第二講人體工程學第二講人體工程學1

古代制作兵器時，要考慮大小合手、長短適中。——西漢《周禮·考工記》古代制作兵器時，要考慮大小合手、長短適中。2人體生理系統(tǒng)信息傳遞系統(tǒng)運動系統(tǒng)能量代謝系統(tǒng)2.人體測量方法生理學測量方法心理學測量評價法

人體生理系統(tǒng)3

人體生理系統(tǒng)

人機工程學研究的中心是人，因此在研究人體工程學時，必須了解人體自身的特性。人的機能可分為植物性機能和動物性機能。前者是生存所必須的營養(yǎng)吸收、排泄、生殖等相關的機能；后者則是動物所特有的感覺運動機能。植物性機能：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。動物性機能：感覺系統(tǒng)、運動系統(tǒng)及進行兩者之間情報交換的神經系統(tǒng)。人體生理系統(tǒng)4一、信息傳遞系統(tǒng)（一）感覺系統(tǒng)來自體內外的環(huán)境刺激通過眼、耳、皮膚等感覺器官產生信號脈沖通過神經系統(tǒng)傳遞到大腦中樞而產生感覺意識。感覺性質的識別稱為知覺。識別出被知覺的事物稱為認知。一、信息傳遞系統(tǒng)5

感覺具有以下主要性質：

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

2、適應：感覺器官接受刺激后，若刺激強度不變，則經過一段時間后，感覺逐漸變弱，這種現(xiàn)象叫適應。不同的感覺器官，其適應的速度和程度不同，觸覺和壓覺適應最快。對光的適應分明適應和暗適應，明適應是只從暗處進入明處的適應過程，暗適應則是相反，明適應要快于暗適應。3、特殊感覺和投射：各種感覺刺激所到達的感覺中樞部位都不同，因而能產生各種不同性質的感覺，這叫特殊感覺。但是被認知的感覺雖然是在感覺中樞部位產生，但是意識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)象實現(xiàn)的。感覺具有以下主要性質：65、錯覺：與客觀事物不相符的錯誤知覺。人的外感官一般都會出現(xiàn)錯覺現(xiàn)象（例如，錯視覺、錯聽覺、錯嗅覺等）。在人的錯覺現(xiàn)象中，錯視覺最為明顯。錯視覺中，有圖形錯覺、透視錯覺、光影錯覺、空間錯覺等。它們與各種設計（工業(yè)設計、室內與建筑設計、家具設計、廣告設計等）關系非常密切。當我們把注意只集中于線條圖形的某一因次時（例如，如它的長度、彎曲度、面積或方向），由于各種主客觀因素的影響，有時感知到的結果與實際的刺激模式是不相符的。這些特殊的情況被稱為“幾何圖形錯覺”。多數(shù)情況下，錯覺在有規(guī)則的圖形中表現(xiàn)得最為明顯。5、錯覺：與客觀事物不相符的錯誤知覺。人的外感官一般都會出76、視覺：視覺是由眼睛、視神經及視覺中樞共同完成的。6、視覺：視覺是由眼睛、視神經及視覺中樞共同完成的。8視野眼睛能看到的空間稱為視野視野9（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，其視力為1，最小視角為0.5分時，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節(jié)，事實上就是聚焦的能力。視點從無限遠點（遠點距離）到眼前的點（近點距離），晶狀體能自動改變曲率而實現(xiàn)自動聚焦。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，而使得近點距離增大，即所謂的遠視。隨著年齡的增加，眼球的調節(jié)能力將會降低，最明顯的變化是最短聚焦距離（近點）變遠了，同時眼睛調節(jié)所需的時間也延長了。

（1）視力:視力一般用能分辨的最小視角（分）的倒數(shù)表示，例10（3）視野：注視一點，使視軸固定時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、黃、白的順序依次變寬。（3）視野：注視一點，使視軸固定時所能看到的范圍稱為靜視野11（4）明適應和暗適應：明適應和暗適應是人對外界刺激的兩種適應形式。明適應比暗適應的速度快，明適應一般1分鐘左右即可完成，而暗適應可長達30分鐘。在進行有關視覺環(huán)境設計時，要考慮視覺區(qū)光環(huán)鏡的均一性，特別是對于視覺作業(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。（4）明適應和暗適應：明適應和暗適應是人對外界刺激的兩種適應12（5）色覺

光是一種電磁波，不同波長的光波刺激視網膜可產生不同的色覺。關于色覺的機理有多種學說，但這些學說都不能完全解釋色覺生理現(xiàn)象。色覺學說中，Young-Helmholtz的三色學說比較有名。三色學說假定人體有對紅綠藍三種刺激興奮的錐體細胞，所有色彩感覺都由它們的不同興奮程度而產生，科研人員也確實發(fā)現(xiàn)了對紅綠藍光刺激響應最強的三種錐體細胞。不過三色學說解釋不了全色盲現(xiàn)象，按照三色學說，全色盲也應當能知覺至少一種色彩。

（5）色覺13（6）向光性向光性也是人類視覺的一種特性。對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設計中非常重要。例如在室內設計時，利用向光性，進行局部照明提高局部商品或空間的亮度，可改變人的注意力，起到誘導、展示或掩蓋的作用。提高室內墻面和家具的照度還可減少棚頂較低的壓抑感。（6）向光性147、聽覺（1）聽覺系統(tǒng)：嚴格地說人耳中只有內耳的耳蝸起司聽作用，外耳、中耳及內耳的其它部分都是聽覺的輔助部分。人耳的基本構造見圖。外界的聲波通過外耳傳至鼓膜引起鼓膜振動，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，使基底膜中的毛細胞發(fā)生興奮。在這里聲波的機械能被轉變?yōu)樯窠浝w維的脈沖，然后再傳至大腦皮層聽覺中樞產生聽覺。7、聽覺15（２）聽力：聲音的強弱常用聲壓級表示，單位是分貝，聲壓級由下式計算得出：

S＝20lgP／P0式中：Ｓ－聲壓級（ｄＢ，分貝）Ｐ－聲音的壓力N/m2Ｐ0-基準聲壓，2×10-5N/m2Ｐ0是年輕的成年人（２０歲左右）對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。（２）聽力：聲音的強弱常用聲壓級表示，單位是分貝，聲壓級由下16（３）方向敏感度及掩蔽效應：人耳具有立體聲效應，或稱雙耳效應，在５０～７０dB時這種效應取決于下列條件：a.時差△ｔ＝ｔ2－ｔ1：ｔ2、ｔ1分別為聲源聲音傳至兩耳所需的時間，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：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聲音被另一個聲音所掩蓋的現(xiàn)象。一個聲音的聽閾因另一個聲音的掩蔽作用而提高的現(xiàn)象成為掩蔽效應。（３）方向敏感度及掩蔽效應：人耳具有立體聲效應，或稱雙耳效應178、味覺、嗅覺味覺器官主要是舌頭上的味蕾，被唾液溶解的物質刺激味蕾而產生味覺。味覺有甜、酸、苦、咸，其余都是這四種混和而成。這是Henning.H（1916）提出的學說。雖然很簡單，但除了辛味和澀味外，其余味道用該學說基本可得到解釋。嗅覺器官是鼻內的嗅覺細胞。人能分辨的氣味達幾千種，因為數(shù)量太多，一直沒有一種理想的分類方法。長時間連續(xù)嗅一種氣味，人會逐漸聞不到該中氣味，這是感覺器官適應的現(xiàn)象，這叫嗅覺中樞“疲勞”。因此要使人能長時間聞到香氣，必須間斷性的提示香氣或改變濃度。8、味覺、嗅覺189、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。而壓覺則是較強的機械刺激引起皮膚深層組織變形而導致的感覺，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。9、膚覺19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，開始發(fā)生興奮沖動，４７℃為最高。溫度感受器分布在皮膚的不同部位，形成熱點和冷點，冷點多于熱點。每平方厘米內的冷點和熱點數(shù)量因部位不同而異，一般約為熱點０～３個/平方厘米，冷點６～２３個/平方厘米。在連續(xù)的溫冷刺激下，溫度覺會出現(xiàn)適應現(xiàn)象。在選擇設計與人體接觸的家具和室內裝飾材料時，要考慮人體溫度覺生理現(xiàn)象，選擇導熱系數(shù)小的材料，這樣能提高接觸時的舒適感。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20痛覺：也是皮膚感覺的一種。各組織器官內都有一些特殊的游離神經末梢，在一定刺激下產生痛覺。這樣的神經末梢在皮膚中的分布部位叫做痛點。每平方厘米內約有１００～２００個痛點，整個人體皮膚表面可達100萬個痛點。痛覺具有非常重要的生物學意義，因為它可以提示人避開刺激物，是人體防衛(wèi)本能的體現(xiàn)。痛覺：也是皮膚感覺的一種。各組織器官內都有一些特殊的游離神經2110、本體感覺人在進行各種操作活動時，不依靠視覺和觸覺能同時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平衡；另一個是運動感覺系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)得到四肢及身體不同部位的相對位置。運動感受器有三類，一類是肌肉內的紡錘體；二類是腱紡錘體；三類是對壓力很敏感的關節(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系。10、本體感覺22（二）神經系統(tǒng)1、末梢神經系統(tǒng)（1）末梢神經系統(tǒng)和脊髓中樞神經和身體各部位之間的信息傳遞系統(tǒng)是末梢神經系統(tǒng)。從形態(tài)上分類有腦神經和脊神經；從功能上分類有動物性神經系統(tǒng)和自律神經系統(tǒng)。脊髓是存在于脊柱內的柱狀物，脊柱由３２～３５塊脊錐骨構成。從脊髓兩側共分支出３１對脊神經，頭頸部８對，胸１２對，腰５對，骶５對，尾骨１對。腦神經共有１２對，主要分布于臉部和頭部。（二）神經系統(tǒng)23支配器官交感神經系統(tǒng)副交感神經系統(tǒng)心臟心跳加快心跳減慢血管血管收縮血管擴張血壓上升下降體溫上升下降腸運動抑制亢進腺分泌降低增加胰分泌降低增加甲狀腺分泌亢進抑制總體活動休息自律神經的支配和作用支配器官交感神經系統(tǒng)副交感神經系統(tǒng)心臟心跳加快心跳減慢血管血242、中樞神經系統(tǒng)中樞神經系統(tǒng)由腦神經和脊髓神經組成。在形態(tài)上，人腦由大腦、間腦、延髓、中腦、腦橋和小腦組成。腦是整個人體神經系統(tǒng)的中樞，大腦皮層則是最高級的司令部。大腦皮層對各種感受器官所接受的信息有專用的加工區(qū)。在這個區(qū)內進行綜合、分析，做出決策控制調節(jié)人的機體。人的中樞神經系統(tǒng)由以下三個調節(jié)系統(tǒng)組成：

①進行維持生命所必需的反射、機能調節(jié)的腦干－脊髓系統(tǒng)。②進行本能、情感行為的大腦邊緣系統(tǒng)。③進行高級思維判斷活動的大腦新皮層。2、中樞神經系統(tǒng)25人體工程學第二講ppt課件261）腦干－脊髓系統(tǒng)腦干－脊髓系統(tǒng)的功能是動物神經的反射活動和自律神經的調節(jié)作用。反射活動大分為姿勢反射和防御反射，前者起主要作用的是深部組織（肌、腱等）和伸展肌；而后者的防御反射則是痛覺和屈肌。例如，當手觸著很燙的東西時，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，會引起咳嗽運動，這也是防御反射的一種。1）腦干－脊髓系統(tǒng)27（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），而包括機能上相關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、欲求有密切的關系，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)，判斷并決定沖動的開始和結束。沖動性的大怒，一般是在下丘腦中產生的，但更高一層次的攻擊和逃避行動則是邊緣系統(tǒng)全體綜合作用的結果。（2）大腦邊緣系統(tǒng)28(3)大腦新皮層大腦半球的表面，由中央溝和外側裂把大腦分為頂葉、額葉、顳葉和枕葉四部分。中央溝和外側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)、運動區(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能的聯(lián)合區(qū)。記憶區(qū)位于顳葉。(3)大腦新皮層29

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，而右半球對視覺、聽覺等類型的刺激的識別能力優(yōu)于左半球。右半球對音樂、繪畫等藝術性的東西比較敏感。人體工程學第二講ppt課件30二、運動系統(tǒng)運動系統(tǒng)是人體完成各種動作的器官系統(tǒng)。由骨、關節(jié)和肌肉組成。全身的骨頭通過關節(jié)相連構成骨骼系統(tǒng)。骨頭在肌肉收縮或舒張力的作用下，繞關節(jié)作旋轉運動而完成各種動作。因此在運動過程中，骨是運動杠桿，關節(jié)是樞紐，而肌肉則是動力。二、運動系統(tǒng)31（一）骨骼系統(tǒng)全身的骨頭通過關節(jié)構成骨骼系統(tǒng)。每塊骨頭形狀各異，且有自己的神經和血管。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)除具有完成動作的功能外，還有支持身體，保護內臟、腦及骨髓造血的機能。人體表面能觸摸到骨的突起點，在人體工程學計測中，這些點常被利用作為測量基準點。脊柱在骨骼系統(tǒng)中非常重要，它由３２～３９個脊椎骨構成，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。在人體工程學領域內，作業(yè)姿勢與脊柱運動的關系直接影響生理負荷和作業(yè)效率，家具的設計與脊柱的姿勢有非常密切的關系，因此得到了詳細的研究。例如：從地面舉起重物時，膝伸前屈姿勢膝屈屈中腰姿勢相比，前者對脊柱的負擔大，再有，前傾坐姿與倚靠坐姿相比，前者脊柱椎間內壓要大，因而不正常的姿勢常導致腰痛。（一）骨骼系統(tǒng)32骨杠桿在肌肉和關節(jié)的相互作用下而產生。它與機械杠桿具有相同的參數(shù)和原理。主要有以下三種形式。①平衡杠桿支點位于重點和力點之間，類似天平的原理。例如，通過寰枕關節(jié)調整頭的姿勢的運動就是平衡杠桿的作用。圖２－9ａ。②省力杠桿重點位于力點與支點之間。如支撐腿起步抬足跟時踝關節(jié)的運動就是省力杠桿的作用。圖２－9ｂ。③速度杠桿力點在重點和支點之間，阻力臂大于力臂。如手投擲物體時肘部的運動屬于速度杠桿的作用。圖２－9ｃ。骨杠桿在肌肉和關節(jié)的相互作用下而產生。它與機械杠桿具有相同的33在設計操作時，必須考慮到骨杠桿的這些特性。并利用等功原理進行考慮。即追求力度大則速度小，追求速度大則力度小，因為功率是相等的。功率Ｐ＝力（Ｆ）×速度（Ｖ）在設計操作時，必須考慮到骨杠桿的這些特性。并利用等功原理進行34（二）肌肉系統(tǒng)

肌肉是完成各種作業(yè)、保持人體各種姿勢的能量源。人機界面設計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，設計適合人體解剖學特性的機械和家具尺度。1、肌肉的基本知識

肌肉組織分為橫紋肌（骨骼肌，心?。┖推交?。人機工程學研究的對象一般為骨骼肌。由于骨胳肌的收縮與舒張能隨人的意識而隨意進行故又稱為隨意肌。骨骼兩端通過肌腱越過關節(jié)與骨相連。肌肉的收縮與舒張引起骨骼繞關節(jié)運動。引起骨骼伸、屈運動的肌肉分別叫伸肌和屈肌。肌肉運動的指令是由脊髓里的神經細胞和相關的α纖維進行傳遞的。（二）肌肉系統(tǒng)35

肌肉從機能上分為快肌（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、抗動等作用；而白肌在表層起微妙的快速靈巧動作的作用。肌收縮的機理有許多說法，其中滑行學說是較普遍的看法。即肌肉纖維在由神經傳遞束的電信號刺激后產生滑行引起機械式的收縮，放出能量。在肌肉內或表皮上可測得收縮時的放電現(xiàn)象，稱為肌電圖（ＥＭＧ）。在人體工程學上，肌電圖常被用于評價作業(yè)姿勢、勞動強度、家具的尺度設計好壞等。肌肉收縮的方式有等張收縮和等長收縮。等張收縮是收縮時張力不變、長度變化；等長收縮是長度不變、張力變化。實際上一個動作往往是其二者的組合而完成的。

肌肉從機能上分為快?。ǎ疲裕┖吐。ǎ樱裕??？旒∈湛s快、易36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生的。它的大小取決于肌纖維的數(shù)量、體積、性質、收縮前的長度及中樞神經的興奮狀態(tài)。人的肌肉纖維每平方厘米能產生約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、年齡的關系(N)年齡11121314151617181920男右237年齡男子女子平均值方差平均值方差115289214216712584101464771367114056384147621936371171584119667412716982208723127171140220744124181180

733123191204

740110201206

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

背肌力(N)年齡男子女子平均值方差平均值方差115289214216383、作業(yè)與肌力肌力是人體各種動作和維持人體各種姿勢的動力源。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的課題之一。肘關節(jié)的伸屈動作在作業(yè)生產中是最普遍的。屈肌、伸肌的力量大小及其差異在設計作業(yè)時極其重要。建筑室內與家具設計中，要考慮各種作業(yè)姿勢，手臂角度為７０°左右時力量最大。3、作業(yè)與肌力39

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

坐姿時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40身體動作部位速度及頻率設計極限值

手的運動(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腳掌與腳一起運動手的伸屈(次/s)1～1.2

旋轉把手或方向盤(Υ/s)9.42～29.46Υ-弧度身體轉動(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)是設計時不應超過的值，并非人體動作的生理極限值。（三）身體的動作速度與頻率人體的四肢在不斷運動，其動作速度是有限的，作業(yè)設計必須考慮人的這種特性，不能超出人體的極限值。因為肌肉的收縮速度是不同的，因此不同肢體的動作速度及頻率也不同。身體動作部位速度及頻率設計極限值

手的運動(cm/s)35

41（四）反應時間反應時間是表示敏捷性的指標之一。它是外界刺激通過人體感覺器官、神經系統(tǒng)傳至大腦中樞加工處理后，大腦發(fā)出指令再由神經系統(tǒng)傳至效果器，使肌肉收縮發(fā)出動作所需的時間之總和。

ＲＴ＝ｔ1＋ｔ2ｔ1－反應知覺時間ｔ2－動作時間（肌肉延時）反應時間受許多因素的影響，如人體姿勢狀態(tài)、人體健康狀態(tài)、反應對象的性質，所處環(huán)境（光，聲等環(huán)境）等都會影響反應時間。（四）反應時間42三、能量代謝系統(tǒng)（一）營養(yǎng)和代謝人體維持生命時必須通過消化吸收食物養(yǎng)分，同時排泄不需要的物質，這個過程叫代謝。從體外吸收物質是靠消化系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)。輸送養(yǎng)分則是循環(huán)系統(tǒng)。三大營養(yǎng)素和無機質、維生素及水在相應的器官內作用分解后由血液輸送到人體的各個組織中。三大營養(yǎng)素在轉換成能量時需氧氣。能量是由ＡＴＰ（三磷酸腺苷）加水、酶分解成ＡＤＰ（二磷酸腺苷）和Ｐ（一個磷酸）時放出。三、能量代謝系統(tǒng)43（二）能量代謝能量代謝的評價新陳代謝所產生的能量，其大部分轉換成熱量維持生理系統(tǒng)的正常運行；其余的則轉換為肌肉運動所需的機械能及神經傳遞所需的電能。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代謝。日本人平均每天的基礎代謝約為１０００～１５００Kcal，睡眠時約降低６～１０％，即睡眠代謝。中國人的基礎代謝率約為每平方米體表面積0.6kcal/min.（二）能量代謝44在日常生活和生產作業(yè)中，能量代謝將增加，此時由于各種作業(yè)所消耗的能量對基礎代謝的比叫能量代謝率，用ＲＭＲ表示。勞動種類RMR勞動種類RMR勞動種類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坐姿學習0.2下樓梯2.5帶鋸制材2.5-3打籃球12日常生活勞動的RMR在日常生活和生產作業(yè)中，能量代謝將增加，此時由于各種作業(yè)所消45人體測量一、生理學測量方法

人體的疲勞與工作環(huán)境設計的好壞直接相關，而休息的質量（疲勞恢復度）與休閑環(huán)境設計密切相關。一般情況下，生理指標的變化能反應出人體疲勞的變化。例如，心率、呼吸、肌電圖、血壓、腦波、閃頻值等都常用來評價人體生理負荷（疲勞）。因此生理學研究法主要是對人體生理指標進行測量，通過測量生理指標的變化來研究分析各種環(huán)境因素和家具等設計尺度參數(shù)對人體負荷與疲勞的影響，研究最佳設計方案。下面對常用的人體生理指標做簡單介紹。人體測量46閃頻值（CFF）對于閃爍的光源，當閃爍頻率增大到某一值時，就能感覺它是連續(xù)光源，這種現(xiàn)象叫閃光融合，此時的頻率叫閃光融合頻率（CriticalFlickerFusionFrequency，簡稱ＣＦＦ值），也叫閃光融合值（簡稱閃頻值）?，F(xiàn)在，ＣＦＦ被廣泛地應用于作業(yè)疲勞研究和評價中。人在疲勞時，大腦的意識和知覺水平下降，ＣＦＦ能反應出大腦意識水平下降的程度。因此ＣＦＦ能用于評價疲勞，當疲勞增大時，ＣＦＦ值會下降。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間;CFF還可以用于評價室內光源和工作環(huán)境的合理性，找出精神疲勞最少的室內色彩和照明環(huán)境設計。閃頻值（CFF）47CFF的日節(jié)律CFF的日節(jié)律48（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得這種生物電現(xiàn)象。一般是利用腦波的頻率和幅值來評價大腦的覺醒狀態(tài)。日本的橋本從大腦生理學上把大腦意識狀態(tài)分為五個階段。并把它與人為錯誤發(fā)生的潛在危險性相聯(lián)系。在人體工程學研究領域內，利用腦波研究環(huán)境與人的關系，如噪聲、室溫、床類用具尺度及質地等對睡眠深度的影響。在作業(yè)領域，它與事故的發(fā)生和防止有密切的關系（四）腦電圖（腦波，EEG）49大腦意識階段主要腦波成分意識狀態(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＋＋＋IIα正常,放松心事休息，習慣性作業(yè)＋～＋＋IIIβ正常,清醒集中積極活動狀態(tài)最小IVΥ波過度緊張集中于1點過度興奮最大大腦意識狀態(tài)與人為錯誤的潛在危險性大腦意識階段主要腦波成分意識狀態(tài)注意力生理狀態(tài)事故潛在性０δ50腦電波成分腦電波成分51二、心理學測量評價法要評價機械設備、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，這種評價可用有形的現(xiàn)代先進儀器進行測量完成。但是，即使高科技的測量儀器對于有些東西也無能為力。例如，社會態(tài)度，愛好，印象就很難用儀器直接測量。在機械設計、工業(yè)設計、建筑、室內設計等許多領域內許多設計指標與人的心里密切相關，因此心里學的測量評價方法在這一領域起著重要作用。例如，機械和建筑室內的物理因素（尺寸、形狀、材質、溫度、濕度、光、音等）可用儀器直接測量，但與之對應的人的心理效應則無法直接用儀器進行測量，只能通過心里學方法進行定性與定量分析。心理學方法很多，但是，問卷調查法應用比較廣泛，下面對問卷調查法做介紹。二、心理學測量評價法52（一）問卷調查法人體工程學領域內，問卷調查法在以下幾方面發(fā)揮重要作用：①評價舒適度、房內氣氛、對顏色匹配和產品的印象、疲勞感?？色@得作業(yè)者的經驗、知識，可用于利用其它方法難于評價的場合。②驗證通過其它方法測得的結果。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行對照比較，從而得出舒適的環(huán)境標準。還可用于各種測量儀器的基準值確定。（一）問卷調查法531、調查順序：問卷法一般下列順序進行：明確課題目的↓確定調查對象↓確定調查項目和設問↓確定調查實施方法，問卷形式，問題設置↓調查實施↓誤填、漏填檢查↓統(tǒng)計分類、分析處理

1、調查順序：54回答形式方法結果整理自由回答法

根據(jù)設問進行自由回答

①抓住典型②按分類基準分類③同類性質回答分類兩項選一法從兩個答案中選一個用百分比表示多項選擇法

從多個相互獨立的答案中選擇①百分比表示②必要時進行計權處理順序法

給一群項目從高至低編主次

①順序值表示②得點比表示③正態(tài)化順序法表示比較法

從一群調查項目中任選兩項進行比較，比較次數(shù)多。①度數(shù)表示②得點比表示③尺度化評定l尺度法給每一項目進行尺度定位

①比率表示②平均值，標準差表示③中央值表示語義微分法（心理量表法）從反義詞對中選擇。如：很亮－亮－較亮－適度－較暗－暗—很暗①因子得點表示②主成分分析③數(shù)量化回歸回答形式回答形式方法結果整理自由回答法根據(jù)設問進行自由回答①抓住55（二）語義微分法及其應用語義微分法是近年國內外許多研究人員常用的研究心理學的方法，在人機工程學上應用非常廣泛。SD法（SemanticDifferentialMethod）是美國心理學者C·E·Osgood提倡的，屬于實驗心理學范疇，在心理學、社會及市場調查，人機工程學領域廣泛應用。產品設計、建筑與室內設計、家具設計和環(huán)境評價等領域，SD法的應用也很廣。SD法的目的是將人的心理感受、印象、情緒進行尺度化、數(shù)量化。它用雙極形容詞配對組成問卷調查表。如：美－丑，大－小，高－低，熱－冷等都是能配對的雙極形容詞，在雙極形容詞之間用七點定位（也有用5點的）反映不同程度的主觀印象。如：“很亮、亮、較亮、一般、較暗、暗、很暗”就是七個定位點，分別給每一定位點計權值，如，３，２，１，０，－１，－２，－３或者７，６，５，４，３，２，１。然后對數(shù)值進行統(tǒng)計分析處理，獲得各種特征參數(shù)，從而達到心理情緒數(shù)量化測量評價的目的。

（二）語義微分法及其應用56（三）、疲勞自覺癥狀調查人機工程學上常用的問卷調查還有疲勞自覺癥狀調查。表３－１６是日本常用的疲勞自覺癥狀問卷內容。作業(yè)者根據(jù)自己的感受來判斷選擇。調查內容分Ｉ，Ц，Ш三組，Ｉ組是有關疲勞乏力的內容；Ц組是注意力集中與否的內容；Ш組是身體各部位的疲勞表現(xiàn)。各組１０項共３０項。調查應在作業(yè)前，中，后至少進行兩次。應記入當時的感受而不是以往的經歷。（三）、疲勞自覺癥狀調查57ＩЦШ1.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.出錯變多

7.目眩

8.動作失調

8.愛動氣

8.眼皮跳動

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

疲勞自覺癥狀調查表ＩЦШ1.頭重感

1.思維難集中1.頭痛

58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“腰靠”。為什么?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59

例2主枕頭附枕頭(a)

一些“上檔次”的賓館里，單人床常配有兩個同樣的枕頭。本意是讓習慣低枕頭的人用一個枕頭，習慣高枕頭的人兩個枕頭疊起來用。但這真是一個愚不可及的“高招”、“損招”!為什么？例2主枕頭附枕頭(a)一些“上檔次”的賓館里，單人60例3腳踏鈕(或腳踏桿)沖水

公共衛(wèi)生間里水箱拉繩邊上貼著醒目的提示“便后沖水”，但是不沖水的現(xiàn)象司空見慣。公眾素質有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱用手按得按鈕在大家心目中就