《人体生理特性》ppt课件

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1、Human Factors lab, Management School, Xian Jiaotong University, China,人因工程,西安交通大学管理学院 孙林岩教授,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,篇章总汇,总论 第1章 人因工程概述 第2章 人因工程的研究方法与工具 基础篇 第3章 人体测量 第4章 人体生理特性 第5章 人的心理认知特征 第6章 人的信息处理 第7章 人的作业环境,应用篇 第8章 作业空间设计 第9章 肌肉骨骼失调及其预防 第10章 脑力负荷与脑力工作绩效提升 第11章 人机界面设计 扩展篇 第1

2、2章 可用性 第13章 安全性,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,第4章 人体生理特征,4.1 神经系统与感觉 4.2 运动系统 4.3 心血管与呼吸系统 4.4 能量代谢,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1 神经系统与感觉,神经系统 视觉 听觉、触觉和嗅觉 本体觉,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.1 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

3、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,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.1 神经系统,1. 神经系统的组成及功能 神经主要是由神经元和神经胶质细胞构成 神经

4、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,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.1 神经系统,1. 神经系统的组成及功能 神经元组成：胞体、树突和轴突,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.1 神经系统,2. 中枢神经系统 解剖学术语： 矢状面 水平面 冠状面,School of management,Xian Jiaotong

5、UNIVERSITY,4.1.1 神经系统,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25mm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,Sch

6、ool of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.1 神经系统,2. 中枢神经系统脑,大脑外侧面,大脑内侧面,大脑底面,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.1 神经系统,2. 中枢神经系统脑 大脑皮层的各个不同区域在功能上具有不同的分工，如感觉区和运动区，但皮质各区域这种功能上的分工又不是绝对的，一个区域只是执行某一种功能的核心部位，皮质的其他区域也分散有类似的功能。故中枢损伤的人依靠皮质其他功能区域的代偿，不会完全丧失该中枢所管理的功能,School of management,Xia

7、n Jiaotong UNIVERSITY,4.1.1 神经系统,2. 中枢神经系统脑,图4-1 人大脑皮层的各功能区示意图,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.1 神经系统,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 脊髓的功能有二，一是传导功能，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,

8、School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.1 神经系统,3. 周围神经系统 周围神经系统是由脑和脊髓发出，其末梢分布于身体各器官和组织的神经系统，包括脊神经、脑神经和植物性神经 周围神经的功能有二：一是接受来自体内外的各种刺激并将其传导至中枢神经；二是传递由中枢神经发出的指令并完成运动反应,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 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

9、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,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 视觉特征视角 视角的计算式：=2arctgD/2L 视角（度）；D视看对象两点间距离；L眼至视看对象的距离。,图4-2 视角,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 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，

10、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,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 视觉特征视力 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：,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 视觉特征视力 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

11、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600 cd/m2时，视力就很难提高了,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 视觉特征视野与视力范围 视野是指当头部和眼球固定不动时，所能看到的空间范围。正常人的视野大致相同 人在水平面内的视野范围是：双眼的最大视区在左右60以内的区域，在这个区域里还包括字、字母和颜色的辨别范围：辨别字的视线角度为1020；而辨别字母的视线角度为530。在各自的视线范围以外，字和字母逐渐消失。对于

12、特定颜色的辨别，视线角度为3060。人最敏锐的视力是在标准视线每侧1的范围内 在垂直面内人的视野是：以视线水平时为0基准，人的最大视区为视平线以上50和视平线以下70。颜色的辨别区域为视平线以上30，视平线以下40。实际上人的自然视线是低于标准视线的。在一般状态下，立姿时自然视线低于水平线10，坐姿时低于水平线15；立姿松弛状态下的自然视线偏离标准线30；坐姿松弛状态下的自然视线偏离标准线38；垂直面内人的最佳视区在低于标准视线30的区域里,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 视觉特征视野与视力范围,图4-4 垂直

13、视野和水平视野 （a）垂直面内的视野；（b）水平面内的视野,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 视觉特征视野与视力范围 各种颜色对眼睛的刺激是不一样的，因此，视野也不相同。从图4-5可得白色视野最大，其次为黄和蓝，再次为红色，而绿色的视野最小,图4-5 不同颜色的视野,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 视觉特征视野与视力范围 人的正常视力范围比视野要小些，因为视力范围是要求能迅速，清晰的看清目标的细节，所以只能是视野的一部分。 头部和

14、眼球转动时，都可增加视力范围。头部不动，只动眼球时，视力范围可达120，头部和眼球都动时，视力范围可达220 视力范围与目标距离有关。目标在560mm处最为适宜，小于380mm时会发生目眩，大于760mm时，细节看不清。此外，观察时头部转动角度，左右均不宜超过45，上下也不宜超过30。当视线转移时，约97%的视觉是不真实的，所以要避免再转移视线时进行观察,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 视觉特征视距 视距是人在作业中正常的观察距离 不同的工种对视距的要求也不同，一般来说，工作精度越高，所需视距就越小 在正常作业

15、中，通常采用3876cm的视距范围 只有很好地了解人的视觉机能，我们才可能根据人的视觉特点，合理布置作业空间，减少视觉疲劳，提高作业效率,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 视觉特征视距,表4-1 作业精度与视距的关系（单位：cm）,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 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（Scotopic vision）。视杆细胞有缺陷的人，产生“夜盲症

16、” 视锥细胞对强光和色光敏感，在强光下产生明视觉（Photopic Vision）和色觉（Color Vision）。视锥细胞不完全的人，可呈现色盲。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,4.1.2 视觉,1. 视觉特征明适应和暗适应 视距是人在作业中正常的观察距离 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。局部照明和一般照明的照度，如果相差悬殊，操作者既要注意零件加工，又要转视他处事物，就有个适