Эргономика Березкина 2013

ется процесс формирования верхнечелюстной пазухи. В пери­ оде полового созревания форма наружного носа становится постоянной, принимают окончательную форму и пазухи лоб­ ной, решетчатой и клиновидной костей.

В полости носа различают преддверие, покрытое продол­ жающейся кожей наружного носа. Кожа содержит волоски, потовые и сальные железы. Далее преддверие полости носа представляет собой канал, имеющий форму призмы и прохо­ дящий в продольном направлении через кости лицевого скеле­ та. Дном полости носа является твердое небо.

Полость носа перегородкой делится на правую и левую по­ ловины, а перегородка состоит из костной и хрящевой части. Через хоаны полость носа сообщается с носовой частью глот­ ки. Большая часть полости носа представлена носовыми хода­ ми, с которыми сообщаются околоносовые пазухи (воздухо­ носные полости костей черепа). Три носовые раковины (верх­ няя, средняя и нижняя), расположенные на боковых стенках, увеличивают общую поверхность полости носа. Между обра­ щенными внутрь поверхностями раковин и перегородкой носа расположен щелевидный общий носовой ход, а под раковина­ ми - носовые ходы, имеющие соответствующие названия: верхний, средний и нижний. В нижний носовой ход открывает­ ся носослезный проток, в верхний - задние ячейки решетчатой кости и клиновидная пазуха, в средний - средние и передние ячейки решетчатой кости, лобная и верхнечелюстная пазухи.

Полость носа выстлана слизистой оболочкой. В этой части можно выделить две различные по строению и функции ча­ сти: дыхательную и обонятельную.

Дыхательная часть занимает область от дна полости носа до середины средней носовой раковины. Слизистая оболочка дан­ ной области покрыта реснитчатым эпителием и содержит боль­ шое количество желез, выделяющих слизь; кроме того, в под­ слизистой основе находится множество кровеносных сосудов.

Обонятельная область занимает часть слизистой оболочки носа, покрывающую правую и левую верхние носовые ракови­ ны, а также часть средних раковин и соответствующий им от­ дел носовой перегородки. В обонятельной области находятся нервные клетки, воспринимающие пахучие вещества из вды­ хаемого воздуха.

Нос выполняет дыхательную, защитную, резонаторную и обонятельную функции.

101

Дыхательная функция является основной. Нос первым вос­ принимает вдыхаемый воздух, который здесь согревается, очищается и увлажняется.

Защитная функция состоит в реакции рецепторов слизи­ стой оболочки на множество раздражителей внешней среды: химический состав, температуру, влажность, запыленность и др. При воздействии на слизистую оболочку носа раздражите­ лей появляются чиханье, слезотечение. Слеза, поступающая в полость носа через носослезный канал, способствует усиле­ нию секреции слизистых желез и выведению из полости носа раздражающих веществ. В механическом удалении взвешен­ ных во вдыхаемом воздухе веществ важную роль играет рес­ нитчатый эпителий. При колебании ресничек, направленном от входа в нос к носоглотке, происходит перемещение части­ чек, попавших в полость носа. Часть более крупных пылевых частиц задерживается в области преддверия носа волосками, а если взвешенные в воздухе пылевые частицы все же попадают в полость носа, то удаляются из нее со слизью при чиханье или сморкании.

Резонаторная функция обеспечивается наличием воздухо­ носных полостей (полость носа, придаточные пазухи). Неоди­ наковый размер этих полостей способствует усилению тонов голоса различной частоты. Формируясь в голосовой щели, при прохождении через резонаторные полости звук приобретает определенный тембр (окраску).

Обонятельная функция осуществляется благодаря нали­ чию специфических обонятельных рецепторов в полости носа. Рецепторы обоняния расположены довольно глубоко в верхних раковинах носовой полости. Поэтому только неболь­ шая часть содержащихся в воздухе газа или аэрозолей летучих веществ попадает в эту часть носовой полости, вызывая их раздражение. Рецепторы вкуса и обоняния работают вместе: например, если у человека насморк, то он не может полностью ощутить вкус блюда.

В жизни человека запахи играют важную роль, помогая определять доброкачественность пищи, наличие вредных при­ месей во вдыхаемом воздухе. В ряде случаев запах помогает человеку ориентироваться в окружающей обстановке, испы­ тывать удовольствие или отвращение. На обоняние большое влияние оказывают влажность воздуха, его температура, ат­ мосферное давление, общее состояние человека.

102

Многие космонавты, выходившие в открытый космос, от­ мечали уникальный аромат околоземного пространства. Непо­ нятный едкий запах, исходящий от оборудования и скафандра, у разных космонавтов вызывал ассоциации ароматов озона, жареного мяса, нагретого железа и сварочных газов. Ученые полагают, что такой запах мог появиться в космосе из-за высо­ коэнергетических колебаний ионов. По другой теории, его вы­ зывают полициклические ароматические углеводороды, кото­ рые образуются при горении во время гибели звезд. С помощью методов спектрального анализа ученые могут понять, чем пахнет межзвездное пространство. Так, в 2009 г. астрономы заявили, что пылевое облако «Стрелец В2», расположенное в центре Млечного пути, содержит этилформиат. Это вещество источает запах, похожий на аромат малины или рома.

Специфического обозначения запахов нет. Как правило, их называют именами тех объектов, от которых они происходят - например, запах фиалки, запах гари. Как правило, у животных обоняние развито намного лучше, чем у человека, что дает им лучшую возможность ориентации.

На обонятельные ощущения влияют не только специфиче­ ские раздражители, но также и некоторые механические и хи­ мические стимулы. Так, обонятельное ощущение, вызываемое аммиаком, связано с раздражением не только рецепторов обо­ няния, но и рецепторов боли. При длительном контакте паху­ чих веществ с обонятельными рецепторами обычно наблюда­ ется адаптация - понижение обонятельной чувствительности. Чувствительность органа обоняния очень высока, несмотря на удаленность обонятельного рецептора от раздражителя.

Самая известная классификация запаховых веществ на­ зывается «призма запахов» и делит все известные запахи на пять групп: ароматические, гнилостные, пряные, горелые и смолистые.

Для оценки абсолютной чувствительности чаще всего ис­ пользуется количество пахучих веществ в 1 м3 воздуха. В ка­ честве примеров можно привести пороговые концентрации некоторых пахучих веществ, мг/м3:

-этиловый эфир - 5830;

-хлороформ - 3300;

-валериановая кислота - 29;

-этиловый спирт - 20;

-ванилин-0,001.

103

Время реакции человека на обонятельный стимул значи­ тельно длиннее, чем на стимулы других сенсорных модально­ стей, и составляет в среднем 550 мс (от 369 до 1300 мс).

Человек может различать до 2000 запахов, а люди с повышен­ ной обонятельной чувствительностью (например, эксперты пар­ фюмерной промышленности) - более 5000 различных запахов.

Пониженная обонятельная чувствительность человека часто является причиной отравления газовыми смесями, поэтому в газовые смеси, не обладающие запахом, необходимо добавлять специальные пахучие вещества (одоранты), предупреждающие об опасности - так поступают с обычным бытовым газом.

Вкусовой анализатор. Вкусовой анализатор формирует ощущения, возникающие при действии пищевых и непищевых веществ. Основным органом чувств, «заведующим» вкусом, яв­ ляется рот, в котором насчитывается примерно 10 тыс. вкусо­ вых рецепторов. Основу языка составляет поперечно-полосатая мышечная ткань, волокна которой идут в трех взаимноперпен­ дикулярных направлениях. Благодаря этому язык может совер­ шать достаточно сложные движения. Между мышечными пуч­ ками находятся прослойки рыхлой волокнистой соединитель­ ной ткани с сосудами, нервами и скоплениями жировых клеток. Слизистая оболочка верхней и боковых поверхностей языка прочно сращена с мышцами (нет подслизистой оболочки), об­ разована двумя слоями - многослойным плоским неороговевающим эпителием и собственной пластинкой из рыхлой волок­ нистой соединительной ткани, формирующей сосочки языка. Различают четыре основных вида сосочков: нитевидные; гри­ бовидные; листовидные; желобоватые. Вкусовые нейроны за­ канчиваются в клетках, расположенных на бугорках языка, и являются рецепторами вкусовых ощущений. Пища, смоченная слюной, через поры во вкусовом бугорке проходит к вкусовой клетке, возбуждая ее путем непосредственного контакта. Вку­ совая клетка является, таким образом, контактным рецептором в отличие, например, от рецепторов обоняния.

Вкусовые ощущения делятся на горькие, кислые, сладкие и соленые. Все другие виды вкуса - комбинации названных ощу­ щений. Различные типы вкусовых ощущений зависят от раз­ личных рецепторов, которые неравномерно распределены по всей поверхности языка (сладкое ощущается на верхушке язы­ ка, соленое и кислое - по бокам, а горькое - у его основания). Расположение вкусовых рецепторов объясняет существующие обычаи употребления спиртного (вино мы пьем маленькими

104

глоточками, чтобы насладиться его сладостью на кончике язы­ ка, виски или водку глотаем залпом, поскольку рецепторы горе­ чи сосредоточены преимущественно у основания языка).

На вкус влияют температура и давление, а также запах и зрительный образ. Например, если заткнуть нос ватой и завя­ зать глаза, трудно отличить яблоко от сырой картошки - и хру­ стит на зубах, и вкус сладковатый. Центры, отвечающие за чувства обоняния и вкуса, расположены рядом в височных до­ лях головного мозга. Впечатление от еды и напитков мы также получаем, когда ощущаем их деснами и губами, щупаем рука­ ми и видим глазами.

Многие ощущения, которые мы подсознательно считаем вкусовыми, на самом деле являются осязательными. Это рез­ кий вкус газированных напитков, охлаждающий эффект мен­ тола, острые соусы и приправы.

С возрастом вкусовая чувствительность понижается. Это объясняет тот факт, что на старости многие становятся сладкоежками.

Критическая длительность стимуляции меняется в зависи­ мости от вида раздражителя: для того, чтобы вызвать ощуще­ ние сладкого, раздражителям требуется примерно 2 с, ощуще­ ние соленого - 3 с, а ощущения горького и кислого - по 3,5 с.

Абсолютный порог, т.е. минимальная концентрация химиче­ ского вещества, вызывающего ощущение вкуса, значительно от­ личается в зависимости от используемого вещества. Для сахара и соли абсолютный порог ощущений составляет 10~2 г моль/дм3, для соляной кислоты - 10~* г-моль/дм3, для солянокислого хи­ нина - 10'7 г моль/дм3, что биологически оправдано - различ­ ные яды имеют обычно горький вкус.

Анализаторы внутренних органов {висцеральные). Дан­ ные анализаторы воспринимают различные изменения вну­ тренней среды организма, что позволяет нервной системе ре­ гулировать деятельность внутренних органов. Они исследуют химическую среду, механическое давление, температуру; их сигналы могут человеком не осознаваться, но влияют на его настроение и поведение.

Кинестетические анализаторы. Кинестетические анали­ заторы воспринимают раздражения, возникающие в движу­ щихся органах при изменении их положения в пространстве, и находятся в области костей, суставов, скелетных мышц, сухо­ жилий. Они разделяются по способу реагирования на растяже­ ние мышц, их сокращение и положение суставов.

105

Предполагается, что функции кинестетических анализато­ ров выполняют глубинные рецепторы давления.

Без кинестетических ощущений не смог бы развиться ни один двигательный навык, не произошло бы ни одно узнавание «схемы тела», как и восприятие положения тела человека в про­ цессе работы. Благодаря кинестетическим ощущениям человек чувствует нарушение высоты сиденья, положения рабочей по­ верхности, подставки для ног на 8-10 мм. Несоблюдение угло­ вых размеров становится очевидным при их изменении на 1°. Наиболее развиты данные ощущения у художников, скульпто­ ров, работников, занимающихся мелкими деталями. Осязатель­ ные образы формируются на основе синтеза кинестетических и тактильных сигналов - например, на основании ощущения сме­ щения кожной складки на руке, ноге и т.п.

Орган равновесия (вестибулярный аппарат.) Этот орган расположен во внутреннем ухе. Внутреннее ухо - камера с во­ лосками-рецепторами, эндолимфой и отолитами (мелкими кристалликами карбоната кальция). Окончательное его разви­ тие завершается к 10-15 годам. Рецепторы органа равновесия раздражаются при движениях и наклонах головы. Вестибуляр­ ная система в нашем ухе - это часть системы поддержания равновесия тела. Рецепторы предоставляют мозгу информа­ цию о положении и движении нашей головы. Поддержание равновесия тела происходит рефлекторно. У глухонемых ве­ стибулярный аппарат не функционирует. Наклоны головы они ощущают при помощи рецепторов шеи.

Человек привык к движениям в горизонтальной плоскости. Непривычные движения вверх-вниз или из стороны в сторону могут вызвать головокружение. У большинства людей трени­ ровки снимают эту проблему (чтобы не укачивало, не нужно дышать в такт с качкой).

Свойства анализаторных систем человека служат основой для разработки эргономических требований, которые исполь­ зуются при организации самой системы «человек-машина- среда», при организации деятельности человека в данной си­ стеме, проектировании и разработке технических средств и т.д.

Контрольные вопросы

1.Какие существуют виды внимания?

2.Что является причиной возникновения непроизвольного вни­ мания?

106

4. АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Антропометрия - совокупность методических приемов, заключающихся в измерении и описании тела человека в це­ лом и отдельных его частей и позволяющих дать количествен­ ную характеристику их изменчивости.

Антропометрические характеристики и данные о строении тела человека используются для решения широкого круга за­ дач при проектировании, разработке и оценке качества техни­ ческих средств деятельности (машин, производственного и медицинского оборудования, средств транспорта и т.д.), а так­ же при проектировании интерьеров, мебели и изделий куль­ турно-бытового назначения.

Задачи проектирования и оценки человеко-машинных систем нельзя решить простым приложением данных, полученных в классической антропометрии, как и механическим перенесением ее методов на исследования в эргономике и проектировании.

4.1. Историческая динамика антропометрических исследований

Осознание человеком окружающего мира наиболее полно проявлялось в создаваемых им орудиях труда и устройстве своего жилища. Первобытный человек, использовавший не­ удобные орудия труда и охоты и не сумевший обустроить свое жилье, постоянно рисковал жизнью. Поэтому с незапамятных времен человек интуитивно соизмерял создаваемый им пред­ метный мир со своими физическими параметрами и физиоло­ гическими возможностями.

Размеры различных частей тела человека лежат в основе поч­ ти всех дометрических единиц измерения. Это английские дюйм (длина фаланги большого пальца - 2,54 см) и фут (длина средней мужской ступни - 30,48 см), русские вершок (длина верхней ча­ сти указательного пальца - 4,45 см), пядь (расстояние между кон­ цами растянутых большого и указательного пальцев -17,78 см) и локоть (длина локтевой кости - 38—46 см) и др.

Индивидуальные размеры используются и сейчас: напри­ мер, цунь* - расстояние между кожными складками второй фаланги среднего пальца кисти, который необходимо согнуть

* Используется в медицине (точечный массаж, иглоукалывание).

108

так, чтобы он с большим пальцем составлял круг. Длина цуня у каждого человека своя. Она строго индивидуальна и коле­ блется в пределах от 1 до 3 см. У мужчин цунь измеряется на левой руке, у женщин - на правой. Цунь можно также опреде­ лить по поперечному размеру пальцев: указательного - 1 цунь, сложенных вместе указательного и среднего пальцев - 2 цуня, сложенных вместе всех пальцев руки, кроме большого, - 3 цуня. При помощи этих универсальных единиц измерения мастера прошлого создавали не только предметы труда и быта, но и сложные архитектурные сооружения. Протагор из Абдеры, древнегреческий философ, виднейший из софистов, ут­ верждал, что «человек есть норма и мера всех вещей».

Измерения человеческого тела носили не только утилитар­ ный характер. Значение меры, измерения в искусстве очевид­ но. Греки считали красоту доказательством изначальной гар­ монии человека и Вселенной и стремились найти соответствие пропорций человеческого тела пропорциям природы. Среди разнообразия человеческих типов выделялось идеальное тело (для греков это было тело солдата - воплощение мужества и силы). Художники стремились выразить идеальную человече­ скую форму в «каноне» пропорций. Широко известен египет­ ский канон времен фараонов, канон эпохи Птолемея, каноны Древней Греции и Рима. За сто лет до нашей эры Витрувий отмечал в трактате по архитектуре антропоморфный характер колонны: «Греки создали дорическую колонну, следуя пропор­ циям, силе и красоте мужского тела. Затем они придали иони­ ческой колонне утонченность женского тела».

По мнению многих исследователей, связь между архитек­ тоникой здания и человеческим телом наиболее ярко выража­ ется в системе пропорций и симметрии, которые архитектура заимствует у человека. Французский мыслитель Поль Валери (1871-1945) в статье «Евпалинос или Архитектор» раскрывает секрет храма, построенного в честь бога Гермеса: «Никто не знает, что этот утонченный храм - всего лишь математическое изображение одной девицы из Коринфа. Храм точно воспро­ изводит некоторые ее пропорции».

Как известно, термин «пропорция» обозначает математиче­ ское понятие - «равенство между двумя отношениями». Это понятие унаследовано от греков. Сопоставляя пропорции че­ ловека с математической моделью, греческое искусство соот­ носит некоторые геометрические формы с формами человече­ ского тела. Выпуклости и изгибы (контур лица или округлость

109

живота) оценивались по наслаждению, которое они доставля­ ли уму и чувству. Евклид называл пропорцией равнозначность построений. Классическая эстетика, идентифицировавшая принцип красоты с отношениями частей между собой и соот­ ношением последних с целым, покоится на идее пропорций. Выраженная в частях одна и та же пропорция приобретает не­ виданную популярность в эпоху Возрождения, когда влияние искусства Древней Греции было определяющим. Архитекторы того времени попытались приложить пропорции человеческо­ го тела к плану идеального города, о котором мечтали греки. Например, на первой странице архитектурного труда Франче­ ско ди Джорджио Мартини (1439-1501) «План идеального го­ рода» (Библиотека Реале, Турин) была изображена крепость, центральная площадь которой совмещалась с пупком, цер­ ковь - с сердцем, дворец правителя - с головой.

Теоретики эпохи Возрождения считали красоту частью чувственного мира. Знаменитый архитектор и теоретик искус­ ства Леон-Баттиста Альберти (1404—1472), ссылаясь на Ан­ тичность, уточняет классический канон пропорций и полагает, что будет правильно привязать все другие размеры человека к размеру головы. «Поскольку природа, - говорил Альберти, - выставляет мерки человеческого тела на всеобщее обозрение, художнику будет очень полезно сделать над собой усилие и уз­ нать их у самой природы». Именно художники были призваны отыскивать красоту в мире форм. Они внимательно рассма­ тривали, изучали, разбирали тело и повсюду находили числа. Леонардо да Винчи в 1490 г. в работе «Человек Витрувия» по­ мещает человека в квадратуру круга: «Знай, что пупок нахо­ дится посередине между разведенными в разные стороны ру­ ками и ногами... и что рост человека равен расстоянию между разведенными руками».

Поиск взаимоувязанных геометрических отношений меж­ ду различными частями тела приводит Альбрехта Дюрера к изучению пропорций женской фигуры с помощью линейки и компаса. В его «Трактате о пропорциях» (Нюрнберг, 1528) со­ держатся описания более двухсот изученных им моделей, ко­ торые он сопоставлял с греческой обнаженной натурой. Дю­ рер назвал пять канонов пропорций тел мужчины и женщины, но не смог назвать лучшего из них, заметив только, что допу­ стимы все промежуточные. «Человек не в силах постичь выс­

110