Verfügbarkeit: Engineering physiology | Technische Universität München

Engineering physiology: bases of human factors engineering/ergonomics

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Beteiligte Personen:	Kroemer, Karl H. E. 1933- (VerfasserIn), Kroemer, Hiltrud J. (VerfasserIn), Kroemer-Elbert, Katrin E. (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Englisch
Veröffentlicht:	Berlin ; Heidelberg Springer 2010
Ausgabe:	4. ed.
Schlagwörter:	Anthropotechnik
Links:	http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=3452502&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=020701652&sequence=000003&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA
Beschreibung:	Literaturangaben
Umfang:	XXIII, 338 S. Ill., graph. Darst. 24 cm
ISBN:	9783642128820

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adam_text	IMAGE 1 CONTENTS 1 SKELETAL STRUCTURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 THE MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 BONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 CARTILAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 TENDONS AND LIGAMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 ARTICULATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 MOBILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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. . . . 25 FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2 MUSCLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 THE MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 MUSCLE ARCHITECTURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 AGONIST-ANTAGONIST, CO-CONTRACTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 COMPONENTS OF MUSCLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 MUSCLE CONTRACTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 RELATION BETWEEN MUSCLE LENGTH AND TENSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 THE MOTOR UNIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 MUSCLE TWITCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 MUSCLE FATIGUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 ACTIVITIES OF ENTIRE MUSCLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 CONTROL OF MUSCLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 MUSCLE FIBER TYPES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 VII IMAGE 2 VIII CONTENTS STRENGTH OF MUSCLE AND BODY SEGMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 MUSCLE STRENGTH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 INTERNAL TRANSMISSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 BODY (SEGMENT) STRENGTH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 EXERTING STRENGTH WITH THE HAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 STATIC AND DYNAMIC EXERTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 STATIC STRENGTH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 DYNAMIC STRENGTH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 REGULATION OF STRENGTH EXERTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 FEEDFORWARD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 FEEDBACK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 MEASURING MUSCLE STRENGTH . . . . . . . . . . . . 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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3 NEUROMUSCULAR CONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 THE MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ORGANIZATION OF THE NERVOUS SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 BY FUNCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 BY LOCATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 SENSORS AND EFFECTORS OF THE PERIPHERAL NERVOUS SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . 78 THE NERVOUS PATHWAYS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 THE NEURON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 TRANSMISSION OF NERVE SIGNALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 CONTROL OF MUSCLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 ERGONOMIC ENGINEERING TO FACILITATE CONTROL ACTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 NOTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 IMAGE 3 CONTENTS IX 4 ANTHROMECHANICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 THE MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 STRESS AND STRAIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 MECHANICAL BASES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 STATIC EQUILIBRIUM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 DYNAMIC ANALYSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 ANTHROPOMETRIC INPUTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 LINKS AND JOINTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 BODY VOLUMES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 INERTIAL PROPERTIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 LEAN BODY MASS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 LOCATING THE CENTER OF MASS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 MOMENTS OF INERTIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 KINEMATIC CHAIN MODELS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 NOTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 JOURNALS: FOR EXAMPLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5 RESPIRATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 THE MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 ARCHITECTURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 FUNCTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 RESPIRATORY VOLUMES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 MEASUREMENT OPPORTUNITIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 REFERENCES AND FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 6 CIRCULATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 THE MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 BODY FLUIDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 BLOOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 BLOOD GROUPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 FUNCTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 THE LYMPHATIC SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 THE CIRCULATORY SYSTEM OF THE BLOOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 ARCHITECTURE OF THE CIRCULATORY SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 IMAGE 4 X CONTENTS THE HEART AS PUMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 CARDIAC OUTPUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 THE CAPILLARY BED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 HEMODYNAMICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 BLOOD VESSELS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 REGULATION OF CIRCULATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 MEASUREMENT OPPORTUNITIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 REFERENCES AND FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 7 METABOLISM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 THE MODEL: THE HUMAN ENERGY MACHINE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 HUMAN METABOLISM AND WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 ENERGY LIBERATION IN THE BODY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 ENERGETIC REACTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 THE PATHWAYS OF DIGESTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 ENERGY CONTENT OF NUTRIENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 ABSORPTION AND ASSIMILATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 ENERGY RELEASE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 AEROBIC METABOLISM OF GLUCOSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 ANAEROBIC METABOLISM OF GLUCOSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 METABOLISM OF CARBOHYDRATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 METABOLISM OF FAT AND PROTEIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 ENERGY STORAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 ENERGY FOR MUSCLE WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 RELEASE OF ENERGY DURING A STRONG MUSCULAR EFFORT . . . . . . . . . . . . . . . 165 AEROBIC AND ANAEROBIC WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 ENERGY USE AND BODY WEIGHT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 NOTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 8 EXERCISE AND WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 THE MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 CAPACITY FOR PHYSICAL EXERCISE AND WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 DIET AND WEIGHT OBSERVATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 DIRECT CALORIMETRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 INDIRECT CALORIMETRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 IMAGE 5 CONTENTS XI STANDARDIZED TESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 BICYCLE, TREADMILL AND STEP TESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 CHALLENGES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 ENERGY REQUIREMENTS AT WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 PROCEDURES TO CATALOGUE METABOLIC REQUIREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 TECHNIQUES TO ESTIMATE ENERGY REQUIREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 LIGHT OR HEAVY JOBS? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 OVERALL CHANGES IN BODY FUNCTIONS IN RESPONSE TO WORK LOADS . . . . 188 FATIGUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 HUMAN ENGINEERING/ERGONOMICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 NOTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 APPENDIX 1: TECHNIQUES OF INDIRECT CALORIMETRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 APPENDIX 2: RATING THE PERCEIVED EFFORT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 BORG RPE SCALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 BORG CR-10 SCALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 9 THERMAL ENVIRONMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 THE MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 THE HUMAN BODY AS A THERMO-REGULATED SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 THE ENERGY BALANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 ENERGY EXCHANGES WITH THE ENVIRONMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 RADIATION HEAT EXCHANGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 CONDUCTION HEAT EXCHANGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 CONVECTION HEAT EXCHANGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 EVAPORATION HEAT EXCHANGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 HEAT BALANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 REGULATION AND SENSATION OF TEMPERATURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 ACHIEVING THERMAL HOMEOSTASIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 MEASURING BODY TEMPERATURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 ASSESSING THE THERMAL ENVIRONMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 AMBIENT TEMPERATURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 AIR HUMIDITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 AIR MOVEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 RADIANT HEAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 THE COMBINED EFFECTS OF CLIMATE FACTORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 REACTIONS OF THE BODY TO HOT ENVIRONMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 REDISTRIBUTION OF BLOOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 REDUCTION OF MUSCLE ACTIVITIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 IMAGE 6 XII CONTENTS INDICATIONS OF HEAT STRAIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 ACCLIMATIZATION TO HEAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 REACTIONS OF THE BODY TO COLD ENVIRONMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 REDISTRIBUTION OF BLOOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 INCREASED METABOLIC HEAT PRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 HOW COLD DOES IT FEEL? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 INDICATIONS OF COLD STRAIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 ACCLIMATIZATION TO COLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 WORKING IN HEAT OR COLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 EFFECTS OF HEAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 EFFECTS OF COLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 DESIGNING THE THERMAL ENVIRONMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 NOTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 10 BODY RHYTHMS AND WORK SCHEDULES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 THE MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 MENSTRUAL CYCLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 CIRCADIAN RHYTHMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 MODELS OF OSCILLATORY CONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 INDIVIDUAL DIURNAL PERFORMANCE RHYTHMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 SLEEP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 SLEEP PHASES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 SLEEP LOSS AND TIREDNESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 NORMAL SLEEP REQUIREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 SLEEP DEPRIVATION AND PROLONGED PERIODS OF WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 PERFORMING TASKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 INCURRING PERFORMANCE DECREMENT AND RECOVERING FROM IT . . . . . . . . . 245 SHIFT WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 THE DEVELOPMENT OF SHIFT WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 SHIFT SYSTEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 FLEXTIME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 COMPRESSED WORKWEEKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 SUITABLE SHIFT SYSTEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 HEALTH AND WELL-BEING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 PERFORMANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 SOCIAL INTERACTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 HOW TO SELECT A SUITABLE WORK SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 SHIFT LENGTH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 NOTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 IMAGE 7 CONTENTS XIII SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 11 ENGINEERING ANTHROPOMETRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 THE MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 MEASUREMENT TECHNIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 TERMINOLOGY AND STANDARDIZATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 CLASSICAL MEASURING TECHNIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 NEW MEASUREMENT METHODS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 BODY TYPOLOGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 ANTHROPOMETRIC DATA SETS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 NORMALITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 VARIABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 CORRELATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 BODY PROPORTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 VARIABILITY OF ANTHROPOMETRIC DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 DATA MANAGEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 SECULAR VARIATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 INTRA-INDIVIDUAL VARIATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 INTER-INDIVIDUAL VARIATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 CHANGING POPULATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 AVAILABLE BODY SIZE DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 HOW TO GET MISSING DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 FINDING DATA IN THE LITERATURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 CONDUCTING AN ANTHROPOMETRIC SURVEY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 STATISTICAL BODY MODELS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 DEDUCING UNKNOWN VALUES FROM EXISTING DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 USING ANTHROPOMETRIC DATA IN DESIGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 THE NORMATIVE ADULT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 BODY POSITIONS AND MOTIONS AT WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 DESIGNING TO FIT THE BODY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 DETERMINING TARIFFS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 DETERMINING THE WORKSPACE OF THE HANDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 HUMAN-CENTERED ENGINEERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 NOTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 FURTHER READING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
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