1、研究生人體工效學實驗課程設計手疲勞對人的動作穩定性的實驗學 號姓名班級成績SY1110126王澤華SY11101指導老師：柳忠起2012年 1 月 6 日摘要人類的手十分靈巧，可以完成各種各樣的任務手的靈巧性也使得手成為人體使用最為頻繁的部分之一；并且能提供最有效的完成復雜工作的方式，因此，手在日常得生活工作中也就承擔了相當大的工作量，同時，手的效能對實際工作的效率以及結果的好壞都有著極為重大的影響。而已有的研究已經證明手在頻繁的繁重的工作中極容易產生疲勞，而疲勞不僅會導致受的工作效率大大下降，而且極容易造成意外損傷，此外，其穩定性也會大打折扣，致使工作質量下降。本文主要研究疲勞后手的穩定性是

2、否會出現顯著的下降。通過實驗表明在大量運動后手部發生疲勞，疲勞以后的手的穩定性會有顯著下降，對于工作的效果會有極大的影響，因此，在一段時間的工作后應當進行適度的休息以避免疲勞工作導致的功效下降甚至手部受傷。目前常用的緩解疲勞的方式有熱敷、按摩等，對于手部運動較多的工種應適當考慮采用。關鍵詞：手 疲勞 穩定性 下降目錄摘要I目錄II一、引言11手的功能12疲勞12.1疲勞的定義12.2疲勞產生原因223疲勞的判斷2二、對象和方法41對象：42方法：43試驗設備及使用方法介紹4三、實驗結果：71九洞儀試驗72凹槽平衡試驗儀8四、實驗結果分析9五、結論11致謝11參考文獻：12一、引言1手的功能手是

3、人體上最有特色的器官之一。科學家認為，手是使人能夠具有高度智慧的三大重要器官之一，其余兩個器官是可以感受到三維空間的眼睛和能夠處理手眼傳來的信息的大腦。在400萬年的進化史中，人類的手逐漸演變成了所能創造出的最完美的工具。人類的手十分靈巧，可以完成各種各樣的任務，如非握持功能，握持功能和感覺功能等。非握持功能是指用整個手或個別手指做推，提，勾，壓等動作，如拳擊，拎皮箱，叩擊包括打字，彈琴等。握持功能是指將所要拿或抓的物體握在手里。握持又可分為強力握持和精細握持兩種。如手拿榔頭等工具是屬于強力握持;手擰小螺絲，執筆寫字，拿筷子等動作是屬于精細握持。手的不同功能發揮的來源于手的感覺。當手握持某一物

4、體時，手能夠確切知道被握持的物品的形狀，大小，重量，冷熱等信息。另外人類的手指也是十分靈敏，可以感覺到振幅只有0.00002毫米的振動，可以說是人類的第二副眼睛，沒有感覺的手是“盲手”，一個沒有感覺功能的手，在日常生活中就會感覺非常不方便，無法完成某些動作，甚至會受到傷害。如在光線黑暗的情況下很難用鑰匙開門;也容易被燙傷或凍傷。所以手的感覺功能和運動功能同樣重要。手的靈巧性也使得手成為人體使用最為頻繁的部分之一；并且能提供最有效的完成復雜工作的方式，因此，手在日常得生活工作中也就承擔了相當大的工作量，同時，手的效能對實際工作的效率以及結果的好壞都有著極為重大的影響1。而已有的研究已經證明手在頻

5、繁的繁重的工作中極容易產生疲勞，而疲勞不僅會導致受的工作效率大大下降，而且極容易造成意外損傷，此外，其穩定性也會大打折扣，致使工作質量下降。2疲勞2.1疲勞的定義疲勞是機體生理過程不能持續其機能在一定的水平上 或不能維持預定的運動強度,是一種由于活動使工作能力及身體機能暫時降低的現象疲勞的產生是一個十分復雜的過程2。目前人們對疲勞的產生機理仍未達成一致看法 既然疲勞產生是無法避免的生理現象 那么對運動員的訓練來說 恢復手段的采用與實施就有了一個十分重要的位置 經常采用的方法有生物學方法和心理學方法 對運動員疲勞產生的原因和運動員疲勞恢復的進行分析和探討 針對運動員疲勞產生的原因 提出運動員疲勞

6、恢復的方法和手段。2.2疲勞產生原因自人們研究人類疲勞開始各國學者從不同角度和層次探索疲勞產生的原因和分類 大致說來 疲勞可分為心理性和生理性的 心理疲勞主要表現為行為的改變 生理性疲勞又分為中樞疲勞 神經肌肉接點疲勞和肌肉疲勞運動性疲勞應是身心的生理變化 是由多種因素引起的一個復雜過程，目前關于運動性疲勞產生的原因眾說紛紜 歸納起來主要有一下幾種能源物質的消耗有一些學者認為疲勞產生是因為體內能源物質消耗竭盡 有機體運動過程中其能量的主要來源于糖 脂肪 蛋白質的有氧代謝和無氧代謝隨著運動負荷的加大 機體能源物質消耗增多長時間運動使血糖濃度大幅度降低 有機體各器官系統的功能下降 機體不能維持預定

7、強度 出現了疲勞。乳酸堆積另外一些學者機體進行大強度運動時 其無氧代謝產生的代謝物乳酸等在運動肌中大量堆積使肌活動發生障礙 細胞內PH值下降致使細胞內酸中毒 進而抑制糖酵從而產生疲勞。機體內環境變化長時間激烈運動 機體內部環境的物理化學變化致使皮層下中樞的協調功能紊亂 引起某些內臟器官的系統的功能下降 肌肉力量下降肌肉興奮性及活動性下降 工作效率降低 當這幾個因素變化達到一定程度時機體出現衰竭產生了疲勞3。中樞神經失調這種學說認為人體連續從事負荷的運動可使大腦皮層的興奮與抑制過程之間的均衡性遭到破壞 造成過度興奮或過度抑制 破壞了原有的動力定型 導致皮層下功能發生紊亂 引起器官和系統功能失調。

8、疲勞發生的部位疲勞發生在中樞神經系統和外周部分 分為神經肌肉接點和肌纖維的疲勞 兩者同時存在看來從大腦皮質到肌纖維的每個環節都可以發生疲勞在不同性質的工作不同性質的實驗條件首先及主要產生疲勞的部位可能是不同的4。23疲勞的判斷在運動訓練中找到比較靈敏和客觀的指標來判斷運動員是否疲勞對科學合理指導運動訓練和比賽有著十分重要的意義 評定疲勞的指標和方法很多 在對北京高校田徑 足球 籃球教練員和運動員的調查后 我們可以把疲勞的表現分為以下三種：運動員的感覺每次訓練后稍有疲勞和肌肉酸痛是正常的一般來說經過休息后癥狀自然消除 但如果感到精神不振 厭煩訓練 無力 困倦氣短 胸部憋悶等不良現象 要引起運動員

9、的注意 可能是運動性疲勞的出現。教練員的觀察教練員中如發現運動員動作僵硬 錯誤增多動作幅度速度減小思想不集中或厭煩運動成績下降 這可能是運動員發生了疲勞 教練員應及時調整運動量以便有足夠調整恢復時。生理指標的變化生理學指標有 根據體重變化和下肢圍度測量可以作為判斷疲勞的指標 大運動量訓練后肌肉內代謝產物增多，神經疲勞致使肌纖維募集減少，肌力下降。用握力計背力計可以作為測定運動員疲勞產生的工具 測定反應神經機能的一系列指標可以判斷人體疲勞 具體說來有反應時 血壓體位反射和皮膚空間閾等 生物化學指標主要有血紅蛋白 血乳酸 尿蛋白和血尿素氮等5。一般都是根據項目特點和實際測試條件選擇指標 通常是在訓

10、練不同時段，訓練后，第二天清晨取樣測定。二、對象和方法1對象：被試者為北航生物與醫學工程學院研一學生7名，男生5名女生2名，年齡在2224歲之間（230.3歲），平均體質量(68.23±15.37) kg，平均身高(174.3±9.98) cm。納入條件：受試者優勢側下手部無受傷史及手術史。優勢側手部最近未出現無疼痛。實驗地點與時間：為防止不必要干擾，實驗選擇在上午被試者未進行過多運動及工作時進行，于2012年3月5日上午10時在北航逸夫樓304實驗室實施。2方法：使用九洞儀和凹槽平衡試驗儀來測量手的穩定性，首先令被試者進行五組九洞儀和凹槽平衡試驗儀的測試以熟悉實驗儀器，熟

11、悉后測試三組數據并記錄錯誤次數和試驗時間，以每組兩者的乘積作為衡量手穩定性的指標，之后進行疲勞運動，疲勞后，再分別進行三組九洞儀與凹槽平衡試驗儀測試，同樣記錄錯誤次數和用時。肌肉疲勞方法：使用握力計，進行持續反復的握力運動以達到疲勞的目的。疲勞標準：首先令被試者每隔五分鐘進行一組握力實驗，使出最大值，共實施4組，每組3次，記錄其中最大值（MVC），之后持續反復握力，待連續三次出現握力低于MVC的50%時認為被試者已經達到疲勞6。3試驗設備及使用方法介紹本實驗使用動作穩定器測驗保持手臂穩定能力，并間接測定情緒的穩定程度。本系統包括二個部分， EP704A 凹槽型平衡試驗儀和 EP704B 九洞平

12、衡實驗儀。 EP704A 型凹槽平衡試驗儀是為漸進地進行一種心理驅動控制方面的測量而設計的，本試驗儀由可調節的凹槽鋼板構成，形成一個漸漸變窄的狹縫，狹縫邊上刻有厘米數，以確定一個試驗科目的特性，底部是一玻璃鏡子，以減少摩擦，配接計時計數器，便可進行實驗和研究活動。EP704 九洞平衡實驗儀，是為測量心理平衡現象而設計的，這個實驗科目的任務是手握一針伸入尺寸漸次縮小的九個孔眼中，不得接觸其邊緣，配接計時計數器，便可進行實驗和研究活動?？膳浣?EP105 型計時計數器。凹槽平衡試驗儀使用方法：1、打開底板中央的蓋板，裝入二節5號電池。注意長時間不使用時請取出。2、將測試針的插頭，插入儀器盒的右側插

13、座中。將測試針插入前面板之洞或槽中，并與中隔板接觸，前面板上部中間的發光管將亮；將測試針與洞或槽的邊緣接觸，盒內蜂鳴器將發出聲響。3、九洞測試：令被試手握測試針，懸肘，懸腕，將金屬針垂直插入最大直徑的洞內直至中隔板，燈亮后再將棒拔出。然后按大小順序重復以上動作。插入和拔出金屬針時，均不允許接觸洞的邊緣，一經接觸蜂鳴器即發出聲音，表示試驗失敗，只有在插入和拔了時皆未碰邊才算通過。九洞測驗以通過最小洞的直徑之倒數作為被試手臂穩定性的指標。4、曲線或楔形槽測試：將金屬針插入楔形槽左側最大寬度處或曲線槽中央最大寬度處（必須插到與中隔板接觸）。然后懸臂，懸腕，垂直地將針沿槽向寬度減小的方向平移，至最小寬

14、度處為止，移動時不與中隔板接觸。此過程中不允許針接觸槽的邊緣，如有接觸發生，則蜂鳴器會發了聲音。以不碰邊時的最小寬度值之倒數為被度手臂穩定性指標。5、度量測試：（選配數字記時計數器）（1）將連線插頭插入儀器盒左側插座（右側是測試針插座）中，另一頭二線連接記時計數器，其中黑（或白）線與記時計數器后面板的接線柱“地”相連，綠（或紅，或黃）線與接線柱“計數”相連。打開記時計數器，其使用請見“BD-II-308A型定時記時計數器”說明書。（2）九洞、曲線或楔形槽測試同上。每次實驗開始時，按記時計數器“開始”鍵，開始記時。如金屬針與洞、曲線或楔的邊緣接觸一次，則記時計數器計數一次。（3）實驗可記錄下被試

15、移動整個曲線或楔的時間及接觸邊緣次數，也可以記錄被試在某一洞或曲線、楔某一位置穩定停留的時間，或某確定時間內接觸邊緣次數。（4）穩定性指標可用（碰邊次數×時間）之倒數表示，碰邊次數越多、時間越長，則穩定性越差。凹槽平衡試驗儀使用方法： ( 以 EP105 型計時計數器為例 ) 1. 將連接插頭插入計時計數器，將試棒的插頭插入儀器的輸入插口，打開計時計數器的電源開關，計時計數器顯示 0000.00 。 2. 被試拿試棒，接觸一下儀器的啟動點，計時計數器開始計時，試棒在凹槽從寬口處向窄口處移動，試棒不能移開鏡面，如試棒碰到凹槽的邊，計時計數器就計出錯一次，當試棒移出凹槽的窄口碰到終止點后

16、，計時計數器停止工作，蜂鳴器鳴響，實驗結束，按動計時計數器上的 N/T 按鈕，獲得實驗的時間和出錯次數。 九洞實驗儀使用方法 ( 以 EP105 型計時計數器為例 ) 1. 將連接插頭插入計時計數器，將試棒的插頭插入儀器的輸入插口，打開計時計數器的電源開關，計時計數器顯示 0000.00 。 2. 被試拿黑色試棒，碰一下除最小孔以外任何孔的孔底（一般最大的孔）， 計時計數器計數開始，從大孔到小孔依次往下做，每次試棒伸入時，必須碰到 底部，及碰底指示燈點亮，如碰到孔壁，計時計數器計出錯一次，同時蜂鳴器 鳴響，碰壁指示燈點亮，當做到小孔時碰到孔底計數停止，結束指示燈點亮， 同時蜂鳴器鳴響，實驗結束

17、，按動計時計數器上的 N/T 按鈕，獲得實驗的時間和出錯次數。三、 實驗結果：1九洞儀試驗乘積12352.559.151.4891.890.1688.3565.3977.649.256.1447.1644.6661.9260.658.854.655.8653.436054.3254.62凹槽平衡試驗儀凹槽平衡試驗儀（未疲勞時）被試者 組別時間t/s錯誤次數乘積123123123王旭1.771.621.932323.544.863.86鄭東2.111.972.423426.337.884.84袁現坤2.082.231.981242.084.467.92王澤華1.891.961.843235.67

18、3.925.52李興業1.952.332.143325.856.994.28孫嘉懌1.651.731.942413.36.921.94張樸1.691.822.011221.693.644.02乘積1234.084.27.86.696.272.417.5611.088.077.966.424.746.399.449.684.185.884.423.964.54.3四、 實驗結果分析疲勞前后被試者九洞儀測試結果平均值對比疲勞前后被試者凹槽平衡測試儀測實驗結果平均值對比：實驗結果數據顯示盡管不同的被試者表現出了不同的測試水平，有的有著較大差異，但幾乎所有的被試者的實驗結果都顯示，疲勞后的數據都明顯大

19、于疲勞前的，說明疲勞后人手的穩定性、平衡性都有所下降。九洞儀整體均值結果（存在顯著性差異P<0.05）凹槽平衡測試儀整體均值結果（存在顯著性差異P>0.05）九洞儀的測試結果表明疲勞前后的實驗數據存在統計學上的顯著性差異，即疲勞會導致人手的穩定性發生顯著的下降。而凹槽平衡試驗儀的結果在疲勞前后沒有表現出顯著性的差異，這可能與其實驗儀器本身的測量精度有關，由于實驗儀器使用的細則描述相對模糊，不容易界定，部分被試者可以以很快的速度完成而部分實驗者為較少碰壁而放慢速度，導致實驗結果的有效性值得懷疑，可能不是很理想。但從實驗的數據趨勢可以看出疲勞后手的穩定性都表現出下降的趨勢。五、 結論綜

20、上，通過實驗表明在大量運動后首部發生疲勞，疲勞以后的手的穩定性會有顯著下降，對于工作的效果會有極大的影響，因此，在一段時間的工作后應當進行適度的休息以避免疲勞工作導致的功效下降甚至手部受傷。目前常用的緩解疲勞的方式有熱敷、按摩等7，對于手部運動較多的工種應適當考慮采用。致謝感謝柳忠起老師提供這個題目，給我們一個鍛煉和學習的機會，以及在實驗過程的指導和幫助，同時也感謝7位被試者同學對本實驗給予的協助，實驗的完成離不開大家的支持2012年3月30日王澤華參考文獻：1 Chih-Hung Chang, Yuh-Chuan Shih. The effects of glove thickness an