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物理和生理方面

 

星期二,08 March 2011 20:55

人體測量學

 

本文改編自《職業健康與安全百科全書》第 3 版。

人體測量學是體質人類學的一個基本分支。 它代表數量方面。 廣泛的理論和實踐系統致力於定義方法和變量,以關聯不同應用領域的目標。 在職業健康、安全和人體工程學領域,人體測量系統主要關注身體構造、構成和體質,以及人體與工作場所尺寸、機器、工業環境和服裝的相互關係的尺寸。

人體測量變量

人體測量變量是身體的可測量特徵,可以定義、標準化並參考測量單位。 線性變量通常由可以精確追踪到身體的地標定義。 界標通常有兩種類型:骨骼解剖學的,可以通過皮膚感覺骨骼突起來發現和追踪,以及使用卡尺的分支簡單地找到最大或最小距離的虛擬界標。

人體測量變量具有遺傳和環境成分,可用於定義個體和種群的變異性。 變量的選擇必須與具體的研究目的相關,並與同領域的其他研究標準化,因為文獻中描述的變量數量非常多,對人體的描述高達2,200個。

人體測量變量主要是 線性 測量值,例如高度、距離地標的距離,受試者以標準姿勢站立或坐著; 直徑,例如雙邊地標之間的距離; 長度,例如兩個不同地標之間的距離; 曲線措施,即弧線,例如兩個地標之間的體表距離; 和 周長,例如身體表面的封閉式全方位措施,通常位於至少一個地標或定義的高度。

其他變量可能需要特殊的方法和儀器。 例如,皮褶厚度是通過特殊的恆壓卡尺測量的。 體積通過計算或浸入水中測量。 為了獲得關於身體表面特徵的完整信息,可以使用生物立體測量技術繪製表麵點的計算機矩陣。

儀器

雖然複雜的人體測量儀器已經被描述和使用以實現自動數據收集,但基本的人體測量儀器非常簡單且易於使用。 必須格外小心,以避免因對地標的誤解和受試者的不正確姿勢而導致的常見錯誤。

標準的人體測量儀器是人體測量儀——一根 2 米長的剛性桿,帶有兩個計數器讀數刻度,可以測量垂直身體尺寸,例如地標距地板或座位的高度,以及橫向尺寸,例如直徑。

通常,桿可以分成 3 或 4 個部分,這些部分相互配合。 帶有直爪或彎爪的滑動分支可以測量距地面的高度距離,或距固定分支的直徑距離。 更精細的人體測量儀具有單一的高度和直徑刻度以避免刻度誤差,或者配備數字機械或電子讀數設備(圖 1)。

圖 1. 人體測量儀

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測距儀是一種固定式人體測量儀,通常僅用於測量身高,通常與體重秤相關聯。

對於橫向直徑,可以使用一系列卡尺:測量高達 600 毫米的傾斜計和測量高達 300 毫米的頭部測量儀。 後者在與滑動羅盤一起使用時特別適用於頭部測量(圖 2)。

圖 2. 頭部測量儀和滑動羅盤

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腳踏板用於測量腳,床頭板在“法蘭克福平面”(通過的水平面)中定向時提供頭部的笛卡爾坐標 部分 軌道 頭的界標)。手可以用卡尺測量,或者用由五個滑動尺組成的特殊裝置測量。

皮褶厚度用恆壓皮褶卡尺測量,壓力一般為 9.81 x 104 Pa (10 克重物施加在 1 毫米麵積上的壓力2).

對於圓弧和周長,使用具有扁平截面的窄而靈活的鋼帶。 必須避免使用自矯直鋼帶。

變量系統

人體測量變量系統是一組連貫的身體測量值,用於解決某些特定問題。

在人體工程學和安全領域,主要問題是使設備和工作空間適合人類,以及將衣服剪裁成合適的尺寸。

設備和工作空間主要需要四肢和身體部分的線性測量,這些可以很容易地從地標高度和直徑計算出來,而剪裁尺寸主要基於弧度、周長和柔性膠帶長度。 兩個系統可以根據需要組合。

無論如何,每次測量都絕對有必要有一個精確的空間參考。 因此,界標必須通過高度和直徑聯繫起來,並且每個弧形或周長都必須有一個定義的界標參考。 必須標明高度和坡度。

在特定的調查中,變量的數量必須限制在最低限度,以避免對受試者和操作者造成不適當的壓力。

工作空間的一組基本變量已減少到 33 個測量變量(圖 3)加上 20 個通過簡單計算得出的變量。 對於一般用途的軍事調查,Hertzberg 及其同事使用了 146 個變量。 對於服裝和一般生物用途,意大利時裝委員會(意大利時尚界) 使用一組 32 個通用變量和 28 個技術變量。 控製衣服尺寸的德國標準 (DIN 61 516) 包括 12 個變量。 國際標準化組織 (ISO) 對人體測量學的建議包括 36 個變量的核心列表(見表 1)。 國際勞工組織發布的國際人體測量數據表列出了世界 19 個不同地區人口的 20 種身體尺寸(Jürgens、Aune 和 Pieper,1990 年)。

圖 3. 一組基本的人體測量變量

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表 1. 基本人體測量核心列表

 

1.1 前伸(手握住受試者直立靠牆)

1.2 身高(地板到頭部頂點的垂直距離)

1.3眼高(從地板到內眼角)

1.4 肩高(從地面到肩峰)

1.5 肘高(從地面到肘部徑向凹陷)

1.6 襠高(從地板到恥骨)

1.7 指尖高度(從地面到拳頭的握軸)

1.8 肩寬(肩峰直徑)

1.9 臀寬,站立(臀部最大距離)

2.1 坐高(從座位到頭頂)

2.2 眼高,坐著(從座位到內眼角)

2.3 肩高,坐姿(從座位到肩峰)

2.4 肘高,坐姿(從座位到彎曲肘部的最低點)

2.5 膝蓋高度(從擱腳板到大腿上表面)

2.6 小腿長度(坐面高度)

2.7 前臂手長(從彎曲的肘部背面到握軸)

2.8 Body depth, sitting(座深)

2.9 臀膝長度(從膝蓋骨到臀部最後一點)

2.10 Elbow to elbow breadth(肘部側面之間的距離)

2.11 臀寬,坐姿(座寬)

3.1 食指寬度,近端(在內側和近端指骨之間的關節處)

3.2 食指寬度,遠端(在遠端和內側指骨之間的關節處)

3.3 食指長度

3.4 手長(從中指尖到莖突)

3.5 手寬(掌骨處)

3.6 腕圍

4.1 足寬

4.2 足長

5.1 熱週(眉間)

5.2 矢狀弧(從眉間到負離子)

5.3 頭長(從眉間到後顱骨)

5.4 頭寬(耳朵以上最大)

5.5 Bitragion arc(兩耳之間的頭頂)

6.1 腰圍(肚臍處)

6.2 脛骨高度(從地面到脛骨關節盂前內側緣最高點)

6.3 坐姿頸高(至第7頸椎棘突尖)。

資料來源:改編自 ISO/DP 7250 1980)。


 

 精度和誤差

必須以隨機方式考慮活體尺寸的精度,因為人體是高度不可預測的,無論是作為靜態結構還是作為動態結構。

一個人的肌肉和肥胖可能會增長或改變; 由於衰老、疾病或事故而發生骨骼變化; 或改變行為或姿勢。 不同的主題在比例上有所不同,而不僅僅是在一般尺寸上。 身材高大的對像不僅僅是矮個子的放大; 體質類型和體型可能比一般維度差異更大。

如果不考慮身體比例的變化,使用人體模型,特別是那些代表標準的第 5、50 和 95 個百分位數的人體模型可能會產生很大的誤導。

錯誤是由於對地標的誤解和儀器的不正確使用(個人錯誤)、不精確或不精確的儀器(儀器錯誤)或受試者姿勢的變化(受試者錯誤——後者可能是由於溝通困難,如果文化或語言背景主題與操作員的主題不同)。

統計處理

人體測量數據必須通過統計程序處理,主要是應用單變量(均值、眾數、百分位數、直方圖、方差分析等)、雙變量(相關、回歸)和多變量(多元相關和回歸、因子分析)的推理方法領域等)方法。 已經設計出各種基於統計應用的圖形方法來對人類類型進行分類(人體測量圖、形態體圖)。

抽樣調查

由於無法收集整個人口的人體測量數據(人口特別少的罕見情況除外),因此通常需要抽樣。 一個基本上隨機的樣本應該是任何人體測量調查的起點。 為了將被測對象的數量保持在一個合理的水平,通常有必要求助於多階段分層抽樣。 這允許將人口最均勻地細分為多個類別或階層。

人口可按性別、年齡組、地理區域、社會變量、身體活動等進行細分。

調查表的設計必須牢記測量程序和數據處理。 應該對測量程序進行準確的人體工程學研究,以減少操作員的疲勞和可能的錯誤。 為此,必鬚根據使用的儀器對變量進行分組並按順序排序,以減少操作員必須進行的身體屈曲次數。

為減少人為錯誤的影響,調查應由一名操作員進行。 如果必須使用多個操作員,則必須進行培訓以確保測量的可重複性。

人口人體測量學

撇開備受批評的“種族”概念不談,人口在個體大小和大小分佈方面仍然存在很大差異。 一般來說,人類種群並不嚴格是孟德爾的; 它們通常是混合的結果。 有時,兩個或多個具有不同起源和適應環境的種群在同一地區生活在一起,沒有雜交。 這使性狀的理論分佈變得複雜。 從人體測量學的角度來看,性別是不同的人群。 由於可能的擇業傾向選擇或自動選擇,僱員人口可能與同一地區的生物種群不完全對應。

由於不同的適應條件或生物和遺傳結構,來自不同地區的種群可能會有所不同。

當緊密擬合很重要時,有必要對隨機樣本進行調查。

擬合試驗和調節

工作空間或設備對用戶的適應性可能不僅取決於身體尺寸,還取決於諸如對不適的容忍度和活動性質、服裝、工具和環境條件等變量。 可以使用相關因素清單、模擬器和一系列擬合試驗的組合,這些試驗使用選擇的受試者樣本來代表預期用戶群體的體型範圍。

目的是找到所有受試者的容忍範圍。 如果範圍重疊,則可以選擇不超出任何受試者容忍限度的更窄的最終範圍。 如果沒有重疊,則有必要使結構可調或提供不同尺寸的結構。 如果有兩個以上的維度可以調整,受試者可能無法決定哪一個可能的調整最適合他。

可調節性可能是一件複雜的事情,尤其是當不舒服的姿勢導致疲勞時。 因此,必須向經常對自己的人體測量特徵知之甚少或一無所知的用戶提供準確的指示。 一般來說,準確的設計應該將調整的需要減少到最低限度。 無論如何,應該始終牢記所涉及的是人體測量學,而不僅僅是工程學。

動態人體測量學

如果選擇了一組足夠的變量,靜態人體測量學可能會提供有關運動的廣泛信息。 然而,當運動很複雜並且需要與工業環境緊密配合時,就像在大多數用戶-機器和人-車界面中一樣,對姿勢和運動的精確測量是必要的。 這可以通過允許追踪到達線或通過攝影的合適模型來完成。 在這種情況下,裝有長焦鏡頭和人體測量桿的相機放置在對象的矢狀面上,可以拍攝標準化的照片,圖像幾乎沒有失真。 受試者發音上的小標籤使精確追踪動作成為可能。

另一種研究運動的方法是根據一系列通過關節的水平和垂直平面來形式化姿勢變化。 同樣,將計算機化人體模型與計算機輔助設計 (CAD) 系統結合使用是將動態人體測量學納入人體工學工作場所設計的可行方法。

 

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星期二,08 March 2011 21:01

肌肉工作

職業活動中的肌肉工作

在工業化國家,大約 20% 的工人仍然從事需要體力勞動的工作(Rutenfranz 等人,1990 年)。 傳統的繁重體力工作的數量有所減少,但另一方面,許多工作變得更加靜態、不對稱和靜止。 在發展中國家,各種形式的肌肉鍛煉仍然很普遍。

職業活動中的肌肉工作大致可分為四組:重動態肌肉工作、體力搬運材料、靜態工作和重複性工作。 例如,在林業、農業和建築業中發現繁重的動態工作任務。 材料搬運很常見,例如,在護理、運輸和倉儲中,而靜態負載存在於辦公室工作、電子行業以及維修和維護任務中。 例如,重複性工作任務可以在食品和木材加工行業中找到。

重要的是要注意,手動材料處理和重複性工作基本上是動態或靜態肌肉工作,或者是這兩者的組合。

肌肉工作的生理學

動態肌肉工作

在動態工作中,活躍的骨骼肌有節奏地收縮和放鬆。 增加流向肌肉的血流量以滿足新陳代謝的需要。 增加的血流量是通過增加心臟的泵血(心輸出量),減少流向不活動區域(例如腎臟和肝臟)的血液以及增加工作肌肉組織中開放血管的數量來實現的。 心率、血壓和肌肉中的氧氣提取與工作強度相關,呈線性增加。 此外,由於呼吸更深和呼吸頻率增加,肺通氣量增加。 激活整個心肺系統的目的是增強向活動肌肉輸送氧氣。 在大強度肌肉工作期間測得的耗氧量水平表明了工作強度。 最大耗氧量(VO2max) 表示人的有氧運動的最大能力。 耗氧量值可以轉化為能量消耗(每分鐘 1 升耗氧量相當於大約 5 kcal/min 或 21 kJ/min)。

在動態工作的情況下,當活動肌肉質量較小(如手臂)時,最大工作能力和峰值耗氧量小於大肌肉的動態工作。 在相同的外部工作輸出下,小肌肉的動態工作比大肌肉的工作引起更高的心肺反應(例如,心率、血壓)(圖 1)。

圖 1. 靜態與動態工作    

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靜態肌肉工作

在靜態工作中,肌肉收縮不會產生可見的運動,例如在肢體中。 靜態工作會增加肌肉內部的壓力,這與機械壓縮一起會部分或完全阻塞血液循環。 向肌肉輸送營養和氧氣以及從肌肉中去除代謝終產物都受到阻礙。 因此,在靜態工作中,肌肉比在動態工作中更容易疲勞。

靜態工作最突出的循環特徵是血壓升高。 心率和心輸出量變化不大。 超過一定的努力強度,血壓升高與努力的強度和持續時間直接相關。 此外,在相同的相對強度下,大肌肉群的靜態工作比小肌肉群的工作產生更大的血壓反應。 (見圖2)

圖 2. 根據 Rohmert (1984) 修改的擴展應力-應變模型

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原則上,靜態工作中的通風和循環調節與動態工作類似,但來自肌肉的代謝信號更強,並引起不同的反應模式。

職業活動中肌肉超負荷的後果

工人在肌肉工作中經歷的身體緊張程度取決於工作肌肉質量的大小、肌肉收縮的類型(靜態、動態)、收縮強度和個人特徵。

當肌肉負荷不超過工人的體能時,身體會適應負荷,停止工作後恢復很快。 如果肌肉負荷過大,就會產生疲勞感,工作能力下降,恢復變慢。 高峰負荷或長時間超負荷可能導致器官損傷(以職業病或工作相關疾病的形式)。 另一方面,一定強度、頻率和持續時間的肌肉工作也可能導致訓練效果,因為另一方面,過低的肌肉需求可能會導致訓練效果下降。 這些關係由所謂的 擴展的應力-應變概念 由 Rohmert (1984) 開發(圖 3)。

圖 3. 可接受的工作負載分析

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一般來說,幾乎沒有流行病學證據表明肌肉超負荷是疾病的危險因素。 然而,健康狀況不佳、殘疾和工作中的主觀超負荷集中在對體力要求很高的工作中,尤其是對於年長的工人。 此外,許多與工作有關的肌肉骨骼疾病的風險因素與肌肉工作負荷的不同方面有關,例如力量的發揮、不良的工作姿勢、舉重和突然的峰值負荷。

人體工程學的目標之一是確定可用於預防疲勞和疾病的肌肉工作負荷的可接受限度。 預防慢性影響是流行病學的重點,而工作生理學主要處理短期影響,即工作任務或工作日的疲勞。

繁重的動態肌肉工作中可接受的工作負荷

傳統上,對動態工作任務中可接受工作量的評估是基於耗氧量(或相應的能量消耗)的測量。 耗氧量可以在現場使用便攜式設備(例如道格拉斯袋、馬克斯普朗克呼吸計、Oxylog、Cosmed)相對容易地測量,或者可以從心率記錄中估計,例如可以在工作場所可靠地進行, 與 SportTester 設備。 在估計耗氧量中使用心率需要根據實驗室標準工作模式下測得的耗氧量單獨校準心率,即,研究者必須知道個體受試者在給定心率下的耗氧量。 心率記錄應謹慎對待,因為它們還受到身體健康、環境溫度、心理因素和活動肌肉量大小等因素的影響。 因此,心率測量可能導致高估耗氧量,就像耗氧量值僅反映能量需求可能導致低估整體生理壓力一樣。

相對有氧應變 (RAS) 定義為工人在工作中測得的耗氧量相對於其 VO 的分數(以百分比表示)2max 在實驗室測量。 如果只有心率測量可用,則可以通過使用所謂的 Karvonen 公式計算百分比心率範圍(% HR 範圍)的值來獲得 RAS 的近似值,如圖 3 所示。

VO2max 通常在自行車測力計或跑步機上測量,它們的機械效率很高 (20-25%)。 當主動肌肉質量較小或靜態成分較高時,VO2max 與大肌肉群運動相比,機械效率會更小。 例如,已經發現在郵包的分揀中,VO2max 工人的工作量僅為自行車測力計上測得的最大值的 65%,任務的機械效率不到 1%。 當指南基於耗氧量時,最大測試中的測試模式應盡可能接近實際任務。 然而,這個目標很難實現。

根據 Åstrand (1960) 的經典研究,RAS 在八小時工作日內不應超過 50%。 在她的實驗中,在 50% 的工作量下,體重下降,心率未達到穩定狀態,白天主觀不適感增加。 她建議男性和女性的 RAS 限制為 50%。 後來她發現建築工人在一個工作日內自發地選擇 40%(範圍 25-55%)的平均 RAS 水平。 最近的幾項研究表明可接受的 RAS 低於 50%。 大多數作者建議將 30-35% 作為整個工作日可接受的 RAS 水平。

最初,可接受的 RAS 水平是為純粹的動態肌肉工作而開發的,這在實際工作生活中很少發生。 可能會發生沒有超過可接受的 RAS 水平的情況,例如,在舉重任務中,但背部的局部負荷可能大大超過可接受的水平。 儘管存在局限性,但 RAS 測定已廣泛用於評估不同工作中的身體勞損。

除了耗氧量的測量或估計之外,其他有用的生理場方法也可用於量化重動態工作中的物理壓力或應變。 觀察技術可用於估算能量消耗(例如,借助 埃德霍姆量表) (Edholm 1966)。 自覺用力等級 (RPE)表示疲勞的主觀累積。 新的動態血壓監測系統可以對循環反應進行更詳細的分析。

人工物料搬運中可接受的工作量

人工物料搬運包括各種外部負載的起重、搬運、推拉等工作任務。 該領域的大部分研究都集中在舉重任務中的腰背問題上,尤其是從生物力學的角度來看。

當將任務與從自行車測力計測試中獲得的個人最大耗氧量進行比較時,推薦的 RAS 水平為 20-35%。

最大允許心率的建議要么是絕對心率,要么與靜息心率相關。 在連續的人工材料處理中,男性和女性的絕對值是每分鐘 90-112 次。 這些值與將心率增加到靜息水平以上的推薦值大致相同,即每分鐘 30 至 35 次。 這些建議也適用於年輕健康男性和女性的大強度肌肉鍛煉。 然而,如前所述,應謹慎對待心率數據,因為它還受到肌肉工作以外的其他因素的影響。

基於生物力學分析的人工物料搬運可接受工作量指南包括幾個因素,例如負載重量、搬運頻率、提升高度、負載與身體的距離和人的身體特徵。

在一項大規模實地研究中(Louhevaara、Hakola 和 Ollila,1990 年)發現,健康的男性工人在輪班期間可以處理 4 至 5 公斤重的郵包,而沒有任何客觀或主觀疲勞的跡象。 大部分處理髮生在肩部以下,平均處理頻率低於每分鐘 8 個包裹,每班包裹總數不足 1,500 個。 工人的平均心率為每分鐘 101 次,平均耗氧量為 1.0 升/分鐘,這相當於與自行車最大值相關的 31% RAS。

例如,根據 OWAS 方法(Karhu、Kansi 和 Kuorinka 1977)進行的工作姿勢和用力觀察、感知用力評級和動態血壓記錄也是手動材料處理中壓力和應變評估的合適方法。 肌電圖可用於評估局部應變反應,例如手臂和背部肌肉。

靜態肌肉工作的可接受工作負荷

靜態肌肉工作主要是為了保持工作姿勢。 靜態收縮的持續時間與收縮的相對力成指數關係。 這意味著,例如,當靜態收縮需要最大力量的20%時,持續時間為5至7分鐘,而當相對力量為50%時,持續時間約為1分鐘。

較早的研究表明,當相對力低於最大力的 15% 時,不會產生疲勞。 然而,最近的研究表明,可接受的相對力量是特定於肌肉或肌肉群的,並且是最大靜態力量的 2% 到 5%。 然而,這些力限制很難在實際工作情況下使用,因為它們需要肌電圖記錄。

對於從業者而言,可用於靜態工作中應變量化的現場方法較少。 存在一些觀察方法(例如,OWAS 方法)來分析不良工作姿勢的比例,即偏離主要關節正常中間位置的姿勢。 血壓測量和感知用力等級可能有用,而心率則不太適用。

重複工作中可接受的工作量

從循環和代謝反應的角度來看,小肌肉群的重複訓練類似於靜態肌肉訓練。 通常,在重複性工作中,肌肉每分鐘收縮 30 次以上。 當收縮的相對力量超過最大力量的10%時,耐力時間和肌肉力量開始下降。 然而,耐力時間存在很大的個體差異。 例如,當肌肉在 90% 到 110% 的相對力量水平下每分鐘收縮 10 到 20 次時,耐力時間在 1974 到 XNUMX 分鐘之間變化 (Laurig XNUMX)。

很難為重複性工作設定任何明確的標準,因為即使是非常輕的工作(如使用微型計算機鼠標)也可能導致肌內壓升高,這有時會導致肌肉纖維腫脹、疼痛和減少在肌肉力量上。

重複和靜態的肌肉工作會在非常低的相對力量水平下導致疲勞和工作能力下降。 因此,人體工程學乾預應旨在盡可能減少重複運動和靜態收縮的次數。 很少有現場方法可用於重複工作中的應變評估。

預防肌肉超負荷

表明肌肉負荷對健康有害的流行病學證據相對較少。 然而,工作生理學和人體工程學研究表明,肌肉超負荷會導致疲勞(即工作能力下降),並可能降低生產力和工作質量。

預防肌肉超負荷可針對工作內容、工作環境和工人。 負荷可以通過技術手段進行調整,重點是工作環境、工具和/或工作方法。 調節肌肉負荷的最快方法是根據個人情況增加工作時間的靈活性。 這意味著設計工作休息方案時要考慮到每個工人的工作量以及需求和能力。

靜態和重複性肌肉工作應保持在最低限度。 偶爾進行繁重的動態工作階段可能有助於維持耐力型身體健康。 可能,可以納入工作日的最有用的身體活動形式是快走或爬樓梯。

但是,如果工人的體能或工作技能較差,則很難預防肌肉超負荷。 適當的培訓將提高工作技能,並可能減少工作中的肌肉負荷。 此外,在工作或閒暇時間定期進行體育鍛煉會增加工人的肌肉和心肺功能。

 

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星期二,08 March 2011 21:13

工作姿勢

一個人的工作姿勢——軀幹、頭部和四肢的相互組織——可以從幾個角度進行分析和理解。 姿勢旨在推進工作; 因此,它們具有最終性,這會影響它們的性質、它們的時間關係以及它們對相關人員的成本(生理或其他方面)。 身體的生理能力和特性與工作要求之間存在著密切的相互作用。

肌肉骨骼負荷是身體機能的必要因素,也是幸福不可或缺的因素。 從作品設計的角度來看,問題是在必要和過度之間找到最佳平衡。

至少出於以下原因,姿勢讓研究人員和從業者感興趣:

    1. 姿勢是肌肉骨骼負荷的來源。 除了放鬆的站立、坐姿和水平躺姿外,肌肉還必須產生力量來平衡姿勢和/或控制動作。 在傳統的繁重任務中,例如在建築行業或重物的手動處理中,動態和靜態的外力會增加身體的內力,有時會產生可能超過組織能力的高負荷。 (見圖 1)即使是放鬆的姿勢,當肌肉工作量接近於零時,肌腱和關節也可能承受負荷並顯示出疲勞跡象。 一項表觀負荷較低的工作——例如顯微鏡技術人員的工作——在長時間執行後可能會變得乏味和費力。
    2. 姿勢與平衡和穩定密切相關。 事實上,姿勢是由多種神經反射控制的,其中來自周圍環境的觸覺和視覺提示的輸入起著重要作用。 有些姿勢,比如從遠處拿東西,本質上是不穩定的。 失去平衡是工作事故的常見直接原因。 有些工作任務是在無法始終保證穩定性的環境中執行的,例如在建築行業。
    3. 姿勢是熟練動作和視覺觀察的基礎。 許多任務需要精細、熟練的手部動作和對工作對象的密切觀察。 在這種情況下,姿勢成為這些動作的平台。 注意力被引導到任務上,姿勢因素被用來支持任務:姿勢變得靜止不動,肌肉負荷增加並且變得更加靜止。 一個法國研究小組在他們的經典研究中表明,當工作速度增加時,不動和肌肉骨骼負荷增加(Teiger、Laville 和 Duraffourg 1974)。
    4. 姿勢是工作中發生的事件的信息來源。 觀察姿勢可能是有意或無意識的。 眾所周知,熟練的主管和工人使用姿勢觀察作為工作過程的指標。 通常,觀察姿勢信息是無意識的。 例如,在石油鑽井井架上,姿勢提示已被用於在任務的不同階段在團隊成員之間傳達信息。 這是在無法使用其他通信方式的情況下發生的。

     

    圖 1. 手部位置過高或前傾是產生“靜態”負載的最常見方式

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          安全、健康和工作姿勢

          從安全和健康的角度來看,上述姿勢的所有方面都可能很重要。 然而,姿勢作為肌肉骨骼疾病(如腰背病)的來源最受關注。 與重複性工作相關的肌肉骨骼問題也與姿勢有關。

          腰背疼痛 (LBP)是各種腰背病的總稱。 它有很多原因,姿勢是一個可能的因果因素。 流行病學研究表明,體力勞動有利於 LBP,而姿勢是這一過程中的一個因素。 有幾種可能的機制可以解釋為什麼某些姿勢會導致 LBP。 前屈姿勢會增加脊柱和韌帶的負荷,而在扭曲的姿勢下,脊柱和韌帶尤其容易受到負荷的影響。 外部負載,尤其是動態負載,例如猛拉和打滑所施加的負載,可能會大大增加背部的負載。

          從安全和健康的角度來看,識別不良姿勢和其他姿勢因素作為一般工作安全和健康分析的一部分很重要。

          記錄和測量工作姿勢

          姿勢可以通過使用視覺觀察或或多或少複雜的測量技術來客觀地記錄和測量。 它們也可以通過使用自我評級方案來記錄。 大多數方法將姿勢視為更大範圍內的要素之一,例如,作為工作內容的一部分——AET 和雷諾的做法也是如此 郵局概況 (Landau 和 Rohmert 1981;RNUR 1976)——或者作為生物力學計算的起點,同時也考慮了其他成分。

          儘管測量技術取得了進步,但在野外條件下,目視觀察仍然是系統記錄姿勢的唯一可行方法。 然而,這種測量的精度仍然很低。 儘管如此,姿勢觀察通常可以成為有關工作的豐富信息來源。

          以下簡短的測量方法和技術列表提供了選定的示例:

            1. 自我報告問捲和日記. 自我報告問捲和日記是收集姿勢信息的一種經濟方式。 自我報告基於主體的感知,通常與“客觀”觀察到的姿勢有很大偏差,但仍可能傳達有關工作繁瑣程度的重要信息。
            2. 姿勢觀察. 姿勢觀察包括姿勢及其組成部分的純視覺記錄,以及訪談完成信息的方法。 計算機支持通常可用於這些方法。 許多方法可用於視覺觀察。 該方法可能只包含一個動作目錄,包括軀乾和四肢的姿勢(例如,Keyserling 1986;Van der Beek、Van Gaalen 和 Frings-Dresen 1992)。OWAS 方法提出了一種用於分析、評級和評估的結構化方案為野外條件設計的軀乾和四肢姿勢(Karhu、Kansi 和 Kuorinka 1977)。 記錄和分析方法可能包含符號方案,其中一些非常詳細(如 Corlett 和 Bishop 1976 的姿勢目標方法),並且它們可能為任務的每個元素的許多解剖元素的位置提供符號(德魯伊 1987)。
            3. 計算機輔助姿勢分析. 計算機以多種方式輔助姿勢分析。 便攜式計算機和特殊程序可以輕鬆記錄和快速分析姿勢。 Persson 和 Kilbom (1983) 開發了用於上肢研究的程序 VIRA; Kerguelen (1986) 為工作任務製作了一個完整的記錄和分析包; Kivi 和 Mattila (1991) 設計了一個用於記錄和分析的計算機化 OWAS 版本。

                 

                視頻通常是記錄和分析過程中不可或缺的一部分。 美國國家職業安全與健康研究所 (NIOSH) 提出了在危害分析中使用視頻方法的指南 (NIOSH 1990)。

                生物力學和人體測量計算機程序提供了專門的工具來分析工作活動和實驗室中的某些姿勢因素(例如,Chaffin 1969)。

                影響工作姿勢的因素

                工作姿勢服務於一個目標,一個自身之外的最終結果。 這就是為什麼它們與外部工作條件有關。 不考慮工作環境和任務本身的姿勢分析對人體工學學家的興趣有限。

                工作場所的維度特徵在很大程度上決定了姿勢(如坐姿任務),即使是動態任務(例如,在密閉空間內處理材料)也是如此。 要處理的負載迫使身體進入特定姿勢,工作工具的重量和性質也是如此。 某些任務需要使用體重來支撐工具或對工作對象施加力,如圖 2 所示。

                圖 2. 站立的人體工程學方面

                ERG080F4

                個體差異、年齡和性別會影響姿勢。 事實上,已經發現“典型”或“最佳”姿勢,例如在手動操作中,在很大程度上是虛構的。 對於每個人和每種工作情況,從不同標準的角度來看,有許多可供選擇的“最佳”姿勢。

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                工作輔助和支持工作姿勢

                對於有腰痛或上肢肌肉骨骼損傷風險的任務,建議使用腰帶、腰部支撐和矯形器。 據推測,這些設備可以為肌肉提供支持,例如,通過控制腹內壓或手的運動。 它們還應該限制肘部、手腕或手指的活動範圍。 沒有證據表明使用這些設備改變姿勢因素有助於避免肌肉骨骼問題。

                工作場所和機器上的姿勢支撐,例如手柄、跪姿支撐墊和座椅輔助,可能有助於減輕姿勢負荷和疼痛。

                關於姿勢要素的安全衛生規定

                姿勢或姿勢要素不受監管活動的約束 本身. 然而,一些文件要么包含對姿勢有影響的陳述,要么將姿勢問題作為法規的一個組成部分。 無法獲得現有監管材料的完整圖片。 以下參考資料作為示例提供。

                  1. 國際勞工組織於 1967 年發布了一項關於最大搬運負荷的建議書。 儘管建議書本身並未規定姿勢因素,但它對姿勢緊張有重要影響。 該建議書現已過時,但在關注人工材料處理問題方面發揮了重要作用。
                  2. NIOSH 起重指南 (NIOSH 1981) 本身也不是法規,但它們已獲得該地位。 該指南使用負載的位置(姿勢元素)作為基礎得出負載的重量限制。
                  3. 在國際標準化組織和歐洲共同體中,存在包含與姿勢要素相關的內容的人體工程學標準和指令(CEN 1990 和 1991)。

                   

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                  星期二,08 March 2011 21:20

                  生物力學

                  目標和原則

                  生物力學是一門研究身體的學科,就好像它只是一個機械系統:身體的所有部分都被比作機械結構,並照此進行研究。 例如,可以得出以下類比:

                  • 骨骼:槓桿、結構件
                  • 肉:體積和質量
                  • 關節:承重面和關節
                  • 關節襯裡:潤滑劑
                  • 肌肉:馬達、彈簧
                  • 神經:反饋控制機制
                  • 機關:電源
                  • 筋:繩索
                  • 組織:彈簧
                  • 體腔:氣球。

                   

                  生物力學的主要目的是研究身體產生力和產生運動的方式。 該學科主要依賴於解剖學、數學和物理學; 相關學科是人體測量學(研究人體測量)、工作生理學和運動機能學(研究與人體運動相關的力學和解剖學原理)。

                  在考慮工人的職業健康時,生物力學有助於理解為什麼某些任務會導致傷害和健康不良。 一些相關的不利健康影響類型是肌肉拉傷、關節問題、背部問題和疲勞。

                  背部拉傷和扭傷以及涉及椎間盤的更嚴重問題是可以避免的工傷的常見例子。 這些通常是由於突然的特定超負荷而發生,但也可能反映了身體多年來過度用力的情況:問題可能突然發生,也可能需要一段時間才能發展。 隨著時間的推移出現的問題的一個例子是“女裁縫的手指”。 最近的描述描述了一名婦女的手,她在一家服裝廠工作了 28 年,並在業餘時間從事縫紉工作,皮膚變硬變厚,手指無法彎曲(Poole 1993)。 (具體來說,她患有右手食指屈曲畸形,右手食指和拇指上赫伯登氏結節突出,右手中指因剪刀不斷摩擦而出現明顯老繭。) X光她的手片顯示右手食指和中指最外側關節出現嚴重退行性變化,關節間隙縮小、關節硬化(組織硬化)、骨贅(關節處骨質增生)和骨囊腫。

                  在工作場所進行的檢查表明,這些問題是由於最外側的手指關節反復過度伸展(向上彎曲)造成的。 機械過載和血流受限(手指變白可見)在這些關節中最為嚴重。 這些問題是由於在肌肉以外的部位重複進行肌肉鍛煉而產生的。

                  生物力學有助於建議設計任務的方法以避免這些類型的傷害或改進設計不佳的任務。 這些特殊問題的補救措施是重新設計剪刀並改變縫紉任務以消除對所執行動作的需要。

                  生物力學的兩個重要原理是:

                    1. 肌肉成對出現. 肌肉只能收縮,因此對於任何關節,必須有一塊肌肉(或肌肉群)將其向一個方向移動,並且相應的肌肉(或肌肉群)將其向相反方向移動。 圖 1 說明了肘關節的點。
                    2. 當肌肉對處於放鬆平衡狀態時,肌肉收縮最有效. 當肌肉處於它彎曲的關節的中間位置時,它的動作最有效。 之所以如此,有兩個原因:首先,如果肌肉在縮短時試圖收縮,它會拉動伸長的對側肌肉。 因為後者被拉伸,它會施加收縮肌肉必須克服的彈性反作用力。 圖 2 顯示了肌肉力量隨肌肉長度變化的方式。

                       

                      圖 1. 骨骼肌成對出現以啟動或反轉運動

                       ERG090F1

                      圖 2. 肌肉張力隨肌肉長度而變化

                      ERG090F2

                      其次,如果肌肉試圖在關節運動的中間範圍以外的位置收縮,它將在機械上處於劣勢。 圖 3 說明了肘部在三個不同位置的機械優勢變化。

                      圖 3. 關節運動的最佳位置

                      ERG090F3

                      工作設計的一個重要標準遵循這些原則: 工作安排應使每個關節的相對肌肉處於放鬆平衡狀態。 對於大多數關節,這意味著關節應該處於運動的中間範圍。

                      該規則還意味著在執行任務時肌肉緊張度將處於最低水平。 違反規則的一個例子是過度使用綜合症(RSI,或重複性勞損),它會影響習慣性地彎曲手腕進行操作的鍵盤操作員前臂頂部的肌肉。 這種習慣通常是鍵盤和工作站的設計強加給操作員的。

                      應用

                      以下是說明生物力學應用的一些例子。

                      刀柄最佳直徑

                      手柄的直徑會影響手部肌肉施加在工具上的力。 研究表明,最佳手柄直徑取決於工具的用途。 為了沿手柄線施加推力,最佳直徑是允許手指和拇指略微重疊的抓握直徑。 這大約是 40 毫米。 要施加扭矩,最佳直徑約為 50-65 毫米。 (不幸的是,出於這兩個目的,大多數句柄都小於這些值。)

                      鉗子的使用

                      作為手柄的一個特例,鉗子的發力能力取決於手柄的間距,如圖4所示。

                      圖 4. 男性和女性使用者的鉗口握力與手柄間距的關係

                       ERG090F4

                      坐姿

                      肌電圖是一種可用於測量肌肉張力的技術。 在對緊張局勢的研究中 豎脊肌 坐著的受試者的(背部)肌肉,發現向後傾斜(靠背傾斜)會降低這些肌肉的張力。 這種效果可以解釋為靠背承擔了更多的上半身重量。

                      對處於各種姿勢的受試者進行的 X 射線研究表明,打開和關閉髖關節的肌肉放鬆平衡的位置對應於大約 135º 的髖角。 這接近於該關節在失重條件下(在太空中)自然採用的位置 (128º)。 在坐姿時,髖部呈 90º 角,同時覆蓋膝關節和髖關節的膕繩肌傾向於將骶骨(與骨盆相連的脊柱部分)拉至垂直位置。 作用是去除腰椎的自然前凸(彎曲); 椅子應該有適當的靠背來糾正這種努力。

                      擰螺絲

                      為什麼螺絲是順時針插入的? 這種練習可能源於無意識地認識到順時針旋轉右臂的肌肉(大多數人是右撇子)比逆時針旋轉的肌肉更大(因此更有力)。

                      注意,左撇子在用手插入螺絲時會吃虧。 大約 9% 的人是左撇子,因此在某些情況下需要特殊工具:剪刀和開罐器就是兩個這樣的例子。

                      對在裝配任務中使用螺絲刀的人進行的一項研究揭示了特定動作與特定健康問題之間更為微妙的關係。 結果發現,肘部角度越大(手臂越直),肘部發炎的人就越多。 產生這種效果的原因是旋轉前臂的肌肉(二頭肌)也將橈骨頭(下臂骨)拉到肱骨(上臂骨)的小頭(圓頭)上。 肘部角度越大,力越大,肘部的摩擦力越大,關節隨之發熱,導致炎症。 在更高的角度下,肌肉還必須用更大的力拉動以實現擰緊動作,因此施加的力比肘部在大約 90º 時所需的力更大。 解決方案是將任務移動到離操作員更近的位置,以將肘部角度減小到大約 90º。

                      上述案例表明,在工作場所應用生物力學需要對解剖學有正確的理解。 任務設計者可能需要諮詢功能解剖學專家,以預測所討論問題的類型。 (袖珍人體工學專家 (Brown 和 Mitchell 1986)基於肌電圖研究,提出了許多減少工作中身體不適的方法。)

                      人工物料搬運

                      術語 手工處理 包括提升、降低、推、拉、搬運、移動、保持和約束,並涵蓋了工作生活的很大一部分活動。

                      生物力學與手動處理工作有明顯的直接關係,因為肌肉必須移動才能執行任務。 問題是:人們可以合理地期望做多少體力勞動? 答案視情況而定; 確實需要問三個問題。 每個人都有一個基於科學研究標準的答案:

                        1. 可以處理多少而不會對身體造成傷害(例如,以肌肉拉傷、椎間盤損傷或關節問題的形式)? 這被稱為 生物力學標準.
                        2. 在不過度使用肺部(呼吸困難到氣喘吁籲)的情況下可以處理多少? 這被稱為 生理標準.
                        3. 人們覺得能夠舒適地處理多少? 這被稱為 心理物理標準.

                             

                            之所以需要這三個不同的標準,是因為對舉重任務可能會產生三種截然不同的反應: 感覺 關於任務——心理物理學標準; 如果要施加的力很大,則擔心肌肉和關節會 沒有超載 損壞點——生物力學標準; 如果 工作率 太大了,那麼它很可能會超過生理標準,或者人的有氧能力。

                            許多因素決定了人工處理任務對身體的負荷程度。 所有這些都暗示了控制的機會。

                            姿勢和動作

                            如果任務需要一個人扭動或向前伸展重物,則受傷的風險更大。 通常可以重新設計工作站以防止這些操作。 與大腿中部相比,從地面開始舉重會導致更多的背部受傷,這表明需要採取簡單的控制措施。 (這也適用於高舉。)

                            負載。

                            由於負載本身的重量和位置,負載本身可能會影響操作。 其他因素,例如它的形狀、穩定性、尺寸和光滑性,都可能影響處理任務的難易程度。

                            組織和環境。

                            工作的組織方式,無論是身體上的還是時間上的(時間上的),也會影響處理。 最好將在送貨區卸載卡車的負擔分攤給幾個人一個小時,而不是讓一個工人花一整天的時間來完成這項任務。 環境會影響操作——光線不足、地板雜亂或不平以及內務管理不善都可能導致一個人絆倒。

                            個人因素。

                            個人處理技能、人的年齡和穿著的衣服也會影響處理要求。 需要培訓和舉重教育,以提供必要的信息並留出時間來發展處理身體的技能。 年輕人面臨的風險更大; 另一方面,老年人體力較弱,生理能力較差。 緊身衣服會增加執行任務所需的肌肉力量,因為人們會因為緊身衣服而緊張; 典型的例子是當人們在頭頂上方工作時護士的工作服和緊身工作服。

                            建議重量限制

                            上面提到的幾點表明,不可能規定一個在所有情況下都“安全”的重量。 (體重限制往往因國家/地區而異.) 體重限制也往往過大。 根據最近的科學證據,許多國家建議的 110 公斤現在被認為太大了。 美國國家職業安全與健康研究所 (NIOSH) 在 32 年採用 55 公斤作為負荷限制(Waters 等人,23 年)。

                            每個起重任務都需要根據其自身的優點進行評估。 確定舉重任務重量限制的一種有用方法是 NIOSH 開發的方程式:

                            RWL = LC x HM x VM x DM x 上午 x 厘米 x FM

                            當:

                            RWL = 相關任務的推薦重量限制

                            HM = 從負載重心到腳踝之間中點的水平距離(最小 15 厘米,最大 80 厘米)

                            VM = 負載重心與電梯起點地面之間的垂直距離(最大 175 厘米)

                            DM = 升降機的垂直行程(最小 25 厘米,最大 200 厘米)

                            AM = 不對稱因素——任務偏離身體前方直線的角度

                            CM = 耦合乘數——能夠很好地抓住要舉起的物品,可在參考表中找到

                            FM = 倍頻器——提升的頻率。

                            等式中的所有長度變量均以厘米為單位表示。 需要注意的是,23 公斤是 NIOSH 推薦的最大舉重重量。 這已經從 40 公斤減少了,因為對許多人進行許多舉重任務的觀察表明,從舉重開始的身體的平均距離是 25 厘米,而不是早期版本的等式中假設的 15 厘米(NIOSH 1981 ).

                            提升指數。

                            通過比較任務中要提升的重量和 RWL,提升指數(LI) 根據關係可得:

                            LI=(待處理的重量)/RWL.

                            因此,NIOSH 方程式的特別有價值的用途是將舉重任務按嚴重程度排序,使用舉重指數來設置行動的優先級。 (然而,該等式有許多限制,需要了解這些限制才能最有效地應用。參見 Waters 等人,1993 年)。

                            估計任務施加的脊柱壓縮

                            計算機軟件可用於估計手動處理任務產生的脊柱壓縮。 密歇根大學 (“Backsoft”) 的 2D 和 3D 靜態強度預測程序估計脊柱壓縮。 該程序所需的輸入是:

                            • 執行處理活動的姿勢
                            • 施加的力
                            • 施力方向
                            • 發力的手數
                            • 所研究人口的百分位數。

                             

                            2D 和 3D 程序的不同之處在於 3D 軟件允許在三個維度上對姿勢進行計算。 程序輸出提供了脊柱壓縮數據,並列出了能夠完成特定任務而不會超過六個關節建議限制的所選人群的百分比:踝關節、膝關節、髖關節、第一腰椎椎間盤-骶椎、肩關節和肘關節。 這種方法也有一些局限性,需要充分理解這些局限性才能從程序中獲得最大價值。

                             

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                            星期二,08 March 2011 21:29

                            一般疲勞

                            本文改編自《職業健康與安全百科全書》第 3 版。

                            從個人經驗來看,疲勞和休息這兩個概念是眾所周知的。 “疲勞”一詞用於表示非常不同的情況,所有這些情況都會導致工作能力和抵抗力下降。 疲勞概念的廣泛使用導致了近乎混亂的混亂,有必要對當前的想法進行一些澄清。 長期以來,生理學區分肌肉疲勞和全身疲勞。 前者是一種局限在肌肉中的急性疼痛現象:全身疲勞的特徵是工作意願下降。 本文僅關註一般疲勞,也可稱為“精神疲勞”或“神經疲勞”以及它所必需的其餘部分。

                            全身疲勞可能由多種原因引起,圖 1 顯示了其中最重要的原因。效果就好像在一天中,所有經歷過的各種壓力都在機體中累積,逐漸產生一種越來越強烈的感覺疲勞。 這種感覺促使決定停止工作; 它的作用是睡眠的生理前奏。

                            圖 1. 日常疲勞原因的累積效應圖解

                            ERG225F1

                            如果可以躺下休息,疲勞是一種有益的感覺。 然而,如果一個人無視這種感覺並強迫自己繼續工作,疲勞感就會增加,直到變得令人痛苦並最終無法抗拒。 這種日常體驗清楚地表明了疲勞在維持生命中發揮的生物學意義,類似於其他感覺,例如口渴、飢餓、恐懼等。

                            靜止在圖 1 中表示為桶的排空。 如果有機體保持不受干擾,或者如果身體的至少一個重要部分沒有受到壓力,休息現象就會正常發生。 這解釋了所有工作休息時間在工作日起的決定性作用,從工作期間的短暫停頓到夜間睡眠。 桶的比喻說明正常生活在有機體承受的總負荷與休息的可能性總和之間達到某種平衡是多麼必要。

                            疲勞的神經生理學解釋

                            過去幾十年神經生理學的進步極大地促進了對中樞神經系統疲勞引發現象的更好理解。

                            生理學家赫斯是第一個觀察到電刺激某些間腦結構,尤其是丘腦內側核的某些結構,逐漸產生抑製作用,表現為反應能力下降並且有睡覺的傾向。 如果刺激持續一定時間,一般放鬆之後是困倦,最後是睡眠。 後來證明,從這些結構開始,主動抑制可能會延伸到所有意識現象集中的大腦皮層。 這不僅反映在行為上,還反映在大腦皮層的電活動上。 其他實驗也成功地啟動了其他皮層下區域的抑製作用。

                            從所有這些研究中可以得出的結論是,位於間腦和中腦中的結構代表了有效的抑制系統,並引發疲勞及其所有伴隨現象。

                            抑制和激活

                            對動物和人類進行的大量實驗表明,它們對反應的一般傾向不僅取決於這種抑制系統,而且基本上還取決於以拮抗方式發揮作用的系統,稱為網狀上行激活系統。 我們從實驗中知道,網狀結構包含控制覺醒程度的結構,從而控制對反應的一般傾向。 這些結構與大腦皮層之間存在神經聯繫,大腦皮層在大腦皮層中對意識施加激活影響。 此外,激活系統接收來自感覺器官的刺激。 其他神經連接將來自大腦皮層(感知和思維區域)的衝動傳遞到激活系統。 在這些神經生理學概念的基礎上,可以確定外部刺激以及源自意識區域的影響,在通過激活系統時,可能會刺激對反應的傾向。

                            此外,許多其他研究可以得出結論,對激活系統的刺激也經常從植物中樞傳播,並導致有機體朝向能量消耗、工作、鬥爭、逃跑等方向(能量轉換)內臟)。 相反,似乎刺激植物神經系統範圍內的抑制系統會導致有機體傾向於休息,重建其能量儲備,同化現象(向營養轉化)。

                            通過綜合所有這些神經生理學發現,可以建立以下疲勞概念:疲勞的狀態和感覺受大腦皮層意識功能反應的製約,而大腦皮層又受兩個相互對立的系統支配——抑制系統和激活系統。 因此,人的工作傾向在每一時刻都取決於兩個系統的激活程度:如果抑制系統佔優勢,機體就會處於疲勞狀態;如果抑制系統佔優勢,則機體處於疲勞狀態。 當激活系統占主導地位時,它會表現出更強的工作傾向。

                            這種疲勞的心理生理學概念使得理解某些有時難以解釋的症狀成為可能。 因此,例如,當一些意外的外部事件發生或情緒緊張時,疲勞感可能會突然消失。 很明顯,在這兩種情況下,激活系統都受到了刺激。 相反,如果周圍環境單調或工作乏味,激活系統的功能就會減弱,抑制系統就會占主導地位。 這就解釋了為什麼在機體沒有受到任何工作負荷的情況下,疲勞會出現在單調的情況下。

                            圖 2 以圖解方式描述了相互對抗的抑制和激活系統的概念。

                            圖 2. 通過抑制和激活系統控制工作傾向的圖示

                            ERG225F2

                            臨床疲勞

                            日復一日的明顯疲勞會逐漸形成慢性疲勞狀態,這是一個普遍的經驗問題。 然後疲勞感會加劇,不僅在晚上下班後就會出現,白天也會出現,有時甚至在工作開始之前就會出現。 這種狀態伴隨著不適感,通常是情緒化的。 在患有疲勞的人中經常觀察到以下症狀:精神情緒高漲(反社會行為、不相容)、抑鬱傾向(無動機的焦慮)和缺乏活力並失去主動性。 這些精神影響通常伴隨著一種非特異性不適,並表現為身心症狀:頭痛、眩暈、心臟和呼吸功能障礙、食慾不振、消化系統疾病、失眠等。

                            鑑於伴隨慢性疲勞的病態症狀傾向,它可以被稱為臨床疲勞。 缺勤率有增加的趨勢,尤其是短期缺勤率更高。 這似乎是由需要休息和增加的發病率引起的。 慢性疲勞狀態尤其發生在暴露於心理衝突或困難的人群中。 有時很難區分外部和內部原因。 事實上,幾乎不可能區分臨床疲勞的因果關係:對工作、上級或工作場所的消極態度可能是臨床疲勞的原因,也可能是結果。

                            研究表明,受僱於電信服務的總機操作員和監管人員在工作後表現出明顯的疲勞生理症狀(視覺反應時間、閃爍融合頻率、靈活性測試)。 醫學調查表明,與在郵政、電話等技術部門工作的類似女性群體相比,這兩組工人的神經質、易怒、睡眠困難和長期疲倦感明顯增加和電報服務。 症狀的累積並不總是由於女性的消極態度影響了她們的工作或工作條件。

                            預防措施

                            疲勞沒有靈丹妙藥,但可以通過關註一般工作條件和工作場所的物理環境來緩解這個問題。 例如,通過正確安排工作時間、提供充足的休息時間以及合適的食堂和洗手間,可以取得很大的成就; 還應給予工人足夠的帶薪假期。 工作場所的人體工程學研究還可以通過確保座椅、桌子和工作台的尺寸合適以及工作流程的正確組織來幫助減輕疲勞。 此外,噪聲控制、空調、供暖、通風和照明都可能對延緩工人疲勞的發作產生有益影響。

                            單調和緊張也可以通過控制使用周圍的顏色和裝飾、音樂的間隔以及有時為久坐的工人進行體育鍛煉的休息來緩解。 工人的培訓,尤其是監督和管理人員的培訓也發揮著重要作用。

                             

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                            星期二,08 March 2011 21:40

                            疲勞與恢復

                            疲勞和恢復是每個生物體的周期性過程。 疲勞可以描述為一種狀態,其特徵是疲勞感與活動表現的減少或不希望的變化相結合(Rohmert 1973)。

                            並不是人體的所有功能都會因使用而疲勞。 例如,即使在睡著時,我們也會呼吸,我們的心臟會不停地跳動。 顯然,呼吸和心臟活動的基本功能在整個生命過程中都是可能的,不會感到疲勞,也不會為了恢復而停下來。

                            另一方面,經過相當長時間的繁重工作後,我們發現容量會下降——我們稱之為 疲勞. 這不僅僅適用於肌肉活動。 感覺器官或神經中樞也會變得疲倦。 然而,每個細胞的目標是平衡其活動所損失的能力,我們稱之為過程 復甦.

                            壓力、緊張、疲勞和恢復

                            人類工作中的疲勞和恢復概念與壓力和應變的人體工程學概念密切相關 (Rohmert 1984)(圖 1)。

                            圖 1. 壓力、應變和疲勞

                            ERG150F1

                            壓力是指工作系統中影響工作人員的所有工作參數的總和,這些參數主要通過感受器系統感知或感知,或者對效應器系統提出要求。 壓力參數來自工作任務(肌肉工作、非肌肉工作——任務導向的維度和因素)以及工作必須完成的物理、化學和社會條件(噪音、氣候、照明、振動、輪班工作等——情境導向的維度和因素)。

                            壓力因素的強度/難度、持續時間和組成(即,這些特定需求的同時和連續分佈)導致組合壓力,這是工作系統對工作人員施加的所有外生影響。 這種綜合壓力可以主動應對或被動忍受,具體取決於工作人員的行為。 主動案例將涉及針對工作系統效率的活動,而被動案例將引發反應(自願或非自願),這些反應主要與減少壓力有關。 壓力和活動之間的關係受工作人員的個體特徵和需求的決定性影響。 影響力的主要因素是那些決定績效的因素,與動機和注意力有關的因素以及與性格有關的因素,可以稱為能力和技能。

                            在某些活動中表現出來的與行為相關的壓力會導致個體不同的壓力。 應變可以通過生理或生化指標的反應(例如,提高心率)來指示,或者可以被感知。 因此,應變容易受到“心理-物理縮放”的影響,它估計工作人員所經歷的應變。 在行為方法中,應變的存在也可以從活動分析中得出。 壓力指標(生理生化、行為或心理物理)反應的強度取決於壓力因素的強度、持續時間和組合,以及工作人員的個人特徵、能力、技能和需求。

                            儘管壓力不斷,但源自活動領域、表現和壓力的指標可能會隨時間變化(時間效應)。 這種時間變化被解釋為有機系統的適應過程。 積極影響會減少壓力/改善活動或表現(例如,通過訓練)。 然而,在消極的情況下,它們會導致壓力增加/活動或性能降低(例如,疲勞、單調)。

                            如果在工作過程中提高可用的能力和技能,例如,當略微超過訓練刺激的閾值時,可能會產生積極影響。 如果在工作過程中超過所謂的耐力極限 (Rohmert 1984),則可能會出現負面影響。 這種疲勞導致生理和心理功能下降,可以通過恢復來補償。

                            要恢復原來的表現,休息津貼或至少壓力較小的時期是必要的(Luczak 1993)。

                            當適應過程超過規定的閾值時,所使用的有機系統可能會受到損害,從而導致其功能部分或全部缺陷。 當壓力過大(急性損傷)或長時間無法恢復(慢性損傷)時,可能會出現不可逆轉的功能下降。 這種損害的一個典型例子是噪音引起的聽力損失。

                            疲勞模型

                            疲勞可以是多方面的,取決於應變的形式和組合,並且尚不可能對其進行一般定義。 疲勞的生物學過程通常無法直接測量,因此定義主要針對疲勞症狀。 這些疲勞症狀例如可以分為以下三類。

                              1. 生理症狀:疲勞被解釋為器官或整個有機體功能的下降。 它會導致生理反應,例如心率頻率或肌肉電活動的增加 (Laurig 1970)。
                              2. 行為症狀:疲勞主要被解釋為性能參數的下降。 例如,在解決某些任務時錯誤會增加,或者性能的可變性會增加。
                              3. 心理生理症狀:疲勞被解釋為勞累感的增加和感覺的惡化,這取決於壓力因素的強度、持續時間和組成。

                                   

                                  在疲勞的過程中,這三種症狀都可能起作用,但它們可能出現在不同的時間點。

                                  有機系統中的生理反應,特別是那些參與工作的,可能首先出現。 之後,勞累的感覺可能會受到影響。 績效的變化通常表現為工作規律性降低或錯誤數量增加,儘管績效的平均值可能尚未受到影響。 相反,在適當的動機下,工作人員甚至可能會嘗試通過意志力來維持績效。 下一步可能是性能明顯下降,最終性能崩潰。 生理症狀可能導致機體崩潰,包括人格結構的改變和疲憊。 連續不穩定理論解釋了疲勞過程 (Luczak 1983)。

                                  疲勞和恢復的主要趨勢如圖 2 所示。

                                  圖 2. 疲勞和恢復的主要趨勢

                                  ERG150F2

                                  疲勞和恢復的預後

                                  在人體工程學領域,人們特別關注根據壓力因素的強度、持續時間和組成來預測疲勞,並確定必要的恢復時間。 表 1 顯示了那些不同的活動水平和考慮時間以及疲勞的可能原因和不同的恢復可能性。

                                  表 1. 疲勞和恢復取決於活動水平

                                  活動水平

                                  疲勞來自

                                  通過恢復

                                  工作生活

                                  幾十年

                                  過度勞累
                                  幾十年

                                  退休

                                  工作生活的各個階段

                                  年份

                                  過度勞累

                                  假期

                                  的序列
                                  工作排班

                                  月/週

                                  不利轉變
                                  飲食

                                  週末,自由

                                  一個工作班次

                                  一天

                                  以上壓力
                                  耐力極限

                                  空閒時間,休息

                                  任務

                                  開放時間

                                  以上壓力
                                  耐力極限

                                  休息時間

                                  任務的一部分

                                  分鐘

                                  以上壓力
                                  耐力極限

                                  壓力變化
                                  因素

                                   

                                  在用於確定必要的恢復時間的壓力和疲勞的人體工程學分析中,考慮一個工作日的時間段是最重要的。 這種分析的方法從確定不同的壓力因素作為時間的函數開始(Laurig 1992)(圖 3)。

                                  圖 3. 壓力隨時間的變化

                                  ERG150F4

                                  壓力因素是由具體的工作內容和工作條件決定的。 工作內容可以是力的產生(例如,搬運負載時)、運動和感覺功能的協調(例如,組裝或起重機操作時)、信息到反應的轉換(例如,控制時)、輸入的轉換輸出信息(例如,在編程、翻譯時)和信息的生產(例如,在設計、解決問題時)。 工作條件包括物理(例如,噪音、振動、熱)、化學(化學試劑)和社會(例如,同事、輪班工作)方面。

                                  在最簡單的情況下,只有一個重要的壓力因素,而其他因素可以忽略不計。 在那些情況下,尤其是當壓力因素由肌肉工作引起時,通常可以計算出必要的休息津貼,因為基本概念是已知的。

                                  例如,靜態肌肉工作中足夠的休息津貼取決於肌肉收縮的力量和持續時間,就像根據公式通過乘法連接的指數函數一樣:

                                  -

                                  RA = 休息津貼的百分比 t

                                  t = 收縮持續時間(工作時間),以分鐘為單位

                                  T = 以分鐘為單位的最大可能收縮持續時間

                                  f = 靜態力所需的力和

                                  F = 最大力。

                                  力、保持時間和休息餘量之間的關係如圖 4 所示。

                                  圖 4. 各種夾持力和時間組合的休息餘量百分比

                                  ERG150F5

                                  類似的規律存在於大重量的動態肌肉工作 (Rohmert 1962)、活躍的輕型肌肉工作 (Laurig 1974) 或不同的工業肌肉工作 (Schmidtke 1971)。 更罕見的情況是,您會發現非體力工作的類似法律,例如計算 (Schmidtke 1965)。 Laurig (1981) 和 Luczak (1982) 概述了確定主要孤立的肌肉和非肌肉工作的休息津貼的現有方法。

                                   

                                   

                                   

                                   

                                   

                                  更困難的是存在不同壓力因素組合的情況,如圖 5 所示,這些因素同時影響工作人員(Laurig 1992)。

                                  圖 5. 兩個壓力因素的組合    

                                  ERG150F6

                                  例如,兩個應力因素的組合會根據組合規律導致不同的應變反應。 不同壓力因素的綜合影響可以是無關緊要的、補償性的或累積的。

                                  在無差異組合規律的情況下,不同的應激因子對生物體的不同子系統產生影響。 這些子系統中的每一個都可以補償應變,而無需將應變饋入公共子系統。 總應變取決於最高應力因子,因此不需要疊加定律。

                                  當不同壓力因素的組合導致比單獨的每個壓力因素更低的應變時,就會產生補償效應。 肌肉工作和低溫的結合可以減少整體壓力,因為低溫可以讓身體失去肌肉工作產生的熱量。

                                  幾種應激因素疊加就會產生累積效應,即必須通過一個生理“瓶頸”。 一個例子是肌肉工作和熱應激的結合。 這兩種壓力因素都會影響循環系統,將其作為一個共同的瓶頸,並產生累積應變。

                                  Bruder (1993) 描述了肌肉工作和身體狀況之間可能的組合效應(見表 2)。

                                  表 2 兩種應力因素對應變的組合效應規律

                                   

                                  振動

                                  照明

                                  Noise

                                  繁重的動態工作

                                  -

                                  +

                                  0

                                  0

                                  主動輕度肌肉鍛煉

                                  +

                                  +

                                  0

                                  0

                                  靜態肌肉工作

                                  +

                                  +

                                  0

                                  0

                                  0 無動於衷; + 累積效應; – 補償作用。

                                  資料來源:改編自 Bruder 1993。

                                  對於兩種以上應激因素組合的情況,這是實踐中的正常情況,只有有限的科學知識可用。 這同樣適用於壓力因素的連續組合(即,連續影響工人的不同壓力因素的應變效應)。 對於這種情況,在實踐中,必要的恢復時間是通過測量生理或心理參數並將它們用作積分值來確定的。

                                   

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