Ergonomics trong thiết kế nội thất kiến trúc và đồ mộc

Sách này là tài liệu Ergonomics tương đối hệ thống và toàn diện. Giới thiệu toàn diện hệ thống lý luận cơ bản và phương pháp nghiên cứu, Ergonomics giới thiệu lý luận và phương pháp thiết kế Ergonomics học và an toàn nội thất kiến trúc giữa người và môi trường, không gian nội thất và đồ mộc. Là tài liệu giảng dạy và tham khảo cho sinh viên chính qui, nghiên cứu sinh, sinh viên chuyên ngành sâu, sinh viên tại chức và các lớp bồi dưỡng, cũng có thể làm tài liệu học tập và tham khảo cho người thiết kế nội thất kiến trúc và đồ mộc.

Lý Văn Lâm

Ergonomics TRONG THIẾT KẾ NỘI THẤT KIẾN TRÚC VÀ ĐỒ MỘC

Nhà xuất bản Lâm nghiệp Trung Quốc

Bắc Kinh - 2001

LỜI NÓI ĐẦU

Nghề kiến trúc, trang sức và đồ mộc của nước ta đang ở trong thời kỳ pháttriển với tốc độ cao, các sản phẩm công nghiệp từ thị trường trong nước đã từngbước xâm nhập vào thị trường thế giới, tiến vào cuộc cạnh tranh thế giới Cácloại sản phẩm, đặc biệt là các sản phẩm nội thất, đồ mộc và môi trường sinhhoạt Từ thời đại lượng chuyển sang thời đại chất Tức là, ý thức về sản phẩmtinh chế ngày càng mạnh Sau khi Trung Quốc vào tổ chức thương mại thế giới(WTO), có tác dụng thúc đẩy mạnh mẽ công nghiệp và môi trường sinh hoạt củadân cư

Các sản phẩm bao gồm kiến trúc và đồ mộc từ lượng chuyển sang chất,cũng có nghĩa là từ nhận thức cần có phát triển thành nhận thức phải tốt Để sảnphẩm của nước ta có sức cạnh tranh trên thị trường thế giới, cần phải theo đuổicon đường mẫu mã đa dạng, đặc sắc và chất lượng cao Muốn thiết kế một sảnphẩm và môi trường tốt, yếu tố con người là hạt nhân Xã hội hiện đại phát triểncao, bất kỳ một hệ thống nào đều không thể tách rời con người Chỉ có kết hợphợp lý hữu cơ giữa người – vật - môi trường mới có thể thực hiện được một môitrường sống và làm việc dễ chịu

Trong thực tế, loài người từ cổ chí kim, với những kiến thức khác nhau theođuổi tính dễ chịu và tính an toàn tự thân Nhưng với sự phát triển không ngừngcủa khoa học kỹ thuật và văn minh nhân loại, xã hội thay đổi ngày càng phứctạp Trong một xã hội hiện đại phức tạp, văn minh hiện đại mang đến cho conngười không phải là hoàn toàn an toàn dễ chịu, thường thường còn tạo ra nhữnghiệu ứng mặt trái Thí dụ, các phương tiện giao thông hiện đại tốc độ cao rútngắn khoảng cách không gian và thời gian, đem lại cho chúng ta tiện lợi và hiệusuất, nhưng ở khía cạnh khác cũng tạo ra cho con người tai nạn giao thông và ônhiễm môi trường; các kiến trúc cao tầng cũng đem lại những vấn đề về vệ sinhmôi trường cho cá nhân, ảnh hưởng đến sức khoẻ của mọi người; ảnh hưởng củacác vật liệu trang sức nội thất kiến trúc đến sức khoẻ con người là một vấn đềcủa môi trường sống hiện đại; sự phát triển của công nghiệp điện tử đã giảiphóng con người khỏi lao động hiệu suất thấp và nặng nhọc, nhưng ngược lại nócũng đưa lại những mệt mỏi mới về tinh thần và bệnh tật Vì thế, làm thế nào đểđiều hoà mối quan hệ giữa người – vật – môi trường, làm cho hệ thống người –vật – môi trường thực hiện phối hợp tốt nhất là nôi dung khoa học quan trọngcủa phát triển khoa học kỹ thuật hiện đại Ergonomics là khoa học giáp ranh mới

mẻ và quan trọng nghiên cứu về lĩnh vực này

Môi trường và đồ mộc trong nội thất kiến trúc là chủ đề liên quan mật thiếtvới con người, Ở các nước tiên tiến, lịch sử nghiên cứu vấn đề này tương đốidài, đã có lịch sử trên 30 năm, đã hình thành lý luận thiết kế tương đối hoànchỉnh và có ứng dụng rộng rãi Cùng với việc đời sống của nhân dân ta khôngngừng nâng cao, người dân yêu cầu về chất lượng cuộc sống cũng ngày một cao,đối với tính dễ chịu của môi trường ở và đồ mộc càng cao Nhưng để thiết kế

được môi trường ở và đồ mộc dễ chịu an toàn, phải nghiên cứu đầy đủ đặc tínhsinh lý, tâm lý và giải phẫu học, tuy nhiên những đặc tính này giữa các dân tộcvừa giống nhau lại vừa khác nhau (tính dân tộc và tính khu vực) Về phươngdiện nghiên cứu Ergonomics trong nội thất kiến trúc và đồ mộc ở nước ta không

có gì, ứng dụng rất ít Tuy nhiên, Ergonomics có tính dân tộc và khu vực tươngđối mạnh, vì thế phải nghiên cứu dân tộc mình, đất nước mình, hình thành lýluận Ergonomics và hệ thống kỹ thuật ứng dụng phù hợp với dân tộc và đấtnước mình

Sách này là tài liệu Ergonomics tương đối hệ thống và toàn diện Giới thiệutoàn diện hệ thống lý luận cơ bản và phương pháp nghiên cứu, Ergonomics giớithiệu lý luận và phương pháp thiết kế Ergonomics học và an toàn nội thất kiếntrúc giữa người và môi trường, không gian nội thất và đồ mộc Là tài liệu giảngdạy và tham khảo cho sinh viên chính qui, nghiên cứu sinh, sinh viên chuyênngành sâu, sinh viên tại chức và các lớp bồi dưỡng, cũng có thể làm tài liệu họctập và tham khảo cho người thiết kế nội thất kiến trúc và đồ mộc

Do Ergonomics liên quan đến nhiều lĩnh vực, ở đây chỉ giới thiệu một số tưtưởng và phương pháp lý luận Ergonomics bình thường, nhưng đối với nguyêntắc và tham số của Ergonomics học khi thiết kế cố ngắng giới thiệu tỷ mỉ

Hy vọng mọi người lấy đây là điểm khởi đầu, hình thành khái niệm hoànchỉnh người – vật – môi trường Trong tương lai, tư tưởng của Ergonomics họctừng giờ từng phút được ứng dụng vào nghiên cứu, thiết kế và sinh hoạt

Do trình độ của Tác giả có hạn, có thể có nhiều sai sót và không thoả đáng,xin nhận được những góp ý của độc giả

Tác giả, tháng 2 năm 2002

Chương 1TỔNG QUAN

I TÊN GỌI VÀ ĐỊNH NGHĨA CỦA ERGONOMICS

1 Tên gọi

Ergonomics là một môn khoa học tương đối trẻ, tên của nó cũng tương đốinhiều Ở Mỹ đã từng có các tên Human Engineering, Human FactorsEngineering, Human Factors , nhưng hiện nay thường dùng tên HumanFactors Còn ở Anh và các nước Châu Âu khác thường dùng tên Ergonomics

Ở Nhật Bản, “Nhân gian” là ý tưởng của loài người, họ đặt tên Ergonomics

là “Nhân gian công học”

Ở nước ta, tên liên quan đến Ergonomics tương đối nhiều, đặt tên theo cáclĩnh vực chuyên môn, “Nhân thể công trình học”, “Nhân cơ công trình học”

“Nhân loại công trình học”, “Nhân nhân công trình học”, “Nhân cơ môi trườngcông trình học”, “Nhân loại công trình học” Nhưng từ năm 1989, Hiệp hộiTrung Quốc nhân loại công hiệu học, cái tên “Nhân loại công hiệu học” dần dầnđược mọi người chấp nhận Trong lĩnh vực thiết kế nội thất kiến trúc và đồ mộc,thường dùng tên “Nhân thể công trình học”, vì thế, trong quyển sách này dùngtên “Nhân thể công trình học”, có lúc cũng xuất hiện những tên khác, chủ yếu là

để tôn trọng những tên dùng trong các tài liệu tham khảo, nhưng nội dung giốngnhau

2 Định nghĩa

Hiệp hội Quốc tế Nhân loại công hiệu học (International Ergonomics Association, viết tắt là IEA) định nghĩa Nhân loại công hiệu học là: “Môn khoahọc này là môn khoa học nghiên cứu yếu tố giải phẫu học, sinh lý học, tâm lýhọc, của con người, nghiên cứu tác dụng tương hỗ của các bộ phận tổ chứctrong hệ thống (hiệu suất, sức khoẻ, an toàn, dễ chịu ), nghiên cứu môi trườngtrong công việc và gia đình, trong nghỉ ngơi, như: làm thế nào để thực hiện vấn

đề tối ưu hoá mối quan hệ giữa người – vật – môi trường

Nói một cách khái quát, Ergonomics là môn khoa học giáp ranh nghiên cứucon người và vật liên quan đến con người (máy, đồ mộc, công cụ ), hệ thống vàmôi trường của nó, làm cho nó phù hợp với đặc tính sinh lý học, tâm lý học vàgiải phẫu học, từ đó cải thiện môi trường làm việc và nghỉ ngơi, nâng cao tính dễchịu và hiệu quả

II NGUỒN GỐC VÀ PHÁT TRIỂN CỦA ERGONOMICS

Tuy trong quá trình phát triển tự thân của loài người, tự giác hoặc không tựgiác vận dụng nguyên lý của Ergonomics, nhưng, Ergonomics trở thành mộtmôn khoa học hệ thống còn rất trẻ, loài người tự giác tiến hành thí nghiệm,

nghiên cứu hệ thống phối hợp giữa công cụ và người sử dụng chỉ mới là côngviệc của gần một thế kỷ, tên Ergonomics xuất hiện mới được khoảng 40 năm.Phát triển của Ergonomics có thể chia làm 5 thời kỳ:

1 Thời kỳ manh nha của Ergonomics – Từ cuối thế kỷ XIX đến Chiến tranh thế giới lần thứ nhất

Sách của F.W Taylor về mối quan hệ giữa đặc điểm thiết kế dụng cụ thủcông và hiệu suất tác nghiệp, nguyên lý quản lý khoa học Cuốn sách “Nghiêncứu động tác – Motion sudy” của F B Gilbreth; cuốn sách “Tâm lý học và hiệusuất công nghiệp” của H Munsterberg, khởi sướng tâm lý học ứng dụng vàothực tiễn sản xuất, dùng tâm lý học thực nghiệm để tuyển dụng và đề bạt nhânviên, huấn luyện và cải thiện điều kiện lao động Đây đều là manh nha củaErgonomics, mởi ra triển vọng nghiên cứu lớn của Ergonomics

2 Thời kỳ mới phát triển của Ergonomics – Từ chiến tranh thế giới thứ nhất đến chiến tranh thế giới thứ hai

Chiến tranh thế giới thứ nhất đã cung cấp mảnh đất cho nghiên cứu về hiệusuất làm việc của con người Do thiếu công nhân lành nghề, để nâng cao hiệusuất sản xuất không thể không tăng ca Thời kỳ đó, hầu hết đàn ông phải đichiến đấu, rất nhiều phụ nữ phải tham gia lao động sản xuất

Vì thế, vấn đề làm việc nặng nhọc và hiệu suất làm việc, và làm thế nào đểphát huy tác dụng có hiệu của con người trong chiến tranh là nội dung nghiêncứu của thời kỳ đó Khi đó ở nước Anh thành lập cơ quan nghiên cứu mệt mỏicủa cơ thể; Đức, Liên Xô và Nhật Bản lần lượt thành lập cơ quan nghiên cứutâm lý công nghiệp; cơ quan nghiên cứu khoa học lao động và cơ quan nghiêncứu hiệu suất công việc Các nhà tâm lý học Mỹ, khoảng năm 1955 đã tiến hànhmột nghiên cứu nổi tiếng, nghiên cứu “Hoắc Sung”, ý đồ của nghiên cứu này lànghiên cứu ảnh hưởng của nhân tố môi trường vật chất như chiếu sáng đếnhiệu suất làm việc, nhưng trong quá trình nghiên cứu phát hiện nhân tố bênngoài như tổ chức, quan hệ trên dưới, không khí làm việc ảnh hưởng có lúc rấtlớn, thậm chí bản thân thực nghiệm cũng ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc, đó

là cái gọi là “Hiệu ứng Hoắc Sung” Hiện nay, “Quản lý công hiệu học” là mônkhoa học nghiên cứu về những vấn đề này

3 Thời kỳ thành thục của Ergonomics – Từ chiến tranh thế giới thứ 2 đến những năm 60 của thế kỷ XX

Trong thời kỳ này, do yêu cầu của chiến tranh, vũ khí phức tạp, yêu cầu đốivới Ergonomics cũng bức thiết Chủ đề nghiên cứu của Ergonomics từ nghiêncứu “Người thích ứng máy móc” chuyển sang chủ đề “Máy móc thích ứngngười” Cũng có nghĩa là, thiết kế vũ khí, máy móc, phải dựa trên cơ sởnghiên cứu đầy đủ đặc tính tâm lý, sinh lý và giải phẫu người, làm cho các tham

số thiết kế thích ứng với những đặc tính của người, có như thế mới giảm đượcmệt mỏi và sai sót của người, nâng cao hiệu suất tác nghiệp Trong thời kỳ này,Anh, Mỹ và Nhật lần lượt vào các năm 1950, 1957 và 1964 thành lập “Sociaty

of Human Factors”, “Sociaty of Ergonomics”, “Nhân gian công học hội” từ đó,Ergonomics từng bước hình thành tổ chức nghiên cứu và hệ thống khoa họctương đối hoàn chỉnh mang tính quốc tế.

4 Ergonomics từ những năm 70 của thế kỷ XX đến nay

Sau những năm 70 của thế kỷ XX, Ergonomics hình thành 2 đặc điểm: một

là nghiên cứu của Ergonomics xâm nhập vào các lĩnh vực làm việc và sinh hoạtcủa con người; hai là Ergonomics được ứng dụng trong lĩnh vực kỹ thuật cao,tác dụng giám sát khống chế của con người trong hệ thống tự động hoá, trao đổithông tin giữa người và máy đều có quan hệ mật thiết với Ergonomics

5 Phát triển Ergonomics ở Trung Quốc

Năm 1935, Trần Lập và Châu Tiên Canh ở Viện nghiên cứu Trung ương vàTrường Đại học Thanh Hoa đã nghiên cứu những vấn đề mệt mỏi của công việc,môi trường lao động Những năm 60 của thế kỷ XX, tín hiệu đường sắt, đồng

hồ trong máy bay cũng đã tiến hành nghiên cứu về phương diện Ergonomics, do

10 năm động loạn (thời kỳ Đại cách mạng văn hoá) bị ngừng lại Năm 1984, Uỷban Khoa học Công nghiệp toàn quốc thành lập Uỷ ban kỹ thuật tiêu chuẩn hoácông trình người – máy – môi trường trong quân sự Năm 1985, thành lập Uỷban Kỹ thuật tiêu chuẩn hoá nhân loại công hiệu học Trung Quốc và Uỷ ban tâm

lý học và Hiệp hội chuyên ngành tâm lý học công nghiệp Năm 1989, thành lậpHiệp hội công hiệu học Trung Quốc Những năm gần đây, nghiên cứuErgonomics ở nhiều lĩnh vực của nước ta đã có sự phát triển rõ rệt Nhưng, sovới các nước tiên tiến, lý luận cơ bản, phương pháp luận và ứng dụng thành quảcủa Ergonomics còn một khoảng cách tương đối lớn Công tác dạy Ergonomics

và phát triển khoa học phải được đẩy mạnh

III TÁC DỤNG, NHIỆM VỤ CỦA ERGONOMICS VÀ KHOA HỌC CÓLIÊN QUAN

1 Tác dụng và nhiệm vụ

Từ định nghĩa ở trên đã có thể hiểu được tác dụng của Ergonomics trong hệthống người – máy – môi trường, đối tượng nghiên cứu của Ergonomics, nghiêncứu và nhận thức của con người đối với quan hệ người máy thay đổi theo sựphát triển của khoa học, từ “Người thích ứng máy” đến “Máy thích ứng người”hoặc “Người – máy thích ứng lẫn nhau” đó là sự thay đổi của tư tưởng cơ bảncủa con người đối với thiết kế hệ thống người – máy Vị trí và tác dụng củaErgonomics ở hình 1-1 Trong hình 1-1, trục tung biểu thị tỷ lệ sự cố, trục hoànhbiểu thị niên đại (tuổi) của kỹ thuật

Hình 1-1 Vị trí của Ergonomics trong hệ thống khoa học

Sự cố hệ thống người – máy (thí dụ máy bay, ô tô ) ngày một giảm theo sựphát triển của khoa học vật liệu và tiến bộ độ tin cậy của máy móc Nhưng, saukhi đã đạt được một trình độ nhất định, tỷ suất sự cố có xu thế ổn định Điều đócho thấy còn có những nhân tố khác ảnh hưởng đến tỷ suất sự cố; đó là quan hệchi phối lẫn nhau giữa yếu tố con người và hệ thống người – máy Cho nên,muốn tiếp tục giảm sự cố phải nghiên cứu đặc tính của người và lý luận chi phốilẫn nhau của hệ thống người – máy, do nghiên cứu và ứng dụng lý luận tuyểnchọn và đề bạt, lý luận huấn luyện nhân viên, tỷ suất sự cố cũng được giảm rấtnhanh Cũng như vậy, thông qua tuyển chọn và huấn luyện nhân viên có thểgiảm sự cố đến một mức độ nhất định Nhưng, sau khi máy đã được thiết kếxong mới tuyển chọn nhân viên thao tác sẽ có tính hạn chế nhất định Vì thế,trước khi thiết kế cần phải nghiên cứu đầy đủ đặc tính của người, căn cứ vào đặctính của người, thiết kế tham số máy và quan hệ phối hợp người – máy tốt nhất,

đó mới là con đường có hiệu quả để giảm hơn nữa sự cố, đó là vị trí và tác dụngcủa Ergonomics trong hệ thống khoa học kỹ thuật

Hình 1-2 là mô hình của hệ thống người – máy, nghiên cứu quan hệ chiphối giữa người và máy, mấu chốt là nghiên cứu vấn đề ranh giới giữa người vàmáy, làm cho ranh giới phù hợp tâm lý, sinh lý và đặc tính tâm lý của người, đạtđến trạng thái phối hợp tốt nhất của hệ thống người – máy Máy ở đây là nghĩarộng, quan hệ giữa người và đồ mộc, người và các công cụ khác cũng phải đạtđược sự phối hợp tốt nhất, cũng cần phải được thực hiện tối ưu hoá hệ thống.Ranh giới người – máy (vật) bao gồm thị giác, xúc giác, thính giác… tất cả mặtranh giới để người – máy đưa thông tin vào và mặt ranh giới tay, chân, mồm củangười đưa thông tin ra

Cải tiến vật liệu và độ tin cậy

Cải tiến Ergonomics (Máy thích ứng với người) Người thích ứng với máy

Hình 1-2 Mô hình hệ thống người – máy

2 Khoa học liên quan

Ergonomics là khoa học nghiên cứu người – máy (vật) – môi trường, cóquan hệ với nhiều lĩnh vực: giải phẫu người, sinh lý học, tâm lý học, lực học,thiết kế nội thất, thiết kế đồ mộc, công trình cơ giới, khoa học quản lý, côngtrình học môi trường… đều là những lĩnh vực có quan hệ với Ergonomics Vìthế, nghiên cứu Ergonomics phải lấy nhiều khoa học làm cơ sở, đồng thời cầnlấy những chuyên môn khác làm chỗ dựa

Tóm lại, tốc độ phát triển của Ergonomics rất nhanh Vì nó là một khoa họcgiáp ranh, với sự tiến bộ và phát triển không ngừng của các lĩnh vực khoa học

kỹ thuật, các vấn đề mới liên quan đến Ergonomics cũng không ngừng xuấthiện, vì thế nội dung cụ thể nghiên cứu Ergonomics cũng thay đổi theo Thí dụ,với sự phát triển và phổ cập nhanh của vi tính và kỹ thuật thông tin, tự động hoávăn phòng, mua bán trên mạng…, vấn đề hiện thực ảo, người máy côngnghiệp… rất nhiều vấn đề mới của Ergonomics đang chờ nghiên cứu giải quyết.Quan hệ giữa nội thất kiến trúc, đồ mộc với con người rất mật thiết, hợp lýhay không giữa chúng trực tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe an toàn con người, ảnhhưởng đến hiệu quả công việc Vì thế, ở các nước tiên tiến, lịch sử nghiên cứuvấn đề này tương đối dài, ứng dụng cũng rất rộng rãi Thiết kế nội thất và đồmộc ở nước ta tuy hiện nay là một chuyên môn sôi động, nhưng nghiên cứu vàứng dụng của Ergonomics hầu như bằng không Tuy có một số trường đại học

và đơn vị nghiên cứu theo đuổi nghiên cứu mặt này, cũng chỉ làm bước đầu.Muốn cho mọi người thiết kế nắm vững còn rất xa, chỉ có nắm vững đặc tínhcủa người và mối quan hệ giữa người và môi trường mới có thể thiết kế khônggian nội thất, môi trường và đồ mộc thích hợp với đặc điểm sinh lý và tâm lýcủa người, đặc điểm của môi trường ảnh hưởng đến hành vi và tâm lý của người.Quan hệ giữa người - đồ mộc – môi trường (người – mặt tiếp xúc), trong thiết kếnội thất và đồ mộc bao gồm 4 mặt sau đây:

a) Thị giác và môi trường: Chủ yếu bao gồm tổ hợp không gian, chất lượng

bề mặt gỗ, tạo hình, màu sắc, chiếu sáng, sắc quang…

b) Thính giác và môi trường: Chủ yếu bao gồm cách âm, phản xạ, thu âm,

hiệu quả âm hưởng…

c) Khứu giác và môi trường: Chủ yếu bao gồm thông gió nội thất, kiến trúc

và chọn vật liệu trang sức…

d) Xúc giác và môi trường: Chủ yếu bao gồm bề mặt vật liệu, cảm giác nóng

lạnh của vật liệu (tính dẫn nhiệt), nhiệt ẩm, cơ học cơ thể người, phân bố ápsuất của người…

Khí quan

Người

Xã hội, tổ chức

tổ chức Tổ chức có thể phân thành tổ chức thượng bì, tổ chức kết hợp, tổ chứctrợ giúp, tổ chức cơ bắp và tổ chức thần kinh Bộ phận có hình thái đặc biệt duynhất do tổ chức cấu thành gọi là khí quan, thí dụ: phổi, tim, dạ dày, … Hệ thốngkhí quản do khí quan có cùng đặc tính cơ năng cấu thành, như hệ thống tiêu hoá,

hệ thống hô hấp…Hệ thống khí quan tính thực vật có: hệ thống tiêu hoá, hệthống hô hấp, hệ thống bài tiết và hệ thống sinh dục… Hệ thống khí quan cơnăng tính động vật có: hệ thống cảm giác, hệ thống vận động và hệ thống thầnkinh, hệ thống thần kinh trung khu và hệ thống thần kinh điểm mút Hệ thốngthần kinh trung khu do não và cột sống cấu thành; hệ thống thần kinh điểm mút

do hệ thống thần kinh cơ thể của cơ năng tính động vật và hệ thống thần kinh tựluật của cơ năng thần kinh tính thực vật tổ thành

1 Hệ thống cảm giác

Những kích thích môi trường từ trong và ngoài cơ thể thông qua khí quancảm giác mắt, tai, da… tạo thành xung tín hiệu thông quan hệ thống thần kinhtruyền đến trung khu đại não tạo thành ý thức cảm giác Nhận biết và phân biệt(gọi tắt là nhận biệt) của tính chất cảm giác là tri giác Nhận biệt và sự vật của trigiác gọi là nhận tri

Khí quan cảm giác (tai, mắt, mũi, lưỡi, da) Thần kinh hướng tâm Đại não sản sinh cảm giác

Cảm giác có những tính chất chủ yếu sau đây:

a) Kích thích thích nghi

Khí quan cảm giác có phản ứng với kích thích tương ứng, kích thích nhưthế gọi là kích thích thích nghi của khí quan cảm giác Thí dụ: Mắt không gâyphản ứng ngoài kích thích của ánh sáng, xem bảng 2-1

Bảng 2-1 Loại hình cảm giác và kích thích thích nghi

Loại hình

cảm giác

Khí quan cảm giác

Kích thích thích nghi

Đặc trưng nhận biệt

Hình dạng, màu sắc, phương hướng…

Cảm giác của da Da và tổ chức dưới da Tác dụng vật lý, hóa học Áp suất, nóng lạnh, đau

Cường độ âm thanh, phương hướng, xa gần

Vị giác Lưỡi Các chất bị nước bọt hoà tan Vị chua, ngọt, đắng, mặn

Cân bằng (quay

vòng)

Ba nửa vòng tròntrong tai giữa

Thay đổi vị trí vận động

Vận động quay vòng

Cần bằng (vận

động đi thẳng)

Hệ thống tiền đình

Thay đổi vị trí vận động thẳng

Vận động đi thẳng

b) Thích ứng

Sau khi khí quan cảm giác nhận kích thích, nếu cường độ kích thích khôngthay đổi, sau một thời gian, cảm giác sẽ yếu dần, hiện tượng này gọi là thíchứng Khí quan cảm giác khác nhau, tốc độ và mức độ thích ứng khác nhau, thíchứng xúc giác và áp giác (cảm giác bị ép) nhanh nhất Thích ứng đối với ánh sángphân thành thích ứng sáng và thích ứng tối, thích ứng sáng là quá trình thích ứng

từ nơi tối vào nơi sáng; thích ứng tối thì ngược lại, thích ứng sáng nhanh hơnthích ứng tối

c) Cảm giác đặc biệt và thấu xạ

Các loại kích thích cảm giác đến được vị trí trung khu cảm giác đều khônggiống nhau, vì thế có thể tạo ra các loại cảm giác có tính chất khác nhau, gọi làcảm giác đặc biệt Cảm giác bị nhận biết tuy được sản sinh ở trung khu cảm giácnhưng ý thức ngược lại lại xuất hiện ở nơi bị kích thích, hiện tượng này gọi làthấu xạ của cảm giác Chính do con người có đặc tính cảm giác này, người bịmất chi trên vẫn có cảm giác đặc biệt của chi trên

d) Dư cảm

Sau khi kích thích mất đi, cảm giác có thể tồn tại một thời gian cực ngắn,hiện tượng này gọi là dư cảm Thí dụ: đèn huỳnh quang nhấp nháy 100 lần/s tạocảm giác cho người là nguồn sáng liên tục, hay điện ảnh… đều lợi dụng hiệntượng dư cảm sinh lý để thực hiện.

e) Định luật Weber – Fechner

Cường độ kích thích I phát sinh thay đổi, khi lượng thay đổi của nó vô cùngnhỏ, lượng thay đổi nhỏ nhất I mà con người có thể nhận biết được gọi là phạm

vi nhận biết và phân biệt Phạm vi này thay đổi theo cường độ I kích thích banđầu Nhưng trong phạm vi tương đối rộng I/I = K (giá trị nhất định), gọi làđịnh lý Weber, K gọi là tỷ số Weber Giả thiết khi con người nhận tín hiệu cócường độ kích thích I, khi I thay đổi một lượng I thì cường độ cảm giác cũngtương ứng có sự thay đổi E, E = K I/I Đặt I là dI, E là dE, ta có :

E = K lnI + CTrong đó: K, C - Hằng số

f) Cảm giác sai

Cảm giác sai là cảm giác không phù hợp với sự vật khách quan Cơ quanngoại cảm của người thường xuất hiện hiện tượng cảm giác sai (thí dụ, thị giácsai, thính giác sai, khứu giác sai…) Trong hiện tượng cảm giác sai của người,thị giác sai là rõ rệt nhất Trong thị giác sai, rõ rệt nhất có cảm giác sai về hìnhdạng, sai về thấu thị, cảm giác sai về quang ảnh, cảm giác sai về không gian… ,chúng có quan hệ rất chặt chẽ với kiến trúc và nội thất

Khi chúng ta chỉ đặt sự chú ý tập trung vào một nhân tố nào đó của đườngnét hình vẽ (thí dụ: chiều dài của nó, độ uốn cong, diện tích hoặc phươnghướng…), do ảnh hưởng của các nhân tố chủ quan và khách quan, có lúc kết quảcảm biết được không phù hợp với mô thức kích thích thực tế Những tình huốngđặc biệt này gọi là “cảm giác sai về hình học”

Trong nhiều trường hợp, cảm giác sai được cảm nhận rõ rệt nhất trong hìnhchuẩn Như hình 2-1, cảm giác sai Poggendorf, đường thẳng 1 – 2 (hình a) biếnđổi sai vị trí, còn trong hình không qui tắc (b) không có cảm giác sai vị trí (Hình2-1)

Hình 2-1 Cảm giác sai Poggendorf

Trong sinh hoạt hàng ngày cũng thường có cảm giác sai, thí dụ, khi đứngtrước thác nước, sau khi chú ý đến cột nước chảy xuống của thác một lúc, rồinhìn đá ở hai bên, sẽ có cảm giác sai là núi đá chuyển động lên trên

Nghiên cứu về cảm giác sai đã có lịch sử trên 100 năm, nhưng đến hiệnnay, rất nhiều nhân tố tạo thành cảm giác sai vẫn không rõ ràng Dưới đây sẽphân tích đơn giản các hình cảm giác sai thường gặp (Hình 2-2)

Cảm giác sai 4 cạnh

Cảm giác sai Wundt

Cảm giác sai chiếm chỗ

Cảm giác sai Poggendorf

Cảm giác sai ngang, thẳng đứng

Cảm giác sai

thấu thị

Cảm giác sản Muller-Lyer và biến thức của nó

Hình 2-2 Hình cảm giác sai thường gặp

Khi thiết kế kiến trúc và nội thất, phải xem xét đầy đủ các nhân tố này, nếukhông sẽ không đạt được hiệu quả thiết kế dự định

Trong hình cảm giác sai và thay đổi của Muller – Lyer, đường nằm ngangcùng chiều dài, đường phía dưới cho cảm giác dài hơn Trong hình cảm giác saithấu thị, đoạn ngắn cùng chiều dài, đoạn phía trên cho cảm giác dài hơn

Trong hình cảm giác sai ngang – vuông góc, đường thẳng có cùng chiềudài, hướng vuông góc cho cảm giác dài hơn

Trong hình không gian sai chiều chứa hình không gian ảo, đường ngang cócùng chiều dài, đường trên có cảm giác dài hơn

Trong hình cảm giác sai Wundt, 4 đường nằm ngang song song, hai đường

ở giữa bị uốn cong

Trong hình cảm giác sai hình chữ nhật, hai đường chéo có cùng chiều dài,đường bên phải có cảm giác dài hơn

Trong hình cảm giác sai Hering, 4 cạnh song song, hai đường giữa bị uốncong

Trong hình cảm giác sai Jastrow, 2 nhóm đường cong, nhóm dưới có cảmgiác dài hơn

Cảm giác sai Zollner

Trong hình cảm giác sai Ehrenstein, hình vuông bị vặn cong

Trong hình cảm giác sai Zollner, 4 đường song song cho cảm giác khôngsong song

Trong hình cảm giác sai Orbison, bán kính đường tròn bằng nhau, bên phảicho cảm giác ngắn hơn

Trong hình cảm giác sai Ebbinghalls, 2 vòng tròn bằng nhau ở giữa, vòngtròn bên trái cho cảm giác lớn hơn

Hình dạng của các hình cảm giác sai rất đa dạng, căn cứ vào khuynh hướngdẫn đến cảm giác sai, có thể phân thành 2 loại:

Một loại là cảm giác sai về số lượng, bao gồm cảm giác sai do kích thướcđưa đến, như cảm giác sai Muller-Lyer, cảm gác sai về hình bình hành 4 cạnh;loại cảm giác sai khác là phương hướng, như cảm giác sai Zollner, Hering,Wundt và cảm giác sai tính xoắn ốc (Hình 2-3)

Hình 2-3 Cảm giác sai tính xoắn ốc

Do thay đổi tính quy luật của chi tiết và phương hướng của yếu tố hình học,tạo cho người ta cảm giác sai xoắn ốc

g) Thị giác.

Thị giác do mắt, thần kinh thị giác và trung khu thị giác cùng hoàn thànhnhư hình 2-4

Hình 2-4 Cấu tạo cơ bản của nhãn cầu

(1) Giác mạc; (2) Ống Schlemn; (3) Dịch kính; (4) Hoàng điểm; (5) Thị thầnkinh; (6) ĐM trung tâm võng mạc; (7) Lá sàng; (8) Đĩa thị giác; (9) Củng mạc;(10) Mạch mạc (Hắc mạc); (11) Võng mạc; (12) Cơ thẳng trong; (13) Vùng góc

tiền phòng; (14) Mống mắt; (15) Tiền phòng; (16) Dây Zinn

- Thị lực Thị lực thường dùng số nghịch đảo của góc nhìn nhỏ nhất (phút) cóthể phân biệt đối tượng, thí dụ: khi góc nhìn nhỏ nhất có thể phân biệt là 1’, thìthị lực là 1; khi góc nhìn nhỏ nhất là 0.5’ thì thị lực là 2 Bảng thị lực thườngdùng các chữ cái C hoặc E để nhận biết

- Năng lực tập trung của mắt Chiều dày thuỷ tinh thể của mắt có thể tự điềuchỉnh theo khoảng cách nhìn, đó là năng lực tập trung Điểm nhìn (thị điểm) từđiểm xa vô hạn (khoảng cách điểm xa) đến điểm trước mắt (khoảng cách điểmgần, con ngươi có thể thay đổi tự động tỷ lệ cong để thực hiện tự động tập trung.Theo tuổi tác và xuất hiện mệt mỏi của thị giác, năng lực uốn cong của conngươi giảm xuống, làm cho khoảng cách điểm gần tăng lên thường gọi là viễnthị Năng lực tập trung A biểu thị bằng biểu thức sau đây:

A=100/khoảng cách điểm xa (cm) – 100/khoảng cách điểm gần (cm)

- Phạm vi nhìn Tập trung nhìn vào một điểm, khi cố định trục nhìn phạm vi cóthể nhìn thấy gọi là phạm vi nhìn tĩnh (tĩnh thị) Tĩnh thị thay đổi theo màu sắccủa khu vực Lấy sự thay đổi theo chiều rộng, theo thứ tự lục, hồng, lam, vàng,trắng (hình 2-5)

Hình 2-5 Phạm vi nhìn màu của người

- Thích ứng sáng và thích ứng tối Thích ứng sáng và thích ứng tối là hai loạihình thích ứng của người với kích thích từ bên ngoài Phần trên cũng đã đề cậpđến, tốc độ thích ứng sáng nhanh hơn tốc độ thích ứng tối Thích ứng sángkhoảng 1 phút có thể hoàn thành, còn thích ứng tối có thể kéo dài tới 30 phút.Khi tiến hành thiết kế môi trường thị giác, cần xem xét tính đồng nhất của môitrường quanh khu thị giác, đặc biệt là khu vực tác nghiệp thị giác cần tránh lệchsáng tối quá mức, để giảm mệt mỏi của thị giác, đảm bảo an toàn tác nghiệp

- Cảm giác sắc màu Ánh sáng là một loại sóng điện từ, sóng ánh sáng cóbước sóng khác nhau kích thích thị võng mạc (võng mạc mắt), có thể tạo ra cảmgiác màu khác nhau Có nhiều học thuyết về cơ chế cảm giác màu, nhưng nhữnghọc thuyết này không thể giải thích được đầy đủ hiện tượng sinh lý của cảm giácmàu Trong các học thuyết về cảm giác màu, học thuyết ba màu của Young –Helmholtz tương đối nổi tiếng Học thuyết ba màu giả định cơ thể người có tếbào hình côn có kích thích với ba màu hồng, lục, lam, tất cả các cảm giác màusắc đều do các hưng phấn khác nhau của chúng tạo ra, các nhà nghiên cứu cũngphát hiện ra ba loại tế bào hình côn hưởng ứng mạnh nhất với kích thích của ánhsáng hồng, lục, lam Song, học thuyết ba màu không giải thích được hiện tượng

mù màu hoàn toàn, theo học thuyết ba màu, mù màu hoàn toàn cũng có thể nhậnbiết ít nhất một loại sắc màu

h) Tính hướng quang

Tính hướng quang cũng là một loại đặc tính thị giác của người Đối với cửa

ra vào có độ sáng khác nhau, người ta luôn có xu thế chọn cửa ra vào có độ sánghơn Loại tính hướng quang này vô cùng quan trọng trong thiết kế kiến trúc vànội thất Thí dụ, khi thiết kế nội thất, lợi dụng tính hướng quang, tiến hành chiếusáng cục bộ để nâng cao độ sáng cục bộ của sản phẩm và không gian để làmthay đổi sự chú ý của con người, tạo ra tác dụng dẫn dắt, trình bày hoặc che lấp.Nâng cao độ chiếu sáng mặt tường nội thất và đồ mộc còn có thể làm giảm cảmgiác đè nén do trần tương đối thấp gây nên

Phạm vi nhìn màu vuông góc

Phạm vi nhìn màu

ngang

i) Thính giác

- Kích thích của âm thanh Tần số âm thanh mà tai người có thể nghe được từ

20 đến 20.000 Hz, âm thanh do vật thể chấn động gây nên, chấn động truyềntrong môi trường tính đàn hồi (không khí, chất lỏng, chất rắn) tạo ra sóng tínhđàn hồi gọi là sóng âm thanh

- Hệ thống thính giác Nói nghiêm túc, trong tai người chỉ có nhĩ ốc có tácdụng nghe, các bộ phận khác của tai ngoài, tai giữa và tai trong là bộ phận bổ trợcủa thính giác Cấu tạo chủ yếu của tai người như hình 2-6

Hình 2-6 Cấu tạo chủ yếu của tai người

Sóng âm thanh từ bên ngoài qua tai ngoài truyền đến màng nhĩ gây nênchấn động, sau đó thông qua hệ thống cánh tay đòn (xương búa, xương khoan,xương nhỏ nghe, cơ nhỏ nghe) chấn động dịch và màng của nó trong nhĩ tai…làm cho tế bào lông trong màng đáy hưng phấn Năng lượng cơ học của sóng âmthanh ở đây bị chuyển thành xung động của các sợi thần kinh, sau đó lại truyềnđến trung khu thính giác lớp vỏ đại não tạo nên thính giác

- Thính lực Cường độ của âm thanh thường biểu thị bằng cấp áp suất âmthanh, đơn vị là dB, cấp áp suất được tính bằng công thức dưới đây:

S = 20lg(P/P0)Trong đó:

S – Cấp áp suất (dB)

P - Áp suất âm thanh (Pa)

P0- Áp suất chuẩn gốc, 2*10-5Pa

Ống 3 vòng khuyên

Ống nghe trong Đường tai

Màng xương

Hạt thần kinh mặt Hạt thần kinh tiền đình Tiền đình

Xương Xương búa Vành tai

P0 là áp suất âm thanh bình quân nhỏ nhất mà người tương đối trẻ (khoảng

20 tuổi) có thể nghe được đối với âm tần đơn 1000Hz Thính lực giảm dần theotuổi tăng lên

- Độ mẫn cảm của phương hướng và hiệu ứng Tai người có hiệu ứng âmthanh lập thể hoặc là hiệu ứng 2 tai, khi cấp áp suất âm thanh từ 50 đến 70 dB,loại hiệu ứng này phụ thuộc vào các nhân tố sau đây:

+ Chênh lệch thời gian t = t2 – t1, t2,t1 : là thời gian âm thanh truyền từnguồn âm đến hai tai, căn cứ vào t và chênh lệch, tai người có thể phân biệtđược chính xác phương hướng của nguồn âm

+ Che lấp của đầu và hiệu ứng phản xạ Do cản trở và che lấp của đầu tạonên sự sai khác tần số âm thanh của hai tai Che lấp của âm thanh là hiện tượngmột âm thanh bị một âm thanh khác che phủ, hiện tượng phạm vi nghe của một

âm thanh do tác dụng che lấp của một âm thanh khác được nâng cao gọi là hiệuứng che lấp

j) Vị giác và khứu giác

Khí quan vị giác chủ yếu là các hạt trên đầu lưỡi, các chất bị dịch nước bọthoà tan kích thích các hạt này tạo nên vị giác Vị giác có ngọt, chua, đắng, mặn,các loại vị khác do 4 loại vị trên hợp thành Đó là học thuyết của Henning đưa

ra Tuy rất đơn giản, trừ vị cay và vị chát, các vị khác có thể sử dụng học thuyếtnày để giải thích

Khí quan khứu giác là các tế bào khứu giác trong mũi Con người có thểphân biệt hàng nghìn loại khí vị, vì số lượng quá nhiều, đến nay vẫn chưa cóphương pháp phân loại lý tưởng

Ngửi liên tục thời gian dài một loại khí vị, người ta sẽ dần dần ngửi khôngthấy loại khí vị này, đó là hiện tượng thích ứng của khí quan cảm giác, cũng còngọi đó là mệt mỏi trung khu khứu giác Vì thế muốn người ngửi được mùi thơmdài, phải tiếp xúc mùi thời gian gián đoạn hoặc thay đổi nồng độ

k) Cảm giác của da

Cảm giác của da cũng là cảm giác rất quan trọng của người Ba loại cảmgiác của da là xúc giác, cảm giác nhiệt độ và cảm giác đau Xúc giác được tạonên do các kích thích cơ học rất yếu tác dụng lên các cơ quan xúc giác ở lớp damỏng; còn áp giác (cảm giác bị ép) thì do các kích thích cơ học tương đối mạnhlàm biến dạng các tế bào ở lớp da sâu tạo nên Chúng được gọi chung là xúcgiác Người ta lợi dụng xúc giác để phán đoán hình dạng vật thể, kích thước và

độ cứng… độ nhạy cảm của con người phụ thuộc vào vị trí

Cảm giác nhiệt độ chia thành hai loại: cảm giác lạnh (lãnh cảm) và cảmgiác nóng (nhiệt cảm) Hai loại cảm giác nhiệt độ do bộ phận cảm giác nhiệt độkhác nhau tạo nên Khí quan cảm nhận nhiệt (nóng) ở dưới da, khi nhiệt độ lớnhơn 30 0C bắt đầu các xung động hưng phấn, ở 470C cao nhất Khí quan cảmnhận nhiệt độ phân bố ở các vị trí khác nhau trên da, hình thành điểm nóng và

điểm lạnh, điểm lạnh nhiều hơn điểm nóng Số lượng điểm lạnh và điểm nóngtrong mỗi cm2 thay đổi theo vị trí, thường khoảng 0 - 3 điểm nóng /cm2, điểmlạnh 6 – 23 điểm /cm2 Khi liên tục bị nóng, lạnh kích thích, cảm giác nhiệt độ sẽxuất hiện hiện tượng thích ứng Khi lựa chọn vật liệu trong thiết kế trang sức nộithất, đồ mộc và tiếp xúc với người, phải xem xét hiện tượng sinh lý cảm giácnhiệt độ của cơ thể người, chọn vật liệu có hệ số dẫn nhiệt nhỏ, như thế sẽ nângcao cảm giác dễ chịu khi tiếp xúc.

Cảm giác đau (thống giác) cũng là một loại cảm giác của da Trong các tổchức khí quan có một số đầu dây thần kinh tự do đặc biệt, dưới kích thích nhấtđịnh sẽ tạo ra cảm giác đau Vị trí những đầu dây thần kinh này phân bố ở da gọi

là điểm đau Trong mỗi cm2 có khoảng 100 – 200 điểm đau, toàn bộ bề mặt dacủa người có khoảng 1 triệu điểm đau Cảm giác đau có ý nghĩa sinh vật học vôcùng quan trọng, vì nó có thể báo động để con người có thể tránh được vật kíchthích, đó là thể hiện bản năng phòng vệ của con người

l) Cảm giác bản năng

Khi con người tiến hành các hoạt động thao tác, không dựa vào thị giác,xúc giác, có thể đồng thời thu được tín hiệu vị trí của 4 chi, đặc tính này gọi làcảm giác bản năng Hệ thống cảm giác bản năng có thể chia thành 2 mặt: thứnhất là hệ thống tiền đình, tác dụng của nó là giữ cho tư thế người cân bằng; thứhai là hệ thống cảm giác vận động, thông qua hệ thống này thu được vị trí tươngđối giữa 4 chi và các vị trí khác nhau trên cơ thể Bộ phận cảm giác vận động có

ba loại: một là loại tổ chức hình thoi dệt của cơ bắp, hai là loại hình thoi dệttrung gian; ba là những miếng nhỏ trong khớp rất nhạy cảm với áp lực Các bộphận cảm nhận này cho cơ, gây nên độ giãn nở, từ đó không cần dùng mắt cóthể cảm giác được vị trí tương đối của tứ chi Khi nghiên cứu về hệ thống thaotác, loại cảm giác bản năng này rất quan trọng, cách đánh số theo thứ tự vị trí làlợi dụng dụng đặc tính này của người Thí dụ, bộ phận côn, phanh ô tô có quan

hệ rất chặt chẽ Khi lái xe tiến hành thao tác, chân thao tác chuyển dịch giữa bànđạp phanh và ga, không cần thị giác, chỉ thông qua cảm giác bản năng để thựchiện Nếu mất cảm giác bản năng, không thể hoàn thành thao tác chính xác

2 Hệ thống thần kinh

a) Hệ thống thần kinh đầu mút

- Hệ thống thần kinh đầu mút và tuỷ sống: Truyền thông tin giữa thần kinhtrung khu và các bộ phận của cơ thể là hệ thống thần kinh đầu mút Theo phânloại hình thái có thần kinh não và thần kinh tuỷ sống; từ công năng phân thành

hệ thống thần kinh tính động vật và hệ thống thần kinh tính tự luật Tuỷ sống làchất trạng thái cột trong cột sống, cột sống do 32-35 đốt xương sống tạo thành

Từ hai phía của tuỷ sống tách ra 31 đôi thần kinh tuỷ, đầu 8 đôi, ngực 12 đôi,cạnh sườn 15 đôi, xương cụt 1 đôi… thần kinh não có 12 đôi, chủ yếu phân bố ởđầu

- Đặc tính của hệ thống thần kinh tự luật hệ thống thần kinh tự luật còn gọi là

hệ thống thần kinh tự chủ hoặc hệ thống thần kinh tính thực vật Nó được tạothành do thần kinh giao cảm và thứ giao cảm, chi phối các tổ chức và khí quannội tạng, mạch máu, thận… Chi phối và tác dụng của thần kinh tự luật xem bảng2-2

Bảng 2-2: Chi phối và tác dụng của thần kinh tự luật

Khí quan chi phối Hệ thống thần kinh

giao cảm

Hệ thống thần kinh thứ giao cảm

Tăng lên

Ức chếGiảm xuốngGiảm xuốngTăng cườngHoạt động

Tim đập chậm lạiMạch máu giãn raGiảm xuốngGiảm xuốngTăng cườngTăng lênTăng lênKhống chếNghỉMột tổ chức hoặc một khí quan thường chịu song trùng chi phối của thầnkinh giao cảm và thứ giao cảm Thần kinh giao cảm có tác dụng gây cơ năng,thần kinh thứ giao cảm gây tác dụng khống chế Như vậy, tổ chức khí quan đạtđược trạng thái ổn định Nếu một loại nào đó không điều chỉnh được, con người

ở trạng thái bị bệnh Thường thì thần kinh giao cảm là loại hình hoạt động, nónâng cao khả năng hoạt động của thân thể, nâng cao khả năng phòng vệ sự cố;

hệ thống thần kinh thứ giao cảm là loại hình nghỉ, nó khống chế hoạt động của

hệ thần kinh giao cảm

b) Hệ thống thần kinh trung khu

Hệ thống thần kinh trung khu do thần kinh não và thần kinh tủy sống tạothành Trên hình thức não người chủ yếu do đại não, não giữa, trung não, nãocầu và tiểu não tổ thành (Hình 27)

Hình 2-7 Cấu tạo cơ bản của não người

Não giữa nằm giữa hai bán cầu đại não, chủ yếu bao gồm khâu não và hạkhâu não Não là trung khu của hệ thống thần kinh của toàn bộ cơ thể người, lớp

vỏ đại não là bộ tư lệnh cao nhất Lớp vỏ đại não có các vùng gia công chuyêndùng các thông tin của các khí quan thu nhận cảm giác Trong vùng này tiếnhành tổng hợp, phân tích, đưa ra các quyết sách khống chế điều tiết người Hệthống thần kinh trung khu do ba hệ thống điều tiết tổ thành: (1) Phản xạ cần thiết

để tiến hành duy trì sự sống, cơ năng điều tiết hệ thống não – tuỷ sống; (2) Hệthống biên của đại não tiến hành bản năng, hành vi tình cảm; (3) Lớp vỏ mới củađại não tiến hành các hành động phán đoán tư duy cao cấp

- Hệ thống não – tuỷ sống Công năng của hệ thống não tuỷ sống là hoạtđộng phản xạ của thần kinh động vật và tác dụng điều tiết của thần kinh tự luật.Hoạt động phản xạ chia thành phản xạ tư thế và hoạt động phòng ngự, hoạt động

có tác dụng chủ yếu thứ nhất là các tổ chức sâu (cơ, gân…) và cơ giãn nở; phản

xạ phòng ngự là cảm giác đau và co cơ Thí dụ, khi tay chạm vào vật nóng, tựnhiên co lại do cảm giác phòng vệ, cảm giác đau và co cơ tạo ra Khi khí quản

có vật lạ, tạo ra hoạt động ho, đó cũng là một loại phản xạ phòng ngự

- Hệ thống biên của đại não Hệ thống biên của đại não bao gồm lớp vỏ cũ,

và hạ khâu não, có liên quan mật thiết đến cơ năng gọi là hệ thống biên đại não

Hệ thống biên đại não có quan hệ mật thiết với xung động tính bản năng, nhưthực dục, tình dục, quần thể dục… đều do hệ thống này khống chế Những xungđộng bản năng này sau khi được hạ khâu não cảm nhận truyền đến hệ thống biênđại não, phán đoán, quyết định bắt đầu và kết thúc xung động Cáu gắt tính xungđộng, thường sản sinh trong hạ cân não, nhưng những hành động công kích vàchạy trốn ở mức cao hơn là kết quả tác dụng tổng hợp của toàn bộ hệ thống biên

Tiểu não

Bán cầu đại não

Bán cầu đại não

Trung não

Cột sống

Tuỷ sống

Não cân

Thể thuỳ

Cầu não

- Lớp vỏ mới đại não Bề mặt bán cầu đại não do rãnh trung tâm và nếp nhănngoài chia đại não thành 4 bộ phận: lá đỉnh, lá trán, lá thái dương và lá chẩmnhư hình 2-8.

Hình 2-8 Cấu tạo cơ bản của bán cầu đại não người.

Bộ phận phía trước của rãnh trung tâm và nếp nhăn ngoài là khu tư duy,phán đoán và quyết sách, nó thuộc bộ phận đưa ra; bộ phận sau là bộ phận thôngtin đưa vào Theo công năng, bán cầu đại não chia ra khu cảm giác, khu vậnđộng và khu liên hợp Khu ký ức ở lá thái dương

Tin tức của khu cảm giác thấu xạ khu ký ức sau khi đối chiếu nhận thức với

ký ức đã qua, lại đến lá trán Ở lá trán tiến hành quyết định ý chí, sau đó đến khuvận động tiến hành sắp xếp thứ tự hành động và chấp hành

Trong khu ký ức, chủ yếu ở khu hải mã và lá trán của lớp vỏ bên trái phânthành ký ức ngắn hạn và ký ức dài hạn Cơ chế của hai loại này có khác nhau đôichút, ký ức ngắn hạn là phản ánh của đường về thần kinh, còn ký ức dài hạn liênquan đến tính dẻo của đơn nguyên thần kinh và RNA phương diện sinh hoá, tuynhiên tình huống chi tiết về cơ chế của ký ức vẫn chưa hoàn toàn biết rõ

Bán cầu trái, phải của não người khác nhau, khu ngôn ngữ phần lớn ở báncầu trái Bán cầu trái có năng lực phân tích tư duy đặc biệt, năng lực nhận biếtkích thích của bán cầu phải đối với thị giác, thính giác hơn bán cầu trái Bán cầuphải nhạy cảm hơn đối với âm nhạc, hội hoạ

II HỆ THỐNG VẬN ĐỘNG

Hệ thống vận động là hệ thống khí quan để cơ thể hoàn thành các động tác

Do xương, khớp và cơ tổ thành Các xương thông qua các khớp liên kết thành hệthống xương Đầu xương dưới tác dụng co hoặc duỗi của cơ, quay xung quanhkhớp hoàn thành các loại động tác Vì thế trong quá trình vận động, xương làcánh tay đòn của vận động, khớp là trụ quay, cơ bắp là động lực

1 Hệ thống xương

Rãnh trung ương

Khu cảm giác bình thường

Khu sáng tạo tư duy

Lớp nhăn cạnh ngoài Khu ký ức

Khu thị giác

Khu vận động

Khu thính giác

Lá đỉnh

Lá trán

Các xương của toàn bộ cơ thể thông qua khớp cấu thành hệ thống xương.Hình dạng của các xương rất khác nhau, chúng có thần kinh và mạch máu Toàn

bộ cơ thể có 206 khúc xương Phân thành xương mình, chi trên, chi dưới và hộp

sọ Hệ thống xương ngoài công năng hoàn thành động tác, còn có cơ năng đỡthân thể, bảo vệ nội tạng, não và tuỷ sống tạo máu Những chỗ lồi có thể sờ móđược trên bề mặt cơ thể, trong đo cơ thể người, các chỗ này thường được lợidụng làm điểm chuẩn để đo

Cột sống rất quan trọng trong hệ thống xương, nó gồm 32 –35 đốt xươngsống tạo nên, trong đó xương cổ gồm 7 đốt, xương ngực gồm 7 đốt, thắt lưng 5đốt và xương cụt từ 3 – 6 đốt Trong lĩnh vực Ergonomics, quan hệ giữa tư thếtác nghiệp và vận động của cột sống ảnh hưởng trực tiếp đến chịu đựng sinh lý

và hiệu quả tác nghiệp, thiết kế đồ mộc và tư thế của cột sống có quan hệ vôcùng chặt chẽ, vì thế nghiên cứu về mặt này cũng tương đối nhiều, thí dụ: khinâng vật nặng từ dưới đất lên, so sánh tư thế đầu gối gập về phía trước với tư thếkhông gập đầu gối, cánh trên ảnh hưởng nhiều đến cột sống, lại lấy ví dụ, tư thếngồi ngả về phía trước và tư thế ngồi tựa, cánh trên ép lên cột sống nhiều, vì thế

tư thế không bình thường thường dẫn đến bệnh

Cánh tay đòn xương được hình thành dưới tác dụng qua lại giữa cơ vàkhớp, nó có cùng tham số và nguyên lý với cánh tay đòn trong cơ khí Chủ yếu

có ba loại hình: (1) Cánh tay đòn cân bằng Điểm đặt ở giữa điểm trọng tâm vàđiểm lực, tương tự như nguyên lý cân, như hình 2-9a Cánh tay đòn tiết kiệmlực, trọng điểm đặt giữa điểm lực và điểm đỡ, hình 2-9b; (2) Cánh tay đòn tốc

độ, điểm lực ở giữa trọng tâm và điểm đỡ, hình 2-9c

Hình 2-9 Cánh tay đòn xương cơ thể người

Khi thiết kế thao tác phải xem xét đến những đặc tính này của cánh tay đònxương, và vận dụng nguyên lý đẳng công tiến hành xem xét Tức là tìm kiếm lựclớn, tốc độ nhỏ; tốc độ lớn thì lực nhỏ vì công suất bằng nhau

dưới tiền đề hiểu rõ cơ bắp và xương người, kích thước đồ mộc thiết kế phù hợpvới đặc tính giải phẫu học cơ thể người Dưới đây xin giới thiệu đơn giản trithức liên quan của hệ thống cơ.

a) Tri thức cơ bản của cơ

Tổ chức cơ chia thành cơ ngang (cơ xương và cơ tim) và cơ trượt phẳng.Đối tượng nghiên cứu của Ergonomics thường là cơ xương Do sự co giãn của

cơ xương có thể tiến hành tuỳ theo ý của người, vì thế còn gọi là cơ tuỳ ý Đầucủa hai xương có gân nối khớp liền với xương Co dãn của cơ làm cho xươngquanh khớp vận động Cơ làm cho xương vươn ra, gập lại gọi là cơ dãn và cơgập Chỉ lệnh vận động của cơ do tế bào thần kinh và các sợi  liên quan tiếnhành truyền đạt

Cơ năng của cơ chia thành cơ nhanh (FT) và cơ chậm (ST) Cơ nhanh corút nhanh, dễ mệt mỏi; cơ chậm thì ngược lại Cơ có hai màu trắng và đỏ, cơtrắng có nhiều cơ nhanh; còn cơ đỏ có nhiều cơ chậm Vì thế cơ trắng thườnggọi là cơ nhanh, cơ đỏ là cơ chậm Cơ đỏ ở lớp sâu trong cơ, chủ yếu có tácdụng đảm bảo tư thế…; còn cơ trắng ở lớp mặt có tác dụng tạo các động tácnhanh tinh xảo

Cơ chế co cơ có rất nhiều học thuyết, trong đó học thuyết trơn được nhìnnhận phổ biến Tức là các sợi cơ sau khi các tín hiệu điện kích thích truyền đếncác bó thần kinh sản sinh trơn gây lên co rút kiểu cơ học, giải phóng năng lượng.Trong cơ hoặc trên bề mặt có thể đo được hiện tượng phóng điện khi co rút, gọi

là điện đồ cơ (EMG) Ở Ergonomics, điện đồ cơ thường được dùng để đánh giáchất lượng tư thế tác nghiệp, cường độ lao động, kích thước đồ mộc Phươngthức co rút của cơ có co rút căng đều và co rút dài đều Co rút căng đều là khi corút lực căng không đổi, chiều dài không đổi; co rút dài đều thì chiều dài khôngđổi, lực căng thay đổi Trên thực tế, một động tác hoàn thành thường do tổ hợpcủa cả hai loại trên

b) Lực cơ

- Lực cơ do cơ co rút tạo ra Độ lớn của nó quyết định bởi số lượng sợi cơ,thể tích, tính chất, chiều dài trước co rút, trạng thái hưng phấn của trung khuthần kinh Mỗi cm2 sợi cơ bắp của người tạo ra lực khoảng 60 – 100 N

- Lực nắm Lực cơ thay đổi theo người, lực nắm cũng như vậy Giá trị trungbình xem bảng 2-3

Bảng 2-3 Quan hệ giữa lực nắm với giới tính và tuổi

Nữ phải 180 220 250 280 290 300 310 330 320 330

- Lực cơ lưng Khi đầu gối duỗi ra, lưng cong xuống, hai tay giơ thẳng lên,lực kéo lớn nhất gọi là lực cơ lưng Trên thực tế do lực của các cơ lưng, cánhtay, chân quyết định Bảng 2-4 là phạm vi của lực cơ lưng

Bảng 2-4 Lực cơ lưng (N)

Tuổi

Giá trị trung bình Phương sai

Giá trị trung bình Phương sai

92101140193196208220

421464563637674723744

677784117127127124

- Tác nghiệp và lực cơ Lực cơ là nguồn

động lực của các loại động tác và duy trì các

tư thế của người Làm thế nào để phát huy có

hiệu quả lực cơ, giảm mệt mỏi của cơ, nâng

cao hiệu suất, đó là một trong những đề tài

của Ergonomics Động tác duỗi gập của khớp

khuỷu tay phổ biến nhất trong tác nghiệp sản

xuất Độ lớn và sự khác nhau của cơ co, cơ

duỗi vô cùng quan trọng khi thiết kế tác

nghiệp Trong thiết kế nội thất kiến trúc và đồ

mộc, phải xem xét các loại tư thế tác nghiệp,

hình 2-10 là quan hệ giữa lực và góc cánh tay

ở tư thế đứng, ở khoảng 700, lực lớn nhất

Khi ở tư thế ngồi, lực kéo và đẩy của

cánh tay ở các góc độ và các hướng khác nhau

cũng khác nhau Hình 2-11 là phương hướng

và góc độ dùng lực ở tư thế ngồi

Hình 2-10 Góc cánh tay và

lực căng tay

Hình 2-11 Lực thao tác của cánh tay ở tư thế ngồi

Bảng 2-5 là lực kéo và lực đẩy ở các hướng và các góc Từ các hình vàbảng trên cho biết dùng lực hướng lên trên lớn hơn xuống phía dưới; dùng lựchướng vào bên trong lớn hơn hướng ra ngoài

Bảng 2-5 Lực kéo và lực đẩy ở các hướng ở tư thế ngồi (N)

Kéo (về phía sau) Đẩy (về phía trước)

516498418356285

530542462391280

1861341169898

223187160160152

560494440369356

614547458383409

Hướng lên phía trên Hướng xuống phía dưới

Trong Trong

Ngoài Ngoài

Dưới

Kéo

Đẩy Trên

191249267249218

5880939380

768911611689

156182227218205

182209258236227

191209200213222

222240236222231

3636454545

6267677176

133129133147142

151147151165187

3 Tốc độ động tác và tần suất của cơ thể

Tứ chi của cơ thể không ngừng vận động, tốc độ của động tác có giới hạn.Thiết kế tác nghiệp phải xem xét loại đặc tính này của người, không thể vượtquá giới hạn của người Do tốc độ co rút của cơ khác nhau, vì thế tốc độ độngtác và tần suất của các chi cũng khác nhau, bảng 2- 6 là các số liệu tham khảotốc độ động tác và tần suất của các bộ phận cơ thể dùng khi thiết kế

Bảng 2-6 Giới hạn tốc độ động tác và tần suất của các bộ phận của cơ thể

Vị trí thao tác của cơ thể

Giá trị giới hạn thiết kế tốc độ động tác và tần

Duỗi gập của tay (lần/s) 1-1.2

Quay tay quay hoặc đĩa

Chuyển động của cơ thể (lần/s) 0.72-1.62

Tần suất giới hạn của phổ chấn

động lớn nhất của tay khống

chế (Hz)

0.8

Ghi chú: Số liệu ở trên là những giá trị mà khi thiết kế không được vượt quá, và

giá trị giới hạn sinh lý của động tác không phải cơ thể người

4 Thời gian phản ứng

Thời gian phản ứng là một trong những chỉ tiêu biểu thị tính nhạy bén(nhanh nhạy) Nó là tổng thời gian cần thiết để các kích thích từ bên ngoài thôngqua khí quan cảm giác của cơ thể, hệ thống thần kinh truyền đến trung khu đạinão sau khi gia công, đại não phát chỉ lệnh lại do hệ thống thần kinh truyền đến

bộ phận hiệu quả làm cho cơ co rút gây ra động tác

RT = t1 + t2Trong đó: t1 - Thời gian phản ứng tri giác

t2 - Thời gian động tác (khi cơ dãn)Thời gian phản ứng chịu ảnh hưởng của rất nhiều nhân tố như: trạng thái tưthế của cơ thể, trạng thái mạnh khỏe của cơ thể, tính chất của đối tượng phảnứng, môi trường ở nơi đó (ánh sáng, tiếng động…) …

a) Các nhân tố ảnh hưởng đến thời gian phản ứng

- Ảnh hưởng của khí quan cảm giác Thời gian phản ứng của các khí quankhác nhau, bảng 2-7 là thời gian phản ứng của một số khí quan Cùng một khíquan, có thời gian phản ứng khác nhau đối với kích thích có tính chất khác nhau,đồng thời mệt mỏi cũng ảnh hưởng rất lớn đến thời gian phản ứng

Bảng 2-7 Thời gian phản ứng của các loại khí quan

Bảng 2-8 Thời gian phản ứng của người đối với các loại tín hiệu kích thích

Tín hiệu kích thích Thời gian phản ứng trung bình (ms) Khi cường độ yếu Khi cường độ mạnh

- Ảnh hưởng của độ rõ ràng (độ nét) và tính có thể nhận biết của kích thích

Độ so sánh giữa tín hiệu kích thích và môi trường cũng là nhân tố chủ yếu ảnhhưởng đến thời gian phản ứng So sánh càng rõ ràng, thời gian phản ứng càngngắn Tính nhận biết cũng như vậy Thời gian cần thiết để nhận biết một loại từtrong một số đối tượng kích thích có liên quan đến số lượng của đối tượng,ngoài ra thời gian kích thích cũng có ảnh hưởng đến thời gian phản ứng Vì thế,trong tác nghiệp yêu cầu tốc độ phản ứng nhanh, nên cố gắng loại bỏ nhiễu,giảm tính phức tạp của lựa chọn, và cho thời gian kích thích nhất định Bảng 2-9đến 2-11 cho thấy ảnh hưởng của các nhân tố này

Bảng 2-9 Ảnh hưởng của thời gian kích thích của ánh sáng đối với thời gian phản ứng

Thời gian kích

thích của ánh

sáng (ms)

n 12mm

đoạn10mm/đoạ

là 100, thì (1) là 123, (3) là 102, (4) là 128, (5) là 129 Ngoài ra khoảng cáchduỗi tay cũng có liên quan đến thời gian phản ứng và tốc độ động tác

Hình 2-12 Phương hướng động tác của tay và thời gian phản ứng

(Số trong hình vẽ là thời gian phản ứng)

Thời gian phản ứng rất khó xác định được một giá trị chính xác vì các nhân

tố ảnh hưởng đến nó quá nhiều Chỉ cần một nhân tố ảnh hưởng thay đổi nhỏ,thời gian phản ứng sẽ thay đổi Trong lĩnh vực Ergonomics, khi thiết kế nêntham khảo giá trị trung bình hoặc giá trị lớn nhất rồi cộng thêm một hệ số antoàn nhất định Thời gian phản ứng thông qua huấn luyện cũng có thể nâng cao.Thời gian phản ứng vô cùng quan trọng trong Ergonomics, an toàn công trìnhhọc Như khoảng cách giữa các xe trên đường cao tốc là một thí dụ điển hình.Khoảng cách giữa các xe chạy phải thoả mãn biểu thức sau, nếu không rất dễxảy ra đâm xe

RT V + D1 < DTrong đó: RT - Thời gian phản ứng

V - Tốc độ xe

D1 - Khoảng cách dịch chuyển theo quán tính sau khi hãmphanh

D - Khoảng cánh giữa các xe

Rất nhiều học giả nước ngoài còn tiến hành rất nhiều nghiên cứu thời giancần thiết để rẽ phải và rẽ trái, nhằm xác định ảnh hưởng của chuyển phươnghướng đến thời gian động tác, nó có ý nghĩa chỉ đạo cho thiết kế đường tránhnạn Vì thế, khi thiết kế nội thất kiến trúc và đồ mộc cần nghiên cứu ảnh hưởngcủa môi trường và kích thước đến thời gian phản ứng của cơ thể, thiết kế đượcmôi trường phù hợp với sinh hoạt, làm việc và nghỉ ngơi của cơ thể người

III HỆ THỐNG TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG

1 Dinh dưỡng và trao đổi

Khi cơ thể duy trì sự sống phải thông qua tiêu hoá hấp thụ các chất dinhdưỡng, đồng thời loại bỏ các chất không cần thiết, quá trình này gọi là trao đổi.

Cơ thể hấp thụ vật chất từ bên ngoài nhờ hệ thống tiêu hoá và hệ thống hô hấp.Vận chuyển dinh dưỡng nhờ hệ thống tuần hoàn Các chất dinh dưỡng ở trongcác khí quan tương ứng sau khi phân giải được máu đưa đến các tổ chức của cơthể Các chất dinh dưỡng khi chuyển hoá thành năng lượng cần ôxy Năng lượng

do ATP cộng với nước, Enzim phân giải thành ADP và P giải phóng ra Dướiđây giới thiệu qua 3 loại dinh dưỡng chính

a) Đường

Từ quan điểm sản sinh năng lượng, đường là quan trọng nhất Các phảnứng hoá học mà nó trải qua phần lớn giống chất béo, Albumin Sau khi đườngtrong thực phẩm bị hấp thụ và tiêu hoá, phần lớn dưới hình thức đường gốc dựtrữ ở trong gan và cơ Trong điều kiện không có ôxy, đường gốc dự trữ biếnthành axit Galactic và giải phóng năng lượng; khi có đầy đủ ôxy, thông quanhàng loạt quá trình phức tạp TCA biến thành nước, CO2 và giải phóng nănglượng, lại thúc đẩy hợp thành ATP Axit Galactic khi có ôxy tiến hành hoànnguyên

b) Chất béo

Chất béo hấp thụ dưới hình thức axit béo và đường gốc, sau đó lại phân giảithành năng lượng và các loại chất liệu của các tổ chức của cơ thể Axit béo vàđường dưới hình thức axit béo trung tính tạm thời ở các tổ chức dưới da, khi cầnthiết thì rút ra Chất béo lại phân giải thành axit béo Glycerol, sau quá trìnhGlycerol tham gia phản ứng phân giải đường (phản ứng không có ôxy) tạo thànhđường nguyên, sau đó tiến hành quá trình phân giải giống như đường Axit béothông qua quá trình ôxit hoá  phức tạp tiến vào chu trình kín TCA tiến hànhphân giải

là hô hấp tổ chức Nhưng hô hấp thường gọi là hô hấp phổi

Vận động hô hấp chỉ vận động có tiết tấu khi không khí vào phổi Nó đượctạo ra do vận động của ngực và co rút dãn nở của màng phổi Hô hấp vận độngcủa các cơ hô hấp dẫn đến màng phổi mở rộng hoặc thu nhỏ gọi là hô hấp kiểumàng phổi; hô hấp do vận động lên xuống của màng phổi tạo ra gọi là hô hấpkiểu bụng Khi yên tĩnh, hô hấp kiểu bụng là chủ yếu

- Lượng sống của phổi và năng lực thông khí Lượng hô hấp khi bình tĩnhthường khoảng 500ml, gọi là lượng khí ướt Khi lượng khí hít lớn nhất toàn bộdung lượng trong phổi gọi là dung lượng tổng, nó là tổng lượng hít vào (lượngsống của phổi) và lượng dư trong phổi khi lượng hít vào lớn nhất Lượng ôxycần trong mỗi phút gọi là lượng ôxy cần thiết, lượng ôxy tiêu hao trong mỗi đơn

vị thời gian gọi là lượng ôxy tiêu hao (Vo2); lượng ôxy hít vào qua hệ thống hôhấp trong một đơn vị thời gian gọi là lượng ôxy hít Lượng ôxy hít vào và lượngôxy tiêu hao trong tình huống bình thường có thể coi như bằng nhau, đều dùng

Vo2 biểu thị Ergonomics thường dùng nó để đánh giá cường độ tác nghiệp Môitrường và tư thế ngồi khác nhau lượng ôxy tiêu hao cũng khác nhau

- Trao đổi không khí (lượng khí phổi thay đổi) O2 và CO2 thông qua màngcủa các nang phổi và mạch máu nhỏ bao quanh nó tiến hành trao đổi khí, quátrình này gọi là quá trình toả khắp Lượng khí thông qua trong 1 phút, một đơn

vị chênh áp gọi là năng lực toả khắp của phổi Trong phổi thực tế, chênh áp của

O2 khoảng 8KPa; CO2 khoảng 0.8KPa (Bảng 2-12), năng lực toả khắp phổi của

Máu truyền tĩnh

154775101

145766101

5676693

b) Hệ thống tuần hoàn

- Thành phần của máu Dung dịch máu thông qua các mạch máu và các dịch

tế bào của các tổ chức tiến hành trao đổi dinh dưỡng Lượng dung dịch máu toàn

bộ khoảng 6-9% khối lượng cơ thể Tác dụng của dung dịch máu là vận chuyểndinh dưỡng, O2, CO2 và các chất thải, duy trì lượng dịch thể và cân bằng pH.Dung dịch máu do tế bào thành phần có hình (45%), huyết tương thành phầndịch thể (55%) Thành phần tế bào do hồng huyết cầu, bạch huyết cầu và huyếttiểu bản tổ thành Hồng huyết cầu chủ yếu tiến hành vận chuyển O2, CO2 vàđiều tiết pH của dung dịch máu, vai chính của nó là huyết hồng đơn bạch (Hb)

Tỷ lệ dung dịch của hồng huyết cầu trong tổng dung tích dung dịch máu gọi là

tỷ dung (Ht), hồng huyết cầu ở nam giới khoảng 45%, nữ giới khoảng 40%.Lượng Hb khoảng vài gram trong 100 ml, Hb giảm sẽ xuất hiện thiếu máu Bạchhuyết cầu có tác dụng diệt khuẩn, ngăn chặn cảm nhiễm và sản sinh kháng thể

cơ năng miễn dịch Huyết tiểu bản có tác dụng đông máu, ngăn chặn chảy máu

Thành phần chủ yếu của huyết tương trong thành phần dung dịch là: albumin,chất béo, đường, thành phần hữu cơ, thành phần vô cơ và nước.

- Tác dụng vận chuyển Ôxy và máu Một trong những tác dụng quan trọngcủa máu là vận chuyển ôxy, tiến hành theo hai phương thức hoà tan ôxy và kếthợp với Hb Dung dịch máu trong động mạch bình thường có thể hoà tankhoảng 0.3ml ôxy trong mỗi 100ml, còn Hb trong 100ml dung dịch máu có thểkết hợp khoảng 20 ml ôxy

- Cấu tạo và công năng của tim Tim do 250 – 300 cơ tim tổ thành, phải trái

có vách ngăn, trên dưới có van chia ra Trái phải có 4 tâm thất Tác dụng của nógiống như 2 cái bơm, một trong chúng chuyển dung dịch máu tươi từ tâm thấttrái đến tổ chức toàn thân Cái còn lại chuyển dung dịch máu của các tĩnh mạchcủa các tổ chức toàn thân qua tâm thất phải vào phổi

Co bóp của tim do thần kinh tự luật khống chế co rút của tim sản sinh Nhịpđập của tim chịu ảnh hưởng của huyết áp, O2, CO2, tâm lý, thần kinh, cường độvận động Lượng dung dịch máu do tim đẩy ra trong một phút khoảng 4- 5 lít.Khi cơ tim co rút tạo ra co bóp của tim, từ bên ngoài lồng ngực có thể đo đượcđiện thế động tác (tức điện tâm đồ, ECG) Trong y học, thông qua quan sát thayđổi của điện tâm đồ để xác định các loại bệnh của tim Ở Ergonomics, thườngdùng tần suất tim (Heart Rate, HR) để đánh giá cường độ tác nghiệp, tư thế tácnghiệp và môi trường Trong lĩnh vực khoa học thể dục cũng dùng tần suất timlàm chỉ tiêu đánh giá cường độ tập luyện

- Tuần hoàn của dung dịch máu Đường tuần hoàn máu phân thành tuần hoànphân thể và tuần hoàn phổi Tuần hoàn phân thể là quá trình tuần hoàn máu từtâm thất trái đẩy ra sau khi qua động mạch chính đến tổ chức toàn thân, biếnthành dung dịch máu tĩnh mạch từ động mạch lớn trên, dưới chảy vào tâm thấtphải; tuần hoàn phổi là quá trình máu từ tâm thất phải qua động mạch phổi đẩyvào tĩnh mạch thông qua các mao quản phổi biến thành máu động mạch

- Huyết áp Áp suất trong mạch máu gọi là huyết áp Tâm thất trái đẩy rakhoảng 20KPa khi vào khoảng không Huyết áp thường nói là huyết áp độngmạch Áp suất khi co rút của tim gọi là áp suất co rút, khi dãn ra gọi là áp suấtdãn nở, chênh lệch giữa chúng gọi là áp suất mạch Huyết áp bình quân bằng ápsuất dãn nở cộng 1/3 áp suất mạch Ergonomics thường dùng huyết áp làm chỉtiêu sinh lý Song, huyết áp cũng như tim, chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố, khixác định cần hết sức chú ý

3 Hệ thống trao đổi năng lượng

a) Đánh giá trao đổi năng lượng

Năng lượng sản sinh do đồng hoá và dị hoá, phần lớn chuyển thành nhiệtlượng duy trì vận hành bình thường của hệ thống sinh lý; phần còn lại chuyểnthành năng lượng cơ học cần thiết cho chuyển động của cơ và điện năng cầnthiết để hệ thống thần kinh truyền đạt Năng lượng trao đổi có thể tính được từ

lượng ôxy tiêu hao và lượng CO2 thải ra Nhiệt lượng tạo ra mỗi khi tiêu hao 1lítôxy gọi là giá trị nhiệt của ôxy (hoặc giá trị nhiệt), nó có quan hệ với chất bị ôxyhóa, thường đường là 21KJ, mỡ động vật 19.7 KJ, albumin động vật 18.8KJ.Nhưng khi xác định trong Ergonomics thường lấy 21KJ.

Năng lượng trao đổi ít nhất để duy trì sự sống gọi là trao đổi cơ sở Trao đổi

cơ sở mỗi ngày bình quân của người Nhật từ 4185 – 6280KJ, khi ngủ giảm từ 10%, tức là trao đổi ngủ Tỷ lệ trao đổi cơ sở của người Trung Quốc mỗi m2 bềmặt cơ thể 2.5KJ/phút

6-Trong sinh hoạt hàng ngày và sản xuất tác nghiệp, năng lượng trao đổi tănglên, tỷ lệ giữa năng lượng tiêu hao của các loại tác nghiệp với trao đổi cơ sở gọi

là tỷ lệ năng lượng trao đổi tương đối, dùng RMR biểu thị

RMR = (Tổng năng lượng trao đổi của thời gian lao động và phục hồi – tỷ

lệ trao đổi khi yên tĩnh x thời gian lao động và phục hồi)/ Tỷ lệ trao đổi x thờigian lao động

RMR (Relative metabolic rate) do các học giả Nhật bản đề xuất, để đánhgiá cường độ lao động thể lực RMR càng lớn, cường độ lao động càng lớn.Quan hệ giữa lượng năng lượng tiêu hao (Y) và RMR có thể tính như sau:

Y = 4.1855B (RMR +1.2)tTrong đó: Y – Năng lượng tiêu hao (KJ)

B – Tỷ lệ trao đổi cơ sở (Đối với người Trung Quốc mỗi m2

Chủng loại lao động

RMR Chủng loại lao

động

RMR

Mặc quần áo 0.4 Nghỉ đứng 0.4 Đi bộ (80m/min) 2.8

Lên cầu thang 10 Cưa cắt gỗ thủ công 6-7 Ngồi học 0.2 Xuống cầu 2.5 Cưa cắt gỗ bằng cưa 2.5-3 Đánh bóng rổ 12

thang vòng

b) Năng lượng trao đổi khi tác nghiệp và vận động

Khi tác nghiệp và vận động năng lượng cần thiết để cơ co rút là do ATPphân giải trực tiếp thu được Để tác nghiệp liên tục được tiến hành thuận lợi cầnnhanh chóng liên tục không ngừng hợp thành ATP Năng lượng cần để tái hợpthành ATP thu được từ 3 quá trình sau đây:

(1) Phân giải ATP và CP có trong cơ, đó là quá trình không ôxy, không sảnsinh axit Galactic; (2) Quá trình lên men của đường gốc trong cơ, đây là quátrình không ôxy sản sinh axít Galactic; (3) Quá trình ôxy hoá, sau khi đường gốctrong cơ phân giải, trong tình huống có ôxy là quá trình không có axit galacticsản sinh CO2 và năng lượng Nếu giả định cung cấp năng lượng với dung lượng

và tốc độ lớn nhất, tính toán lý thuyết thời gian có thể duy trì cung cấp nănglượng (1) là 10s, (2) là 40s, (3) là rất lớn Nhưng tốc độ cung cấp thì ngược lại.Song, tình huống cung cấp năng lượng với dung lượng và tốc độ lớn nhất là rất

ít Chỉ muốn nói rằng thời gian liên tục của quá trình trên là có giới hạn Vì thế,khi bắt đầu tác nghiệp thuộc quá trình không ôxy, ôxy không đủ khi bắt đầu cầnhoàn trả sau kết thúc (gọi là nợ ôxy) Theo phản ứng hoá học là để hoàn nguyênaxit galactic và đường gốc

c) Phản ứng của hệ thống vận động, hô hấp, tuần hoàn

Vận động tác nghiệp thường được xem là quá trình có ôxy Nói như thế thìtốc độ chuyển ôxy đến xương cơ như thế nào là vấn đề chủ yếu Năng lựcchuyển ôxy có liên quan đến nhiều nhân tố Lượng ôxy lớn nhất mà cơ thể người

có thể hít vào trong mỗi phút gọi là lượng ôxy lớn nhất (Vo2 max.), nó là chỉ tiêutổng hợp để đánh giá năng lực tác nghiệp có ôxy, người lớn thường từ 2-3lít/phút Đánh giá cường độ lao động cũng thường dùng lượng ôxy tiêu haotương đối (% Vo2 max) %Vo2 max là tỷ lệ phần trăm lượng ôxy hít vào trongtác nghiệp trên lượng ôxy hít vào lớn nhất

Khi cường độ tăng lên, quá trình tính galactic không ôxy cũng tham gia vàtiến hành, lúc này sẽ sản sinh rất nhiều axit galactic và CO2 Lượng axit galactictích luỹ cũng là biểu hiện của mức độ mệt mỏi Giá trị giới hạn cường độ tácnghiệp bắt đầu tích luỹ galactic gọi là giá trị không ôxy (Anaerobic Threshold,viết tắt là giá trị AT), nó là một trong những chỉ tiêu quan trọng biểu thị nănglực tác nghiệp của cơ thể AT khoảng 40-70% Vo2 max, nhưng thông qua tậpluyện nặng bền bỉ, AT có thể tăng HR (Tỷ suất tim) cũng thay đổi theo cường

độ, tỷ suất tim cao nhất của người HRmax xấp xỉ 220 / tuổi

Xác định lượng ôxy hít vào tác nghiệp dã ngoại rất khó khăn, khi xác địnhtrước tiên phải có đường cong quan hệ giữa HR và Vo2max, rồi dùng HRmax vàphương pháp ngoại suy tìm Vo2 max Ngoài ra khi tác nghiệp, phân phối máutoàn cơ thể cũng thay đổi Khi tác nghiệp lớn nhất, lượng máu cần thiết của

xương, cơ gần bằng 85% toàn bộ lượng máu, nhưng dung dịch máu của nãothường giữ ổn định.

Cơ nhanh và cơ chậm của các sợi cơ thông qua quá trình lên men củađường gốc của cơ (quá trình không ôxy) và quá trình ôxy hoá để thu năng lượng.Tác nghiệp tốc độ chậm và nhẹ, cơ chậm có tác dụng chính, tác nghiệp nhanhmạnh, cơ nhanh cũng tham gia vào hoạt động Khi tác nghiệp nhẹ chuyển sangtác nghiệp cường độ lớn, cung cấp năng lượng của sợi cơ cũng từ quá trình cóôxy quá độ sang quá trình không ôxy Điểm chuyển đổi này cơ bản thống nhấtvới giá trị AT đã trình bày ở trên Hiện tại và sau này đánh giá năng lực tácnghiệp và quản lý tác nghiệp, chỉ tiêu AT và Vo2max sẽ được ứng dụng rộng rãi

Chương 3PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ERGONOMICS

Đối tượng nghiên cứu của Ergonomics hiện đại liên quan đến các lĩnh vựccủa đời sống con người, vì thế phương pháp nghiên cứu cũng rất đa dạng Từphương pháp thủ công, đến phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô phỏng,phương pháp quan sát hiện trường và phương pháp điều tra… Nội dung nghiêncứu có phương pháp đánh giá đo sinh lý học, phương pháp đánh giá đo tâm lýhọc và phương pháp nghiên cứu giải phẫu bao hàm đo cơ thể người… Căn cứvào đối tượng và mục tiêu nghiên cứu lựa chọn phương pháp nghiên cứu là hếtsức quan trọng Rất nhiều tài liệu và số liệu Ergonomics của nước ta là từ nướcngoài, vì Ergonomics có tính dân tộc và tính địa phương, kích thước cơ thể vàtập quán sinh lý khác nhau, số liệu thiết kế không thể dập khuôn của nước ngoài.Cho nên quyển sách này dành hẳn một chương để giới thiệu phương phápErgonomics, mục tiêu là hy vọng mọi người có thể nắm vững nghiên cứu, thuđược số liệu Ergonomics thích hợp với nhân dân ta Nắm vững phương phápnghiên cứu chỉ đối với người làm nghiên cứu, đối với người làm thiết kế bìnhthường cũng có ý nghĩa thực dụng rất quan trọng, có thể đem lại thuận lợi lớncho các loại thiết kế Thí dụ, đánh giá mức độ dễ chịu của thiết kế nội thất kiếntrúc và đồ mộc có thể dùng phương pháp đánh giá tâm lý học; khi phân tích quátrình động tác tác nghiệp thì dùng phương pháp nghiên cứu thời gian động tác;khi xác định kích thước cơ thể và mức độ chịu đựng sinh lý thì dùng phươngpháp đo cơ thể và sinh lý học Dưới đây xin giới thiệu làm thế nào để dùng sinh

lý học cơ thể, tâm lý học và đo cơ thể… để nghiên cứu Ergonomics

Số liệu cơ thể người là một trong những tài liệu cơ bản quan trọng nhất đểthiết kế kết cấu kiến trúc và thiết kế đồ mộc Khi tác nghiệp thiết kế phải phùhợp với sinh lý và đặc tính của cơ thể người Các loại máy, thiết bị, thiết kế thicông, môi trường, kích thước đồ mộc, không gian hoạt động nội thất,… đều phảicăn cứ vào số liệu cơ thể để tiến hành thiết kế Có như vậy mới đảm bảo côngviệc, nâng cao hiệu quả công việc, giảm sự cố Thí dụ, kích thước ghế ngồi, cửa,lối đi… phải phù hợp với kích thước cơ thể của người sử dụng Nếu không sẽảnh hưởng đến an toàn, sức khoẻ, hiệu suất và không khí sinh hoạt

1 Thuật ngữ cơ bản và dụng cụ đo cơ thể

Đo cơ thể (Anthropometry) phải tiến hành theo các qui định của tiêu chuẩnnhà nước Tiêu chuẩn GB 3975-83 và GB5740-85 là những qui định về thuậtngữ đo cơ thể, hạng mục đo và dụng cụ đo

a) Thuật ngữ cơ bản đo cơ thể người

Tiêu chuẩn nhà nước GB 3975-83 qui định thuật ngữ đo cơ thể ngườitrưởng thành và thanh thiếu niên dùng trong Ergonomics Tiêu chuẩn qui định

số liệu có hiệu phải phù hợp điều kiện dưới đây:

b) Tư thế người bị đo

(1) Tư thế đứng Người bị đo ưỡn ngực thẳng đứng, phần đầu lấy mặt bằngmắt tai định vị, mắt nhìn thẳng về phía trước, vai thả lỏng, chi trên thảthẳng tự nhiên, bàn tay hướng về phía đo, ngón tay tựa vào mặt cạnh củađùi, đầu gối duỗi thẳng tự nhiên, gót chân phải trái khép vào, phía trước mởmột góc khoảng 450, trọng lượng cơ thể phân đều lên 2 chân

(2) Tư thế ngồi Chỉ người bị đo ưỡn ngực ngồi trên mặt phẳng bị điều tiếtđến chiều cao của xương sườn, phần đầu định vị bằng mặt phẳng mắt tai,mắt nhìn thẳng về phía trước, đùi trái phải gần như song song, đầu gối gậpthành góc vuông, bàn chân để phẳng trên mặt đất, tay thả lỏng trên đùi

c) Mặt chuẩn đo

Định vị mặt chuẩn đo cơ thể do 3 trục vuông góc với nhau tạo thành nhưhình 3-1

Hình 3-1 Mặt và trục chuẩn đo cơ thể người

(1)Mặt chính diện Các mặt phẳng qua trục quả rọi và trục tung cùng cácmặt phẳng song song với nó, đều gọi là mặt chính diện

Trục thẳng góc

Cạnh ngoài Dưới

Trước (bụng)

Mặt chính giữa

Mặt nằm ngang

Trục hoành Trục tung Trên

d) Phương hướng đo

(1) Ở hướng trên dưới cơ thể người, hướng phía trên gọi là đo đầu, hướngphía dưới gọi là đo chân

(2) Hướng trái phải cơ thể, hướng giữa mặt chính diện gọi là mặt trong,hướng mặt xa mặt chính giữa mặt chính diện gọi là mặt bên ngoài

(3) Ở tứ chi, phần mà sát với tứ chi gọi là cận vị (vị trí gần), ở phần xa tứchi gọi là viễn vị (vị trí xa)

(4) Ở cánh tay, mặt bên xương quay gọi là mặt quay, xương trụ tay gọi làmặt trụ

(5) Ở chân, mặt xương bắp đùi gọi là mặt bắp đùi, mặt xương bụng chângọi là mặt bụng chân

e) Mặt đỡ và mặc quần áo

Khi đứng ở mặt đất hoặc bục và mặt phẳng khi ngồi cần phải phẳng, ổnđịnh và không bị nén, yêu cầu người bị đo không mặc quần áo hoặc cố gắngmặc ít đồ lót Nam giới nên cởi mayô, nữ nên cởi áo ngực đê đo

f) Điểm đo cơ bản và hạng mục đo

Tiêu chuẩn nhà nước GB 3975-83 qui định điểm đo và hạng mục màErgonomics dùng liên quan đến các tham số đo cơ thể người Trong đó bao gồmphần đầu 16 điểm, 12 hạng mục; phần thân và tứ chi 22 điểm và 69 hạng mục

Tư thế đứng 40 hạng mục, tư thế ngồi 22 hạng mục, tay và chân 6 hạng mục,khối lượng 1 hạng mục Nội dung cụ thể có thể tra trong tiêu chuẩn nhà nước

g) Dụng cụ chủ yếu để đo cơ thể

Đo kích thước cơ thể gồm dụng cụ đo chiều cao, góc vuông, cung, ghế ngồicao, đo bàn chân, thước mềm, cân, đo chiều dày lớp mỡ dưới da

2 Phương pháp đo cơ thể

Phương pháp đo cơ thể có: phương pháp đo, phương pháp chụp ảnh,phương pháp phỏng vấn, phương pháp đo bằng dụng cụ tự động

3 Xử lý thống kê các số liệu đo cơ thể