При конструировании промышленных изделий и рабочих мест операторов, организации их труда, при изучении строения и пропорций тела человека используются его антропометрические характеристики. Антропометрией называется измерение размеров тела человека и его отдельных частей.
Антропометрические характеристики делятся на динамические и статические (рис. 24-4). К динамическим характеристикам относятся амплитуда движений головы,
Антропометрия– измерение размеров тела человека и его отдельных частей.
рук и ног, показатели которой используются для определения объема рабочих движений, зон досягаемости и видимости. По ним рассчитывают пространственную организацию рабочего места, размах движений вращающихся переключателей, биомеханические модели человека и манекены.
К статическим характеристикам относятся размеры головы, рук, ног, туловища. Они используются для установления размеров конструктивных параметров рабочего места или изделия (высота, ширина, глубина и т.п.), определения диапазона изменения в случае их регулировки, а также при проведении инженерно-психологической экспертизы и конструировании манекенов. При организации рабочих мест и их инженерно-психологической экспертизе наиболее часто используются статические антропометрические характеристики, представленные в табл. 24.2. Указанные характеристики имеют не только половые различия, но также национальные и возрастные. Во всех расчетах рабочих мест, на которых оператор должен что-то доставать, до чего-то дотягиваться, следует исходить из минимальных антропометрических характеристик (М – 2d), а при определении размеров кресла, высоты ниши для ног и т.д. – из максимальных характеристик (М + 2d).
Все антропометрические характеристики приводятся для тела без одежды и обуви, – для некоторых размеров существуют поправки на одежду и обувь, на спецснаряжение и средства защиты. Существует целый ряд маскирующих антропометрических признаков, которые следует учитывать при практическом использовании стандартных характеристик размеров тела (например, уменьшение (увеличение) роста на 4-5 см за счет расслабления (легкого напряжения) тела, небольшой шаг в сторону или перенос центра тяжести с одной ступни на другую уменьшает расстояние до боковых элементов управления на 15-20 см и т.п.).
Таблица 24.2 Статические антропометрические характеристики
Поза | Наименование характеристики | Мужчины | Женщины | Область применения | ||
М | s | М | s | |||
Стоя | Длина тела (рост) | 167,8 | 5,8 | 156,7 | 5,7 | Определение высоты оборудования, высоты рабочего помещения |
Длина тела с вытянутой вверх рукой | 213,8 | 8,4 | 198,1 | 7,5 | Определение зоны досягаемости по вертикали для размещения органов управления | |
Длина руки, вытянутой вперед | 64,2 | 3,3 | 59,3 | 3,1 | Определение зон досягаемости по глубине | |
Длина руки, вытянутой в сторону | 62,2 | 3,3 | 56,8 | 3,0 | Определение зон досягаемости по фронту | |
Высота глаз | 155,9 | 5,8 | 145,8 | 5,5 | Определение высоты рабочей поверхности и размещения индикаторов, зон обзора | |
Сидя | Длина тела | 130,9 | 4,3 | 121,1 | 4,5 | Определение высоты оборудования, высоты кабины в машинах |
Высота глаз над полом | 118,0 | 4,3 | 109,5 | 4,2 | Определение высоты рабочей поверхности, размещения приборов и индикаторов | |
Высота плеча над полом | 100,8 | 4,2 | 52,9 | 4,1 | Определение высоты рабочей поверхности, зоны управления рычагами | |
Высота колен | 50,6 | 2,4 | 46,7 | 2,4 | Определение высоты сидения | |
Длина вытянутой ноги | 104,2 | 4,8 | 98,3 | 4,7 | Определение зоны размещения органов ножного управления (педалей) |
Антропометрические характеристики используются для решения таких задач, как определение размеров системы управления и обслуживания СЧМС, компоновочных характеристик аппаратуры и параметров, связанных с размером рабочего пространства. Решение всех этих вопросов обеспечивает антропометрическое соответствие оборудования и рабочего пространства функциональным возможностям человека.
Антропометрия – метод научного исследования, который позволяет проследить связь изменения размера и формы частей тела, чтобы выделить некоторые гендерные, расовые, возрастные особенности у человека. Потребность в антропометрических измерениях обусловлена существованием трансгрессивного феномена. Это означает, что возможно усиленное проявление каких-либо характеристик у определенного поколения, по сравнению с предыдущим. Одним из видов трансгрессивного феномена является акселерация – то есть раннее половое развитие у детей. Так, нормальным возрастом появления менструации у девушек в ХХ столетии был период с 14 до 16-17 лет. Сейчас же это не является нормой, и начинается она обычно в 12-13 лет, хотя выделить однозначно определенный период все же невозможно.
Антропометрические данные используют не только в науке и медицине, но и в криминалистике. Большой популярностью пользуются отпечатки пальцев, которые применяются для распознавания личности, метод с названием «Бертильонаж».
Какие данные являются антропометрическими?
- Вес нужен для того, чтобы рассчитать прием медикаментозных препаратов при лечении, для выявления ожирения и вычисления индекса массы тела, составления правильного рациона. Взвешиваться нужно поутру, натощак, после акта опустошения кишечника и мочевого пузыря, в нижней одежде. Для начала нужно осмотреть весы на предмет их исправности. Если взвешивание происходит с целью определения веса для сопоставления с иными врачебными данными в больнице, а пациент слаб, тогда его садят на стул, предварительно взвесив предмет мебели отдельно.
- Обязательным измерением является рост. Процедура проводится с помощью специальной шкалы – ростомера. Человек разувается, становится спиной к планке. При этом он должен стоять ровно, ноги сомкнуты, туловище на одной линии. Затем линейкой проводят над головой измеряемого и регистрируют значение числа на шкале.
- Антропометрические данные включают в себя и окружность торакса. Измеряется она следующим образом: гибкую сантиметровую ленту прикладывают по грудной клетке так, чтобы позади она была под низшими углами лопаток, а с передней стороны – на уровне 4-го ребра, в стадии стабильной респирации.
- Замер окружности талии также производится при помощи сантиметровой ленты. Делается это утром, на голодный желудок. После опустошения кишечника и мочевого пузыря ленту прикладывают по окружности на уровне пупка и 3-го поясничного позвонка.
Антропометрические данные детей
Для удобства вычисления отклонений в развитии от нормальных показателей пользуются специальными таблицами. Вообще, антропометрическими параметрами для детей руководствуются врачи для анализа физического формирования организма у ребенка, родители – для удобства выявления отклонения, проявляющегося в задержке или, наоборот, ускоренном развитии. Преимуществом перед математическими исчислениями является ненадобность самостоятельного вычисления данных по формулам. Таблицы довольно точно определяют отклонения от нормы, а также учитывают отдельные особенности: пол и возраст. На протяжении первого года жизни ребенка антропометрические данные измеряют каждый месяц, с года до трех – каждый квартал, от 3 лет до 7 – каждые полгода, а с 7 лет – раз в год.
Оценка развития ребенка до 1 года
В первые 12 месяцев жизни оценка делается таким образом.
- Рост 6-месячного ребенка должен составлять 66 сантиметров. За всякий предыдущий месяц из этой цифры вычитается 2,5 сантиметра, а за каждый последующий добавляется аналогичная цифра.
- Вес тела младенца в 6 месяцев должен быть равен 8200 г. За каждый предыдущий месяц вычитается из этого значения 800 г, начиная с 6 месяцев, добавляется к нему по 400 г.
- Объём грудной клетки в 6 месяцев равен 45 см. Если ребенку еще нет полугода, вычитается из этого значения по 2 см за каждый месяц. Если ребенку более полугода, прибавляется по 0,5 см.
- Также у маленьких деток до года антропометрические данные берутся с учетом обхвата головы. В 6 месяцев он равен 43 сантиметра. За всякий недостающий месяц отнимается по 1,5 см, а за всякий последующий добавляется по 0,5 сантиметра.
Оценка физического развития ребенка в дошкольный период
Антропометрические данные в детском саду у ребенка считаются нормальными при следующих условиях.
- Рост ребенка в 6 лет равен 130 сантиметрам. За всякий последующий год добавляется по 5 сантиметров, а за каждый предыдущий отнимается 7 сантиметров. Данная закономерность актуальна только для ребенка старше 6-ти лет, далее исчисления проводятся в школе. Рост детей 4-х лет составляет 100 сантиметров, за каждый недостающий год отнимается по 6 сантиметров, а за каждый последующий добавляется по 7 см.
- Вес тела ребенка 5-ти лет составляет 19 килограмм. За каждый предыдущий год отнимается 2 килограмма, а за всякий последующий добавляется по 3 кг.
Антропометрические данные человека
Не секрет, что каждая страна имеет свои отличные средние антропометрические данные, обусловленные внешними факторами: образом жизни, климатом, питанием населения и т. д. Так, в Соединенных Штатах Америки усредненный рост у мужчин составляет 175,5 см, во Франции – 175 см, в Германии и Великобритании – 172,5 см, а в Японии мужчины самые низкорослые – всего 163,5.
Для вычисления идеального веса можно воспользоваться формулой Брока: люди моложе 40 лет должны отнять от своего роста 110, и они получат число, соответствующее оптимальному количеству килограмм. А люди старше 40 лет отнимают от роста 100.
Так зачем же придумали антропометрические данные? Они используются в медицине и для исследований ученых. Не расстраивайтесь, если вы не вписываетесь в рамки некоторых усредненных параметров или стандартов. Это всего лишь цифры.
Антропометрические характеристики определяются размерами тела человека и его отдельных частей и используются для проектирования наиболее рациональных, а значит и безопасных условий труда, так как они позволяют рассчитывать пространственную организацию рабочего места, устанавливать зоны досягаемости и видимости, размеры конструктивных параметров рабочего места и приспособлений (высота, ширина, длина, глубина и т. п.).
Антропометрические характеристики (АХ) подразделяют на динамические и статические. Их состав показан на рис. 2.6.
Динамические АХ используются для определения объема рабочих движений, зон досягаемости и видимости, по ним рассчитывают пространственную организацию рабочего места.
Статические АХ могут быть линейными и дуговыми. В зависимости от ориентации тела в пространстве линейные размеры делятся на продольные (высота различных точек над полом или сиденьем), поперечные (ширина плеч, таза и т. п.), переднезадние (передняя досягаемость руки и др.). Последние две группы линейных АХ иначе называются диаметрами.
Минимальные и максимальные значения антропометрических характеристик используются с учетом характера выполняемой рабочей операции или выбора параметра приспособления; в тех случаях, когда оператор что-то должен доставать, до чего-то дотянуться, выбирают минимальные значения, а при определении размеров сиденья, высоты ниши для ног и т.п. — максимальные.
Правильное конструирование рабочих зон определяется соответствием их с оптимальным полем зрения рабочего и определяется дугами, которые может описать рука, поворачивающаяся в плече или в локте на уровне рабочей поверхности (т.е. учитывая динамические АХ), а движением рук управляет мозг человека в соответствии с коррекцией глаз. Поэтому рабочую зону, удобную для действия обеих рук, нужно обязательно совмещать с зоной, удобной для охвата человеческим взором.
В соответствии с рабочими зонами и антропометрическими данными проектируются рабочие места в любом производственном процессе и любые машины и механизмы, обслуживаемые человеком.
2.2 Физиологические характеристики человека
Человеку необходимы постоянные сведения о состоянии и изменении внешней среды, переработка этой информации и составление программ жизнеобеспечения. Возможность получать информацию окружающей среде, способность ориентироваться в пространстве и оценивать свойства окружающей среды обеспечиваются анализаторами (сенсорными системами). Они представляют собой системы ввода информации в мозг для анализа этой информации.
В коре головного мозга — высшем звене центральной нервной системы (ЦНС) — информация, поступающая из внешней среды, анализируется и осуществляется выбор или разработка программы ответной реакции, т.е. формируется информация об изменении организации жизненных процессов таким образом, чтобы это изменение привело к повреждению и гибели организма. Например, в ответ на повышение температуры внешней среды, которое может привести повышению температуры тела и далее к необратимым изменения органах (коре головного мозга, органах зрения, почках), возникают реакции компенсаторного характера. Они могут быть поведенческими — внешними (уход в более прохладное место) или внутренними (снижение выработки теплопродукции, повышение теплоотдачи)
Человек обладает рядом специализированных периферических образований — органов чувств, обеспечивающих восприятие действующих на организм внешних раздражителей (из окружающей среды). К ним относятся органы зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания. Не следует смешивать понятия «орган чувств» и «рецептор», например глаз — это орган зрения, а сетчатка — фоторецептор, один из компонентов органа зрения. Помимо сетчатки в состав органа зрения входят преломляющие среды глаза, различные его оболочки, мышечный аппарат.
Понятие «орган чувств» в значительной мере условно, так как сам по себе он не может обеспечить ощущение. Для возникновениясубъективного ощущения необходимо, чтобы возбуждение, возникшее в рецепторах, поступило в центральную нервную систему- специальные отделы коры больших полушарий, так как именно с деятельностью высших отделов головного мозга связано возникновение субъективных ощущений.
Слух — способность организма воспринимать и различать звуковые колебания. Эта способность воплощается слуховым анализатором. Человеческому уху доступна область звуков, механических колебаний с частотой 16. 20 000 Гц.
Орган слуха — ухо — представляет собой воспринимающую часть звукового анализатора. Оно имеет три отдела: наружное, среднее и внутреннее ухо. Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода, затянутого упругой барабанной перепонкой, отделяющей среднее ухо. Ушная раковина и слуховой ход служат для улучшения приема звука высоких частот. Они способны усиливать звук с частотой 2000. 5000Гц на 10. 20дБ, и это обстоятельство определяет повышенную опасность звуков указанного диапазона частот.
Орган слуха воспринимает далеко не все многочисленные звукиокружающей среды. Частоты, близкие к верхнему и нижнему пределам слышимости, вызывают слуховое ощущение лишь при большой интенсивности и по этой причине обычно не слышны. Очень интенсивныезвуки слышимого диапазона могут вызвать боль в ухе и дажеповредить слух.
Таким образом, орган слуха выполняет два задания: снабжает организм информацией и обеспечивает самосохранение, противостоит повреждающему действию акустического сигнала.
Обоняние — способность воспринимать запахи, осуществляется посредством обонятельного анализатора, рецептором которого являются нервные клетки, расположенные в слизистой оболочке верхнего и отчасти среднего носовых ходов. Человек обладает различной чувствительностью к пахучим веществам, к некоторым веществам особенно высокой. Например, этилмеркаптан ощущается при содержании его, равном 0,00019 мг в 1 л воздуха.
Снижение обоняния часто возникает при воспалительных и aтрофических процессах в слизистой оболочке носа. В некоторых случаях нарушение обоняния является одним из существенных симптомов поражения ЦНС.
Запахи способны вызывать отвращение к пище, обострять чувствительность нервной системы, способствовать состоянию подавленности, повышенной раздражительности. Так, сероводород, бензин могут вызывать различные отрицательные реакции вплоть до тошноты, рвоты, обморока. Например, обнаружено, что запахи бензола, герантиола обостряют слух, а индол притупляет слуховое восприятие, запахи пиридина и толуола обостряют зрительную функцию в сумерках, запах камфоры повышает чувствительность зрительной рецепции зеленого цвета и снижает — красного.
Вкус — ощущение, возникающее при воздействии раздражителя на специфические рецепторы, расположенные на различных участках языка. Вкусовое ощущение складывается из восприятия кислого, соленого, сладкого и горького; вариации вкуса являются результат комбинации основных перечисленных ощущений. Разные участки языка имеют неодинаковую чувствительность к вкусовым веществам кончик языка более чувствителен к сладкому, края языка — к кислому, кончик и края — к соленому и корень языка наиболее чувствителен к горькому.
Осязание — сложное ощущение, возникающее при раздражении и рецепторов кожи, слизистых оболочек и мышечно-суставного аппарата. Основная роль в формировании осязания принадлежит кожному анализатору, который осуществляет восприятие внешних механических, температурных, химических и других раздражителей. Осязание складывается из тактильных, температурных, болевых и тельных ощущений. Основная роль в ощущении принадлежит тактильной рецепции — прикосновению и давлению.
Кожа — внешний покров тела — представляет собой с, весьма сложным строением, выполняющий ряд важных жизненных функций. Кроме защиты организма от вредных внешних воздействий, кожа выполняет рецепторную, секреторную, обменную функции, играет значительную роль в терморегуляции и т. д.
В коже различают три слоя: наружный (эпителиальный — эпидермис), соединительнотканный (собственно кожа — дерма) и подкожная жировая клетчатка. В коже имеется большое число кровеносных и лимфатических сосудов. Нервный аппарат кожи состоит из многочисленных, пронизывающих дерму нервных волокон и нервных окончаний — рецепторов, которые воспринимают давление, прикосновение, вибрацию, изменение температуры, болевые воздействия
Одна из основных функций кожи — защитная; кожа — орган защиты. Так, растяжение, давление, ушибы обезвреживаются упругойжировой подстилкой и эластичностью кожи. Нормальный роговой слой предохраняет глубокие слои кожи от высыхания и весьма ус и устойчив по отношению к различным химическим веществам Пигмент меланин, поглощающий ультрафиолетовые лучи, предохраняет кожу от воздействия солнечного света. Особенно большое значение имеют стерилизующие: свойства кожи и устойчивость к различным микробам; неповрежденный роговой слой непроницаем для болезнетворных микроорганизмов, а кожное сало и пот создают кислую среду, неблагоприятную для многих микробов. Эта спасительная кислотность — результат деятельности потовых и сальных желез, доставляющих необходимые жирные кислоты. Окисление происходит в роговом веществе, поэтому так важен достаточный приток кислорода для профилактики кожных заболеваний. Кожа «дышит»; если покрыть человека лаком, он начнет задыхаться. Важной функцией кожи является ее участие в терморегуляции (поддержании нормальной температуры тела); 80 % всей теплоотдачи организма осуществляется кожей. При высокой температуре внешней среды кожные сосуды расширяются и теплоотдача конвекцией усиливается. При низкой температуре сосуды суживаются, кожа бледнеет, теплоотдача уменьшается.
Секреторная функция обеспечивается сальными и потовыми железами. С кожным салом могут выделяться некоторые лекарственные вещества (йод, бром), продукты промежуточного метаболизма (обмена веществ), микробных токсинов и эндогенных ядов. Функция сальных и потовых желез регулируется вегетативной нервной системой, •Обменная функция кожи заключается в участии в процессах регуляции общего обмена веществ в организме, особенно водного, минерального и углеводного. Считают, что кожу можно условно рассматривать как железу внешней и внутренней секреции, с обширной поверхностью, богато снабженной сосудами и тесно связанной со всеми внутренними органами. Кожа — это «периферический мозг», неутомимый сторож, который всегда начеку, постоянно извещает центральный мозг о каждой агрессии и опасности, помощью анализаторов человек получает обширную информацию об окружающем мире. Количество информации принято измерять в двоичных знаках — битах. Например, поток информации через •зрительный рецептор человека составляет 10 8 — 10 9 бит/с, неявные пропускают 2 • 10 6 бит/с, в памяти прочно задерживается только 1 бит/с. Следовательно, в коре головного мозга анализируется и оценивается не вся поступающая информация, а наиболее важная. Информация, получаемая из внешней и внутренней среды, определяет работуфункциональных систем организма и поведение человека. Для управления поведением человека и активностью его функциональных систем (т.е. выходной информацией, поступающей из больших полушарий) достаточно около 10 7 бит/с при подключении программ, содержащихся в памяти. В табл. 7.1 приведены максимальные скорости передачи информации, принимаемой человеком с помощью различных органов чувств и подводимой к коре больших полушарий.
Характеристика органов чувств по скорости передачи информации