人的生理特性

人的生理特性(一)人的感觉与感觉器官l，视觉1)常见的几种视觉现象①暗适应与明适应能力。

人眼对光亮度变化的顺应性，称为适应，适应有明适应和暗适应两种。

暗适应是指人从光亮处进入黑暗处，开始时一切都看不见，需要经过一定时间以后才能逐渐看清被视物的轮廓。

暗适应的过渡时间较长，约需要30min才能完全适应。

明适应是指人从暗处进入亮处时，能够看清视物的适应过程，这个过渡时间很短，约需1min，明适应过程即趋于完成。

人在明暗急剧变化的环境中工作，会因受适应性的限制，使视力出现短暂的下降，若频繁地出现这种情况，会产生视觉疲劳，并容易引起事故发生。

为此，在需要频繁改变光亮度的场所，应采用缓和照明，避免光亮度的急剧变化。

①眩光。

当人的视野中有极强的亮度对比时，由光源直射或由光滑表面的反射出的刺激或耀眼的强烈光线，称为眩光。

眩光可使人眼感到不舒服，使可见度下降，并引起视力的明显下降。

眩光造成的有害影响主要有，使暗适应破坏，产生视觉后像；降低视网膜上的照度；减弱观察物体与背景的对比度；观察物体时产生模糊感觉等，这些都将影响操作者的正常作业。

3）视错觉。

人在观察物体时，由于视网膜受到光线的刺激，光线不仅使神经系统产生反应，而且会在横向产生扩大范围的影响，使得视觉印象与物体的实际大小、形状存在差异，这种现象称为视错觉。

视错觉是普遍存在的现象，其主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体运动错觉等。

其中常见的形状错觉有长短错觉、方向错觉、对比错觉、大小错觉、远近错觉及透视错觉等。

色彩错觉有对比错觉、大小错觉、温度错觉、距离错觉及疲劳错觉等。

在工程设计时，为使设计达到预期的效果，应考虑视错觉的影响。

（2）视觉损伤与视觉疲劳①视觉损伤。

在生产过程中，除切屑颗粒、火花、飞沫、热气流、烟雾、化学物质等有形物质会造成对眼的伤害之外，强光或有害光也会造成对眼的伤害。

眼睛能承受的可见光的最大亮度值约为106cd／m2。

如越过此值，人眼视网膜就会受到损伤。

300m以下的短波紫外线可引起紫外线眼炎。

紫外线照射4～5h后眼睛便会充血，l0～12h后会使眼睛剧痛而不能睁眼，这一般是暂时性症状，大多可以治愈。

常受红外线照射可引起白内障。

直视高亮度光源<如激光、太阳光等，会引起黄斑烧伤，有可能造成无法恢复的视力减退。

低照度或低质量的光环境，会引起各种眼的折光缺陷或提早形成老花。

眩光或照度剧烈而频繁变化的光可引起视觉机能的降低。

②视觉疲劳。

长期从事近距离工作和精细作业的工作者，由于长时间看近物或细小物体，睫状肌必须持续地收缩以增加晶状体的白度。

这将引起视觉疲劳，甚至导致睫状肌萎缩，使其调节能力降低。

长期在劣质光照环境下工作，会引起眼睛局部疲劳和全身性疲劳。

全身性疲劳表现为疲倦、食欲下降、肩上肌肉僵硬发麻等自律神经失调症状；眼部疲劳表现为眼痛、头痛、视力下降等症状。

此外，作为眼睛调节筋的睫状肌的疲劳，还可能形成近视。

3)视觉的运动规律人们在观察物体时，视线的移动对看清和看准物体有一定规律。

掌握这些规律，有利于在工程设计中满足人机工程学的设计要求。

①眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看到垂直方向的东西。

所以，一般机器的外形常设计成横向长方形。

②视线运动的顺序习惯于从左到右，从上到下，顺时针进行。

③对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速，且不易疲劳。

④当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的顺序是左上、右上、左下、右下。

⑤在视线突然转移的过程中，约有3％的视觉能看清目标，其余97％的视觉都是不真实的，所以在工作时，不应有突然转移视线的要求，否则会降低视觉的准确性。

如需要人的视线突然转动时，也应要求慢一些才能引起视觉注意。

为此，应给出一定标志，如利用箭头或颜色预先引起人的注意，以便把视线转移放慢。

或者采用有节奏的结构。

⑥对于运动的目标，只有当角速度大于l＇/s～2＇/s时，且双眼的焦点同时集中在同一个目标上，才能鉴别出其运动状态。

⑦人眼看一个目标要得到视觉印象，最短的注视时间为0.07～0.3s，这里与照明的亮度有关。

人眼视觉的暂停时间平均需要0．17s。

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，人体必须不断地吸人氧，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，体态毳常雕熊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，苯辊匐韬鬻幽托谢，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(rain“)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)。