(cuò)誤發(fā)生的潛在危險(xiǎn)性相聯(lián)系。在人體工程學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)，利用腦波研究環(huán)境與人的關(guān)系，如噪聲、室溫、床類用具尺度及質(zhì)地等對(duì)睡眠深度的影響。在作業(yè)領(lǐng)域，它與事故的發(fā)生和防止有密切的關(guān)系第四十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六大腦意識(shí)階段主要腦波成分意識(shí)狀態(tài)注意力生理狀態(tài)事故潛在性０δ失去知覺０睡眠，腦發(fā)作

Iθ發(fā)呆,發(fā)楞不注意疲勞，飲酒＋＋＋I(xiàn)Iα正常,放松心事休息，習(xí)慣性作業(yè)＋～＋＋I(xiàn)IIβ正常,清醒集中積極活動(dòng)狀態(tài)最小IVΥ波過度緊張集中于1點(diǎn)過度興奮最大大腦意識(shí)狀態(tài)與人為錯(cuò)誤的潛在危險(xiǎn)性第五十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六腦電波成分第五十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六二、心理學(xué)測(cè)量評(píng)價(jià)法要評(píng)價(jià)機(jī)械設(shè)備、作業(yè)空間、作業(yè)環(huán)境是否適合于人的特性，從某種程度上分析，這種評(píng)價(jià)可用有形的現(xiàn)代先進(jìn)儀器進(jìn)行測(cè)量完成。但是，即使高科技的測(cè)量?jī)x器對(duì)于有些東西也無能為力。例如，社會(huì)態(tài)度，愛好，印象就很難用儀器直接測(cè)量。在機(jī)械設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、室內(nèi)設(shè)計(jì)等許多領(lǐng)域內(nèi)許多設(shè)計(jì)指標(biāo)與人的心里密切相關(guān)，因此心里學(xué)的測(cè)量評(píng)價(jià)方法在這一領(lǐng)域起著重要作用。例如，機(jī)械和建筑室內(nèi)的物理因素（尺寸、形狀、材質(zhì)、溫度、濕度、光、音等）可用儀器直接測(cè)量，但與之對(duì)應(yīng)的人的心理效應(yīng)則無法直接用儀器進(jìn)行測(cè)量，只能通過心里學(xué)方法進(jìn)行定性與定量分析。心理學(xué)方法很多，但是，問卷調(diào)查法應(yīng)用比較廣泛，下面對(duì)問卷調(diào)查法做介紹。第五十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（一）問卷調(diào)查法人體工程學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，問卷調(diào)查法在以下幾方面發(fā)揮重要作用：①評(píng)價(jià)舒適度、房?jī)?nèi)氣氛、對(duì)顏色匹配和產(chǎn)品的印象、疲勞感?？色@得作業(yè)者的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)，可用于利用其它方法難于評(píng)價(jià)的場(chǎng)合。②驗(yàn)證通過其它方法測(cè)得的結(jié)果。③將在各種環(huán)境條件下的物理量與在此條件下人的主觀感覺量進(jìn)行對(duì)照比較，從而得出舒適的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。還可用于各種測(cè)量?jī)x器的基準(zhǔn)值確定。第五十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六1、調(diào)查順序：?jiǎn)柧矸ㄒ话阆铝许樞蜻M(jìn)行：明確課題目的↓確定調(diào)查對(duì)象↓確定調(diào)查項(xiàng)目和設(shè)問↓確定調(diào)查實(shí)施方法，問卷形式，問題設(shè)置↓調(diào)查實(shí)施↓誤填、漏填檢查↓統(tǒng)計(jì)分類、分析處理

第五十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六回答形式方法結(jié)果整理自由回答法

根據(jù)設(shè)問進(jìn)行自由回答

①抓住典型②按分類基準(zhǔn)分類③同類性質(zhì)回答分類兩項(xiàng)選一法從兩個(gè)答案中選一個(gè)用百分比表示多項(xiàng)選擇法

從多個(gè)相互獨(dú)立的答案中選擇①百分比表示②必要時(shí)進(jìn)行計(jì)權(quán)處理順序法

給一群項(xiàng)目從高至低編主次

①順序值表示②得點(diǎn)比表示③正態(tài)化順序法表示比較法

從一群調(diào)查項(xiàng)目中任選兩項(xiàng)進(jìn)行比較，比較次數(shù)多。①度數(shù)表示②得點(diǎn)比表示③尺度化評(píng)定l尺度法給每一項(xiàng)目進(jìn)行尺度定位

①比率表示②平均值，標(biāo)準(zhǔn)差表示③中央值表示語義微分法（心理量表法）從反義詞對(duì)中選擇。如：很亮－亮－較亮－適度－較暗－暗—很暗①因子得點(diǎn)表示②主成分分析③數(shù)量化回歸回答形式第五十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（二）語義微分法及其應(yīng)用語義微分法是近年國(guó)內(nèi)外許多研究人員常用的研究心理學(xué)的方法，在人機(jī)工程學(xué)上應(yīng)用非常廣泛。SD法（SemanticDifferentialMethod）是美國(guó)心理學(xué)者C·E·Osgood提倡的，屬于實(shí)驗(yàn)心理學(xué)范疇，在心理學(xué)、社會(huì)及市場(chǎng)調(diào)查，人機(jī)工程學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑與室內(nèi)設(shè)計(jì)、家具設(shè)計(jì)和環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，SD法的應(yīng)用也很廣。SD法的目的是將人的心理感受、印象、情緒進(jìn)行尺度化、數(shù)量化。它用雙極形容詞配對(duì)組成問卷調(diào)查表。如：美－丑，大－小，高－低，熱－冷等都是能配對(duì)的雙極形容詞，在雙極形容詞之間用七點(diǎn)定位（也有用5點(diǎn)的）反映不同程度的主觀印象。如：“很亮、亮、較亮、一般、較暗、暗、很暗”就是七個(gè)定位點(diǎn)，分別給每一定位點(diǎn)計(jì)權(quán)值，如，３，２，１，０，－１，－２，－３或者７，６，５，４，３，２，１。然后對(duì)數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理，獲得各種特征參數(shù)，從而達(dá)到心理情緒數(shù)量化測(cè)量評(píng)價(jià)的目的。

第五十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（三）、疲勞自覺癥狀調(diào)查人機(jī)工程學(xué)上常用的問卷調(diào)查還有疲勞自覺癥狀調(diào)查。表３－１６是日本常用的疲勞自覺癥狀問卷內(nèi)容。作業(yè)者根據(jù)自己的感受來判斷選擇。調(diào)查內(nèi)容分Ｉ，Ц，Ш三組，Ｉ組是有關(guān)疲勞乏力的內(nèi)容；Ц組是注意力集中與否的內(nèi)容；Ш組是身體各部位的疲勞表現(xiàn)。各組１０項(xiàng)共３０項(xiàng)。調(diào)查應(yīng)在作業(yè)前，中，后至少進(jìn)行兩次。應(yīng)記入當(dāng)時(shí)的感受而不是以往的經(jīng)歷。第五十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六ＩЦШ1.頭重感

1.思維難集中1.頭痛

2.全身無力

2.變得沉默

2.肩酸痛

3.腳無力

3.忐忑不安,心神不定

3.腰痛

4.打呵欠

4.低沉

4.呼吸困難

5.頭發(fā)呆

5.對(duì)事物不熱心

5.口干

6.困倦

6.回憶不起來事情

6聲音發(fā)啞

7.眼疲勞

7.出錯(cuò)變多

7.目眩

8.動(dòng)作失調(diào)

8.愛動(dòng)氣

8.眼皮跳動(dòng)

9.腳跟不穩(wěn)

9.忐忑不安

9.手足發(fā)抖

10.想躺下休息

10.變得無耐心

10.嘔心感

疲勞自覺癥狀調(diào)查表第五十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六例1腰疼沙發(fā)(a)

城市里有的家庭買了大沙發(fā)，豪華氣派，可是坐不多久腰部就難受酸疼了，不得不在腰后面墊上一個(gè)“腰靠”。為什么?第五十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

例2主枕頭附枕頭(a)

一些“上檔次”的賓館里，單人床常配有兩個(gè)同樣的枕頭。本意是讓習(xí)慣低枕頭的人用一個(gè)枕頭，習(xí)慣高枕頭的人兩個(gè)枕頭疊起來用。但這真是一個(gè)愚不可及的“高招”、“損招”!為什么？第六十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六例3腳踏鈕(或腳踏桿)沖水

公共衛(wèi)生間里水