第9讲：第一章第八节人的特性(二)(2012新版)

人体特性参数及人的心理特性、机械特性【考试大纲要求】：1．熟悉人体特性参数及人的心理特性；2．了解机械安全的特性；【教材内容】：P36(二)人体的特征参数1、人体特性参数与产品设计和操纵机器有关的人体特性参数很多，归纳起来有如下4类：1)静态参数静态参数是指人体在静止状态下测得的形态参数，也称人体的基本尺度，如人体高度及各部分长度尺寸。

2)动态参数动态参数是指在人体运动状态下，人体的动作范围，主要包括肢体的活动角度和肢体所能达到的距离等两方面的参数。

如手臂、腿脚活动时测得的参数。

3)生理学参数生理学参数主要是指有关的人体各种活动和工作引起的生理变化，反映人在活动和工作时负荷大小的参数，包括人体耗氧量、心脏跳动频率、呼吸频率及人体表面积和体积等。

4)生物力学参数生物力学参数主要指人体各部分(如手掌、前臂、上臂、躯干(包括头、颈)、大腿和小腿、脚等)出力大小的参数，如握力、拉力、推力、推举力、转动惯量等。

2. 人体劳动强度参数。

（1）能量代谢率。

人在作业过程中所需要的能量，是分别由三种不同的能源系统ATP—CP(三磷酸腺苷—磷酸肌酸)系统、乳酸能系统和有氧氧化系统提供的。

这三个系统的供能状况与体力劳动的关系如表1—5所示。

1)人体能量代谢的测定方法人体能量的产生和消耗称为能量代谢．常用的能量代谢测定方法有直接法和间接法两种。

目前一般采用间接法，其基本原理是，能量代谢可通过人体的氧耗量反映出来，因此首先测得单位时间内糖、脂肪等能源物质在体内氧化时的氧耗量和二氧化碳的排出量，求得两者之比(呼吸商)，由此再推算某一时间或某项作业所消耗的能量。

能耗量通常以千卡(kcal)表示。

关于氧耗量有两种表示方法，一种以每分钟所消耗的氧气的容积表示，即每分钟耗氧多少升(L／min)：另一种以人体千克体重每分钟消耗的氧气量表示[cm3／(kg·min)]。

1 L／min= W×10-3 cm3／(kg·min)从事劳动所需要的能量最终来源于糖、脂肪、蛋白质的氧化和分解，而且这三者在体内可以通过一定的生物化学机制相互转换．这在生物化学上被称为“三羧酸循环”。

在能源物质的氧化分解过程中，人体必须不断地吸入氧，并不断地排出二氧化碳。

不同的能源物质在体内氧化时，其呼吸商是不同的；同时，各种能源物质在体内氧化时，每消耗1L氧所产生的热量(氧热价)也是不同的。

2)能量代谢与能量代谢率人体代谢所产生的能量等于消耗于体外做功的能量和在体内直接、间接转化为热的能量之和。

在不对外做功的条件下，体内所产生的能量等于由身体发散出的能量，从而使体温维持在相对恒定的水平上。

能量代谢分为三种，即基础代谢、安静代谢和活动代谢。

①基础代谢。

人体代谢的速率随所处的环境条件有所不同。

生理学将人清醒、静卧、空腹(食后10h 以上)、室温在20℃左右这一条件定为基础条件。

人体在基础条件下的能量代谢称为基础代谢。

单位时间内的基础代谢量称为基础代谢率，是单位时间人体维持基本生命活动所消耗最低限度的能量；通常以每小时每平方米体表面积消耗的热量表示，记作kcal／(h·m2)。

②安静代谢。

安静代谢是作业或劳动开始之前，仅为保持身体各部位的平衡或某姿势条件下的能量代谢。

安静代谢量应包括基础代谢量。

测定安静代谢量一般是在作业前或作业后，被测者坐在椅子上并保持安静状态，通过呼气取样采用呼气分析法进行的。

安静状态可通过呼吸次数或脉搏数判断，通常也可以常温下基础代谢量的120％作为安静代谢量进行估算。

③活动代谢。

活动代谢亦称为劳动代谢、作业代谢或工作代谢。

它指人在从事特定活动过程中所进行的能量代谢，体力劳动是使能量代谢亢进的最主要原因。

因为在实际括动中所测得的能量代谢率，不仅包括活动代谢，也包括基础代谢与安静代谢，所以一般应存在这样的关系：活动代增l率=实际代谢率一安静代谢率。

活动代谢率的量纲为kcal／(min·m2)。

活动代谢与体力劳动强度有直接对应关系，它对于劳动管理、劳动卫生具有极为重要的意义，是计算劳动者一天中所消耗的能量以及计算需要营养补给的热量的依据，也是评价劳动负荷合理性的重要指标。

④相对能量代谢率RMR。

体力劳动强度不同，则所消耗的能量也不同。

由于劳动者性别、年龄、体力与体质方面存在着差异，从事同等强度的体力劳动，消耗的能量亦不同。

为了消除劳动者个体之间的差异因素，常用活动代谢率与基础代谢率之比，即相对能量代谢率来衡量劳动强度的大小。

相对能量代谢率RMR可表达为：RMR=活动代谢率／基础代谢率=(作业时实际代谢率一安静代谢率)／基础代谢率用RMR衡量劳动强度比较准确，目前在日本已被广泛使用。

除利用实测方法之外．还可用简易方法近似计算人在一个工作日(8h)中的能量消耗，其计算公式为：总代谢率=安静代谢率+活动代谢率=1．2 x基础代谢率+RMR×基础代谢率=基础代谢率×(1．2+RMR)总能耗(kcal)=(i 2+RMR)×基础代谢率×体表面积×活动时间3)影响能量代谢的因素影响人体作业时能量代谢的因素很多，如作业类型、作业方法、作业姿势、作业速度等。

(2)耗氧量(L／min)人在作业时因耗能量增加，需氧量也必然增多，每分钟的需氧量称为耗氧量。

人体每分钟内能供应的最大氧量称为最大耗氧量，正常成人一般不超过3 L，常锻炼者可达到4 L以上。

最大耗氧量可用绝对数表示，单位L／min；也可用相对数表示，单位是mL／N·min。

Bruce于1972年给出了年龄与最大耗氧量间的经验公式，即：V02max=5.6592—0.0398A (1一11)式中V02max——最大耗氧量mL／N·min)．V02max可作为允许最大体力消耗的标志；A——人的年龄(岁)。

(3)心率F(min-1)在其他条件相同时，有时也用心率的变化来评价劳动强度，巴斯奇尔克(Buskirk)1974年给出了最大心率HR max与年龄之间的经验公式，即：HR max=209.2—0.74 A (l一12)式中HR max最大心率，次／minA——年龄(岁)。

(4)人的劳动强度2)我国的劳动强度分级我国现使用的是1997年修订的国家标准《体力劳动强度分级》(GB 3869—1997)。

该标准把作业时间和单项动作能量消耗比较客观合理地统一协调起来，能比较如实地反映工时较长、单项作业动作耗能较少的行业工种的全日体力劳动强度，同时亦兼顾到工时较短、单项作业动作耗能较多的行业工种的劳动强度，基本上克服了以往长期存在的“轻工业不轻”，“重工业不重”的行业工种之间分级定额不合理现象的问题。

体现了体力劳动的体态、姿势和方式，提出了体力作业方式系数，充分考虑到性别差异，能比较全面地反映作业时人体负荷的大小。

1)劳动强度指数，劳动强度指数I是区分体力劳动强度等级的指标，指数大反映劳动强度大，指数小反映劳动强度小。

体力劳动强度，按大小分为4级，见表1--7。

体力劳动强度指数I的计算方法为：I =T·M·S·W·10 (1—13)式中T——劳动时间率=工作日净劳动时间(min)／工作日总工时(min)，％；M——8h工作日能量代谢率．kJ／min·m2；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。

通过以上经验公式计算的I，基本上能正确反映生理负荷大小。

能量代谢率、耗氧量、心率及劳动强度指数分级标准见表1—8表1—8 劳动强度分级分级能量消耗(大于基础代谢频率倍数)耗氧量／(L·min-1)相当于VO2max的百分率／％心率／(L·min-1)劳动强度指标IⅠ级<3 <1．0 <25 <100 ≤15Ⅱ级3～4．5 1．0～1．4 ～50 ～124 ～20Ⅲ级4．6～7．01．5～2．0 ～75 ～150 ～25Ⅳ级>7．0 >2．0 >75 >150 >25(三)疲劳1．疲劳的定义疲劳分为肌肉疲劳(或称体力疲劳)和精神疲劳(或称脑力疲劳)两种。

肌肉疲劳是指过度紧张的肌肉局部出现酸痛现象，一般只涉及大脑皮层的局部区域。

而精神疲劳则与中枢神经活动有关，它是一种弥散的、不愿意再作任何活动和懒惰的感觉，意味着肌体迫切需要休息。

2．产生疲劳的原因及消除途经(1)疲劳的原因。

劳动过程中，人体承受了肉体或精神上的负荷，受工作负荷的影响产生负担，负担随时间推移，不断地积累就将引发疲劳。

归结起来疲劳有两个方面的主要原因。

1)工作条件因素。

泛指一切对劳动者的劳动过程产生影响的工作环境。

①劳动制度和生产组织不合理。

如作业时间过久、强度过大、速度过快、体位欠佳等。

②机器设备和工具条件差，设计不良。

如控制器、显示器不适合于人的心理及生理要求。

③工作环境很差。

如照明欠佳，噪声太强，振动、高温、高湿以及空气污染等。

2)作业者本身的因素。

作业者因素包括作业者的熟练程度、操作技巧、身体素质及对工作的适应性，营养、年龄、休息、生活条件以及劳动情绪等。

这里．大多数影响因素都会带来生理疲劳，但是机体疲劳与主观疲劳感未必同时发生，有时机体尚未进入疲劳状态，却出现了主观疲劳感。

如对工作缺乏兴趣时常常如此。

有时机体早已疲劳却无疲劳感，如出于对工作具有高度责任感、特殊爱好或急中生智的情境之中时。

造成心理疲劳的诱因主要有：①劳动效果不佳。

在相当长时期内没有取得满意的成果，会引发心理疲劳。

②劳动内容单调。

作业动作单一、乏味，不能引起作业者的兴趣。

如流水线上分工过细的专门操作，显示器前的监视工作等。

③劳动环境缺少安全感。

涉及技术方面的安全防护设施和职业的稳定性，以及不适的督导和过分的暗示，造成心理压力与精神负担。

④劳动技能不熟练。

当工作任务的繁复程度远远超过了劳动者能力水平。

网难大，负担重，压力大，力不能负时．也易产生心理疲劳。

⑤劳动者本人的思维方式及行为方式导致的精神状态欠佳、人际关系不好，上下级关系紧张，以及家庭生活的不顺等都可能引起心理疲劳。

2)消除疲劳的途径消除疲劳的途径归纳起来有以下几方面：①在进行显示器和控制器设计时应充分考虑人的生理心理因素；②通过改变操作内容、播放音乐等手段克服单调乏味的作业；③改善工作环境，科学地安排环境色彩、环境装饰及作业场所布局，合理的温湿度，充足的光照等；④避免超负荷的体力或脑力劳动，合理安排作息时间，注意劳逸结合等。

3．疲劳的测定①主观感觉调查表法。

列一个由若干两种截然相反状态组成的表，让劳动者作出回答记号以表明他在特定瞬间的主观感觉。

②分析脑电图。

利用脑电图仪观测并记录大脑部分脑电波(α，β，γ，δ和θ等5种波形)的周期(波率)、振幅（波幅）和相位，以及波形分布、对称性、节率性等，可以判断劳动者肌体处于何种机能状态。