人体生理特征课件

人机工程学2012年9月25日篇章总汇总论第1章人机工程学概论应用篇第5章人机系统第6章工作研究（肌肉骨骼失调及预防）第7章作业空间设计第8章人与环境的界面设计基础篇第2章人体生理特征第3章人体测量与数据应用第4章人的心理认知特征扩展篇第9章人因安全第10章可用性第11章脑力负荷2.1神经系统与感觉2.2运动系统2.3心血管与呼吸系统2.4能量代谢神经系统1.神经系统的组成及功能神经系统是由包括脑和脊髓的中枢神经以及遍布全身各处的周围神经所组成人体的主导系统，全身各器官、系统均在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相协调，保证人体的统一及其与外界环境的相对平衡；在此过程中，首先是借助于感受器接受体内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调节着机体内环境的平衡；从心理学角度看，人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动实现的，因此，神经系统也是心理现象的物质基础；神经主要是由神经元和神经胶质细胞构成；神经元也称神经细胞，是神经系统的结构、功能和营养的基本单位，具有感受体内外刺激、整合信息和传导信息的功能；神经元组成：胞体、树突和轴突；神经胶质细胞分布在神经元周围，构成网状支架，对神经元起支持、绝缘、营养、防御等作用。2.中枢神经系统——脑

脑是中枢神经的高级部位，位于颅腔内，由大脑半球、间脑、中脑、脑桥、延髓和小脑六部分组成。通常把中脑、脑桥和延髓合称为脑干，有时也将间脑列入脑干；脑干参与传导上、下行神经冲动，是大脑半球与脊髓之间的联络通路；大脑半球位于中枢神经系统的最高部位，被一条纵裂分为左、右两个半球。半球表面被覆2~5mm厚的灰质细胞层，称为大脑皮质（层）。大脑皮质大约含有140亿神经细胞，是统一机体的最高神经中枢。正是由于大脑皮质含有极大量的神经元以及它们相互联系的广泛性和复杂性，才使得大脑皮质具有了完善的分析、综合能力，成为人类思维和语言的物质基础。2.中枢神经系统——脑2.中枢神经系统——脊髓

脊髓是中枢神经系统的最低级部位，位于脊柱的脊椎管内，其上端进入颅腔扩展成为大脑的延髓部分；脊髓的功能，一是传导功能，来自躯干、四肢和大部分内脏的各种刺激通过脊髓传导至脑，而脑的活动又通过脊髓传导至躯体和内脏，脊髓是脊神经与脑之间的神经传导通路；二是反射功能，脊髓可以完成一些简单的躯体反射和内脏反射，如腱反射、屈肌反射和行走反射等.人的感觉类型与感觉器官感觉类型感觉器官刺激类型感觉、识别的信息视觉眼睛一定频率范围的电磁波形状、位置、色彩、明暗听觉耳朵一定频率范围的声波声音的强弱、高低、音色嗅觉鼻子某些挥发或飞散的物质微粒香、臭、酸、焦等味觉舌头某些被唾液溶解的物质甜、咸、酸、苦、辣等皮肤觉皮肤及皮下组织温度、湿度、对皮肤的触压、某些物质对皮肤的作用冷热、干湿、触压、疼、光滑或粗糙等平衡觉半规管肌体的直线加速度、旋转加速度人体的旋转、直线加速度运动觉肌体神经及关节肌体的转动、移动和位置变化人体的运动、姿势、重力1.视觉刺激与视觉系统视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动组成。见图3-4。眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21～25mm的球体，其基本构造与照相机类似，见图3-5。视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它们是接受信息的主要细胞。如附表1。视维细胞—中央视觉，明视觉，感色能力强、能清晰分辨物体。视杆细胞—周围视觉，暗视觉，观察空间范围和正在运动的物体。双眼视物：视野范围较大；具有分辨物体深浅、远近等相对位置的能力；能形成立体视觉。2.视觉特征——视角

视角指物体上两点间光线射入瞳孔在光心（节点）处交叉所形成的夹角；距离相同时，物体的大小与视角成正比，同一物体的距离远近与视角成反比。正常人能分辨的最小视角为1分，此时，反映在视网膜上的物像两点的距离正好相当于一个视锥细胞的直径。视角的计算式：α—视角（度）；D—视看对象两点间距离；L—眼至视看对象的距离。2.视觉特征——视力

视力为眼睛分辨物体细部的最大能力，即分辨两点间的最小距离；通常由视力表测定，视力表有12行大小不等，方向各异的“E”字，愈往下愈小。当被测者站在5m远处观看第10行的“E”字，若能分辨清楚，表明视力为1（现行对数视力表为5分）。正常人眼在视距25cm时，能分辨的最小距离为0.075mm在实际应用中，视力通常是以视角（确定被看物尺寸范围的两端点光线入射眼球的相交角度）来表示的：视力=1/能够分辨的最小物体的视角

规定照度下，视距L＝5000mm，用白底黑环的“缺口圆环视标”测试，所得视敏度称为视力。图中D＝1.5mm，代入上式，1.5＝（α/3438）×5000，∴α＝1′。其视敏度即人的视力＝1/α＝1。视力随照度、背景亮度和物体与背景的对比度（反差）的递增而增大。下图所示为白色背景黑色物体，作为测试条件，临界视角与背景亮度的关系曲线。由曲线可知，背景亮度由零递增到600坎/平方米（cd/m2）时，视力相应增加；超过600cd/m2时，视力就很难提高了。

人的水平视野人的垂直视野白色视野最大，其次为黄和蓝，再次为红色，而绿色的视野最小。视区按辨认清晰度和速度，分4个。要看清更大的范围靠目光的“巡视”。垂直和水平视区及最佳视区2.视觉特征——明适应和暗适应

视网膜的两种感光细胞具有不同的感光机能。视杆细胞对弱光敏感，在微光下产生暗视觉（Scotopicvision）。视杆细胞有缺陷的人，产生“夜盲症”。视锥细胞对强光和色光敏感，在强光下产生明视觉（PhotopicVision）和色觉（ColorVision）。视锥细胞不完全的人，可呈现色盲。明适应：人由暗处进入明处，最初不能辨认物体，感到很刺眼，经过约1分钟左右，视锥细胞恢复了功能，便能看清物体。暗适应：人由明处进入暗处，最初感觉什么也看不见，但经过一定的时间后，逐渐看到黑暗中的物体的轮廓，约25到30分钟后，便充分达到适应的程度。这时，视杆细胞发挥了功能，视锥细胞暂时失去了作用。频繁的明暗适应会增加眼睛的疲劳，使视力迅速下降，所以工作场所的照明力求均匀稳定而且不产生阴影。局部照明和一般照明的照度，如果相差悬殊，眼睛的频繁明暗调节，不仅会增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。问题：为什么战斗机座舱照明颜色采用白灯和红灯？比如F-18，F-14，米格-23采用红光；而F-111，C-130，苏-27，F-25采用白光？还有的采用两种光混合？2.视觉特征——对比度

人眼要能辨别某一背景前的物体，必须使背景与物体有一定的对比度，对比度可以分为亮度对比和颜色对比。亮度对比人眼能分辨的对象与背景的最小亮度差与背景的最小亮度之比叫做临界对比C，视力较好者，临界对比约为0.01。临界对比的倒数叫做对比感度Sc（Sc=1/C）。对比感度大的人能辨别小的亮度对比。对比感度与照度高低、对象物大小和观察距离等因素有关。照明很差，亮度对比不明显，可能引起虚假的视觉现象，对于判断重要信息产生不良影响

颜色对比工作对象和背景的颜色对比，对于分辨清晰度的效果十分重要。据实验证明，下列颜色对比较好：

蓝——白；黑——黄；绿——白；黑——白；绿——红；红——黄；红——白；橙——黑；黑——绛；橙——白。2.视觉特征——眩光物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。根据眩光源的不同，眩光可分为两类：直射眩光(又称直接眩光)和反射眩光(又称间接眩光或镜面眩光)。眩光的等级分类见附表2。控制眩光的方法有：选择眩光较小的人工光源。减小引起眩光的高亮度的光源面积，例如用较多低亮度光源代替少数高亮度光源。提高眩光源周围环境亮度，减少亮度反差。调整眩光源与观察者的相对位置，增大视线与眩光源夹角。用挡光板、灯罩等遮挡眩光线。对反射眩光(或称镜面眩光)亦可增加透射膜。为控制失明眩光，人员可以事先佩戴固定减光护目镜3.视觉运动规律

眼睛的水平运动比垂直运动为快。即视物时往往先看见水平方向的东西，然后才看到垂直方向的东西。许多机器设计成长方形，就是根据此原理。视线习惯于从左到右，从上到下的运动，看圆形仪表时，沿顺时针方向比沿逆时针方向看得迅速。眼睛对水平方向的尺寸比对垂直方向估计得要准确。当眼睛偏离视中心时，对左上象限的观察力优于右上象限，对右上的观察力却优于左下象限，右下象限最差。两眼运动是协调的、同步的，不可能一只眼转动，另一只眼睛不动；也不可能一只眼睛看，另一只眼睛不看。对直线轮廓比曲线轮廓视觉易于接受。

视觉快速转动时，不易引起视觉注意。目标连续更换时，人的视觉有时会出现失真现象。例如，观看曲线的时间久了，转换直线时，会把直线看成曲线。识别信息的细节，要靠视力中心。视力边缘只能识别大致情况。对于运动目标，只有当运动的角速度大于1-2分/秒时，才能辨别出它的运动状态。此外，要看清物体，必须注视。注视是指两眼同时停留在一个目标上，并且焦点也在此目标上。读报时，眼睛并非作连续运动，而是接近一连串的跳动，从前一个视点跳到后一个视点，循序前进，直到读完一行。人眼看清一个目标，最少时间为0.07-0.3s，平均0.17s。照明昏暗，注视时间要加长。

4.错觉

错觉（Illusion）是指人所获得的印象与客观事物发生差异的现象造成错觉的主要原因有心理因素和生理因素人们在劳动实践中可能发生的错觉有以下几类：

视错觉大小-重量错觉空间定位错觉颜色错觉似动轮廓法则形状竞争

视错觉

长度错觉：判断物体长度时，若两端增添了附加物，可导致长短不同的错觉。方位错觉：若一物体被它物隔开分成两段，或由于附加物的干扰而歪曲了本身形象

透视错觉：同样大小的物体呈现出远小近大的感觉。透视有下列规律：同样大小的物体，近大远小，越远越小，直到消失在视平线上；与画面并行的同样长短的物体，越远越短，但方向不变；距离相等的许多物体，越远显得越密；同样高低的物体，在视平线以上的位置，越远越低；在视平线以下的位置，越远越高。对比错觉：同样大小的物体，若其周围存在同样形状而大小不同的物体，便会引起对比错觉大小-重量错觉

观察者对两个重量相同而大小不一的物体进行知觉时，会产生一种小物体比大物体更重的不正确的知觉。例如有两个零件，一个是铝制的，另一个是黄铜制的，虽然两者一样重，但因比重不同，铜件显然比铝件小，观察者普遍会觉得铜制件更重些。空间定位错觉由于视觉和平衡觉的信号不协调而产生的不正确的空间知觉例如，在高位作业时，人习惯于用地面的姿势状态来辨别空间位置，容易产生空间定位错觉；海上作业，由于远方天水一色，也容易产生空间定位错觉，把大海当蓝天，把蓝天当大海颜色错觉

颜色-重量错觉：同样重的物体涂的颜色不同，人们会有不同的轻重感。例如，涂黑色的物体似乎比涂天蓝的重；颜色-空间错觉：同样大的空间，如果四周涂上浅色比涂上深色显得更大；颜色-温度错觉：同样温度的车间，若四壁涂上冷色系，使操作者感到凉爽；若四壁涂以暖色系，会使操作者感到温暖；颜色-声音错觉：在多噪音的环境中，如果四周涂上绿色或紫罗蓝色，可使操作者感到比实际环境安静些。直线运动错觉——似动似动，顾名思义就是“似乎在动”，其实并未真动。确切地说是指在一定的时间和空间条件下，实际上不动的静止之物很快地相继剌激视网膜上邻近部位所产生的物体在运动的知觉，是一种错觉性的运动知觉似动包括以下三种错觉：自动运动诱导运动假现运动自动运动（AutokineticMovement）：若在暗室中置一静止光点，人在几米远处对它凝视片刻，便会觉得此光点似乎在移动或游动。这种现象就叫自动运动。夜航飞行事故，与此种现象颇有关系。诱导运动（InductiveMovement）：由于环境运动而使静止对象物看起来似在运动。相反，实际上运动着的对象却被误认为是静止的。“月亮在云层间匆匆行走”便是诱导运动的一个例子。又如两列火车并排停在车站上，当一列火车开始运行，另一列虽然没有开动，但乘客似乎感到未开动的列车在向相反方向移动，而把开动的那列火车却误认为是静止的。假现运动（ApparentMovement）：若在两个不同地方放置两个静止的光点，先后在间隔0.06秒的短时间内闪亮一次，则恰似一个光点在向另一个光点移动。电影、霓虹灯广告等常用这种假现运动错觉。

突起的球面会动的球视觉的定势——轮廓法则（ContourLaw）

轮廓是一个对象的特征，作为主观上的分界线使对象从背景中分离出来。轮廓可以组成形状，但形状本身不等于轮廓

轮廓法则“整体性”原理：距离互相接近的对象容易被归纳在一起；类别上相同的对象容易被归纳为一起；形状封闭的对象容易被归纳在一起；连续相接的对象容易被归纳在一起；有规则单纯图形和对称图形容易被归纳在一起。形状竞争

对物像与背景有时由于轮廓的特殊位置，在心理上产生一种特殊反应，出现“双重知觉”

5.视觉对作业的影响

不同作业对视功能，对劳动的产量、质量、安全等都有重要影响。据分析，工厂中25%的事故与视力有关。在作业中，因作业性质不同，对视功能的要求也不同

作业的范围大小不同，要求视功能不同加工对象物的距离不同要求视功能不同作业性质不同要求的视功能不同

1、光通量光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉的能量，称为光通量，用符号φ表示，单位为流明（lm）。光通量是光源的一个重要参数，是照明设计的必备数据。当波长为555nm的黄、绿光的辐射功率为1W时，人眼感觉量为680lm，所以1lm就相当于波长为555nm的单色光辐射功率为（1/680）W时的光通量。

1光瓦=680lm照明的基本概念

2、发光强度

光源在空间某一特定方向上单位立体角内（每球面度）辐射的光通量空间刻度，称为光源在该方向上的发光强度（简称光强），用符号Iθ表示，单位为坎德拉（cd）。其计算公式为：

Iθ=φθ/ωθ式中：ωθ——球面所对应的立体角（sr:立体弧度）

φθ——在ω立体角内所辐射的光通量（lm）

Iθ——表示光通量在空间各个方向上的分布情况。3、照度照度是用来表示被照面（点）上光的强弱。投射到被照面上的光通量与被照面的面积之比称为该面的照度，用符号E表示。定义式为：

E=φ/S

式中：φ——被照面上接受的光通量(lm)

S——被照面的面积(m2)，与光线垂直。照度的单位为勒克斯(lx),表示1流明的光通量均匀分布在1平方米的被照面上，即：

1(lx)=1(lm)/m2

4、亮度发光体在视线方向单位投影面上的发光强度称为该物体表面的亮度，用符号L来表示，表达式为：

L=Iθ/Scosθ

式中Iθ----发光体在视线方向上的光强(cd)；

Scosθ----发光体在视线方向上的投影面积m2；

θ----视线方向与发光面法线（垂线）的夹角。

L的单位为坎德拉每平方米（cd/m2）听觉、触觉和嗅觉

1.听觉声音是由震源震动产生的，震动可以通过不同的媒介进行传递。频率当敲击音叉时，它就以固有频率开始震动，音叉的震动就会引起空气分子的来回震动，这样相应的引起了空气压力的增加或降低；音叉的震动产生的是正弦波。每秒震动重复的次数就是频率。频率以赫兹（Hz）为单位。一般情况下，人耳对20到20000Hz频率范围内的声音较敏感，其敏感程度随频率而变，且存在个体差异。声音的强度

声强是与人对响度的感觉有关的。声强是根据单位面积上的能量来定义的，如瓦特每平方米。因为一般情况下能量的数值都很大，所以通常用对数来描述声强。贝尔（B）是测量时使用的基本单位。贝尔值是两个声强比率的对数。实际上，更方便、更普遍声强测量的单位是分贝（dB），1dB=0.1B。

分贝是对数值，增加10dB就意味声压增强100倍。使用对数还有一个特点就是两个声音的比率可以用减法来计算。工程中的信噪比实际就是指一个信号与背景噪音的分贝之差。如果信号是90dB，噪音是70dB，那么信噪比就是+20dB。

复合音很少有声音是纯音。乐器发出的声音也是由一个基本频率结合了其他的频率形成的。复合音可以用两种方式表示，一种是由几个单独的波形叠加成它的波形，另一种方法是使用音谱来描述复合音，即把声音分成几个频率段，然后测量每一范围内的声强。

耳朵结构

外耳外耳是收集声音能量的，由耳廓、从耳廓延伸进去的外耳道、外耳道末端的鼓膜构成。在增强声压级到12dB时，外耳道能够引起听觉的共振结构的频率段是2000～5000Hz。中耳鼓膜把中耳和外耳隔离开来。中耳包括三块听小骨组成的听骨链（锤骨、砧骨、镫骨）。这三块小骨通过相互之间的联系把振动从鼓膜传到内耳的卵形窗。镫骨底面积附着在内耳耳蜗的卵形窗上，它把鼓膜的振动传到卵形窗上，引起内耳耳蜗内淋巴液的波动。因为鼓膜的面积比较大以及听骨链的杠杆作用，镫骨作用于卵形窗的压力被放大了将近22倍。内耳内耳或称耳蜗，是一个螺旋的类似蛇形的构造。

一、声功率（W）

声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为W。二、声强（I）

声强是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向单位面积的声能量。单位为W/m2。

三、声压（P）

声压是由于声波的存在而引起的压力增值。单位为Pa。声学常识四、分贝、声压级

分贝：是声音音量的度量值，是指两个相同的物理量（例A和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。

N=10lg(A/A0)或N=20lg(A/A0)

分贝符号为“dB”，它是无量纲的。式中：A0是基准量（或参考量），A是实测度量。声压级：LP=20lg(P/P0)

式中：LP—声压级（dB）；

P—实测声压（Pa）；

P0—基准声压，为2×10-5Pa，该值是对1000HZ的纯音，人耳刚能听到的最低声压。五、响度和响度级响度（N）：

是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声音的强度(如声压级)，还与它的频率及波形有关。响度的单位为“宋”,1宋的定义为声压级为40dB,频率为1000Hz,且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比1宋的声音大n倍，即该声音的响度为n宋。响度级(LN)：是建立在两个声音主观比较的基础上，选择1000Hz的纯音作基准音，若某一声音听起来与该纯音一样响，则该声音的响度级在数值上就等于这个纯音的声压级（dB）。响度级用LN表示，单位是“方”。如果某声音听起来与声压级为80dB，频率为1000Hz的纯音一样响，则该声音的响度级就是80方。不同声音的响度级可从附图1ISO等响曲线上查出来。响度与响度级的关系如附图2所示。等响曲线响度与响度级的关系听觉的物理特性声音：音调、响度、音色声波振幅反映为声音的响度，振幅越大的声音听起来越响；声波频率反应为音高，声音频率越高感觉到的音调也越高；声波波形反映为音色，波形不同的声音，即使响度和音高相同，仍能听出是不同的声音。单纯正弦波形组成的声音称为纯音。1.频率响应（感受性）人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1：1000；频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，图3-10；听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。2.动态范围（声音的强度）听觉声强的动态范围=正好可忍受的声强/正好能听见的声强（1）听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各种频率的正弦式纯音的最低声强Imin，图3-11。

a、在800-1500Hz频率范围内，听阈无明显变化；

b、低于800Hz，可听声音的强度随着频率的降低而明显增大；

c、在3000-4000Hz之间，听觉灵敏度最高；

d、超过6000Hz时，灵敏度再次下降。（2）痛阈：对于感受给定各种频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax。（1）与（2）都与频率有关系，是在某一频率下的听阈值或痛阈值。（3）听觉范围：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区。3.方向敏感度（双耳效应）（1）时差：∆t=声音到两耳的时间差。人耳可觉察到的声音信号入射的最小偏角为3°，∆t=30us。根据声音到达两耳的时间先后和响度差别可判定声源的方向。（2）由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。（3）人耳对不同频率、来自不同方向的声音的感受能力不同，图3-12。4.掩蔽效应掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。由于人的听阈的复原需要经历一段时间，掩蔽声去掉以后，掩蔽效应并不立即消除，称为残余掩蔽或听觉残留，其量值可表示听觉疲劳。掩蔽声对人耳刺激的时间和强度直接影响人耳的疲劳持续时间和疲劳程度，刺激越长、越强，则疲劳越严重。噪声的影响。掩蔽的影响随掩蔽声音和被掩蔽声音的类型（纯音、复合音、白噪音、语音）的不同而变化。几个通用原则如下：当掩蔽声音的频率与被掩蔽声音很接近时影响最大；掩蔽声音强度越大，掩蔽的影响范围也就越广；低强度的掩蔽声音主要影响频率接近掩蔽声音的声音，高强度的掩蔽声音却对更高频率的声音都有影响。5.听觉特征接受信息无方向性。听觉器官可接收来自三维空间任何方向的声信号，但两耳之间会产生一个极小的时间差。强度辨别阈限。受过训练的被试者，在良好的声环境条件下，听觉器官能够觉察到0.5dB的强度变化。频率辨别阈限。人耳对声音频率变化的感觉符合指数递减规律，频率越高，频率的变化越不容易辨别。方位辨别能力。听觉器官具有方位辨别能力，主要根据声信号到达两耳的强度差和时间差判别声源方向。其中对高频声信号根据强度差，对低频声信号根据时间差来判断。距离知觉。在自由声场中，距点声源的距离，每增减一倍，声压级随之约减增6dB，所以声觉器官通过声强的变化判断声源的距离。6.噪声噪声对人的心理影响是使人产生烦恼、焦急、讨厌、生气等不愉快的情绪。噪声引起的烦恼与声强、频率及噪声的稳定性都有直接关系。噪声会妨碍正常语言交流。噪声直接间接地影响工作效率，还会对人的神经系统、内分泌、心血管系统以及消化系统产生影响。

附表1每日连续暴露时间与容许声级

每日连续暴露时间（h）容许声级8904932961991/21021/41051/81081/16111最高不得超过115dB（A）飞机在巡航时，座舱声压不允许超过下表规定的值。图3-10听力损失曲线返回标准灵敏度：f=1000Hz，I0=Imin=10-12W/m2图3-11听阈、痛阈与听觉区域返回图3-12听觉的方向敏感度返回2.触觉触觉包括压力感觉、痛觉以及温度变化的感觉。触觉阈限：对皮肤施适当的机械刺激，在皮肤表面下的组织将引起位移，小到0.001mm的位移就引起触觉。身体不同部位对刺激的感觉阈限如图3-13所示。触觉刺激点定位能力如图图3-14所示。两点阈限：感知到两个刺激点最小的距离。手指最低。手的不同部分对触觉的敏感程度是不一样的，从手掌到指尖敏感度逐渐增加，指尖的分辨程度最高。当皮肤温度比较低时，触觉敏感度也会下降。在低温环境中触觉要谨慎使用。然而，在凉爽或温暖的环境中，热量刺激会使温度的感觉被掩蔽.温度觉分冷觉和热觉。由两种不同范围的温度感受器引起的，冷感受器在皮肤温度低于30℃时开始发放冲动；热感受器在皮肤温度高于30℃时开始发放冲动，到47℃时为最高。人体的温度觉对保持机体内部温度的稳定与维持正常的生理过程是非常重要的。温度感受器分布在皮肤的不同部位，形成所谓冷点和热点。每一平方厘米皮肤内，冷点有6-23个，热点有3个。温度觉的强度，取决于温度刺激强度和被刺激部位的大小。在冷刺激和热刺激不断作用下，温度觉就会产生适应。

高温作业：高于25度

GB4200-1997—《高温作业分级》GB953-1989—《高温作业允许持续接触时间限制》低温作业：低于5度；冷水作业：水温低于12度GB/T14439-93——《冷水作业分级》GB/T14440-93——《低温作业分级》痛觉凡是剧烈的刺激，不论是冷、热接触，或是压力等，肤觉感受器都能接受这些不同的物理和化学刺激，而引起痛觉。各个组织的器官内，都有一些特殊的游离神经末梢，在一定刺激强度下，就会产生兴奋而出现痛觉。这种神经末梢在皮肤中分布的部位，就是所谓痛点。每一平方厘米的皮肤表面约有100个痛点，在整个皮肤表面上，其数目可达一百万个。痛觉的中枢部分，位于大脑皮层。机体不同部位的痛觉敏感度不同；皮肤和外粘膜有高度痛觉敏感性；角膜的中央，具有人体最痛的痛觉敏感性。痛觉具有很大的生物学意义，因为痛觉的产生，将导致机体产生一系列保护性反应来回避刺激物，动员人的机体进行防卫或改变本身的活动来适应新的情况。3.嗅觉

在日常生活中经常使用嗅觉来表达一些其他器官所不能表达的信息，比如花的香味、热咖啡的气味等嗅觉上皮细胞是比较小的，约4-6cm2，这些细胞位于每个鼻孔的内上侧。嗅觉细胞包括感觉不同气味的嗅觉绒毛。这些细胞都是直接和大脑中的嗅觉区域相连的一般都认为嗅觉是由进入鼻孔中的空气分子中的挥发性物质引起的。鼻子是探测各种气味的一个敏感的器官，它的敏感程度依靠物质的特点和用力吸的程度。尽管人们的嗅觉是很灵的，但往往有很高的错误警报率，一般都是把没有气味误认为成有气味了嗅觉在对具体的气味绝对判断时并不是很灵敏。对不同气味进行区别的能力也要依靠气味的类型和训练的程度而定。Desor和Beauchamp发现，没有经过训练的被测者只能区别出15-32种气味，经过训练之后，一些人就能够准确无误的辨别出60多种气味；当仅从浓度上分辨气味时，大约能分辨三、四种浓度。因此，可能从多种气味中辨认嗅觉的效果并不是很好，但在感觉一种气味的存在与否时还是很有效的；嗅觉的用途并不是很广。原因之一就是信息的来源不是很可靠，因为人们对不同气味的敏感程度差异很大；不新鲜的空气可能降低敏感度；人们对气味适应的很快，片刻之后对这种气味的感觉就会麻木；气味的传播很难控制；嗅觉还是有一定用途的，主要用在报警设备上。比如，煤气公司在天然气中加入一种气体，当天然气泄漏时就会闻到特别的味道。4.本体觉平衡觉运动觉主要应用：事故原因、安全平衡觉平衡觉是人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉；平衡觉感受器位于内耳的前庭器官——半规管和耳石器中；平衡觉对保持身体平衡有重要作用；前庭器官受强烈刺激时，可引起恶心和呕吐等内脏反应。前庭器官过于敏感的人就难以适应飞行和航海活动，而发生晕眩和其他不良反应；相反，过于迟钝的人，就不可能在高空和海洋准确地判断方位和发出敏捷的动作；影响平衡觉并导致失去平衡的原因有：酒精；年龄；恐惧；突然的运动；热压；不常有的姿势等。运动觉

运动觉是人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种内部感觉;运动觉的感觉器官在肌肉中的肌梭、肌腱中肌梭、关节中的关节小体中;运动觉的适宜刺激有二：一为机械力，二为运动;运动觉同其他感觉经常相联系。运动觉与触觉的联合产生触摸觉，它是人手接触物体的动态过程产生的;运动觉涉及人体的每一个动作，是仅次于视、听觉的感觉。运动觉在随意运动的精确化和自动化方面有着其他感觉所不能及的作用。人的各种操作技能的形成更有赖于运动觉信息的反馈调节。

图3-13男性身体各部分的触觉敏感性返回图3-14男性身体各部位刺激点定位的能力返回返回返回冷水作业分级返回返回2.2运动系统骨骼—运动的杠杆关节—运动的枢纽肌肉—运动的动力人体的运动系统是由骨、骨连接（关节）和肌肉三部分组成。骨和骨连接构成人体的杠杆系统——骨架。肌肉附着在骨架上，并受神经系统的支配，中枢位于大脑皮层的躯体运动中枢，能牵引着骨绕关节转动，人体便产生各种各样的运动。

骨骼成人全身共有206块骨，其中只有177块直接参与人体的运动分为躯干骨、颅骨和四肢骨3部分躯干骨又包括椎骨、肋骨、胸骨，各椎骨借骨连接构成为脊柱。脊柱胸段与肋相接，肋前端又连胸骨，形成骨性胸廓。脊柱骶(di)尾段与下肢带骨连接构成骨盆正面背面脊柱位于背部中央，构成人体的中轴脊柱除支持身体、保护骨髓，增加弹性，吸收震荡以外，还要进行运动。相邻两椎骨之间的运动有限，但整个脊柱的活动范围很大。人的大部分活动都要有脊椎运动的支持，所以背部损伤的机会就会很多，在工具设计的时候，应保证在脊柱的活动范围内，避免扭曲和超范围活动751254腰曲前后肩靠腰靠关节1.关节的分类骨与骨以结缔组织相连接，构成关节。根据连接组织的性质和活动情况，关节可分为不动关节、半动关节和动关节三类不动关节两骨之间以结缔组织相连接，中间没有任何间断和裂缝根据骨连接组织的不同，又可分为韧带连接、软骨结合和骨性结合三种动关节即关节，骨与骨之间的连接组织中有腔隙，失去连续性。人体中绝大部分的骨连接为此种类型半动关节介于动关节和不动关节之间的过渡的连接形式，其特点是两骨间以软骨组织相连接。半动关节的活动范围很小，如耻骨联合2.关节的运动

滑动运动一种最简单的运动，相对关节面的形态基本一致，活动量微小。例如，腕骨或跗骨之间的运动角度运动邻近的两骨绕轴离开或收拢，可产生角度的增大或减小。通常有两种形式，屈伸和收展屈、伸运动。关节沿矢状面运动，使相邻关节的两骨互相接近，角度减小时为屈；反之为伸内收、外展运动。关节沿冠状面运动，骨向正中面移动者称为“内收”，反之称为“外展”

旋转运动骨环绕垂直轴运动时称为旋转运动。骨由前向内侧旋转时，称为“旋内”；相反，向外侧旋转时则称为“旋外”

环转运动骨的上端在原位转动，下端则作圆周运动，全骨活动的结果犹如描绘一个圆锥体的图形，这样的运动称为“环转运动”。凡具有进行冠状和矢状两轴活动能力的关节，都能作环转运动肌肉肌肉根据其形态、功能和位置等不同的特点，可分为3种类型：骨骼肌、平滑肌和心肌附着在骨骼上的肌肉称骨骼肌，骨骼肌有横纹，其收缩受人的意志支配平滑肌大都构成脏器的壁，故又称内脏肌心肌分布在心脏的壁上，其运动不受意志支配骨骼肌有4种物理特性：收缩性、伸展性、弹性、粘滞性收缩性表现为肌肉纤维长度的缩短和张力的变化伸展性是指骨骼肌在受外力作用时还可被拉长当外力解除后，被拉长的肌肉纤维又可复原。肌肉有受压变形，外力解除即可复原的特性即弹性由于肌纤维内部含有胶状物质，故具有粘滞性，在肌肉收缩时产生阻力，为此需要消耗一定的能量。气候寒冷时，肌肉的粘滞性增加；气温升高后，可减小肌肉的粘滞阻力。这可保证人动作的灵活性，避免肌肉拉伤肢体的出力范围肌力：肢体的力量来自肌肉收缩，肌肉收缩时产生的力称为肌肉力。影响肌力的生理因素：单个肌纤维的收缩力；肌肉中肌纤维的数量与体积；肌肉收缩前的初长度；中枢神经系统的机能状态；肌肉对骨骼发生作用的机械条件。人的一条肌纤维所发挥的力量约为0.001～0.002N，肌力是多条肌纤维的收缩力总和。人体肌肉的生理特征。见表3-6。操作力：在作业中，为了达到操作效果，操作者有关部位（手、脚、躯干等）所施出的一定大小的力。决定因素：肌力、施力的姿势、部位、方式和方向。在直立姿势下弯臂时，不同角度时的力量分布；如图3-21和附图1。在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉力和推力的分布；如图3-22。在坐姿下手臂在不同角度和方向上的推力和拉力；如附图2，如表3-7。坐姿时，下肢不同位置上的蹬力大小。如图3—23(a)和3-23(b)。注：肢体所施力量的大小，与持续时间有关。如附图3和附图4。影响人体能的影响因素如附图5所示。第3章人体生理特征肢体的动作速度与频率１、动作速度

(1)肢体肌肉收缩的速度：不同的肌肉，肌力，阻力；

(2)动作方向和动作轨迹、动作特点等特征(动作特征）。２、动作频率取决于动作部位和动作方式。参阅表3-8。3、人体动作的灵活性是指操作时动作速度和频率，由人体的生物力学特性所决定。人体重量轻的部位比重的部位、短的部位比长的部位、肢体末端比主干部位的动作更灵活。因此，设计机器及其操纵装置时，应当充分考虑人体动作灵活性的特点。参阅附表1。1、肌肉施力的类型静态肌肉施力：依靠肌肉等长收缩所产生的静态性力量，较长时间地维持身体的某种姿势，致使肌肉相应地作较长时间的收缩。静态肌肉施力时，由于持续收缩的肌肉压迫血管，从而阻止了血液进入肌肉，肌肉无法通过血液得到充足的氧，容易引起肌肉疲劳，造成肌肉酸痛，静态作业的持续时间因此受到了限制。动态肌肉施力：对物体交替进行施力与放松，使肌肉有节奏地收缩与舒张。动态肌肉施力时，肌肉有节奏地收缩与舒张。肌肉收缩时将血液压出肌肉，舒张时又使血液进入肌肉，此时血液输送量比平常提高几倍。血液的大量流动，不仅使肌肉获得充足的氧，而且也迅速带走了代谢终产物二氧化碳和水。因此，只要选择合理的作业节律，动态作业可以延续很长时间而肌肉不易产生疲劳。在其他操作条件基本相同的情况下，静态作业与动态作业相比，产生心理效应：更大的能量消耗；心率加快，血压升高；需要更长时间恢复。静态肌肉施力2、静态肌肉施力特征静态肌肉施力时向肌肉供血受阻的程度，与肌肉收缩产生的力成正比，即静态肌肉施力越大，血液向肌肉流动所受的阻力也越大。因此，肌肉施力F的大小与其最大肌力Fmax的比值P决定了肌肉如何发挥其机能。在长时间工作的情况下，不应使操作者的肌肉负荷超过其最大肌力的15%。施力大小与持续时间的关系公式：3、常见静态作业长时间或反复地向前或向两侧弯腰，如机床设计过低；长时间手持或抓握物体，手持加工机件，抓握风钻、铆枪、焊枪等；长时间双手前伸或手臂悬空抬起，如在设计过高的工作台上操作小台钻等；一只脚支承体重，另一只脚控制机器，如使用空气锤单脚操作的脚踏板装置；长时间站立在一个位置上，如操作各种机床；推拉重物；长时间、高频率地使用一组肌肉，如手指长时间高速敲击键盘等。静态肌肉施力一方面加速肌肉疲劳过程，引起难忍的肌肉酸痛，另一方面酸痛会由肌肉扩散到腱、关节和其他组织，并损伤这些组织，引起永久性疼痛。作业姿势可能引起疼痛的部位长时间站立一个固定位置腿和脚，腿部静脉曲张长期使用过高的工作台肩胛、颈部、手臂等疼痛性肌肉痉挛长期使用无靠背座椅弯坐、站或工作台过低背部的伸肌，腰椎腰部，颈和肩，椎间盘症状使用过高的座椅膝关节，大腿，小腿和脚使用过低的座椅臀部，肩和颈作业姿势可能引起疼痛的部位关节处于极端状态下工作腱膜、腱端部、关节膜炎症水平或向上伸手臂肩和手臂，肩周关节炎症过分低头或仰头颈和肩，椎间盘炎症不自然地抓握工具前臂，腱部炎症附表2一些常见的静态作业姿势可能引起人体疼痛的部位4、避免静态施力避免静态施力的关键在于协调人机关系，使操作者在作业过程中能够采取随意姿势并能自由改变体位，从而保持人体的舒适、自然状态，而不迫使操作者只能采取一种姿势和不良姿势。当静态施力无法避免时，肌肉施力的大小应低于其施力极限，即低于该肌肉最大肌力的15%。动态作业时，如作业动作为简单的重复性动作，施力大小也应低于该肌肉最大肌力的30%。表3—6身体主要部位肌肉所产生的力（单位：N，20～30岁）返回结论：女性的肌力比男性小20%～30%，右手比左手强10%，而习惯用左手的人，其左手的肌力比右手强

6%～7%。图3-21立姿弯臂时的力量分布180°附图1返回图3-22立姿直臂时拉力和推力分布拉力推力返回附图2坐姿时手臂的操纵力的测试方位返回表3—7手臂在坐姿下对不同角度和方向的操纵力（单位：N）返回图3-23不同体位下的蹬力返回附图3附图4结论：由最大值衰减到1/4，只需要４min，操作力＜＝最大肌力的20％，不容易疲劳，操作力＝最大肌力的15％，操作可无限持续。返回返回表3—8人体各部位动作速度与频率限度返回附表1人体各部分的最大运动频率返回3.3.心血管与呼吸系统心脏血压与脉搏呼吸能量代谢心脏全身组织器官的养料供应与代谢物的排出，均靠血液循环系统进行载运，而血液循环的动力是心脏。心脏时刻在不停地跳动，劳动时比安静时的跳动频率高得多。劳动开始时，心跳在30s内即开始增速，轻体力劳动增速不多，重体力劳动增速较大，有的可达150-200次/min。一般经5-10分min即可达稳态。劳动停止后，心跳可在15s内减速。人在从事体力劳动时，血压也有明显的变化，这是因为肌肉活动增加了回心的血量，使心脏的血输出量增加。劳动开始时，收缩压开始上升，对于那些肌肉活动强度大的作业上升更为明显，可上升60-80mmHg（成年人的正常收缩压约为100-400mmHg），舒张压的变化较小，轻体力劳动时几乎没有变化，重体力劳动虽有上升，但不像收缩压那么显著（成年人的正常舒张压在90mmHg以下）。这样，脉压差就变大。劳动停止后，血压会在5min内恢复到正常范围。心脏组织心动周期与心率搏出量和心输出量心率与劳动的关系1.心脏组织心脏是个肌肉器官，位于胸腔偏左部，它的壁由心肌构成。心脏有4个腔室，好象一个泵，将血液横向送向全身。血液经动脉、毛细血管、静脉、最后返回心脏体循环指动脉血由左心房流入左心室，从左心室搏出，经主动脉及其分支流到全身毛细血管，进行物质交换和气体交换后，流入静脉，成为静脉血，回至右心房体循环是将氧和养分供给各组织器官，并带回代谢物排出体外。同时，将新吸收的养料，经门静脉，经过肝脏消毒，而后带回心脏肺循环指右心房的静脉血，经肺动脉及其分支，流至肺泡毛细血管，进行气体交换，吐出二氧化碳，吸入新鲜氧气，再经肺静脉，流回左心房心房心室口的边缘都附有瓣膜，其作用是防止血液倒流心脏外面包绕着冠状动脉，有丰富的血管，分布到所有的心肌细胞，是供应心脏营养物质和排除废料的通道血液从左心室射向主动脉，必须克服主动脉内巨大的压力和阻力，因此，左心室的壁比较厚，收缩的力量也比其他腔室大心肌细胞具有横纹，含有粗的肌凝蛋白丝和细的肌纤蛋白丝。细胞连接处的结构叫做“闰盘”。相邻细胞的膜在闰盘处融合，使动作电位从一个细胞传至另一个细胞。心肌细胞有4个特征：自动节律：自动节律是指心肌能自动地按一定节律产生兴奋的能力。心脏的自动节律性是心脏的特殊传导系统所产生的。传导性：传导性是指一处产生兴奋能沿细脑膜扩布的特性。心室或心房的任何一个细胞发生电位变化，都能传导到整个心室肌或心房肌。兴奋性：兴奋性是指心肌对刺激具有的反应能力。心肌兴奋性的高低，可用阈值表示。阈值高，表示兴奋性低；阈值低，表示兴奋性高。心肌接受刺激发生兴奋后，要经历3个时期。绝对不应期。对任何强度的刺激不发生反应。时间等于整个收缩期加上舒张期。相对不应期。对于阈值以上的刺激发生反应。超常期。对于低于阈值的刺激也产生兴奋，而后恢复正常。收缩性：收缩性是指心肌接受刺激而兴奋，肌肉发生收缩的特性2.心动周期与心率心动周期心动周期是指心房或心室收缩和舒张一次的时间每个周期以右心房的窦房结发出冲动开始；心动周期的长短与心率有关若成人平均心率为75次/min，则每一心动周期约0.8s；其中心房收缩期约0.1s，舒张期约0.7s；心室收缩期为0.3s；舒张期为0.5s心率心率是指心室每分钟搏动次数正常人在安静状态时，心率约为60~100次/min之间。人体之间，不同年龄之间，心率有明显的差异副交感系统的迷走神经支配心脏的心率减慢，而交感神经使心率加速。当骨骼肌在安静时，需氧量较少，迷走神经起主导作用；当骨骼肌工作时，需氧量增加，心脏附近的主动脉感受器即向脑干发出信息，于是变为交感神经反应加强现象3.搏出量和心输出量搏出量每次搏动从左心室射入主动脉内的血量叫做搏出量（每搏输出量）搏出量因年龄、性别、训练等因素，人体差异很大。人体在安静状态下，每搏输出量约60~80mL进入房室的血量越多，心肌纤维的初长度拉得越长，收缩越有力量，搏出量越多。在重体力劳动中，各器官的血量分配作了重新调整。骨骼肌的血流量剧增，担任散热任务的皮肤也增加了血流量，而内脏器官的血流量则相应减少在劳动和运动中，交感神经不仅刺激肾上腺分泌肾上腺素（80%）和去甲肾上腺素（20%），进入血液，加快心率，而且对窦房结和心肌细胞的收缩力起增大作用，使左心室排空量更加完全.心输出量每分钟由左心室射出的血量Q，叫做心输出量Q=SV×HRSV——搏出量；HR——心率若某男性工人劳动时的心率为120次/min，搏出量为160mL，则心输出量为：Q=160×120=19200mL/min=19.2L4.心率与劳动的关系测定心率高低可分析心脏和循环系统对劳动的适应能力。若有多个人做同样同量的工作，可以测得心血管系统适应能力强的人，心率上升较少，劳动以后，恢复较快。相反，心血管系统适应能力较差的人，心率上升快，恢复也慢。适应能力需要经过训练才能提高Harvard采用台阶试验来评价心血管系统。测验时，受试者以30次/min的速度上下一个500mm高的板凳，踏凳5min后，计数1-1.5min的心率（可用遥测仪），如果坚持不了5min，可记下实际时间，然后测量恢复期的心率l-1.5min。完成5min踏凳的人，心率超过100次/min属于差；77-99次/min属于中；70次以下属于优血压与脉搏血流量动脉血压动脉脉搏1.血流量在单位时间内流过血管某一截面的血量称为“血流量”，也叫“容积速度”，通常以mmL/min表示血流量的大小取决于两个因素，即血管两端的压力和血管对血流的阻力。如果以Q为血流量，ΔP为血管两端的压力差，R为血管阻力，其关系式为：Q=ΔP/R在循环系统中，动脉、毛细血管和静脉各段血管总的血流量也都是相等的，即都等于心输出量。因此，上式中的Q即心输出量，ΔP是主动脉压和右心房压的差，R是体循环总的血流阻力，称为总外周阻力。由于右心房压接近于零，故ΔP接近于平均主动脉压PA2.动脉血压血压是指血液在血管内流动时对血管壁的压力血液在血管中流动，主要是由于心室收缩时造成主动脉首端与右心房之间的压力差，血流在各段血管中所遇到的阻力不同，因此，压力降落是不均匀的。一般所指的血压，是指体循环中动脉血压而言在一个心动周期中，心室收缩时主动脉血压上升所达到的最高值称为收缩压（SystolicPressure），心室舒张时主动脉血压下降所达到的最低值称为舒张压（PulsePressure）。中国一般成年人安静时的收缩压为100-400mmHg，舒张压为60-90mmHg在安静情况下，每次心脏收缩时，左心室向主动脉射出60～80毫升血液，此时由于血液质点的相互摩擦，以及血液与血管壁的摩擦，产生阻力（外周阻力），阻止血液顺利地从主动脉流向外周。一般心缩期每搏的输出量只有总量的1/3，其余2/3的血液暂留在主动脉内，对管壁施加侧压力，并拉长了管壁的弹性纤维，使动脉管壁被动扩张心室舒张时，射血停止。此时，主动脉管壁弹性纤维回缩，压迫血液继续向外周流动，并保持了一定的血压.动脉管壁的弹性对血液循环起着两种作用：把心室收缩时释放的一部分能量，以势能的形式贮存起来，于心舒期推动血液继续流动；缓冲动脉血压的变化，使心室收缩时动脉内血压不致于过高，舒张时动脉血压不致于过低3.动脉脉搏每一个心动周期，由于大动脉内压力和容积变化，所形成的搏动，称为动脉脉搏动脉脉搏产生后沿着血管壁向末梢传播出去，因此在浅表的动脉上可用手模到这种搏动在劳动和运动中，常用测定脉搏来了解劳动强度和运动量对人体的影响呼吸机体运动需要氧，氧化反应排出二氧化碳。人体与外界环境进行气体交换的器官是肺，运输氧和二氧化碳的载具是血液安静时，全身细胞每分钟大约需氧250mL；剧烈运动时，氧需量要增大30倍以上，并相应地产生更多的二氧化碳。为了满足机体对氧的不同需求，体内存在使呼吸及组织细胞的代谢需求相协调的机制1.外呼吸大气与肺之间的气体交换叫做外呼吸空气由鼻腔经喉部进入气管，由支气管分叉进入左右两肺。支气管又分成很小的细支气管、肺泡管，最后进入肺泡。肺泡是一些小囊，为数约三亿个，是血液与外界气体交换的实际场所。在与毛细血管接触的肺泡囊中，气体交换的总面积为70m2呼吸是借大气与肺泡之间的压力差进行的。当膈肌收缩，使肌肉向腹腔的方向下移，此时，肋间肌收缩，使肋骨向上向外移动，便扩大了胸廓，引起肺内压力下降，便吸入空气。吸气完毕，肌肉松弛，牵张的组织回缩至其原来的长度。随着胸腔与肺容积的缩小，肺气泡的压力上升超过大气的压力，呼气即被排出经最大深吸气后，作最大呼气时所呼出的气量叫肺活量成年人的肺活量的平均值约为：男性3500-4000mL；女性2500-3500mL；训练有素的运动员可达5000mL肺活量与最大氧耗量呈线性关系。它与人的性别、年龄、体表面积、身高体重、呼吸肌发达程度及肺和胸壁的弹性有关，个体差异较大。此外，肺活量还受体位变化的影响肺通气量指单位时间内吸入（或呼出）的气量。以每分钟体积为单位计量的称为每分钟通气量安静时，成年人呼吸深度为400-1500mL，呼吸频率为16-20次/min。劳动或运动时，呼吸频率随劳动强度而增加，每分钟可达40-45次2.内呼吸肺内气体交换来自身体各组织的静脉血，具有高CO2和低O2，当其经过肺毛细血管时，透过一层极薄的组织释放出二氧化碳并获得氧气其原理是：空气中的氧分压高于血液中的，所以氧进入血液；而血液中的二氧化碳分压高于空气中的，因此，二氧化碳从血液中放出。当肺泡和毛细血管与空气的分压相等时，气体交换便停止安静时，假定能量物质只是葡萄糖，则每分钟有200mL氧气进入机体细胞组织气体交换在动脉血液中，大约占总量1.5%的氧呈物理溶解在血浆中，而占总量98.5%的氧则与血红蛋白呈化合状态。溶解在血浆中的氧是游离的，可对血管施加压力，进入细胞间液；氧合血红蛋白，在血液中呈游离状态的，不能直接进入细胞组织间液。但是，非游离氧可使更多的肺泡中的氧吸入血液中氧和血红蛋白的结合和解离是可逆反应，（氧合血红蛋白）当血液经过肺泡时，血红蛋白迅速和氧结合，而当血液经过氧压较低的组织时，氧合血红蛋白又迅速解离释放出氧。脱氧血红蛋白呈紫蓝色，如果皮肤出现这种颜色，表明血中缺氧，叫做发绀二氧化碳从组织细胞进入血液也是以溶解和化合两种方式来运输的。溶解的量约占6%，其余的量为化合。有87%与强盐基如钠和钾结合成碳酸氢盐，有7%与血红蛋白结合氨基甲酸血红蛋白。两者既能迅速结合又能迅速解离，也是可逆反应在体循环的过程中，当动脉血液流经组织细胞的毛细血管时，仍按气体分压差的规律决定氧和二氧化碳的扩散方向。当运动强度增加，氧耗增加，二氧化碳的产生也多，细胞膜两侧两种气体的分压差更悬殊，对氧透入组织和二氧化碳排入血液更为有利能量代谢能量代谢概述劳动强度能量代谢概述能量供应能量代谢的测定方法能量代谢与能量代谢率1.能量供应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三个系统的供能状况与体力劳动的关系2.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。通常能耗量以焦耳（J）表示能量代谢的测定方法有直接法和间接法两种。目前一般采用间接法间接法的基本原理是，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），由此在推算某一时间或某项作业所消耗的能量氧耗量有两种表示方法。一种是以每分钟所消耗的氧气的体积表示，即每分钟耗氧多少升（L/min）；另一种是以人每千克体重每分钟消耗多少立方厘米氧气表示[cm3/（kg·min）]这两种表示方法可以通过下式换算：1L/min=W×10-3cm3/（kg·min）

W——体重（kg）3.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的总和在不对外做功的条件下，体内所产生的能量等于有身体发散出的能量，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基础代谢人体代谢的速率，随人所处的条件不同而异。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就叫做基础代谢量。它反映单位时间内人体维持最基本的生命活动所消耗的最低限度的能量。更常用的指标是基础代谢率，通常以每小时每平方米体表面积消耗的热量来表示，记作J/(h·m2)安静代谢指作业或劳动开始之前，仅仅为了保持身体各部位的平衡及某种姿势条件下的能量代谢。安静代谢量包括基础代谢量。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。与基础代谢率类似，一般也用安静代谢率作为常用的指标。活动代谢亦称为劳动代谢、作业代谢或工作代谢。它是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的原因。因为在实际活动中所测得的总能量代谢，即实际代谢，不仅包括活动代谢，也包括基础代谢与安静代谢，衡量时一般使用代谢率指标，活动代谢率=实际代谢率－安静代谢率活动代谢率用每分钟内每平方米体表面积所消耗的能量表示，记作J/(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、作业速度等相对能量代谢率体力劳动强度不同，所消耗的能量不同。由于劳动者性别、年龄、体力与体质方面存在差异，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RMR=活动代谢率/基础代谢率

=（作业时实际代谢率－安静代谢率）/基础代谢率劳动强度国外的劳动强度分级中国的劳动强度分级最大能量消耗界限劳动强度是以作业过程中人体的能耗量、氧耗量、心率、直肠温度、排汗率或相对代