勞動(dòng)生理及人類工效學(xué)

勞動(dòng)生理與人類工效學(xué)

WorkPhysiologyandErgonomics華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院勞動(dòng)衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)系楊磊WorkingconditionWhataretheydoing?（界面）WorkingconditionOpenoperation---normaloneMinimuminvasiveoperation,goodorbad?towhom?勞動(dòng)生理學(xué)勞動(dòng)生理學(xué)研究一定勞動(dòng)條件下人的器官和系統(tǒng)的功能LehreundWissenschaftvonderFunktionmenschlicherOrganeoderOrgansystemeunterdenbesonderenBedingungenvonArbeitundArbeitsumwelt---vonLaurigausdemBuchErgonomie勞動(dòng)生理學(xué)勞動(dòng)條件在這里指勞動(dòng)任務(wù)、勞動(dòng)場(chǎng)所、勞動(dòng)對(duì)象、工作設(shè)備及工作環(huán)境等。勞動(dòng)條件會(huì)對(duì)勞動(dòng)者的器官和系統(tǒng)產(chǎn)生影響，二者間的相互關(guān)系是勞動(dòng)生理學(xué)研究的核心問題?？蓮臋C(jī)體反應(yīng)的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間來測(cè)定勞動(dòng)條件對(duì)機(jī)體的影響，然后歸納和評(píng)價(jià)，最終用于勞動(dòng)設(shè)計(jì)。方法上有一系列環(huán)節(jié)：測(cè)定-歸納-評(píng)價(jià)-設(shè)計(jì)應(yīng)用。顯然，勞動(dòng)生理學(xué)與職業(yè)醫(yī)學(xué)乃至工程學(xué)有密切關(guān)系。一、勞動(dòng)能量代謝肌肉活動(dòng)的能量來源作業(yè)時(shí)候氧消耗的動(dòng)態(tài)變化勞動(dòng)能量代謝與勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)能量攝入與消耗ATP+H2OADP+Pi+23.9kJ/molCP+ADPCr+ATP肌肉活動(dòng)可直接利用的能量及其來源氧消耗動(dòng)態(tài)變化－概念●

氧需（oxygendemand）勞動(dòng)一分鐘所需要的氧量●

氧債（oxygendebt）氧需與實(shí)際供氧不足的量●最大攝氧量（maximumoxygenuptake）血液在一分鐘能供應(yīng)的最大氧量氧債及其補(bǔ)償能量代謝與勞動(dòng)強(qiáng)度中等強(qiáng)度作業(yè)大強(qiáng)度作業(yè)極大強(qiáng)度作業(yè)各類活動(dòng)能量消耗體力勞動(dòng)時(shí)機(jī)體的調(diào)節(jié)與適應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)：主觀能動(dòng)性；動(dòng)力定型心血管系統(tǒng)：心率；血壓；血液再分配；成分呼吸系統(tǒng)：肺通氣量；呼吸次數(shù)排泄系統(tǒng)：腎臟；汗腺體溫：深部體溫腦力勞動(dòng)時(shí)的生理變化與體力勞動(dòng)相比較而言，腦力勞動(dòng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)在于處理信息（information），有時(shí)要交付出新的信息。注意和記憶

attentionandmemory工作記憶（workingmemory）：一種以不穩(wěn)定形式初始和短暫地儲(chǔ)存信息的記憶。長(zhǎng)期記憶：也稱為第二級(jí)或第三級(jí)記憶，長(zhǎng)期記憶儲(chǔ)存大量的知識(shí)，其內(nèi)容是抹不掉的。腦力勞動(dòng)的職業(yè)衛(wèi)生勞動(dòng)者勞動(dòng)工具工作任務(wù)（？信息通量）工作環(huán)境工作組織

信息冗余度（informationredundancy）：它表示信號(hào)所攜帶的實(shí)際信息量低于它可能攜帶最大信息量的程度。多余的信息可保證勞動(dòng)者能夠檢查和確認(rèn)信息，應(yīng)保持適量的信息冗余度。H?hevonZeichenvereinfachtnachDIN66234fürBeobachtungsabst?nde>500mmWiehochmüssenZeichensein,umzuverl?ssiggelesenwerdenzuk?nnen?Beobachtungsabstand(mm)200(mm)

ausführbarund gef?hrdungsarm?FragenzurAnwendungergonomischerPrinzipien工效學(xué)原則應(yīng)用:考慮的問題(某項(xiàng)工作)是否可執(zhí)行且無危險(xiǎn)？文字信號(hào)應(yīng)該多高(大小)，以便能準(zhǔn)確地閱讀呢？觀看距離(mm)200(mm)根據(jù)DIN66234的簡(jiǎn)化公式，適于觀看距離>500mm

勞動(dòng)負(fù)荷的評(píng)價(jià)勞動(dòng)（work）：人為了一定目的而從事的一切活動(dòng)。勞動(dòng)負(fù)荷評(píng)價(jià)（workloadevaluation）:目的在于把負(fù)荷維持在一個(gè)適當(dāng)?shù)乃?，以便有效地完成工作任?wù)又不損害健康。勞動(dòng)和作業(yè)類型腦力勞動(dòng)體力勞動(dòng)靜力作業(yè)動(dòng)力作業(yè)反復(fù)性操作高過頭頂?shù)淖鳂I(yè)靜力和動(dòng)力作業(yè)靜力作業(yè)（staticwork）：也叫靜態(tài)作業(yè)，主要依靠肌肉等長(zhǎng)性收縮（isometriccontraction）來維持一定體位，使機(jī)體和四肢關(guān)節(jié)保持不動(dòng)所進(jìn)行的作業(yè)。靜力和動(dòng)力作業(yè)其特點(diǎn)是能耗水平一般不高，肌肉卻容易疲勞。在作業(yè)停止數(shù)分鐘后，氧耗不下降反而先升高再逐漸下降。動(dòng)力作業(yè)則與靜力作業(yè)相反作業(yè)類型示意圖靜力作業(yè)作業(yè)類型動(dòng)力作業(yè)(dynamicwork)：即在保持肌張力不變，等長(zhǎng)性收縮情況下，肌肉交替收縮和舒張，使關(guān)節(jié)活動(dòng)來進(jìn)行的作業(yè)。動(dòng)力作業(yè)又可分為重動(dòng)力作業(yè)和輕動(dòng)力作業(yè)反復(fù)性作業(yè)（repetitivework）：又稱輕動(dòng)力作業(yè)，參與作業(yè)的是一組或多組小肌群，其量小于全身肌肉總量的1/7，肌肉收縮頻率高于15次/分鐘，能耗不高，卻容易疲勞。作業(yè)類型作業(yè)類型高抬舉作業(yè)（overheadwork）：手舉過頭頂來完成某項(xiàng)操作，一是靜力作業(yè)成分，二是心臟與工作肌的靜水壓，導(dǎo)致心血管高度應(yīng)激，工作肌乃至全身容易疲勞。高過頭頂?shù)淖鳂I(yè)—Overhead?Ergonomicdesign

Overheadwork?勞動(dòng)負(fù)荷評(píng)價(jià)勞動(dòng)者勞動(dòng)對(duì)象（物質(zhì)、能量和信息）勞動(dòng)工具勞動(dòng)環(huán)境

勞動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品負(fù)荷與應(yīng)激

StressandStrain負(fù)荷（stress）：負(fù)荷指勞動(dòng)系統(tǒng)對(duì)機(jī)體生理心里總的需求和壓力，它強(qiáng)調(diào)外界因素和狀態(tài)。應(yīng)激（strain）：指負(fù)荷對(duì)個(gè)體的影響，它強(qiáng)調(diào)機(jī)體內(nèi)部的生物過程和反應(yīng)。人的特性

（humancharacteristics）勞動(dòng)負(fù)荷評(píng)價(jià)

現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，勞動(dòng)負(fù)荷過高或者過低都不好：負(fù)荷過高會(huì)降低作業(yè)的質(zhì)量和水平，引起機(jī)體疲勞甚至損害。負(fù)荷過低會(huì)降低作業(yè)者的警覺性，使其感到單調(diào)、無興趣，也影響作業(yè)能力。體力與腦力勞動(dòng)均如此，適宜水平：勞動(dòng)負(fù)荷的適宜水平可以理解為在該負(fù)荷下能夠連續(xù)勞動(dòng)八小時(shí)，不至于疲勞，長(zhǎng)期勞動(dòng)也不損害健康的衛(wèi)生學(xué)限值。一般認(rèn)為，勞動(dòng)負(fù)荷的適宜水平約為最大攝氧量的1/3。以能量代謝計(jì)，在男女分別為17kJ/min和12kJ/min。心率則為安靜時(shí)的心率再加上40次/分鐘衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、安全限值

有現(xiàn)代勞動(dòng)（modernwork）的說法。一般而言，體力勞動(dòng)減少，而越來越常見的是所謂感覺運(yùn)動(dòng)式勞動(dòng)、反應(yīng)式勞動(dòng)。例如：視屏顯示終端（visualdisplayterminal,VDT）。美國(guó)1987年1.5千萬臺(tái)VDT投入使用，1990年增加到7千萬臺(tái)，2000年增加到1億臺(tái)。瑞典2002年報(bào)道，68%和63%的男子和婦女在日常工作中使用計(jì)算機(jī)。還有流水線裝配、駕駛、警衛(wèi)和監(jiān)控等。在這種現(xiàn)代勞動(dòng)的過程，體力勞動(dòng)已經(jīng)消失或?yàn)闄C(jī)械所取代，體力不再是主要問題，而是要求勞動(dòng)者吸收和加工信息，精確地移動(dòng)手臂、手指來完成某項(xiàng)操作。對(duì)腦力和視覺器官的要求、反復(fù)性操作、靜態(tài)作業(yè)、勞動(dòng)姿勢(shì)和時(shí)間壓力（timepacing）等勞動(dòng)負(fù)荷似乎更為突出。勞動(dòng)內(nèi)容和方式的變化勞動(dòng)負(fù)荷評(píng)價(jià)的指標(biāo)與方法客觀方法a體力勞動(dòng)：能量代謝、心率、肌電、肌酸激酶、激素b腦力勞動(dòng)：心率、瞳孔測(cè)量、心率變異性、腦誘發(fā)電位主觀方法a體力勞動(dòng)：調(diào)查表、談話、Borg量表b腦力勞動(dòng)：Cooper-Harper量表、NASA負(fù)荷指數(shù)觀察方法工作活動(dòng)分析法（AET:ArbeitswissenschaftlicheErhebungsverfahrenzurT?tigkeitsanalyse）工作姿勢(shì)系統(tǒng)分析法（OWAS:theOvakoworkpostureanalyzingsystem）WorkloadevaluationfromInstitutfürArbeitsphysiologieanderUniversit?tDortmund韓國(guó)銀行職員的工作EMG應(yīng)用研究簡(jiǎn)介

勞動(dòng)生理與人類工效學(xué)實(shí)驗(yàn)室，同濟(jì)人類工效學(xué)實(shí)驗(yàn)室，同濟(jì)0.0778420.0564930.1332490.2454920.0742630.0643720.1543090.216730.0701560.0549080.1557730.1837450.0814160.0569210.1654080.1865530.0776450.0612380.142620.1863270.0793060.0695430.1327650.2118410.0738630.0509120.1333760.2276710.0714540.0531710.1601980.2252230.0801890.0510350.1743670.1903980.0758180.0632770.1466150.2398480.0805480.0397170.1643640.233520.0957410.0661170.1435580.2549410.0812580.0643160.1540650.2654520.0776690.0591360.1521160.2394720.0737170.0598750.138010.2368280.0878040.0641770.1541970.2386820.0774030.0610620.1434660.2412850.0692460.0572210.1614630.22676A/D轉(zhuǎn)換人類工效學(xué)實(shí)驗(yàn)室，同濟(jì)原始肌電圖:RMS值與時(shí)間的曲線:MVC%與時(shí)間的曲線:MVC%＝RMS/MVC×100％人類工效學(xué)實(shí)驗(yàn)室，同濟(jì)肌電測(cè)定分析指標(biāo)1.時(shí)域（timedomain）：幅度（amplitude）及其隨時(shí)間的變化電活性（electricalactivity,EA），通過檢波而得到電活性指標(biāo)（總功率）：．．．（公式-1）均方根值（rootmeansquare,RMS）系幅度的一個(gè)基本指標(biāo)：．．．（公式-2）肌肉活動(dòng)性（muscularactivity,ACT），經(jīng)時(shí)間信號(hào)的微分而得：．．．（公式-3）2.頻域（frequencydomain）：肌電信號(hào)的能量在不同頻率的變化。中心頻率（centerfrequency），包括中位頻率（medianfrequency）和平均頻率（meanfrequency）。勞動(dòng)姿勢(shì)負(fù)荷研究勞動(dòng)姿勢(shì)負(fù)荷

-多瞬間點(diǎn)調(diào)查(Multimomentverfahren)搬舉技巧搬舉技巧搬舉作業(yè)因素Factorsoflifting

圖肌電MVE%隨搬舉次數(shù)的變化傘兵---踝關(guān)節(jié)損傷傘兵---踝關(guān)節(jié)損傷高處跳下---傘兵訓(xùn)練科目腦力勞動(dòng)負(fù)荷的評(píng)價(jià)

Mentalworkloadevaluation心率變異性（HRV）作業(yè)能力

（Workcapacity）作業(yè)能力的影響因素與改進(jìn)措施社會(huì)心理個(gè)體（年齡、性別．．．）環(huán)境工作條件疲勞與休息鍛煉和練習(xí)疲勞

Fatigue

Ermüdung疲勞是體力和腦力效能（functionalefficiency）的減弱，取決于工作負(fù)荷的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，經(jīng)過適當(dāng)休息又可恢復(fù)。疲勞也可以理解為一種狀態(tài)：原來可輕松完成的工作，現(xiàn)在卻要花費(fèi)很大精力才能應(yīng)付，且取得的成果越來越小。圖疲勞時(shí)身體移動(dòng)的曲線復(fù)原

Recovery

Erholung復(fù)原作為疲勞的對(duì)立物，是克服疲勞的負(fù)面影響：下降的功能經(jīng)復(fù)原得以恢復(fù)，降低的能量-具體講身體的力量重新得以儲(chǔ)備；物理-化學(xué)的變動(dòng)-具體講人體內(nèi)平衡狀態(tài)紊亂得以糾正；調(diào)節(jié)和協(xié)調(diào)機(jī)制的影響得到去除；情緒和活動(dòng)的抑制得以制止?；謴?fù)(Recovery)工間休息

break

Pause工休可理解為在工作班期間兩個(gè)工作活動(dòng)之間的工作中斷。在實(shí)用勞動(dòng)生理學(xué)，它指在生理和心理上有作用的那樣一種休息。從有效的復(fù)原而言，工休還涉及不同的時(shí)間層面。。。H.Luczak復(fù)原圖工間休息中復(fù)原的作用人體生物節(jié)律人類工效學(xué)

人類工效學(xué)（Ergonomics）利用解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)和工程學(xué)的知識(shí)和方法來研究人與職業(yè)的相互關(guān)系，旨在促進(jìn)這種關(guān)系的和諧與統(tǒng)一。人機(jī)器

工效學(xué)設(shè)計(jì)

界面（interface）培訓(xùn)工效學(xué)的主要任務(wù)歷史概況1950年英國(guó)科學(xué)家建立一個(gè)學(xué)會(huì)，Murrell建議用Ergonomics這個(gè)術(shù)語1857年Jastrzebowski在波蘭文出版物最早使用這個(gè)詞匯。他把工效學(xué)定義為：“人勞動(dòng)的科學(xué)”?！币宰钚〉南?，最高的滿意度來為個(gè)人和公眾換取最大利益的科學(xué)”。歷史概況Ergonomics由兩個(gè)希臘語的詞根組成:Ergon=勞動(dòng),工作Nomos=規(guī)律,規(guī)則關(guān)于人勞動(dòng)的科學(xué)以最小的花費(fèi)換取最豐碩的成果人類工效學(xué)的不同稱呼:美國(guó):humanfactorshumanengineering工效學(xué)有關(guān)學(xué)科生物力學(xué)(Biomechanics)人體測(cè)量學(xué)(Anthropometry)機(jī)器制造(Machinebuilding)醫(yī)學(xué)(Medicine)a.解剖(Anatomy)b.生理(Physiology)概念

生物力學(xué)是生物系統(tǒng)的力學(xué)，把生物力學(xué)的原理應(yīng)用于生物系統(tǒng)（Y.C.Fung,1981）。職業(yè)生物力學(xué)（Occupationalbiomechanics）應(yīng)用生物力學(xué)的原理來研究工作需求對(duì)工人動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的影響。行動(dòng)限值的計(jì)算公式：

AL=行動(dòng)限值（actionlimit），以牛頓（N）表示，它不是一個(gè)固定值，而是取決于公式中諸因素。MPL最大允許限值，MPL=3╳ALActionlimit須要采取預(yù)防措施的這樣一種限值（action

limit,AL）。在此，英文“action”譯作“須采取措施的”，此含意在英文文獻(xiàn)普遍。注釋：NIOSH規(guī)定建立在兩個(gè)水平上：行動(dòng)限值（actionlimit，AL）和最大允許限值（maximumpermissiblelimit，MPL）。研究表明：若超過AL，工人受傷害的危險(xiǎn)性增加；處于AL時(shí)，脊柱L5/S1處的壓力約3400N，多數(shù)人都能耐受；此時(shí)的能量消耗為14.64kJ/min；多數(shù)勞動(dòng)者（男99%，女75%）能提舉起AL時(shí)的重量。若超過MPL，肌肉骨骼受傷害的危險(xiǎn)性明顯增加；處于MPL時(shí)，L5/S1處受到的壓力可超過6400N，這是多數(shù)工人不能耐受的；此時(shí)的能消耗量至少為20.92kJ/min；僅25%的男工和少于1%的女工能在MPL以上進(jìn)行工作。根據(jù)這兩個(gè)水平，可將提舉搬運(yùn)勞動(dòng)的負(fù)荷分為三個(gè)級(jí)別：①超過MPL，該搬舉負(fù)荷是不能接受的，應(yīng)重新設(shè)計(jì)工作。②處于AL和MPL間，此時(shí)必需有指導(dǎo)和工程上的措施（如就業(yè)前體檢篩選、訓(xùn)練和工作重新設(shè)計(jì))，否則也是不可接受的。③低于AL，對(duì)多數(shù)工人只具有一般的的危險(xiǎn)性（normalrisk）。人體測(cè)量（Anthropometry）

以物理量綱對(duì)人的研究，它包括人體特性的測(cè)量例如：身材、寬、圍長(zhǎng)、解剖位點(diǎn)間的距離和肌力。人體測(cè)量還包括身體節(jié)段的質(zhì)量、節(jié)段的重心和關(guān)節(jié)移動(dòng)的范圍。工效學(xué)設(shè)計(jì)

Ergonomicdesign工效學(xué)設(shè)計(jì)

Ergonomicdesign工效學(xué)設(shè)計(jì)

Ergonomicdesign圖不同高度桌子打字時(shí)肩部肌肉活動(dòng)的EMG測(cè)定，示為最大隨意收縮的EMG百分比。A:理想高度；B:太高，使得肩聳高；C:太高，不得不外展手臂（Hagberg,1981）。圖外展15-20°(b)和彎曲25°(a)是可以接受的（Engdahl,1978）一般原則工作場(chǎng)所主要類型

（Categoriesofworkplace）坐式(sitting)站式(standing)又坐又站(sit/stand)工效學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則上個(gè)世紀(jì)60年代末，德國(guó)社會(huì)開展“爭(zhēng)取高質(zhì)量生活”的討論。1969年提出”勞動(dòng)生活人性化”的問題。1973年德國(guó)在聯(lián)邦政府聲明強(qiáng)調(diào)它是首要的工作任務(wù)。1974年德國(guó)的兩個(gè)部（勞動(dòng)與社會(huì)秩序部、研究與技術(shù)部）開始實(shí)施其研究計(jì)劃。其中，對(duì)勞動(dòng)設(shè)計(jì)提出了這４項(xiàng)要求（標(biāo)準(zhǔn)）。工效學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則可執(zhí)行性Ausführbarkeit忍受性Ertr?glichkeit期望性Zumutbarkeit滿意性ZufriedenheitBeibestimmungs-gem??erVerwendungmüssenBel?stigung,ErmüdungundpsychischeBelastungdesPersonalsunterBerücksichtigungder

ergonomischenPrinzipien

aufdasm?glicheMindestma?reduziertwerden.GrundlegendeSicherheits-undGesundheitsanforderungenfürden