室内人机工程学8.docVIP

3.2 肢体的运动与肌肉施力 人体的一切活动都是通过人体的运动系统实现的。运动系统由三个主要部分组成：骨骼、关节和肌肉，运动系统的运动作用实际是肌肉收缩牵动骨骼绕关节的转动，所以人体活动能力决定于肌肉。无论是人体自身的平衡稳定或人体的运动，都离不开肌肉的机能。肌肉的机能是收缩和产生肌力，肌力可以作用于骨，通过人体结构再作用于其他物体上，称为肌肉施力。 3．2．1 肌肉 肌肉占人体总重量的40％左右，分布于人体的各个部位，肌肉由肌纤维组成，每块的肌肉的两端形成肌腱，肌腱的强度极高，牢牢地附着在骨骼上。肌肉具有一个重要的特性，他的长度可以比正常的长度缩短一半，称为肌肉的收缩。肌肉收缩的能力与长度有关，肌肉越长，收缩肌做功能力越强。每条肌肉都有一定大小的力收缩，肌肉的最大肌力为每平方厘米截面3—4公斤力，可见人的肌力大小取决于肌肉的横截面积的大小。由于女性的肌肉较小，肌力比男性约小30％。肌肉产生力的大小还与收缩的长度有关，长度为静息状态长度时产生的力量最大。随着肌肉长度的缩短，肌肉产生肌力的能力逐渐下降。 肌肉在收缩的过程中，消耗肌肉中的化学能而产生机械能，即肌肉的收缩是通过将化学能转换为机械能来实现的。化学能的转换是一个复杂的过程，需要消耗能量，能量的来源主要依靠葡萄糖、脂肪和蛋白质，同时还需要有氧的参与，葡萄糖和氧这些重要的产能物质在肌肉中的贮存量很少，必须靠血液的输送，所以血液的输送是影响肌肉活动的限制性因素。 3．2．2 静态肌肉施力 肌肉施力有两种方式t(1)动态肌肉施力：(2)静态肌肉施力(图3—30)。血液输送动态和静态施力的基本区别之一在于它们对血液流动的影响。静态施力时，收缩的肌肉组织压迫血管阻止血液进入肌肉，肌肉无法从血液中得到糖和氧的补充，不得不依赖于本身的能量储备。对肌肉影响更大的是代谢废物不能迅速排除，积累的废物造成肌肉酸痛，引起肌肉疲劳。由于酸痛难忍，静态作业的持续时间受到限制。与此相反，动态施力时，肌肉有节奏地收缩和舒张，这对于血液循环而言，相当于一个泵的作用，肌肉收缩时将血液压出肌肉，舒张时又使新鲜血液进入肌肉，此时血液输送量比平常提高几倍，有时可达静息状态时输入肌肉血液量的10°20倍。血液大量流动不但使肌肉获得足够的糖和氧，而且迅速排除了代谢废物。因此，只要选择合理的作业节奏，动态作业可以延续很长时间而不产生疲劳。心脏的工作就是动态作业的，在人的一生中，心脏不停地搏动，心肌从不“疲劳”。肌肉施力方式对血液输送的影响用图形表示更加一目了然(如图3—31)。 3．2．3 静态施力举例 日常生活中，有许多静态施力的例子。人站立时，从腿部、臀部、腰部到颈部，有许多块肌肉在长时间地施力或者叫静态施力。实际上，无论人的身体姿势怎样，都存在部分肌肉静态受力，只是程度不同而已。人在坐下时，由于解除了腿部静态受力，从而改善了人体肌肉受力状况。而人在躺下时，几乎可以解除所有的肌肉静态受力状况，所以躺下是最佳的休息姿势。还必须说明，·并不是每项工作都可明确地划分静态施力与动态施力之间的界线的，通常某项作业既有静态施力又有动态施力。由于静态施力的作业方式比较“费力”，因此当两种作业方式同时存在时，首先要处理好静态作业。静态施力的划分可以参照下列标准： (1)持续los以上，肌肉施大力； (2)持续hnin以上，肌肉中等施力； (3)持续4rain以上，肌肉施小力(约为个人最大肌力的1／8)。 几乎所有的工业和职业劳动都包括不同程度的静态施力，例如： (1)工作时，向前弯腰或者向两侧弯腰；(2)用手臂夹持物体；(3)工作时，手臂水平抬起； (4)一只脚支撑体重，另一只脚控制机器；(5)长时间站立在一个位置上。 病症静态肌肉施力一方面加速肌肉疲劳过程，引起难忍的酸痛。另一方面，长期受静态施力的影响，就会发生永久性疼痛的病症，不仅肌肉酸痛，而且扩散到关节、腿和其他组织，因而损伤关节、软骨和腿。静态负荷太大，可引起下列病症， (1)关节部位炎症；(2)腱膜炎；(3)腱端炎症；(4)关节慢性病变；(5)椎间盘病症。 长时间地站立于一个位置是机床操作和许多职业中常见的工作姿势，它们也是一种静态作业，此时脚，膝和臀部关节得不到活动。站立引起的肌肉施力并不大，低于最大肌力的15％。因长时间站立引起的疲劳和不舒服，不完全是静态肌肉受力引起的，腿部静脉血压增高也是一个重要的原因。站立不动会引起静脉血压增高。 (1)脚部增加80mmHg柱；(2)大腿部增加40mmHg柱。 人行走时，腿部肌肉起到一个泵的作用，抵消静脉血压高的影响，有利于将血液推回心脏。可见，原地站立不仅因静态受力引起肌肉酸痛，而且由于静脉血液流动不足，产生不舒服的感觉。如果始终站立是不可避免的，应该考虑中间安排活动。总之，作用在人体上的静负荷对于局部肌肉的血