1、人體生理特性和呼吸系統要求第一節 神經系統與感知第二節 人體的運動系統第三節 能量代謝第四節 心血管與呼吸系統第五節 人體的忍耐力第一節 神經系統與感知一、神經系統（一）神經系統的組成及其功能 神經系統是由包括大腦和脊髓的中樞神經以及遍布全身各處的周圍神經所組成。神經系統是人體的主導系統，全身各器官、系統均在神經系統的統一控制和調節下互相影響、互相協調，以保證人體的統一及其與外界環境的相對平衡。第一節 神經系統與感知一、神經系統（二）神經組織人的神經組織主要是由神經元和神經膠質細胞組成。神經元也稱神經細胞，完整的神經系統由成百萬的神經細胞組成 。一個神經元由三個部分組成：包含有細胞核的細胞體，

2、它是神經元代謝和營養的中心；由細胞體向外伸出的呈樹枝狀的短突部分樹突；由細胞體向外伸出的一條細長的單突軸突。第一節 神經系統與感知一、神經系統（二）神經組織突觸：神經元之間發生接觸并進行信息傳遞的特殊聯接裝置。神經元之間通過突觸構成龐大的、復雜的神經網絡系統。突觸由突觸前膜、突觸間膜和突觸后膜三部分組成。第一節 神經系統與感知一、神經系統（三）中樞神經系統脊髓：是中樞神經系統的最低部位。脊髓功能：（1）傳導功能；（2）反射功能。腦：是中樞神經的最高部位，位于顱腔內，由大腦半球、間腦、中腦、腦橋、延髓和小腦組成。腦 干通常把中腦、腦橋和延髓合稱為腦干，有時也將間腦列入腦干。腦干參與傳導上、下行神

3、經沖動，是大腦半球與脊髓之間的聯絡通路。延 髓延髓是脊髓的延續，它不僅是食物反射（如唾液分泌、咀嚼、吞咽等）和某些防御反射（噴嚏、咳嗽、嘔吐等）的中樞，而且是呼吸和循環系統的反射性自動調節中樞，故有“生命中樞”之稱。腦 橋腦橋位于延髓上方、小腦腹側，是聯系小腦兩半球上、下行神經纖維的橋梁。腦橋參與或完成頭面部肌肉的運動以及某些感覺的形成。中腦、間腦、小腦中腦位于腦橋上方，是視、聽運動的反射中樞。間腦位于腦干上方，由丘腦和下丘腦組成。丘腦是大腦皮質下的低級感覺中樞。下丘腦是調節內臟活動和內分泌活動的較高級中樞。小腦位于顱后窩內，在延髓和腦橋的背側、大腦的后下方。小腦主要是維持身體的平衡、調節與校

4、正肌肉的緊張度和協調肌肉的運動。大腦半球大腦半球位于中樞神經系統的最高位，被一條縱裂分為左、右兩個半球，兩半球之間通過聯合神經纖維胼胝體連合與溝通。大腦表面有許多深淺不一的皺褶，凹陷部位稱為溝或裂，隆起部位稱為回。三條主要的溝裂將大腦分為額葉、頂葉、顳葉、枕葉等4葉。大腦皮層大腦皮層是統一機體的最高神經中樞。人的大腦皮層大約含有140億個神經細胞，在垂直切面上大致分六層排列。大腦皮層的各個不同區域在功能上具有不同的分工，如感覺區和運動區。這種功能上的分工不是絕對的。1909年，K.Brodmann大腦皮層分區圖。1950年，Penfield軀體感覺區和運動區定位圖圖2-3 大腦皮層分區圖A-大

5、腦半球外側面 B-大腦半球內側面圖2-4 軀體感覺區和運動區第一節 神經系統與感知一、神經系統（四）周圍神經系統周圍神經系統是由腦和脊髓發出，其末梢分布于身體各器官和組織的神經系統，它包括脊神經、腦神經和植物神經。周圍神經的功能有：接受來自體內外的各種刺激并將其傳導至中樞神經；傳遞由中樞神經發出的指令并完成運動反應。第一節 神經系統與感知二、聽覺、觸覺和嗅覺（一）聽覺聲音與測量聲波的頻率 人耳一般對20-20000Hz頻率范圍內的聲音較敏感。聲音的強度 聲強是與人對響度的感覺有關的。 基本單位貝爾B，常用的是分貝dB(1dB=0.1B)。復合音第一節 神經系統與感知二、聽覺、觸覺和嗅覺（一）聽

6、覺耳朵解剖圖外耳中耳內耳聲波到感覺的轉化圖2-5 耳的解剖示意圖第一節 神經系統與感知二、聽覺、觸覺和嗅覺（一）聽覺屏蔽-屏蔽是指環境中的一種聲音使得耳朵對另一種聲音的敏感度降低的現象。屏蔽的影響隨屏蔽的聲音和被屏蔽聲音的類型（純音、復合音、白噪音、語音）的不同而變化。第一節 神經系統與感知二、聽覺、觸覺和嗅覺（二）皮膚感覺皮膚有三種感覺系統：（1）壓力感覺（2）痛覺（3）溫度變化的感覺多數情況下，人都是利用手和指頭作為信息的主要感受體。第一節 神經系統與感知二、聽覺、觸覺和嗅覺（三）嗅覺在日常生活中人們常使用嗅覺來表達一些其他器官不能表達的信息。嗅覺器官很簡單，但它的工作過程仍然是個謎。第一

7、節 神經系統與感知二、聽覺、觸覺和嗅覺（四）本體覺1.平衡覺平衡覺是人對自己頭部位置的各種變化及身體平衡狀態的感覺。平衡覺感受器位于內耳的前庭器官半規管和耳石器中。影響平衡覺并導致失去平衡的原因有多種。 如酒精、年齡、突然的運動、熱壓等。第一節 神經系統與感知二、聽覺、觸覺和嗅覺（四）本體覺2.運動覺運動覺是人對自己身體各部位的位置及其運動狀態的一種內部感覺。運動覺感受器有三種：一是廣泛分布于全身肌肉中的肌梭-接受肌肉長短的刺激二是位于肌腱內的腱梭-接受肌肉張力變化的刺激三是關節內的關節小體-接受關節運動（屈、伸）的刺激。第一節 神經系統與感知二、視覺機能及其特征 （一）視覺刺激 視覺的適宜刺

8、激是光。光是放射的電磁波，如圖37所示，在正常情況下，人的兩眼所能感覺到的波長大約是380 nm(1nm10-9m)到780 nm。 圖2-6 全部電磁光譜中的可見光譜第一節 神經系統與感知二、視覺機能及其特征 （二）視覺系統 視覺是眼睛、視神經和視覺中樞的共同活動完成的。 圖2-7 人的視覺系統圖2-8 眼睛結構示意圖第一節 神經系統與感知二、視覺機能及其特征 （三）視覺機能 1視角與視力 2視野與視距 3中央視覺和周圍觀覺 4雙圍視覺和立體視覺 5色覺與色視野 6暗適應和明適應 圖2-9.1 人的水平視野圖2-9.2 人的垂直視野圖2-10 人的色視野圖2-11 暗適應和明適應第一節 神經

9、系統與感知二、視覺機能及其特征 （四）視覺特征眼睛沿水平方向運動比沿垂直方向運動快而且不易疲勞廠般先看到水平方向的物體，后看到垂直方向的物體。因此，很多儀表外形都設計成橫向長方形。 第二節 人體的運動系統人體的運動系統是由骨、骨連接（關節）和肌肉三部分組成。骨和骨連接構成人體的杠桿系統骨架。肌肉附著在骨架上，并受神經系統的支配，能牽引著骨繞關節轉動，人體便產生各種各樣的運動。第二節 人體的運動系統一、骨骼成人全身共有206塊骨。分為軀干骨、顱骨和四肢骨三部分。軀干骨又包括椎骨、肋骨和胸骨，各椎骨借骨連接構成脊柱。圖2-12人體骨骼第二節 人體的運動系統二、關節骨與骨以結締組織相連接構成關節。1

10、。不動關節軟骨2。動關節絕大多數3。半動關節如恥骨聯合圖2-13 關節的構造（膝關節）第二節 人體的運動系統二、關節人體關節的所有運動可歸納為4種：1。滑動運動腕骨或跗骨2。角度運動：屈伸和收展3。旋轉運動4。環轉運動第二節 人體的運動系統三、肌肉肌肉可分為3種：骨骼肌、平滑肌和心肌骨骼肌受人的意志支配，而平滑肌和心肌不受人的意志支配。第二節 人體的運動系統三、肌肉骨骼肌有4種物理特性：收縮性；伸展性；彈性；粘滯性。第二節 人體的運動系統四、操作動作與作業姿勢（一）作業姿勢的基本類型分4大類34種：立姿7種；端坐姿14種；靠椅坐姿10種；臥姿3種。第二節 人體的運動系統四、操作動作與作業姿勢（

11、二）確定作業姿勢的一般原則1。人體姿勢對肌肉及心血管系統的影響肌電圖（EMD)見書P29圖2-9；2。確定作業姿勢的一般原則坐姿優先，立姿其次；盡可能采取平衡姿勢：能自由變換多種姿勢，盡可能處于舒適狀態；作業姿勢、肌力的使用和作業動作三者應協調。第三節 能量代謝人體能量的產生和消耗稱為能量代謝。一、能量供應人在作業過程中所需能量分別由三種不同的能源系統提供（P31表2-1）：ATP-CP（三磷酸腺苷-磷酸肌酸）系統；乳酸能系統；有氧氧化系統。Cr的產生三種途徑：1。ATPCp系列。優點：快速、大量 ATP 缺點：Cp非常有限 Cp + ADP ATP + Cr2。需氧系列：糖 + 氧氣（血液傳

12、送） ATP優點：ATP充足，無副作用；缺點：需要氧氣3。無氧糖酵解：糖原ATP + 乳酸 優點：不需要氧氣；缺點：糖原有限，乳酸易致疲勞；產能效率低，不 經濟。產生糖原（元）糖原貯存于肌肉中，稱肌糖元。每千克肌肉中可含肌糖元15克，肌肉約占體重40，如體重75千克，肌肉為30千克，則糖元總貯量為450克。能量的產生產能：補充ATP的過程ABC地點地點重物箱能量的產生（續）1。第一階段：勞動者空手走到B點。輕度體力勞動，用到需氧系列。2。第二階段：在B點把C拾起。用到Cr-Cp系列，需短時間大量ATP，增加Cp系列產能。3。第三階段：重度體力階段，負重C從B走到A，氧氣含量高，用到無氧糖酵解。

13、圖2-14 肌肉活動時能量來源的關系第三節 能量代謝二、能量代謝的測定方法能量代謝的測定方法有直接法和間接法。間接法的原理：首先測出單位時間內糖、脂肪等能源物質在體內氧化時的氧耗量和二氧化碳的排出量，求得兩者之比（呼吸商），再推算某一時間或某項作業所消耗的能量。第三節 能量代謝二、能量代謝的測定方法通常能耗以千卡（kcal）表示。氧耗量在兩種表示方法：一種是以每分鐘所消耗的氧氣的容積表示，即每分鐘氧多少升（L/min）；另一種是以人每千克體重每分鐘消耗的氧氣多少立方厘米氧氣表示cm3/(kg min)第三節 能量代謝二、能量代謝的測定方法通常能耗以千卡（kal）表示。兩種方法的公式換算：1L/

14、min=W10-3cm3/(kg min)式中：W體重（kg）第三節 能量代謝三、能量代謝與能量代謝率人體代謝所產生的能量等于消耗于體外做功的能量和在體內直接、間接轉化為熱的能量的總和。在不做功的條件下，體內所產生的能量等于由身體發散出的能量，從而使體溫維持在恒定的水平上。能量代謝分為三種：基礎代謝、安靜代謝和活動代謝。基礎代謝生理學將人清醒、靜臥、空腹（食后10h以上）、室溫20左右這一條件定為基礎條件。人在基礎條件下的能量代謝稱為基礎代謝。它反映單位時間內人體維持最基本的生命活動所消耗的最低限度的能量。通常以每小時每平方米體表面積消耗的熱量來表示，記作kcal/(h m2)安靜代謝安靜代謝

15、是作業或勞動開始之前，僅僅為了保持身體各部位的平衡及某種姿勢條件下的能量代謝。安靜代謝量包括基礎代謝量。測定安靜代謝量，一般是在作業前或作業后，通過呼氣取樣采用呼氣分析法進行。（被測者處于安靜狀態）活動代謝活動代謝亦稱勞動代謝、作業代謝或工作代謝。它是人在從事特定活動過程中所進行的能量代謝。活動代謝率=實際代謝率-安靜代謝率 單位：kcal/(min m2)相對能量代謝率RMRRMR=活動代謝率/基礎代謝率=(作業時實際代謝率-安靜代謝率)/基礎代謝率一個工作日（8h)中人的能量消耗近似計算：總代謝率=安靜代謝率+活動代謝率 =1.2基礎代謝率+RMR基礎代謝率 =基礎代謝率（1.2+RMR）

16、第三節 能量代謝四、勞動強度勞動強度是指作業者在生產過程中體力消耗及緊張的程度。勞動強度是以作業過程中人體的能耗量、氧耗量、心率、直腸溫度、排汗率或相對代謝率等作為指標分級的。1。國外勞動強度分級克里斯坦森（Christensen)標準以能耗量和氧耗量來劃分。按能耗和氧耗分級的勞動強度指標勞動強度級輕中等強極強過強能耗下限（kcal/min)2.5(10.5)5.0(20.9)7.5(31.4)10.0(41.9)12.5(52.3)氧耗量下限(L/min)0.51.01.52.02.5第三節 能量代謝四、勞動強度2。我國的勞動強度分級體力勞動強度分級GB3869-83I=3T + 7MI勞動

17、強度指數T勞動時間率M8h工作日能量代謝率體力勞動強度分級勞動強度級別勞動強度指數I1015II15 20III20 25IV25第三節 能量代謝四、勞動強度各項活動與休息時的能量代謝率計算公式：Ye能量代謝率(kcal/(min m2)X每平方米體表面積每分鐘呼氣量L/ (min m2)第三節 能量代謝五、最大能量消耗界限1。國外：能量消耗5kcal/min、心率110115次/min、吸氧量為最大攝氧量的33%的工作負荷最佳工作負荷。2。中國：一個工作日（8h）的總能量消耗應在1400 1600之間，最多不超過2000kcal。第三節 能量代謝五、最大能量消耗界限設作業時增加的能耗量為M(

18、kcal/min)，工作日總工時為T，其中實際勞動時間為T勞、休息時間為T休，則：T= T勞+ T休Tr= T休/ T勞(%)Tw= T勞/T(%)Tr休息率； Tw 勞動時間率。作業二 Homework 21.說明神經系統的組成及其功能。2.說明神經元的組成及其功能。3.確立作業姿勢的原則是什么?在哪些情況下采取立姿?哪些情況下采取坐姿?4 .產能的途徑有幾種?簡述產能過程的一般特性.作業二 Homework 2(續)5.某25歲的男性青年，體表面積為，當RMR=3時，試問2h連續作業的能量消耗是多少？（已知基礎代謝率為37.7kcal/m2 h）工作日的平均能耗為3559kJ，實際勞動率為

19、61%。試問勞動強度指數為多少，相當于何種勞動強度？（1卡焦耳(J) ）第四節 心血管與呼吸系統一、心臟全身組織器官的養料供應與代謝物的排出，均靠血液循環進行載運。血液循環的動力是心臟。心臟時刻不停地跳動，勞動時比安靜時跳動頻率高得多。勞動開始時，心跳在30s內開始增速，經5-10min達穩態。勞動停止后心跳在15s內減速。人在從事體力勞動時，血壓也有明顯變化。第四節 心血管與呼吸系統一、心臟（一）心臟組織心臟是個肌肉器官，位于胸腔左部，它的壁由心肌構成。心肌層的內表面有一層心內膜，外表面包裹著“心包”。心臟有4個腔室，好像一個泵，將血液橫向送向全身。血液經動脈、毛細血管、靜脈，最后返回心臟。

20、圖2-15.1 心臟圖2-15.2 血液循環示意圖第四節 心血管與呼吸系統一、心臟（一）心臟組織1。體循環指動脈血由心房流入左心室，從左心室搏出，經主動脈及其分支流到全身毛細血管，進行物質交換和氣體交換后，流入靜脈，成為靜脈血，回至右心房。2。肺循環指右心房的靜脈血，經肺動脈及其分支，流至肺泡毛細血管，進行氣體交換，吐出二氧化碳，吸入新鮮氧氣，再經肺靜脈，流回左心房。第四節 心血管與呼吸系統一、心臟（二）心臟的生理特征1.自動節律指心肌能自動地按一定節律產生興奮的能力。2.傳導性指一處產生興奮能沿細胞膜擴布的特性。3.興奮性指心肌對刺激具有的反應能力。絕對不應期； 相對不應期； 超常期。4.收

21、縮性指心肌接受刺激而興奮，肌肉發生收縮的特性。第四節 心血管與呼吸系統一、心臟（三）心動周期與心率1.心動周期指心房或心室收縮和舒張一次的時間。2.心率指心室每分鐘搏動的次數。迷走神經-減速；交感神經-加速。第四節 心血管與呼吸系統一、心臟（四）博出量和心輸出量1.博出量每次搏動從左心室射入主動脈內的血量。2.心輸出量每分鐘由左心室射出的血量Q。Q=SVHR SV搏出量；HR心率第四節 心血管與呼吸系統一、心臟（五）心率與勞動的關系測定心率高低可分析心臟和循環系統對勞動的適應能力。Harvard-臺階試驗1 2 3 4 51 2 3 4 51801601401201008060未經訓練者經過訓

22、練者恢復期運動期心率（次）時間（min）圖2-16 心率與勞動的關系第四節 心血管與呼吸系統二、血壓與脈搏（一）血管的機能特點1。動脈2。毛細血管3。靜脈第四節 心血管與呼吸系統二、血壓與脈搏（二）血流量在單位時間內流過血管某一截面的血量稱為“血流量”，也叫“容積速度”，通常以mmL/min表示。Q=P/R第四節 心血管與呼吸系統二、血壓與脈搏（三）動脈血壓血壓是指血液在血管內流動時對血管壁的壓力。（四）動脈脈搏每一個心動周期，由于大動脈內壓力和容積的變化所形成的搏動，稱為動脈脈搏。第四節 心血管與呼吸系統二、血壓與脈搏（五）靜脈的機能1。心臟收縮2。呼吸運動3。骨骼肌的擠壓作用4。重力和體位

23、5。靜脈管壁的收縮第四節 心血管與呼吸系統三、呼吸（一）外呼吸大氣與肺之間的氣體交換叫做外呼吸。肺內氣體的總量包括4個部分。1.潮氣量；2.補吸氣量；3.補呼氣量；4.余氣量肺活量=潮氣量+補呼氣量+補吸氣量每分鐘通氣量=潮氣量呼吸頻率（L）第四節 心血管與呼吸系統三、呼吸（一）內呼吸1。肺內氣體交換2。組織氣體交換圖2-17 肺內氣體交換示意圖第五節 人體的忍耐力一。疲勞的概念疲勞是指在勞動生產過程中，作業能力出現明顯下降，或由于厭倦而不愿意繼續工作的一種狀態。通常把疲勞分為兩種，即肌肉疲勞（體力疲勞）和精神疲勞（全身疲勞、腦力疲勞）。第五節 人體的忍耐力二、肌肉疲勞（一）生理學實驗離體蛙腿

24、肌肉的疲勞表現。在生理學上，把肌肉應激（即處于緊張狀態）后做功減少的現象稱為肌肉疲勞。肌肉出現疲勞，不僅做功減少，而且運動速度也減慢，肌肉運動不協調，易出差錯。第五節 人體的忍耐力二、肌肉疲勞（二）肌肉疲勞的生化改變肌肉的ATP儲備很少，必須邊分解邊合成才能使肌肉活動持續下去。體內真正的儲能分子是糖、脂肪和蛋白質。在工作的肌肉內存在著一個能量釋放消耗和貯存的動態平衡的過程。如果對能量的需求超過合成能力，動態平衡受破壞，糖原大量消耗，乳酸過多，引起肌肉疲勞。第五節 人體的忍耐力二、肌肉疲勞（三）肌肉疲勞的電生理現象肌肉疲勞是中樞神經系統的一種現象，而不單是肌肉本身的現象。（四）肌肉疲勞的肌電圖在生產過程中出現肌肉疲勞時，若需維持原有的工作效能，中樞神經系統的活動勢必要加強。（五）肌肉疲勞學說肌肉疲勞學說大致有兩種：化學學說和中樞神經系統學說。第五節 人體的忍耐力三、精神疲