人體生理特性專家講座

第三章人體生理特征第一節(jié)概述第二節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)第三節(jié)感覺系統(tǒng)第四節(jié)人體運動系統(tǒng)第五節(jié)能量代謝—難點第六節(jié)疲勞人體生理特性專家講座第1頁第一節(jié)概述一、人體系統(tǒng)組成

人作為一個獨立系統(tǒng)從形態(tài)和功效上劃分為：運動系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)共九個子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)功效活動相互聯(lián)絡、相互制約，在神經(jīng)、體液支配和調(diào)整下，組成完整統(tǒng)一有機體，進行正?；顒?。人體生理特性專家講座第2頁二、人機系統(tǒng)人機界面信息處理信息傳遞信息傳遞輸入輸出中樞神經(jīng)系統(tǒng)感覺系統(tǒng)運動系統(tǒng)顯示系統(tǒng)控制系統(tǒng)機器主體環(huán)境原因人體生理特性專家講座第3頁從圖中可看出，操作者在人機系統(tǒng)中是一個“步驟”。人在系統(tǒng)中作用：人在操作過程中，機器經(jīng)過顯示器將信息傳遞給人感覺器官（如眼睛、耳朵等），經(jīng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)對信息進行處理后，再指揮運動系統(tǒng)（如手、腳）操作機器控制系統(tǒng)（控制器等），改變機器所處狀態(tài)。由此可見，從機器傳來信息、經(jīng)過人這個步驟，又返回到機器，從而形成一個閉環(huán)系統(tǒng)。人機系統(tǒng)所處外部環(huán)境原因（如：溫度、照明、噪聲、震動等）也將影響或干擾系統(tǒng)正常運行和效率，所以從廣義講：人機系統(tǒng)又稱為人——機——環(huán)境系統(tǒng)。人體生理特性專家講座第4頁人三個主要系統(tǒng)：感覺系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)，運動系統(tǒng)，其余為輔助系統(tǒng)。1.感覺系統(tǒng)：接收信息，是最早能產(chǎn)生誤差部位，表達人“感知能力”；2.神經(jīng)系統(tǒng)：傳導，識別，判斷，記憶，決議，“決議正確性，反應快慢等”；3.運動系統(tǒng)：它執(zhí)行各種操作，“操作效率”。人體生理特性專家講座第5頁第二節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)一、神經(jīng)系統(tǒng)組成人體生理特性專家講座第6頁二、中樞神經(jīng)系統(tǒng)1.脊髓

傳導功效反射功效是脊神經(jīng)和腦之間神經(jīng)傳導通路。人對內(nèi)外刺激作出應答反應（軀體、內(nèi)臟反射）。人體生理特性專家講座第7頁2.腦

腦是中樞神經(jīng)系統(tǒng)高級部位，由大腦半球、間腦、中腦、腦橋、延髓和小腦六部分組成。腦橋

位于延髓上方，小腦腹側(cè)。它參加或完成頭面部肌肉（眼外直肌、咀嚼肌、表情肌）運動以及一些感覺（面部膚覺、味覺、平衡覺、和聽覺）形成。延髓

它為脊髓延續(xù)，它不但是食物反射（如：唾液分泌、咀嚼、吞咽等）和一些防御反射（噴嚏、咳嗽、嘔吐）中樞，而且是呼吸和循環(huán)系統(tǒng)反射性調(diào)整中樞。人體生理特性專家講座第8頁大腦半球

位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)最高部位，被一條縱裂分為左右兩個半球，兩半球之間經(jīng)過聯(lián)合神經(jīng)纖維聯(lián)合與溝通，半球表面被覆2——5mm厚灰質(zhì)細胞層，稱為大腦皮質(zhì)。成人大腦皮質(zhì)表面積約為1/4平方米，約含有140億個神經(jīng)元胞體，它們之間有廣泛復雜聯(lián)系，是高級神經(jīng)活動中樞。中腦

位于腦橋上方是視、聽、運動中樞。間腦

位于腦干上方，由丘腦和下丘腦組成。小腦

位于顱后窩內(nèi)，大腦后下方，它主要機能是維持身體平衡，調(diào)整與校正肌肉擔心度和協(xié)調(diào)肌肉運動。人體生理特性專家講座第9頁人體生理特性專家講座第10頁人體生理特性專家講座第11頁軀體感覺區(qū)也稱軀體感覺中樞、大腦皮質(zhì)感覺區(qū)。它是皮膚觸、壓、冷、溫、痛等感覺高級中樞。軀體運動區(qū)也稱軀體運動中樞、大腦皮質(zhì)運動區(qū)。它接收來自肌、腱和關節(jié)等處相關身體位置、姿勢以及各部分運動狀態(tài)本體感覺沖動。運動越精細部位，如手、舌、唇等代表區(qū)面積越大。除感覺區(qū)、運動區(qū)外，還有視區(qū)、聽區(qū)、嗅區(qū)，以及語言代表區(qū)（書寫、說話、聽話、閱讀中樞）

人體生理特性專家講座第12頁三、周圍神經(jīng)系統(tǒng)

由腦和脊髓發(fā)出，其末梢分布于身體各器官和組織神經(jīng)系統(tǒng)。它包含腦神經(jīng)12對、脊神經(jīng)31對、植物性神經(jīng)（支配內(nèi)臟器官）。周圍神經(jīng)功效：接收來自體內(nèi)外各種刺激并將其傳導至中樞神經(jīng)。傳遞由中樞神經(jīng)發(fā)出指令并完成運動反應。人體生理特性專家講座第13頁第三節(jié)感覺器官一、概述視覺：形狀、顏色嗅覺：香味或臭味觸覺：光滑或粗糙程度味覺：甜、酸或苦1.感覺與知覺概念人體生理特性專家講座第14頁二、視覺

人在人機系統(tǒng)中工作效率和可靠性很大程度上取決于視覺顯示器與人視覺功效匹配。在作業(yè)過程中，視覺應用是頻繁，它是人們認識物質(zhì)世界和接收信息主要通道。大約有80%以上信息都是經(jīng)過視覺通道取得。人體生理特性專家講座第15頁1.視覺產(chǎn)生

視覺產(chǎn)生是由眼、視神經(jīng)和視覺中樞共同活動來完成。人眼睛在光學上就像一架攝影機，瞳孔是能變大變小光圈，視網(wǎng)膜相當?shù)灼?.視覺三要素

光、視看對象、眼睛人體生理特性專家講座第16頁3.視角

物質(zhì)上兩點間光線射入眼球時夾角。正常人眼能分辨最小視角為1分角。物體對眼睛所成視角大小不但與物體本身大小相關系還和物體到眼睛距離相關系。觀察距離被看目標物上兩點之間直線距離人體生理特性專家講座第17頁4.視力

眼睛分辨物體細部最大能力，此時分辨被看目標物最近兩點視角稱為臨界視角。

人站在離視力檢驗表5m處看清第十行“E”，則視力為1.0，即視力正常，此時臨界視角為1′。若視力下降，則臨界視角值增大。人體生理特性專家講座第18頁1）普通視野：當頭部和眼球固定不動，眼睛觀看正前方物體時，所能看到空間范圍。

垂直面內(nèi)：最大固定視野115°擴大視野150°有效視野水平線以上25°，以下35°5.視野人體生理特性專家講座第19頁水平面內(nèi)：最大固定視野180°擴大視野190°有效視野水平線以上35°，以下35°人體生理特性專家講座第20頁2）色覺視野各種顏色對眼睛刺激不一樣，所以視野也不一樣。白色視野最大，其次為黃和藍，再次為紅色，而綠色視野最小。人體生理特性專家講座第21頁6.視距

指人在工作中正常觀察距離，視距遠近直接影響著認讀速度和準確性。視力范圍與目標距離相關，目標在560mm處最為適宜；小于380mm時令人發(fā)生目眩；超出760mm時細節(jié)看不清楚。人體生理特性專家講座第22頁7.眼球運動規(guī)律★眼球水平運動比垂直運動快。★視線習慣于從左到右、從上到下運動，看圓形物體總是沿順時針方向看得快速?！锶搜蹖ψ笊戏接^察優(yōu)于右上方，對右上方觀察又優(yōu)于左下方，右下方觀察最差?！飪裳矍蜻\動是協(xié)調(diào)、同時。人體生理特性專家講座第23頁三、聽覺聽覺是主要感覺（僅次于視覺），其適宜刺激是聲音，聲音是由振動產(chǎn)生，震動物體是聲音聲源。振動在彈性物質(zhì)中以波形式進行傳輸，所產(chǎn)生彈性波稱為聲波。一定頻率范圍內(nèi)聲波作用于人耳就產(chǎn)生聲音感覺。對于人來說，只有頻率在20～0Hz聲波才能產(chǎn)生聲音感覺。

人體生理特性專家講座第24頁1.聽覺系統(tǒng)1）組成聽覺系統(tǒng)組成：人耳為聽覺系統(tǒng)，它由外耳、中耳、內(nèi)耳組成。

聽覺產(chǎn)生是由耳、聽覺神經(jīng)、聽覺中樞共同活動完成。頻率在20～0Hz聲波人體生理特性專家講座第25頁2.聲音度量

1）聲音頻率：

物體每秒鐘振動次數(shù)，以f表示，單位為Hz。人耳能感受到頻率范圍：

20~0Hz

人到25歲以后開始對1500Hz以上頻率靈敏度顯著降低。人體生理特性專家講座第26頁2）聲音強度（1）聲壓：聲波經(jīng)過傳輸媒介時產(chǎn)生壓強，用P表示，單位是Pa。（2）聽閾聲壓：人耳聽到最低聲壓，其值為2x10-5Pa。（3）痛閾聲壓：使人耳產(chǎn)生痛覺聲壓，其值為20Pa。（4）聲壓級聲壓與基準聲壓之比值取對數(shù)再乘以20，單位為分貝（dB）。人體生理特性專家講座第27頁

經(jīng)過上式可把聲壓絕對值表示數(shù)百萬倍改變范圍，轉(zhuǎn)為0～160dB范圍。人耳可聽到強度范圍是0-120dB，超出120dB耳朵會痛。聲壓，Pa基準聲壓人體生理特性專家講座第28頁四、皮膚感覺

皮膚上分布著三種感受器：觸覺、痛覺和溫度改變感覺。1.觸覺（壓力覺）觸覺微弱機械刺激觸及了皮淺薄層觸覺感受器。壓覺是較強機械刺激引發(fā)了深部組織變形。

觸覺生理意義是能區(qū)分物體大小、形狀、硬度、光滑程度等機械性質(zhì)觸覺。多數(shù)情況下，人都是利用手和指頭作為信息主要感受體。人體生理特性專家講座第29頁2.溫度覺

分為冷覺和熱覺。人體溫度覺對保持機體內(nèi)部溫度穩(wěn)定與維持正常生理過程非常主要。3.痛覺

凡是猛烈性刺激，不論是冷熱接觸，或是壓力等，膚覺感受器都能接收這些不一樣物理和化學刺激，而引發(fā)痛覺。人體生理特性專家講座第30頁一、運動系統(tǒng)組成

組成：骨、關節(jié)（骨連接）和肌肉

運動產(chǎn)生：骨和關節(jié)組成人體杠桿系統(tǒng)——骨架。肌肉附著在骨架上，并受到神經(jīng)系統(tǒng)支配,牽引著骨繞關節(jié)轉(zhuǎn)動，人體便產(chǎn)生各種各樣運動。

人體生理特性專家講座第31頁二、骨骼成人共有206塊骨，其中177塊直接參加運動。

據(jù)其所在部位：軀干骨（椎骨，肋骨，胸骨）、顱骨和四肢骨。

據(jù)其形態(tài)：長骨、短骨、扁骨和不規(guī)則骨。

作用：

＊組成人體支架

＊形成人體腔壁

＊人體運動杠桿

＊造血、儲備脂肪功效人體生理特性專家講座第32頁三、關節(jié)1.分類：可分為不動關節(jié)、半動關節(jié)和動關節(jié)

1）不動關節(jié)。兩骨之間無任何間斷，即無腔隙骨連接?？煞譃轫g帶連接、軟骨連接和骨性結合三種。2）動關節(jié)。人體大部分骨連接形式。含有腔隙，兩骨間借骨性膜連接，如四肢骨。3）半動關節(jié)。介于動關節(jié)和不動關節(jié)之間，兩骨之間以軟骨形式相連接，活動范圍很小，如趾連接。

人體生理特性專家講座第33頁1）滑動運動。相對關節(jié)面形態(tài)基本一致，活動是微小。如腕骨或跗骨（腳背骨）之間運功。2）角度運動。臨近兩骨繞軸離開或收攏，可產(chǎn)生角度增大或減小。A、屈伸運動：肘關節(jié)前臂骨與由肘到肩部分（肱Gong）運動。角度減小為屈肘；角度增加為伸肘。B、內(nèi)收外展運動：如手在腕關節(jié)內(nèi)收和外展運動。3）旋轉(zhuǎn)運動。胳膊繞肩關節(jié)轉(zhuǎn)動。4）圍繞運動。腿做圍繞運動。2.關節(jié)運動基本形式人體生理特性專家講座第34頁四、肌肉

１.分類：

肌肉在人體上分布很廣，依據(jù)其形態(tài)、功效和位置等不一樣特點，可分為三種類型：骨骼?。焊街诠趋郎霞∪猓湛s受人意志支配；平滑?。航M成臟器壁，又稱內(nèi)臟?。恍募。悍植荚谛呐K壁上，運動不受人意志支配。

人體生理特性專家講座第35頁２.骨骼肌物理特征＊收縮性：表現(xiàn)為肌肉纖維長度縮短。＊伸展性：受外力可被拉長，外力消除可復原。＊彈性：肌肉受壓變形、外力消除可復原。

＊粘滯性：在肌肉收縮時產(chǎn)生阻力。人體生理特性專家講座第36頁五、作業(yè)姿勢立姿端坐姿靠椅坐姿臥姿作業(yè)姿勢基本類型和影響原因基本類型：分為四大基本姿勢人體生理特性專家講座第37頁2.確定作業(yè)姿勢普通標準

（1）普通以坐姿為好，其次是坐—立姿，除非立姿不可，才選擇立姿。人體生理特性專家講座第38頁(2)應盡可能使操作者采取平衡姿勢，以防止給肌肉、關節(jié)和心血管系統(tǒng)造成無須要負擔。

(3)應盡可能使操作者自由改變各種體位，身體處于舒適狀態(tài)。

(4)確定作業(yè)姿勢應與肌力使用以及作業(yè)動作相聯(lián)絡，三者相互協(xié)調(diào)。人體生理特性專家講座第39頁3.立姿1）特點：人體重量主要由骨骼負擔，肌肉和韌帶負載最小，人體內(nèi)各系統(tǒng)如呼吸、消化、血液循環(huán)等活動機械阻力小。人體生理特性專家講座第40頁2）適宜情況＊慣用控制器分布在較大區(qū)域。運動超出坐姿最大可及范圍時。＊需要較大肌力作業(yè)。而坐姿達不到時。＊沒有容膝空間機器作業(yè)，坐著反而不如站著舒適時。＊需要頻繁坐立作業(yè)時。人體生理特性專家講座第41頁3）危害：較長時間立姿作業(yè)會引發(fā)下肢肌肉酸痛、下肢腫脹（靜脈曲張）4）辦法：操作者應經(jīng)常變換體位，同時腳下應鋪墊木板，橡膠板、彈性墊子。并安排適當休息時間及適當體育運動。以及改進血液循環(huán)情況，降低肌肉疲勞。分析普通車床操作

人體生理特性專家講座第42頁4.坐姿1）特點：研究表明：A、當放松坐時，背部肌肉負荷小，有利于整個身體平衡，感覺較舒適，但椎間盤內(nèi)壓力較大。B、直腰坐時，大腿平放，小腿自然伸地，眼平視，肌肉負荷大，脊椎變形較大。人體生理特性專家講座第43頁2）適宜情況＊連續(xù)時間長靜止作業(yè)。＊精密度較高而又要求細致作業(yè)。＊要求手足并用作業(yè)。＊要求操作準確性高作業(yè)。人體生理特性專家講座第44頁3）危害：坐姿作業(yè)不易改變體位，施力受限制，工作范圍也受限制，久坐可造成脊柱變形。4）辦法：在作業(yè)中，適當變換放松坐和直腰坐兩種姿勢，既可改變椎間盤內(nèi)壓力，又可使肌肉得以放松，使脊柱變形減小。5.坐—立姿指在作業(yè)中既能夠坐也能夠站立，坐立交替但以坐為主。人體生理特性專家講座第45頁第五節(jié)能量代謝一、概念1.能量代謝:

人體能量產(chǎn)生與消耗

人體代謝產(chǎn)生能量等于消耗于體外做功能量和體內(nèi)直接間接轉(zhuǎn)化為熱能量總和。2.測量方法

分為直接法和間接法（1）直接法：用熱量計測定在絕緣小室內(nèi)流過人體周圍冷卻水升溫情況來求得代謝率。

人體生理特性專家講座第46頁（2）間接法基本原理：能量代謝可經(jīng)過人體氧耗量反應出來。首先測得單位時間內(nèi)糖、脂肪等能源物質(zhì)，在體內(nèi)氧化時氧耗量和二氧化碳排除量，求得二者之比，由此再推算某一時間或某項工作消耗能量。人體生理特性專家講座第47頁二、能量代謝與能量代謝率能量代謝（率）分為：基礎代謝（率）、平靜代謝（率）、活動代謝率1.基礎代謝(率)1)概念基礎代謝量：人在基礎條件下能量代謝?；A條件：生理學將人清醒、靜臥、空腹（禁食10h以上），室溫在20℃左右這一條件定為基礎條件，人體代謝速率隨人所處條件不一樣而不一樣。人體生理特性專家講座第48頁基礎代謝率：單位時間內(nèi)基礎代謝量。它反應單位時間內(nèi)人體維持最基礎生命活動（心率、呼吸、體溫）所消耗最低程度能量。通常以每小時每平方米體表面積消耗能量表示。單位：KJ/h.m2orKcal/h.m2

人體生理特性專家講座第49頁正常人基礎代謝率平均值(KJ/h.m2)年紀性別11-1516-1718-1920-3031-4041-5051以上男性195.5193.4164.9157.8158.9154.1149.0女性172.5181.7154.1146.5146.9142.3138.6

人體生理特性專家講座第50頁平靜代謝量：在未進行工作或運動，僅保持身體各部位平衡和各種姿勢條件下能量代謝所消耗能量（它包含基礎代謝量）。平靜代謝率：單位時間內(nèi)平靜代謝量。平靜代謝率=1.2基礎代謝率（常溫下）2.平靜代謝（率）人體生理特性專家講座第51頁3.活動代謝（率）活動代謝量：它是人在從事特定活動過程中所消耗能量。活動代謝率：從事工作單位時間消耗能量。活動代謝率＝實際代謝率－平靜代謝率人體生理特性專家講座第52頁三種代謝關系基礎代謝率維持身體平衡消耗能量活動代謝率平靜代謝率實際能量代謝率人體生理特性專家講座第53頁4.相對代謝率RMRRMR=活動代謝率/基礎代謝率總代謝率=平靜代謝率+活動代謝率=1.2×基礎代謝率+RMR×基礎代謝率=基礎代謝率×（1.2+RMR）總能量=（1.2+RMR）×基礎代謝率×人體表面積×活動時間（Kcal或KJ）1

cal=4.18J人體生理特性專家講座第54頁人體表面積=0.0061*身高+0.0128*體重-0.1526

其中，身高—cm；體重—kg

RMR可測或查相關表。如學生聽課：RMR＝0.2，普通統(tǒng)計RMR＝0.4；全身體力勞動：激烈勞動不能超出5分鐘RMR＝10～12，拼出全力不能超出1分鐘RMR>12。人體生理特性專家講座第55頁解：查表得基礎代謝率平均值為157.8KJ/hm2RMR＝3，體表面積為1.8m2

基礎代謝量＝基礎代謝率×表面積＝157.8×1.8＝284.04KJ/h2小時連續(xù)作業(yè)能量消耗為：總能量代謝＝（1.2+RMR）×基礎代謝量×活動時間

＝（3+1.2）×284.04×2＝1817.86KJ例題:某25歲男性青年，體表面積為1.8m2，當RMR＝3時，試問2小時連續(xù)作業(yè)能量消耗是多少？（作業(yè)時增加代謝為多少？）

人體生理特性專家講座第56頁三、勞動強度

以能量消耗或相對代謝率作為指標制訂勞動強度分級，只適合用于以體力勞動為主作業(yè)。

1.國外勞動強度分級

克里斯坦森標準(體重70kg，體表面積1.84m2）

分等級：輕、中等、強、極強、過強能量消耗：2.557.51012.5(kcal/min)人體生理特性專家講座第57頁2.我國勞動強度分級

勞動強度級別勞動強度指數(shù)IⅠⅡⅢⅣ<15~20~25>25勞動強度指數(shù)計算公式：I=3T+7M式中I—勞動強度指數(shù)；T—勞動時間率；M—8小時工作日能量代謝率；人體生理特性專家講座第58頁勞動強度級別8小時工作日平均能耗值ⅠⅡⅢⅣ850kcal/人1328kcal/人1746kcal/人2700kcal/人人體生理特性專家講座第59頁勞動時間率T計算：

T＝工作日凈勞動時間/工作日總工時（％）

能量代謝率M計算：

＊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能量代謝率，各項活動與休息時能量代謝率計算公式。＊分別乘以對應累計時間，最終得出一個工作日各種活動和休息時得累計能量消耗總值。＊再除以工作日總工時，即得出工作日平均能量代謝率。人體生理特性專家講座第60頁＊當肺通氣量值在3.0～7.3時

—能量代謝率＊當肺通氣量值在8.0～30.9時

—每平方米表面每分鐘呼氣量當肺通氣量＊值在7.3～8.0之間時則采取兩式平均值。人體生理特性專家講座第61頁四、勞動時間與休息時合理配置1、條件A、普通人連續(xù)勞動8小時（480min）而中間不休息最大能量消耗界限為4kcal／min，這一能量消耗水平也被稱為耐力水平。B、假如作業(yè)時消耗超出這一界限，勞動者就必須使用體內(nèi)能量貯備。假定標準能量貯備為24kcal，為了補充體內(nèi)能量貯備，就必須在作業(yè)過程中插入必要休息時間。人體生理特性專家講座第62頁C、為防止疲勞積累，則工作時間加上休息時間平均能量消耗不超出4Kcal／min。2、關系表示式設作業(yè)時增加能量消耗為M，工作日總工時為T，其中實際勞動時間為T勞，休息時間為T休。

則：T=T勞+T休

休息率Tr＝T休/T勞(%)

勞動時間率Tw：＝T勞／T（％）人體生理特性專家講座第63頁

因為實際勞動時間為24Kcal能量貯備被耗盡時間，所以

T勞＝24／（M－4）（其中4—最大能耗界限）;

因為要求總能量消耗滿足平均能量消耗不超出4Kcal，所以

T勞*M=(T勞+T休)*4(4--平均能耗）

(T勞+T休)=T勞*M/4

人體生理特性專家講座第64頁T休=T勞*M/4－T勞=T勞（M/4-1）

Tr=T休/T勞=M/4–1Tw=T勞/T=T勞/(T勞+T休)=T勞/(T勞*M/4)=4/M=1/(M/4)=1/(1

+Tr

)人體生理特性專家講座第65頁例題已知作業(yè)時能量消耗量為8.5kcal／min,平靜時能量消耗為1.5kcal／min，求作業(yè)與休息時間及勞動時間率。解：作業(yè)時增加能耗量為MM＝8.5-1.5＝7kcal勞動時間：T勞＝24/M－4）=24/(7-4)=8min休息時間：T休=T勞（M/4-1）