1、人因工程 工效学,王致民,教材名称:人因工程 作 者:孙岩林,参考书: 人因工程学 作 者: 郭 伏,1.1 学科概述,Ergonomics Human Factors Human Engineer Engineering Psychology,定义,学科基础研究对象 生产系统解决问题的手段目标,1.人因工程学概述,基于对人心理特性、解剖和生理特性的研究，通过对机器（工具）、环境、人相互作用的研究和分析，对机器（工具）、环境、人的活动方式（任务、进度等）进行合理设计，以提高生产率、安全舒适性和有效性（经济性）的一门工程学科。,工业工程基本任务：主要内容: 工厂的规划到运作 计划、生产系统规划、
2、质量等侧重：车间管理生产场所的布置和工人作业任务，包括能力,效率,规定,考核 涉及：设计、财务、市场营销,目标: 高效最好的工作性能和工作效率舒适性及安全性危害和伤害，减少事故经济满足技术要求的前提下，投资最少。,人因工程学的重要性及应用,1、系统的复杂性：Complex military equipments：aircraft take off and landing on carrier.2、工伤、疾病和事故： America: 1，800，000 injuried; 600，000 disabled;invalid;crippled; http:/www.osha-slc.gov/erg
3、onomics-standard/15-20 USD billion annually for workers Compensation；30-40 USD billion in other expenses such as medical careChina: : 重特大事故 煤碳业死亡率4.6/百万吨 (美国0.16/百万吨, 苏联1)国际劳工组织ILO： 与工作相关的事故2.5亿，直接伤亡33.5万，可避免的职业病1.6亿，4%的产值用于赔偿。 3、应用的广泛性4、其他：工业工程其它学科的基础知识,1.2 基本原理和研究方法,描述性实验: 人体尺寸、听力；标准变量，分类变量 试验性研究：
4、独立变量、非独立变量（因变量）- 疲劳对判断能力评价研究：评价整体（多个变量影响下）- 办公室舒适度,研究的步骤和方法；,研究地点：描述性研究-移动实验室； 试验性研究-实际环境（成本高、危险，如航天）和实验室环境； 评价研究-真实环境（机载瞄准器）变量选择和确认：描述性研究-标准变量，分类变量； 试验性研究-独立变量、非独立变量（因变量） 记忆时间； 评价研究-量化和相关性分析被测试者：样本选择和大小,数据收集：数据分析：平均数、标准差、相关系数、百分位实验数据推断：统计、可靠性（测量的连惯和稳定）、有效性、相关性、灵敏性,1.3 人因工程学与其他学科的关系,人,机器,环境,环境的对绩效影响
5、 人体的保护,环境对机器性能的影响 机器对环境的影响,作业域的布局与设计 人机功能分配 人机界面研究,解剖、心理、生理,机械设计 机械制造,环境评价 环境心理 环境保护,生理、心理、劳动卫生、人体测量、人体力学、解剖工业设计、工程设计、安全工程、机械工程、系统工程、控制论、管理工程环境保护、环境医学、环境卫生、环境心理、环境监测,相关学科,课程要求,理论基础 常识和结论 计算和实验,典型的人机系统,计量单位:,力: 牛N=1M*Kg/S2 压力: 帕Pa=1N/M2 毫米汞柱 mmHg=133.322Pa 温度: 开K 摄氏度过C T/K=t/C+273.15 能、功、热： 焦耳 J=N.M
6、千瓦.时=3.6*106J 卡路里 cal=4.1868J 声音：分贝 dB(decibel, decibels) = 10Log10(S/N) 长度: nm 毫微米 =1/1000,000,000 m . um(微米）=1/1000,000m . 光通亮单位: 流明lm 相当于555nm（人最敏感的光）光0.0015W 发光强度单位：坎得拉cd 。 1cd的光源发射12.57lm 照明度(光源透射到物体表面的光量）： 勒克司lx = lm/m2 亮度（单位面积上离开物体表面的光量） sb= 1 cd/cm2=104 cd/m2 1kg = 9.80665N 1W=1J/s,原子量：S=32，
7、N=14，H=1，C=12，O=16，Si=28，P=31,空气成分(按体积）： N2=78.08% O2=20.93% CO2=0.03% Other 呼气： 9.60% 16.02 4.38%,2. 人体生理特性,与绩效直接相关的人体系统：神经系统 运动系统 循环系统其它: 内分泌系统 生殖系统 泌尿系统 消化系统 免疫系统,2.1 神经系统与感觉,1) 神经系统的组成:,人体内由神经组织构成的全部装置,主要由神经元组成。中枢神经系统:包括脑和脊髓,分别位于颅腔和椎管内,是神经组织最集中、构造最复杂的部位,存在有控制各种生理机能的中枢。周围神经系统:遍布全身各处, 包括各种神经和神经节其中
8、同脑相连的称为脑神经,与脊髓相连的为脊神经,支配内脏器官的称植物性神经。各类神经通过其末梢与其他器官系统相联系。,2) 神经系统的功能,控制与调节:各器官、系统的活动，使人体成为一个统一的整体分析与综合: 使机体对环境变化的刺激作出相应的反应，达到机体与环境的统一,神经细胞（神经元）-神经系统功能、结构和营养的基本单位神经胶质细胞 - 构成网状支架，对神经元起 支持 绝缘 营养 防御,3) 神经组织的组成：,种类： 中枢：星形胶质细胞、大胶质细胞、 纤维性星形胶质细胞、原浆性星形胶质细胞等。 周围：神经膜细胞（Schwann cell，雪旺细胞）、卫星细胞（satellite cell ）。,
9、树突：较短，像树枝一样分支，其功能是接收来自其它神经的冲动将冲动传向细胞体； 轴突：是细胞体向外延伸的一根长枝（0.1mm-1m)，其末端为神经末梢，其功能是将冲动由胞体向外传出。,4) 神经元组成：胞体, 树突,轴突,轴突囊泡（化学递质）,突触,前膜,正电压,负电压,冲动传至突触前膜 囊泡前移至前膜 释放化学递质 扩散到后膜 改变前后膜电位 使下一个神经(的树突)冲动,工作原理：,7) 中枢神经及功能,小脑: 调节肌张力，协调随意运动，维持身体的平衡。延髓：食物反射（唾液分泌、咀嚼、吞），呼吸和循环系统反射自动调节中心；脑桥：面部肌肉运动及某些感觉的形成；中脑：定向反射。间脑：能分泌多种激素
10、释放因子和抑制因子。,大脑：灰质和白质构成。灰质位于表面，又称为大脑皮质，是神经系统的最高中枢， 一般只开发了10%。,大脑皮质功能：汇集各种冲动形成感觉；维持觉醒状态；记忆；思维；影响其他的脑功能；控制机体运动。,脑,脊髓:活动受脑活动的影响 传导: 所将身体的感觉(如痛觉、温度觉、触觉)刺激传导至中枢(大脑)，也可将大脑的指令传导到运动肌群而产生随意的运动。 反射：蛙的搔扒反射,接受全身各处的传入信息，经它整合加工后成为协调的运动性传出，或者储存在中枢神经系统内成为学习、记忆的神经基础。人类的意识、心理、思维活动也是中枢神经系统的功能。,中枢神经特点一： 大脑皮质的不同功能相对集中在不同的
11、区域:,中枢神经特点二： 大脑重约占体重的2%,耗氧占20%, 而心脏仅7%,8) 周围神经系统及功能,感觉神经接受来自体外的刺激, 向中枢神经系统传递感觉信息，包括： 视觉 听觉 味觉 触觉 运动神经将中枢神经系统的指令传输到肌肉完成运动。,周围神经系统及功能-视觉感觉神经,中央凹,视杆细胞 视锥细胞,懸 韌 帶 ： 保 持 晶 狀 體 的 位 置 。 虹 膜 ：控 制 瞳 孔 的 大 小 。 水 狀 液 ： 保 持 眼 球 的 形 狀 和 供 應 養 料 給 角 膜 。 結 膜 ：保 護 角 膜 。 瞳 孔 ：控 制 光 線 進 入 眼 球 的 多 少 。 角 膜 ：眼 球 正 面 透 明
12、 的 地 方 ， 讓 光 線 折 射 入 眼 球 內 。 晶 狀 體 ：將 光 線 聚 焦 在 視 網 膜 上 。 睫 狀 肌 ：控 制 晶 狀 體 的 厚 薄 。 鞏 膜 ：白 色 堅 韌 的 保 護 層 ， 保 護 眼球 的 內 部 組 織 。 脈 絡 膜 ：佈 滿 微 血 管 ， 供 應 養 料 給 眼 球 。 視 網 膜 ：网膜主要由视杆细胞和视锥细胞构成， 能 將 入 射 的 光 線 轉 為 訊 號 。视杆细胞低照度光，远离中央凹，所以暗处偏离观测中心的位置更易看清，区分黑白；视锥细胞分布与中央凹（最多）及周围，高亮度时发挥作用，区分颜色(380780 180多种色）和空间位置 黃
13、點 ：為 視 網 膜 最 敏 感 的 地 方 。 盲 點 ：視 神 經 和 視 網膜 交 匯 的 地 方 ， 因 為 沒 有 感 光 細 胞 ， 所 以 對 光 線 沒 有 反 應 。 視 神 經 ：將 視 網 膜 產 生 的 訊 號傳 到 大 腦 。 玻 璃 狀 液 ：透 明 的 膠 狀 液 ， 用 以 保 持 眼 球 的 形 狀 。,周围神经系统及功能-听觉感觉神经,外耳 外耳包括耳廓和外耳道。 中耳 中耳由鼓膜、鼓室、咽鼓管和乳突小房构成。鼓室内有锤骨、砧骨和镫骨三块小听骨。 内耳 内耳又称为迷路，可分为骨迷路和膜迷路。骨迷路与膜迷路之间的腔隙充满外淋巴，膜迷路内充满内淋巴。骨迷路由三个
14、骨半规管、前庭和耳蜗构成。膜迷路由膜半规管、椭圆囊、球囊和蜗管构成。膜半规管、椭圆囊和球囊的内腔有位觉感受器。蜗管内有听觉感受器。 耳廓接受的声波，经外耳道传送，振动了鼓膜。鼓膜将空气振动转换成机械运动，使听小骨的小关节产生运动，镫骨将机械能转换成液体的波动，使迷路的外淋巴和内淋巴波动，蜗管内的听觉感受器将内淋巴波动的刺激转换为神经冲动，经听觉神经传导通路传到大脑皮质的听觉区，经大脑皮质的分析综合而产生听觉。,砧骨 镫骨,鼓膜,斯卡勒膜,基底膜,毛细胞及神经细胞,淋巴液,听小骨由锤骨,听神经编码及声音的分析 神经冲动以不同的组合形式在神经纤维中的传输称为编码。耳蜗编码包括在同一纤维上按时间程序
15、进行不同组合（时间构型） （temporal pattern）和在一组神经纤维中按空间排列组合（空间构型）（spatial pattern）。 不同形式编码的神经冲动作用于听觉中枢才能产生不同的音调和响度感觉。,嗅觉(Smell or olfaction)味觉(Taste)肤觉(Skin senses) 触觉 痛觉(Pain) 热觉和冷觉(Temperature: warm & cold),周围神经系统及功能-其他感觉器感觉神经,机体觉(动觉、平衡觉): 保证了人的正常活动，如走路、抓东西等, 运动感受器: 位于皮下组织的感觉接受器 肌肉内的纺锤体； 肌腱中不同部位的腱梭感受器（触压）给出关节
16、运动程度（速度、方向）； 深部组织中的层板小体对形变很敏感能给出肌肉收紧和关节伸缩的程度。 半规管加速度, 探测身体的旋转、加速、斜 耳石器感觉身体相对于垂直面的姿态，帮助身体平衡, 产生位置和变速感觉.,5) 神经元主要功能：冲动和传导，神经细胞受刺激就产生冲动，然后向临近的下一神经细胞传递。把输入(感觉信息)转化为输出(器官的活动), 神经传递的单向性保证了信息传递的准确。,反射弧一般由五个部分构成：感受器: 接受刺激，产生兴奋传入神经: 将冲动传至中枢中枢: 整合加工后成为协调的运动性传出传出神经: 兴奋沿传出神经传至效应器，使其产生运动效应器: 使肌肉产生运动。,6) 神经系统的基本活
17、动方式,1. 速度-100m/s左右, 损伤时(麻痹,髓鞘病变-硬化病,供养不足)降低到110m/s酒后开车, 运动器官麻木2. 冲动的神经需要达到一定数量才能到达中枢.信号的清晰度, 融合其他: 方向、连通、构型（时间/空间） 阻断麻醉,脊柱损坏及康复(计算机复员信号),神经系统特性的意义:,2.2. 人体的运动系统,1) 组成:骨 骨连结 骨骼肌,206块骨组成的骨骼,2) 运动系统功能:运动: 简单的移位和高级活动如语言、书写等。支持: 构成人体基本形态，头、颈、胸、腹、四肢，维持体姿。保护: 由骨、骨连结和骨骼肌形成了多体腔，颅腔、胸腔、腹腔和盆腔，保护脏器。其他骨髓造血、营养储备；,
18、2.2.1. 骨,组成： 共206块,骨膜: 是复盖在骨表面的一层致密结缔组织，有丰富的血管和神经分布，对骨的营养、再生和感觉有重要作用。 骨质:是骨的主要成份，可分为骨密质和骨松质。 骨髓: 血管、神经分为红骨髓和黄骨髓。红骨髓具有造血功能。 血管: 神经:,2.2.2. 骨连结 - 关节,骨连结 ： 骨和骨之间借结缔组织、软骨或骨连结起来，称骨连结或关节。骨连结分为：直结连结（不动关节） 韧带连结 （颅骨的冠状缝和人字缝 ）、软骨结合（椎骨椎体之间的椎间盘为纤维软骨）、骨结合（五块骶椎 ）；间接连结（动关节） 关节joint，一般由相邻结的两骨相对形成，如有三个以上的骨参加构成的叫做复关节
19、 。,关节的基本构造：包括关节面、关节囊和关节腔。,关节面骨与骨的接触面称关节面articular face。一般是一凸一凹互相适应。凸的叫做关节头，凹的称为关节窝。关节面有关节软骨articular cartilage被覆，除少数关节（胸锁关节、下颌关节）的关节软骨是纤维软骨外，其余均为透明软骨。关节囊关节囊articular capsule包在关节的周围，附于关节面周缘。可分为外表的纤维层和内面的滑膜层。关节腔关节腔由关节囊滑膜层和关节面围成，含少量滑液，呈密闭的负压状态。,关节的辅助结构,韧带 致密结缔组织构成，呈扁带状、圆束状或膜状。主要功能是限制关节的运动幅度，增强关节的稳固性 关节
20、盘 关节腔内的纤维软骨板，叫做关节盘articular disc。关节盘将关节腔分隔两部。它的作用是使关节头和关节窝更加适应，关节运动可分别在上、下关节腔进行，从而增加了运动的灵活性和多样化。 关节唇 articular labrum是由纤维软骨构成的环，围在关节窝的周缘，以加深关节窝，增加关节的稳固性,2.2.3 关节的运动方式：,1）滑动2）角度：分别沿三个相互垂直的轴旋转， 环转运动（关节头在原位转动，骨的远端做圆周运动）,关节运动时的受力：,重量,重量,支点,力点,肌肉的类型： 平滑肌（脏器的壁）、心肌（心脏） 横纹肌（因附着于骨，故称骨骼肌、随意肌），有一定形态、结构和功能，有丰富的
21、血管，在神经支配下收缩或舒张，进行随意运动,2.2.4. 肌肉,组成： 中间的肌腹两端的肌腱,肌球蛋白微丝,肌动蛋白微丝,肌肉的运动机理：,来自神经中枢的冲动，传到运动神经末梢，然后通过运动终板传递给所支配的肌肉，引起肌肉兴奋，肌肉产生收缩，将化学能转化为机械能。,肌球蛋白头部脱离肌动蛋白与ATP结合,ATP水解,ATP + H2O ADP + Pi + 29.3 KJ/mol ATP=三磷酸腺苷 ADP=二磷酸腺苷 Pi=磷酸根,肌球蛋白横桥头部和肌动蛋白结合引起横桥头部构象改变,横桥头拖动细肌丝向M线方向滑动，肌小节缩短，释放ADP+Pi,肌肉动作电位,肌肉的物理特性：收缩性-长度和张力（
22、等张收缩/等长收缩）伸展性：重力/外力弹性：重力/外力粘滞性：随温度变化,肌肉的运动形式： 等张收缩：收缩时肌肉长度变化，肌肉张力不变。 等长收缩：收缩时肌肉张力变化，肌肉长度不变。 一般运动是两种收缩的复合。肌力1条肌肉纤维的力量约0.010.02N，肌肉的最大肌力为 3040/平方厘米,运动控制脑是运动的高级部位，脑控制肌肉活动，腺体分泌，外周运动器官完成运动。肌肉是消耗了糖分和氧气来获得动力的静态肌肉施力的危害收缩引起内压增大，压迫血管，阻止血液供给，无法得到氧，肌肉疲劳，酸痛。只有小于15%20%的最大收缩力，血液才能保持稳定供应。,运动系统总结：,出力的形态（力的方向、大小、速度和持
23、续时间）： A) 运动系统的结构形式: 决定出力的方向性、影响出力的速度、大小、持续时间 B) 肌肉的多少: 决定出力的大小 手35cm/s 手指敲击频率35次 C) 活动范围和身体舒适姿态范围： 头低仰40-35，左右偏55-55，左右转55-55；躯干前后弯100-50，左右弯50-50，左右转50-50影响肌力的其它因素遗传、营养、体重、年龄、性别、训练等。2030岁达高峰，4050开始下降，女性比男性小30%,肌肉韧带拉伤： 训练水平不够、柔韧、力量、协调性差，准备活动不充分 关节炎、黏液囊炎： 过度训练使软骨的磨损，关节肿大，水肿。 腰肌劳损： 方法不当，（受力方向大小）疲劳损伤 颈
24、椎疾病：,运动系统损伤：,2.2.5. 操作动作与作业姿态,立姿（7种） 端坐姿（14） 靠椅坐姿（10） 卧姿（3）,作业姿态的基本类型（岗位的选择）,作业姿态选择的重要性: 作业能力, 工伤事故, 舒适度(体力和精神),人体姿态对肌肉及心血管系统的影响: 不同的人体姿态所造成的肌肉负荷,一般用伴随肌肉收缩产生的生物电位的变化肌电图(EMD)来显示。如端正立姿为100%，则坐姿上半身挺直坐为74%，放松直立31%，端正跪坐29%，放松坐19%，放松跪坐9%、放松侧坐8.5%，110度靠坐8%，仰卧3%。 P29 图2-9,1）作业环境：作业空间、照明条件和姿态变换的可能性； 2）作业负荷：负
25、荷的大小、用力方向、准确度和速度； 3）作业场地的布置：工具和用料的位置 和取用方式； 4）起坐频率，间歇工作； 5）工作台和座椅高度、有无足够的容膝空间； 6）操作者随意采用的体位。 7）同时操作的作业种类 8）延续时间,影响作业姿态的因素:,作业姿态及特点,立姿头、颈、胸、腹均垂直于水平面，人的重量由骨骼承担，肌肉和韧带负荷最小，但舒适的立姿身体自然直立，躯干前倾15度。控制器分布超过坐姿可达范围； 需较大肌力超过坐姿，或用力方向，如搬运4.5KG以上的物料，轮机手； 没有容膝空间； 需频繁坐、立交换导致能耗过大，或时间很短； 单调引起疲劳。,坐姿躯干前倾1015度，眼距工作面大于300m
26、m，大腿平放，小腿自然垂直或稍向前着地。直腰时，脊柱变形大，肌肉负荷也大，当放松坐（身体稍前倾），被部肌肉负荷小，比较舒适，但脊间盘的内压大。两种姿态间随意改变最好。 长时间的静态作业； 精密而细致的作业； 需手脚并用；坐-立姿坐、立交替，坐为主，有效消除不同部位的肌肉负荷。 前面两种都不适合 复合作业,作业姿势选择原则:,1）优先顺序：坐、坐-立、站、其他2）平衡姿态：减少肌肉、关节、心血管压力3）姿态尽量可以自由改变4）长时间不能变换姿态时，设立支撑5）肌肉出力大小和作业动作决定姿态,2.3. 能量代谢,2.3.1. 能量供应,体力劳动时，骨骼肌消耗的能量最大,人体的能量来源：,ATP +
27、 H2O ADP + Pi + 29.3 KJ/mol,ATP=三磷酸腺苷 ADP=二磷酸腺苷 Pi=磷酸根,1）ATP-CP 系列：,产能途径： 通过补充ATP。,CP+ADP Cr + ATP,CP=磷酸肌酸 Cr=肌酸,氧 速度 能源 产生ATP数量 劳动类型,无 极快 CP 很少 任何 储量有限 短暂的极重劳动,举重、跳高的爆发力,2）需氧系列（氧化磷酸化过程）：,葡萄糖或脂肪 + 氧 - ATP,首先是糖，然后是脂肪，饥饿者先补糖,氧 速度 能源 产生ATP数量 劳动类型,需,慢,糖原 脂肪 蛋白,大 可长期供给,长时期的轻及中等劳动,3）乳酸系列（无氧糖酵解过程）：,葡萄糖（糖原）
28、 - ATP +乳酸,氧 速度 能源 产生ATP数量 劳动类型,无,快,糖原,乳酸可致疲劳,有限,短期的重及极重劳动,2.3.2. 能量代谢的测量,生产作业应该通过需氧系列提供能量，另外两种产能方式导致氧债，需动态平衡。,代谢的衡量指标,能耗量： KJ/h,氧热价：物质氧化时消耗1L的氧产生的能量,卡价：1g物质氧化所释放的热量，体内和体外的结果一样；,氧耗量: 两种常用的表示 1 L/min = W * 10-3 cm3/(kg.min) W是人的体重,氧需: 单位时间所需要的氧量。劳动强度越大、时间越长，消耗的氧越多。成年人为3升，锻炼者4升 氧债：氧需和供氧量之间的差别。,休息,工作,工
29、作结束,氧债 补偿,非乳酸：23分钟 乳酸：10分钟1小时,23分钟形成氧债,正常耗氧量,时间,耗氧量,2.3.3. 能量代谢率,1) 代谢的类型,基础代谢：维持生命所必须的。安静代谢：静坐，维持某一自然姿态时的代谢，作业前测定。能量代谢或（总能量代谢）: 实际代谢, 工作过程中实际测量。作业代谢(活动代谢/劳动代谢)：因体力劳动而增加的代谢， 总能量代谢减去安静代谢。,直接法-绝热环境中，从人体周围流过的冷却水升温状态。间接法-测量人体耗氧量，再乘氧热价换算成能量代谢率,2) 能量代谢测定,代谢量绝对指标 代谢率-相对指标（利于不同个体的比较）,3) 代谢强弱的衡量指标:,基础代谢量： 室温
30、20度，被测者清醒、空腹（饭后10小时以上），安静卧床时的能量消耗量。反应了人处于最基本的状态下，维持心率、呼吸和体温的最基本能量消耗量。代谢率：单位时间，单位体表面积的耗能量， 单位KJ/M2.h. , 生命活动特征的主要指标,年龄： 1115 1617 1619 2030 3150 50 男 195.5 193 164 157 156.4 149 女 172 181 154 146.6 144.6 138,中国正常人基础代谢率B(KJ/m2.h)：,体表面积（m2) = 0.61 * 身高（m) + 0.0128 * 体重（kg) 0.1529,三种代谢率之间的关系:,基础代谢率 B 基础
31、代谢量=BST 安静代谢率 R=1.2B 安静代谢量=RST 能量代谢率 M 能量代谢量=MST 作业代谢率 M-R=M-1.2B 作业代谢量=MST-RST,时间,=（能量代谢量 安静代谢量）/ 基础代谢量 = （能量代谢率 安静代谢率）/ 基础代谢率 = （M-1.2 B)/B,坐姿阅读 RMR=0.10.4 漫步 RMR= 1.3 慢跑 RMR= 8 百米跑 RMR= 208,4) 不同作业强度的比较：,相对代谢率： RMR,M=(RMR+1.2)B,Question 1: 受试者呼出气体的百分比(按体积)为： O2=15.33%, CO2=5.23%, 取样气量为5 l/min 标准状
32、态下： Q2=20.93%， CO2=0.03%， N2=79。04%，氧热价为20KJ/l 求受试者的能量消耗。,( 20.93 15.33 ) % * 5 l/min = 0.28 l/min 0.28 l/min *20 KJ/l = 5.6 (KJ/min) =336 KJ/h,Question 2: 168cm高，67kg重人的日代谢量? RMR=? 是否很累的劳动 ? (中国正常人基础代谢率B= 156.4),日代谢量(16小时静坐) = 1.7417 * (16*156.4 *1.2+ 8* 156.4) = 7409 KJ = 185g (脂肪）* 40 KJ/g = 347
33、g(蛋白质 5个鸡蛋) *17.9 KJ/g 日代谢量(8小时静坐, 8小时作业) = 1.7417 * (8*156.4*1.2 + 8* 156.4 +8*336) = 9475 =236g (脂肪） = 185+51,RMR=(336-1.2*156.4) /156.4=0.94,体表面积=0.61*1.7+0.0128*67-0.1529=1.7417,2.3.4. 劳动强度,国外（Christensen)： 根据能耗量和氧耗量作为标准分为：轻，中，强，极强，过强 中国： GB3869-83体力劳动强度分级分为 四级：I（轻劳动）15，II（中等）20，III（重）25，IV（很重）2
34、5,I体力劳动强度指数； T劳动时间率=(净劳动时间/总工作时间） ； 净劳动时间：除去1MIN以上休息时间的全部劳动时间。 M8h工作日平均能量代谢率，kJ/minm2； S性别系数：男性1，女性1.3； W体力劳动方式系数：搬1，扛0.40，推/拉0.05； 10计算常数。,ITMSW10,每分钟肺通气量3.07.3L时: lgM0.0945x-0.53794 式中：M能量代谢率，kJ/minm2； x单位体表面积气体体积，L/minm2。 每分钟肺通气量8.030.9L时:lg(13.26-M)1.1648-0.0125x 每分钟肺通气量7.38.0L时采用两式的平均值。,M的实际计算,
35、GB 386983规定： 级体力劳动: 小时工作日平均耗能值为千焦耳人，劳动时间率为 ，即净劳动时间为分钟，相当于轻劳动。 级体力劳动: 小时工作日平均耗能值为千焦耳人，劳动时间率为 ，即净劳动时间为分钟，相当于中等强度劳动。 级体力劳动: 小时工作日平均耗能值为千焦耳人，劳动时间率为 ，即净劳动时间为分钟，相当于重强度劳动。 级体力劳动: 小时工作日平均耗能值为千焦耳人，劳动时间率为 ，即净劳动时间为分钟，相当于“很重”强度劳动。,劳动强度等级： I（轻劳动） II（中等） 日本：RMR= 01 12 国际劳工局（Christensen)： 10.5(KJ/min) 20.9 中国：I= 1
36、5 208小时能耗H 3570KJ 5560.1KJ劳动时间率 T=.61 T=.67净劳动时间 293min 320取B=156.4 KJ/m2.hRMR=(H/8)/B-1.2 1.6 3.2Christensen= 7.4 11.6作业特点： 制图员 机械修理,劳动强度等级： III（重）， IV（很重）， V（过强） 日本：RMR= 24 47 7 国际劳工局（Christensen)： 31.4 41.9 52.3 中国：I= 25 25 8小时能耗H 7310.2 11304.4 劳动时间率 T=.73 T=0.77净劳动时间 350 370取B=156.4 KJ/m2.hRMR=
37、(H/8)/B-1.2 4.6 7.8 Christensen= 15.2 23.56作业特点： 车/铣工 土建 采煤或伐木,卡路里 cal=4.1868J,2.3.5. 最大能量消耗界限,最佳工作负荷： 能耗21KJ/min 心率110115 吸氧量为最大的33%作业在时间上的安排：耐力水平：工作480min不休息的能耗界限（即作业代谢率） 为16.8KJ/min RMR=(16.8*60/1.74 1.2*156)/156 = 2.51 产能速度 = 需氧系列/分解蛋白等的最高速度能量储备：100KJ (血液里的能量物质）,T劳为劳动时间 ， T休为休息时间，M为劳动时的增加的代谢率（单位
38、时间能耗）耐力水平的劳动时间和休息时间关系：,T劳 * M = (T劳 +T休）*16.8 T休= （M/16.8-1） T劳,连续劳动的（最长/合理）时间：,T劳 = 100/（M-16.8),休息率：,Tr = T休/ T劳 = M/16.8 1,劳动时间率:,T劳 / (T劳 + T休)=1/ (1+ T休),Question: 已知作业时能量消耗量为8.5kca1/min，安静时能量消耗量为1.5kcal/min，求作业与休息时间及劳动时间率。(卡路里 cal=4.1868J ),作业时增加的能耗量 : M=8.51.5=7kcal/min = 29. 4 kj/min劳动时间: T劳
39、=100/（29. 416.8）=8min休息时间: T休=（100/16.81）*8=6min劳动时间率: Tw=8/（8+6）*100=57,2.4. 心血管与呼吸系统,心血管系统构成：心脏、动脉、静脉和毛细血管,心血管系统的功能: 血液循环, 分为体循环和肺循环,氧,二氧化碳,体循环：当心室收缩时，动脉血由左心室射入主动脉，通过主动脉及其分支，流到全身各组织的毛细血管。在这里，血液中的氧、营养物质与细胞的二氧化碳、代谢最终产物进行交换，使含氧多的动脉血变成含二氧化碳多的静脉血，经静脉汇集，最后通过上腔静脉、下腔静脉回流到右心房。 肺循环：当心室收缩时，静脉血由右心室射入肺动脉，随后经动脉
40、的各级分支到达肺泡隔的毛细血管。在这里，血液中的二氧化碳与肺泡内的氧进行交换，使含二氧化碳多的静脉血变成含氧多的动脉血，然后汇成肺静脉注入左心房。,1.心房收缩,1.心房收缩,2.心房舒张,心室收缩,2.心房舒张,心室收缩,3.全心舒张,3.全心舒张,血液循环过程:,呼吸系统构成： 由呼吸道和肺构成。呼吸道包括鼻、咽、喉、气管及支气管，为传送气体的通道。肺包括支气管在肺内的各级分支和大量的肺泡,呼吸系统的主要功能：是进行气体交换，即吸入O2，呼出CO2。呼吸是维持人体生命活动的基本条件之一。鼻还是感受气体刺激的感觉器官，咽是呼吸、消化的共同通道，喉还是一个重要的发音器官。,影响血液供给的因素:
41、 心输出量=搏出量*心率 搏出量: 动脉血压, 静脉血压标准 血管质量,心率 劳动开始:3040s内迅速增加，45分钟后达到与劳动强度相适应，心率不大于安静时40次，则可以胜任工作； 作业停止: 几秒到15秒开始迅速减少，然后缓慢降到原水平。恢复时间与劳动强度、环境和身体素质有关。,血压 劳动开始-收缩压立即上升，舒张压不变，脉压增加并维持不变，是体力劳动可以继续进行的标志；若劳动持续或加重，脉压可能因收缩压下降或舒张压上升，使脉压小于其最大时的一半，表示机体也疲劳或糖原贮备耗尽，应停止作业； 作业停止，血压迅速下降，恢复长短与劳动强度和环境的舒适度有关，一般为5分钟，大强度的作业需要3060
42、min.血液的分配: 安静时，肾、肝、胃、肠和脾最多，其次是肌肉、脑，最后是心、皮和骨。 劳动时流入肌肉的明显增加,影响氧气供给的因素肺通量, 呼吸频率,空气含氧量 肺活量, 环境,呼吸特点 安静时，次数约18, 肺通气量68 l/m。 作业，次数约3040, 肺通气量40120 l/m。一般作业者主要增加呼吸次数，而锻炼者主要增加肺通气量,心脏的最高输血量约35 l/min，每升血供氧120ml, ，相当于可供4.2 l氧化，7084 l 空气（5%6%的氧利用）通过肺，而锻炼者可达120 l/min,脑力劳动特点脑的耗氧量，安静时占10%，是肌肉的1020倍脑力劳动时能量消耗量略为增加，为
43、基础代谢的110%,，紧张的数学解题只增34%, 最剧烈的情绪波动也仅5%10%葡萄糖是脑活动的主要能源，通过氧化磷酸化过程来提供,在不同工作强度下人的生理反应工作强度 氧耗 肺活量 直肠温度 脉搏(l/min) (l/min) (C) (次/分钟) 很低(休息) 0.2-0.3 6-7 37.5 60-70 低 0.5-1.0 11-20 37.5 75-100 中等 1.0-1.5 20-31 37.5-38.0 100-125 高 1.5-2.0 31-43 38.0-38.5 125-150 很高 2.0-2.5 43-56 38.5-39.0 150-175 极端高 2.4-4.0
44、60-100 39 175,1）耗氧量 2）能耗量 3）心率 4）直肠温度 5）排汗率（ml/h) 很轻 0.5 10.5 轻 0.51 10.520.5 75100 中 1.01.5 20.931.4 100125 37.538 200400 重 很重 极重 所有这些指标具有相同的意义,国际劳工局评价劳动强度的指标,2.5. 人的忍耐性,683-8-12-7-7-2-6 =641 600 630 641 650,疲劳: 在劳动生产过程中，作业能力出现明显下降，或由于厌倦而不愿意继续工作的一种状态。,疲劳症状: 主观: 不愿意工作, 无精神 生理和心理: 行动减慢, 力量减弱, 人能达到的高度降低等. 思维变呆板, 警觉性降低, 反应速度减慢 严重时伴随着脊椎变弯, 上体前屈, 关节变直, 动作失调, 知觉发生错误 工作: 实际作业率降低, 工作速度减慢, 工作质量差, 容易出废品, 事故增多等.,疲劳种类肌肉疲劳（或称体力疲劳）:生理方面因素的变化所造成的疲劳，如过度紧张的肌肉出现乏力和局部酸痛现象，一般只涉及大脑皮层的局部区域精神疲劳（或称全身疲劳、脑力疲劳）:与中枢神经活动有关，大脑活动能力减退、表现为全身乏力、头晕、思睡、心情压抑、思维能力减弱。如不能休息，会非常苦恼,
