人因工程之勞動(dòng)過(guò)程對(duì)人體的影響解讀

1、第二章第二章 勞動(dòng)勞動(dòng)過(guò)程對(duì)人體的影響過(guò)程對(duì)人體的影響與勞動(dòng)強(qiáng)度與勞動(dòng)強(qiáng)度 本章內(nèi)容提要本章內(nèi)容提要體力勞動(dòng)時(shí)的能量消耗體力勞動(dòng)時(shí)的能量消耗體力勞動(dòng)時(shí)人體的調(diào)節(jié)與適應(yīng)體力勞動(dòng)時(shí)人體的調(diào)節(jié)與適應(yīng)勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)的劃分勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)的劃分提問(wèn)：人為什么能進(jìn)行各種各樣的運(yùn)動(dòng)（體力勞動(dòng)）？提問(wèn)：人為什么能進(jìn)行各種各樣的運(yùn)動(dòng)（體力勞動(dòng)）？肌肉生理學(xué)肌肉生理學(xué)肌肉：運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力肌肉：運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力關(guān)節(jié)：運(yùn)動(dòng)的樞紐關(guān)節(jié)：運(yùn)動(dòng)的樞紐骨骼：運(yùn)動(dòng)的杠桿骨骼：運(yùn)動(dòng)的杠桿l 人體肌肉基本知識(shí)人體肌肉基本知識(shí)人體全身有人體全身有639塊肌肉，塊肌肉， 400多條骨骼肌，多條骨骼肌，約由約由60億條肌纖維組成；成對(duì)分布在身體億條肌纖

2、維組成；成對(duì)分布在身體兩側(cè)；兩側(cè)；肌肉通過(guò)腱與骨節(jié)聯(lián)結(jié)在一起，肌肉收縮肌肉通過(guò)腱與骨節(jié)聯(lián)結(jié)在一起，肌肉收縮產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)；產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)；l肌肉的運(yùn)動(dòng)肌肉的運(yùn)動(dòng)唯一的運(yùn)動(dòng)是收縮和變短；唯一的運(yùn)動(dòng)是收縮和變短；l肌肉的新陳代謝肌肉的新陳代謝肌肉收縮需要的肌肉收縮需要的能量能量糖、脂肪、糖、脂肪、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)食物食物2.1體力勞動(dòng)時(shí)的能量消耗體力勞動(dòng)時(shí)的能量消耗一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理人體攝取食物化學(xué)反應(yīng)釋放化學(xué)能合成高能物質(zhì)（儲(chǔ)能）氧化釋放化學(xué)能骨骼肌作機(jī)械功所需能量ATPH2OADPPi29.3 kJmol補(bǔ)充補(bǔ)充ATPATP的過(guò)程稱(chēng)為產(chǎn)能的過(guò)程稱(chēng)為產(chǎn)能。三磷酸腺苷三磷酸腺苷（ATP）

3、產(chǎn)能的三種途徑：產(chǎn)能的三種途徑：1 1磷酸原供能系統(tǒng)（磷酸原供能系統(tǒng)（ATPATPCPCP供能系統(tǒng)）：供能系統(tǒng)）： ATP ATPCPCP系列提供能量的速度極快系列提供能量的速度極快，但由于磷酸肌酸（CP）在人體內(nèi)的貯量有限，產(chǎn)生的能量只能供肌肉進(jìn)行大強(qiáng)度作業(yè)時(shí)維持大強(qiáng)度作業(yè)時(shí)維持68秒鐘秒鐘，因此在要求能量釋放速度很快的情況下，肌細(xì)胞中的ATP由這種方式產(chǎn)生的。例如：例如：訓(xùn)練有素的短跑運(yùn)動(dòng)員的跑百米、舉重運(yùn)動(dòng)員舉杠鈴的的爆發(fā)力就是通過(guò)這種方式提供能量的。CP（磷酸肌酸）ADPCr（肌酸）ATP2 2乳酸供能系統(tǒng)（糖酵解（乳酸供能系統(tǒng)（糖酵解（Glycolysis）供能系統(tǒng)）供能系統(tǒng)） 一般

4、大強(qiáng)度作業(yè)68秒時(shí)，糖酵解供能系統(tǒng)被激活，乳酸是一種致疲勞性物質(zhì)，這種供能的過(guò)程不可能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。糖酵解葡萄糖（糖原） ATP十乳酸糖酵解供能系統(tǒng)在3060秒時(shí)糖酵解速度最大，糖酵解供能系統(tǒng)所產(chǎn)生的能量可供肌肉收縮13分左右的時(shí)間。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：乳酸逐漸擴(kuò)散到血液后，一部分排出體外，一部分在肝、腎臟內(nèi)又合成糖原。在食物營(yíng)養(yǎng)充足、合理的條件下，經(jīng)過(guò)休息，可以較快的合成為糖原。 例如，例如，800米以下的全力跑、短距離沖刺都是通過(guò)這種方式供能。 3 3需氧供能系統(tǒng)（有氧代謝供能系統(tǒng)，有氧氧化系統(tǒng)）需氧供能系統(tǒng)（有氧代謝供能系統(tǒng)，有氧氧化系統(tǒng)） 氧化磷酸化葡萄糖或脂肪十氧ATP1g 活動(dòng)開(kāi)始1g時(shí)

5、間延長(zhǎng)38 g/130 g例如例如，5000米以上的跑步，1500米以上的游泳，慢跑、交誼舞、自行車(chē)、太極拳等活動(dòng)是通過(guò)有氧代謝供能系統(tǒng)來(lái)供能的。 在中等勞動(dòng)強(qiáng)度條件下，能量需求速度不太大時(shí)，ATP是通過(guò)糖和脂肪的氧化磷酸化合成予以補(bǔ)充的，即特點(diǎn)：特點(diǎn)：中等勞動(dòng)強(qiáng)度條件下，供能時(shí)間長(zhǎng) 。 磷酸原供能系統(tǒng)磷酸原供能系統(tǒng)需氧供能系統(tǒng)需氧供能系統(tǒng)乳酸供能系統(tǒng)乳酸供能系統(tǒng)氧無(wú)氧需氧無(wú)氧供能速度非常迅速較慢迅速能源CP，貯量有限糖原、脂肪，不產(chǎn)生致疲勞性副產(chǎn)物糖原，產(chǎn)生的乳酸有致疲勞性產(chǎn)生ATP很少幾乎不受限制有限勞動(dòng)類(lèi)型任何勞動(dòng)，包括短暫的極重勞動(dòng)長(zhǎng)期輕及中等勞動(dòng)短期重或很重勞動(dòng)二二. . 作業(yè)時(shí)氧消

6、耗動(dòng)態(tài)作業(yè)時(shí)氧消耗動(dòng)態(tài)氧需氧需：?jiǎn)挝粫r(shí)間所需要的氧量。氧上限氧上限：血液在單位時(shí)間內(nèi)能供應(yīng)的最大氧量。氧債氧債：氧需與供氧量之間的差值。 補(bǔ)償氧債：補(bǔ)償氧債：停止工作后，肌體還需消耗較多的氧以補(bǔ)償氧債。1 1、氧需、氧需與氧上限氧上限作業(yè)時(shí)氧需能否得到滿足主要取決于血液循環(huán)系統(tǒng)功作業(yè)時(shí)氧需能否得到滿足主要取決于血液循環(huán)系統(tǒng)功能，其次是呼吸系統(tǒng)的功能能，其次是呼吸系統(tǒng)的功能。成年人的氧上限一般不超過(guò)3L/min，鍛煉有素者可達(dá)4L/min多。 2 2、氧債、氧債與補(bǔ)償氧債補(bǔ)償氧債補(bǔ)償氧債的作用補(bǔ)償氧債的作用：重新儲(chǔ)備勞動(dòng)時(shí)消耗的能量物質(zhì)及清除肌肉和血液中積累的乳酸。 氧消耗動(dòng)態(tài)氧消耗動(dòng)態(tài)(a)

7、中等勞動(dòng)強(qiáng)度 (b)大強(qiáng)度作業(yè)3 3、動(dòng)態(tài)作業(yè)與靜態(tài)作業(yè)動(dòng)態(tài)作業(yè)與靜態(tài)作業(yè) 肌張力：肌張力：作業(yè)時(shí)，肌肉的收縮力稱(chēng)為肌張力。負(fù)荷：負(fù)荷：物體作用于肌肉的阻力稱(chēng)為負(fù)荷。等張收縮：等張收縮：肌張力與負(fù)荷平衡而使肌張力保持不變的肌肉收縮稱(chēng)為等張收縮。動(dòng)態(tài)作業(yè)：動(dòng)態(tài)作業(yè)：以等張收縮為主的作業(yè)稱(chēng)為動(dòng)態(tài)作業(yè)（又稱(chēng)動(dòng)力作業(yè)），如運(yùn)用關(guān)節(jié)活動(dòng)的作業(yè)屬于動(dòng)態(tài)作業(yè)。等長(zhǎng)收縮：等長(zhǎng)收縮：當(dāng)人的軀體和肢體維持某種姿勢(shì)或體位，并運(yùn)用肌張力將負(fù)荷支撐在某一位置時(shí)，肌纖維長(zhǎng)度不變，這種肌肉收縮稱(chēng)為等長(zhǎng)收縮。靜態(tài)作業(yè)：靜態(tài)作業(yè)：肌肉以等長(zhǎng)性收縮為主的作業(yè)稱(chēng)為靜態(tài)作業(yè)（又稱(chēng)靜力作業(yè)）。作業(yè)恢復(fù)安靜氧需和氧消耗（L/min）圖2

8、.3 靜態(tài)作業(yè)的氧消耗動(dòng)態(tài)時(shí)間（min）0123456789氧需氧消耗123靜態(tài)作業(yè)的基本特征：靜態(tài)作業(yè)的基本特征：能量消耗水平不高卻容易疲勞。 結(jié)論：在工作中要盡量減少靜態(tài)作業(yè)成分。結(jié)論：在工作中要盡量減少靜態(tài)作業(yè)成分。（1）操作的熟練程度越高，不必要的靜態(tài)作業(yè)成分越少。 （2）通過(guò)動(dòng)作分析和改革工具、改進(jìn)操作方法，可以大幅度地減少不必要的靜態(tài)作業(yè)成分。 作業(yè)時(shí)每一個(gè)有目的的動(dòng)作，既取決于中樞神經(jīng)系統(tǒng)作業(yè)時(shí)每一個(gè)有目的的動(dòng)作，既取決于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，又取決于從肌體內(nèi)外感受器所傳入的各種神的調(diào)節(jié)作用，又取決于從肌體內(nèi)外感受器所傳入的各種神經(jīng)沖動(dòng)，在大腦皮層內(nèi)進(jìn)行綜合分析，形成一時(shí)性共濟(jì)

9、聯(lián)經(jīng)沖動(dòng)，在大腦皮層內(nèi)進(jìn)行綜合分析，形成一時(shí)性共濟(jì)聯(lián)系，調(diào)節(jié)各器官適應(yīng)作業(yè)活動(dòng)的需要，維持肌體與環(huán)境的系，調(diào)節(jié)各器官適應(yīng)作業(yè)活動(dòng)的需要，維持肌體與環(huán)境的平衡。平衡。2.2 2.2 作業(yè)過(guò)程中人的生理變化特征作業(yè)過(guò)程中人的生理變化特征 一體力作業(yè)過(guò)程中機(jī)體的調(diào)節(jié)與適應(yīng)性變化一體力作業(yè)過(guò)程中機(jī)體的調(diào)節(jié)與適應(yīng)性變化 1 1、神經(jīng)系統(tǒng)（大腦皮層）的調(diào)節(jié)與適應(yīng)、神經(jīng)系統(tǒng)（大腦皮層）的調(diào)節(jié)與適應(yīng) 長(zhǎng)期在同一環(huán)境中從事同一項(xiàng)作業(yè)，通過(guò)復(fù)合條件反射逐漸形成一種對(duì)該項(xiàng)作業(yè)操作的自覺(jué)習(xí)慣的邏輯平衡潛意識(shí)，稱(chēng)為動(dòng)力定型動(dòng)力定型 （Dynamic stereotype，習(xí)慣性動(dòng)作）。大腦皮層對(duì)定型化刺激形成的反應(yīng)系統(tǒng)

10、，即連鎖式的條件反射系統(tǒng)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)外感受器傳入機(jī)體內(nèi)外感受器傳入的各種神經(jīng)沖動(dòng)的各種神經(jīng)沖動(dòng)+ +綜合分析綜合分析大腦皮層大腦皮層形成一時(shí)性共濟(jì)聯(lián)系，調(diào)節(jié)形成一時(shí)性共濟(jì)聯(lián)系，調(diào)節(jié)各器官適應(yīng)作業(yè)活動(dòng)需要，各器官適應(yīng)作業(yè)活動(dòng)需要，維持機(jī)體與環(huán)境的平衡。維持機(jī)體與環(huán)境的平衡。老爺叫老爺叫見(jiàn)面見(jiàn)面訓(xùn)斥訓(xùn)斥發(fā)怒發(fā)怒打打痛痛發(fā)抖發(fā)抖害怕害怕動(dòng)力定型的形成分三個(gè)階段：動(dòng)力定型的形成分三個(gè)階段： 第一階段是興奮過(guò)程擴(kuò)散。第一階段是興奮過(guò)程擴(kuò)散。培養(yǎng)動(dòng)力定型的初期階段，主要是通過(guò)指導(dǎo)教師的講解、操作示范和自己的實(shí)踐，獲得一種感性認(rèn)識(shí)，對(duì)內(nèi)在規(guī)律沒(méi)有完全理解。這時(shí)條件反射暫時(shí)建立

11、這時(shí)條件反射暫時(shí)建立不起來(lái)，在操作上表現(xiàn)為動(dòng)作僵硬、肌肉不協(xié)調(diào)、無(wú)效動(dòng)作多、不起來(lái)，在操作上表現(xiàn)為動(dòng)作僵硬、肌肉不協(xié)調(diào)、無(wú)效動(dòng)作多、操作費(fèi)力。操作費(fèi)力。 第二階段的特征是興奮過(guò)程逐漸集中。第二階段的特征是興奮過(guò)程逐漸集中。通過(guò)反復(fù)練習(xí)和教師指導(dǎo)，對(duì)操作的內(nèi)在規(guī)律有了初步理解，大部分錯(cuò)誤動(dòng)作得到糾正，多余動(dòng)作逐漸消除，能夠連貫地完成整套技術(shù)動(dòng)作，這時(shí)初步建立了動(dòng)力定型。所建立的動(dòng)力定型不穩(wěn)定，一旦遇所建立的動(dòng)力定型不穩(wěn)定，一旦遇到新的刺激，精神緊張，多余動(dòng)作和錯(cuò)誤又會(huì)重新出來(lái)。到新的刺激，精神緊張，多余動(dòng)作和錯(cuò)誤又會(huì)重新出來(lái)。 第三階段的特征是動(dòng)力定型的鞏固、完善和自動(dòng)化。第三階段的特征是動(dòng)力定

12、型的鞏固、完善和自動(dòng)化。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的反復(fù)訓(xùn)練，條件反射得到鞏固，大腦皮層的興奮與抑制在時(shí)間和空間上的聯(lián)系更加集中和精確，這時(shí)動(dòng)作準(zhǔn)確、動(dòng)作準(zhǔn)確、姿勢(shì)優(yōu)美、失誤率減到最小限度，出現(xiàn)不必有意識(shí)控制而作出姿勢(shì)優(yōu)美、失誤率減到最小限度，出現(xiàn)不必有意識(shí)控制而作出動(dòng)作，即使有新的刺激，技術(shù)動(dòng)作也不易被破壞，表現(xiàn)為操作動(dòng)作，即使有新的刺激，技術(shù)動(dòng)作也不易被破壞，表現(xiàn)為操作輕松省力。輕松省力?？偨Y(jié)：總結(jié)：（1）動(dòng)力定型不僅能提高作業(yè)能力，還會(huì)使機(jī)體各器官?gòu)淖鳂I(yè)一開(kāi)始就去適應(yīng)作業(yè)需要，使操作協(xié)調(diào)、輕松，反應(yīng)迅速，能量消耗經(jīng)濟(jì)。（2）動(dòng)力定型建立時(shí)比較困難，一旦建立，對(duì)提高作業(yè)能力極為有利，因此應(yīng)積極利用神經(jīng)系

13、統(tǒng)的這一特性，設(shè)法建立良好的動(dòng)力定型。（3）建立動(dòng)力定型應(yīng)循序漸進(jìn)，注意節(jié)律性和重復(fù)性。體力勞動(dòng)對(duì)大腦皮層活動(dòng)的影響體力勞動(dòng)對(duì)大腦皮層活動(dòng)的影響 （1）大強(qiáng)度活動(dòng)：興奮性下降。 （2）中、輕度活動(dòng)：反射性良好。 （3）長(zhǎng)期不參加活動(dòng)：動(dòng)力定型退化。2心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)（1 1）心率）心率 在作業(yè)開(kāi)始后3040秒內(nèi)心率迅速增加，然后緩慢上升，一般經(jīng)45分鐘后便可達(dá)到與勞動(dòng)強(qiáng)度相適應(yīng)的穩(wěn)定水平。 一般正常人心臟輸出量的增加，主要靠增加心率的方式來(lái)產(chǎn)生；經(jīng)常鍛煉的人，其心臟輸出量的增加則主要靠增加每搏輸出量。 對(duì)于一般人，作業(yè)時(shí)的心率未超過(guò)其安靜時(shí)心率40次時(shí)，則可勝任該項(xiàng)

14、作業(yè)。 安靜時(shí)心臟每搏輸出量4070毫升 大強(qiáng)度作業(yè)時(shí)心臟每搏輸出量150毫升（2 2）血壓）血壓 舒張壓（80mmHg）和收縮壓（120mmHg）。脈壓增大或維持不變，是體力勞動(dòng)可以繼續(xù)有效進(jìn)行的標(biāo)志。脈壓收縮壓舒張壓血壓（mmHg）體力勞動(dòng)時(shí)心率與血壓（收縮壓與舒張壓）改變的比較注：換算關(guān)系為 血壓760mmHg=1.013102kPa心率（次/min）（3 3）血液再分配）血液再分配心肌的比例未變，但血量增加45倍 人腦的血量維持不變或稍有增加安靜狀態(tài)血液流入腎、肝、胃、腸和脾等內(nèi)臟器腎、肝、胃、腸和脾等內(nèi)臟器官官的量最多肌肉和腦心、皮膚（脂肪）和骨體力勞動(dòng)時(shí)肌肉的血量增多（85）內(nèi)臟、

15、腎、皮膚和骨的血量有所減少 （4）血液成分）血液成分 機(jī)體血糖含量的變化機(jī)體血糖含量的變化 血液中乳酸含量血液中乳酸含量 的變化的變化當(dāng)血糖降至正常含量的一半（50mg/100mL）時(shí)，即表明糖原貯備耗竭而不能繼續(xù)作業(yè)。安靜時(shí)，血液中乳酸含量為1015mg/100mL。中等強(qiáng)度作業(yè)：開(kāi)始時(shí)乳酸略有增高，其后基本維持不變。較大強(qiáng)度作業(yè)：乳酸含量可增加到100200mg/100mL或更高。安靜時(shí)，機(jī)體血糖含量為100mg/100mL 輕度勞動(dòng)：血糖含量不變。中等勞動(dòng)：血糖含量高。大強(qiáng)度勞動(dòng)、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)：出現(xiàn)低血糖。3. 呼吸系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)呼吸系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)作業(yè)時(shí)，呼吸的頻率隨作業(yè)強(qiáng)度的增強(qiáng)而增

16、加。重強(qiáng)度作業(yè)時(shí)可達(dá)3040次分。極大強(qiáng)度作業(yè)時(shí)可達(dá)60次分 。肺通氣量也由安靜時(shí)的68L/min增加到40120L/min以上。鍛煉有素者的肺通氣量增加主要靠增加肺活量肺活量來(lái)適應(yīng)。一般作業(yè)者則靠加快呼吸頻率加快呼吸頻率來(lái)適應(yīng)。 4. 4. 排泄系統(tǒng)排泄系統(tǒng) （1 1）腎臟）腎臟 正常條件下每晝夜排尿量為11.8 L ，體力勞動(dòng)后尿量減少，尿量減少5070% 。 尿液成分隨著勞動(dòng)強(qiáng)度的變化也有較大的變化。安靜時(shí)腎臟每小時(shí)排出乳酸約20mg，作業(yè)時(shí)可排出乳酸1001300mg。（2 2）汗腺）汗腺 具有調(diào)節(jié)體溫調(diào)節(jié)體溫和排泄代謝產(chǎn)物排泄代謝產(chǎn)物的雙重功能。體力勞動(dòng)時(shí)汗液中的乳酸含量增多。一般可

17、以用每小時(shí)的排汗量來(lái)衡量勞動(dòng)強(qiáng)度的大小。 5. 體溫體溫 體力勞動(dòng)后一段時(shí)間內(nèi)，體溫略有升高，這種升高，有利于全身各器官系統(tǒng)活動(dòng)。 正常作業(yè)時(shí)體溫不應(yīng)超過(guò)安靜時(shí)體溫1；超過(guò)這一限度，人體不能適應(yīng)，作業(yè)也不能持久。二、腦力勞動(dòng)與神經(jīng)緊張型作業(yè)的生理變化特點(diǎn)二、腦力勞動(dòng)與神經(jīng)緊張型作業(yè)的生理變化特點(diǎn) 腦的氧代謝較其它器官高，安靜時(shí)約為等量肌肉氧耗量的1520倍，占成年人體總耗氧量的10。 腦力勞動(dòng)時(shí)心率減慢，但特別緊張時(shí)，心跳加快、血壓上升、呼吸頻率提高、腦部充血，而四肢及腹腔血液減少，腦力勞動(dòng)時(shí)，腦電圖的頻率加快。 葡萄糖是腦細(xì)胞活動(dòng)的最主要能源，靠血液輸送葡萄糖，通過(guò)氧化磷酸化過(guò)程來(lái)提供能量。

18、2.3 2.3 人體的能量代謝人體的能量代謝 一能量代謝的概念能量代謝的概念( (Energy metabolism ) )人體內(nèi)的能量產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移和消耗，稱(chēng)為能量代謝能量代謝。能量代謝按機(jī)體所處的狀態(tài)分為三種：能量代謝按機(jī)體所處的狀態(tài)分為三種： 維持生命所必須的基礎(chǔ)代謝量基礎(chǔ)代謝量、安靜時(shí)維持某自然姿勢(shì)時(shí)的安靜代謝量安靜代謝量和作業(yè)時(shí)的能量代謝量能量代謝量?；A(chǔ)代謝量維持體位所增加的代謝量作業(yè)時(shí)所增加的代謝量安靜代謝量能量代謝量1 1、基礎(chǔ)代謝率（、基礎(chǔ)代謝率（Basal Basal Metabolic Rate ） 在室溫20oC條件下，被試者處于清醒、空腹（食后10小時(shí)以上）、安靜臥床時(shí),

19、在單位時(shí)間、單位體表面積上所消耗的能量，稱(chēng)為基礎(chǔ)代謝率（kJ/(m2h) ）。我國(guó)正常人的基礎(chǔ)代謝率的平均值（kJm2h） 年齡（歲）11151617181920303140415050以上男性195.4 193.3 166.1 158.6 157.7 154.0 149.0 女性172.4 181.6 154.0 146.8 146.4 142.2 138.5 2安靜代謝率（安靜代謝率（Repose Metabolic Rate） 機(jī)體為了保持其各部位的平衡及某種姿勢(shì)，在單位時(shí)間、單位體表面積上所消耗的能量稱(chēng)為安靜代謝率安靜代謝率。 通常以常溫條件下基礎(chǔ)代謝率的120作為安靜代謝率，并記為R

20、，R R1.21.2B B。3能量代謝率（能量代謝率（Energy Metabolic Rate） 人體進(jìn)行作業(yè)或運(yùn)動(dòng)時(shí)，在單位時(shí)間、單位體表面積上的總能量消耗稱(chēng)為能量代謝率能量代謝率，記為M。 能量代謝率的大小與勞動(dòng)強(qiáng)度直接相關(guān)，它是計(jì)算作業(yè)者一天的能量消耗和需要補(bǔ)給能量的依據(jù)，也是評(píng)價(jià)勞動(dòng)強(qiáng)度合理性的重要指標(biāo)。4相對(duì)代謝率（相對(duì)代謝率（Relative Metabolic Rate） 勞動(dòng)強(qiáng)度不同，所消耗的能量不同。但由于作業(yè)者個(gè)體的體質(zhì)差異，即使是同樣的勞動(dòng)強(qiáng)度，不同作業(yè)者的能量代謝率也不相同。為了消除作業(yè)者之間差異因素，常采用相對(duì)代謝率指標(biāo)來(lái)衡量勞動(dòng)強(qiáng)度。相對(duì)代謝率記為RMR， 1.2

21、MBRMRB M（RMR1.2）B 二二. . 能量代謝的計(jì)算能量代謝的計(jì)算R1.2B我國(guó)人體表面積的常用計(jì)算式：我國(guó)人體表面積的常用計(jì)算式：體表面積S（m2）0.61身高h(yuǎn)（m）0.0128體重G（kg）-0.15291.2MBRMRB基礎(chǔ)代謝量基礎(chǔ)代謝量 ( (kJ/h) ) = =基礎(chǔ)代謝率基礎(chǔ)代謝率( (kJ/(m2h) ) ) 身體表面積身體表面積( (m2) ) M（RMR1.2）B 例：例： 某男子身高1.7m，體重70Kg，基礎(chǔ)代謝率的平均值約為158.7 kJhm2，連續(xù)作業(yè)70min。當(dāng)RMR4時(shí)，試問(wèn)能量消耗量是多少kJ？作業(yè)時(shí)增加的代謝量為多少kJ？ 單位時(shí)間的能量消耗

22、量=基礎(chǔ)代謝量（1.2RMR）=基礎(chǔ)代謝率平均值體表面積（1.2RMR）=158.7（0.611.70.012870-0.1529）（1.2RMR）=158.71.7801（1.24）1469（kJ/h）24.48（kJ/min）70min連續(xù)作業(yè)時(shí)的能量消耗量為：24.48701713.84（kJ）基礎(chǔ)代謝量 158.7（0.611.70.012870 -0.1529）=282.5kJ/h4.71kJ/min作業(yè)時(shí)增加的代謝量=RMR基礎(chǔ)代謝量作業(yè)延續(xù)時(shí)間=44.71 kJ/min70 min1318.8 kJ故該男子連續(xù)作業(yè)70min的能量消耗量是1713.84 kJ，作業(yè)時(shí)增加的代謝量是

23、1318.8 kJ。解：解：三三. . 能量代謝的測(cè)定方法能量代謝的測(cè)定方法1.1.直接測(cè)量法直接測(cè)量法 在絕熱室內(nèi)，通過(guò)熱量計(jì)熱量計(jì)測(cè)定流過(guò)人體周?chē)睦鋮s水溫升，然后換算成代謝率。2.2.間接測(cè)量法間接測(cè)量法 測(cè)定人體氧消耗量，再乘以氧熱價(jià)，氧熱價(jià)，換算出能量代謝率。 （1）卡價(jià)卡價(jià)：1克供能物質(zhì)氧化時(shí)所釋放出的能量稱(chēng)為該物質(zhì)的卡價(jià)。 人體的供能物質(zhì)人體的供能物質(zhì)有：糖、脂肪和蛋白質(zhì)等。例如：例如：1克糖平均產(chǎn)生熱量17.4 kJ； 1克脂肪平均產(chǎn)生熱量39.8 kJ；1克蛋白質(zhì)在體外燃燒產(chǎn)生23.4 kJ，在體內(nèi)不完全氧化氧化時(shí)只產(chǎn)生18 kJ，其余5.4 kJ的熱量是以尿素形式排泄到體外

24、繼續(xù)燃燒時(shí)產(chǎn)生的。 （2）氧熱價(jià)：氧熱價(jià)： 物質(zhì)氧化時(shí)，每消耗1升氧所產(chǎn)生的熱量稱(chēng)為物質(zhì)的氧熱價(jià)。 例如例如，1克糖完全氧化消耗約0.83升氧，根據(jù)1克糖的熱價(jià)（17.4 kJ/g），可以算出每消耗 1升氧可產(chǎn)生20.9 kJ的熱，即糖的氧熱價(jià)為20.9 kJ/L， （3 3）呼吸商）呼吸商： 人體在同一時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的CO2量與消耗的O2量的比值。 一般混合食物的呼吸商約為0.80左右 。 通常以混合食物每消耗通常以混合食物每消耗 1 1升氧產(chǎn)生升氧產(chǎn)生17.94kJ17.94kJ的熱量（氧的熱量（氧熱價(jià)）近似計(jì)算能耗熱價(jià)）近似計(jì)算能耗。解解：（1）求單位容積的耗氧量：求單位容積的耗氧量： 每升

25、空氣的耗氧量為每升空氣的耗氧量為 (20.93%-16.23%)1000 mL = 47 mL（2）求單位時(shí)間的耗氧量：求單位時(shí)間的耗氧量： 47 mL/L5 Lmin235 mLmin，即單位時(shí)間的耗氧量為即單位時(shí)間的耗氧量為0.235 Lmin 。（3）求能耗：求能耗： 按氧熱價(jià)按氧熱價(jià) 17.94kJL計(jì)算，每分鐘能耗為計(jì)算，每分鐘能耗為：0.23517.944.22 kJ， 每小時(shí)能耗為每小時(shí)能耗為：4.2260=253.2kJ。 例例2、某受試者在安靜狀態(tài)下，呼出氣體的容積百分比為：O216.23%，CO2=4.23%，呼出氣量為5 L/min。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的組成為；O220.93

26、%，CO20.03%，N279.04%，求受試者的能量消耗。解解：本例也可按呼吸商計(jì)算。 CO2呼出量=（4.23%0.03%）5 L/min210 mL/min 呼吸商RQ2102350.89， 氧熱價(jià)為20.56kJ， 能量消耗為： 0.235 L/min20.56 kJ/L 4.83 kJ/min=289.80 kJ/h例例2、某受試者在安靜狀態(tài)下，呼出氣體的容積百分比為：O216.23%，CO2=4.23%，呼出氣量為5 L/min。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的組成為；O220.93%，CO20.03%，N279.04%，求受試者的能量消耗。表2.6 非蛋白呼吸商的氧熱價(jià)表呼吸商氧化的百分比（%）

27、氧熱價(jià)（kJ/L）糖脂肪0.711.198.919.640.7515.684.419.840.8033.466.620.100.8550.749.320.360.8964.235.820.560.9067.532.520.61（4）通過(guò)作業(yè)者）通過(guò)作業(yè)者O2耗量可以換算出相對(duì)代謝率：耗量可以換算出相對(duì)代謝率：作業(yè)時(shí)的O2消耗量安靜時(shí)的O2消耗量基礎(chǔ)代謝時(shí)的O2消耗量RMR=能量代謝的測(cè)量2.3.1 測(cè)量氧耗測(cè)量氧耗氧用來(lái)代謝攝入的食物并釋放能量，對(duì)于較典型的食量，氧用來(lái)代謝攝入的食物并釋放能量，對(duì)于較典型的食量，1L的氧大約可以釋放的氧大約可以釋放5Kal的能量，因此通過(guò)測(cè)量氧耗可以的能量，因

28、此通過(guò)測(cè)量氧耗可以直接測(cè)量能耗。直接測(cè)量能耗。測(cè)量步驟：測(cè)量步驟：1 測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)吸入的氣體量；測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)吸入的氣體量；2 空氣中氧的含量占空氣中氧的含量占21%，可以確定吸入的氧量；，可以確定吸入的氧量；3 測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)呼出的氣體，并進(jìn)行采樣、分析，確定樣測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)呼出的氣體，并進(jìn)行采樣、分析，確定樣本中氧的比例；本中氧的比例；4 通過(guò)測(cè)量可以確定單位時(shí)間內(nèi)消耗的氧。通過(guò)測(cè)量可以確定單位時(shí)間內(nèi)消耗的氧。 氧耗與能耗有直接關(guān)系，但在實(shí)際生產(chǎn)中測(cè)量過(guò)于復(fù)雜。氧耗與能耗有直接關(guān)系，但在實(shí)際生產(chǎn)中測(cè)量過(guò)于復(fù)雜。經(jīng)證明，在氧耗和心率之間有一個(gè)線性關(guān)系，且心率的測(cè)量經(jīng)證明，在氧耗和心率之間有

29、一個(gè)線性關(guān)系，且心率的測(cè)量很容易實(shí)現(xiàn)，因此往往用心率來(lái)估算氧耗然后轉(zhuǎn)換成能耗。很容易實(shí)現(xiàn)，因此往往用心率來(lái)估算氧耗然后轉(zhuǎn)換成能耗。2.3.2 測(cè)量心率測(cè)量心率3個(gè)需要注意的問(wèn)題：個(gè)需要注意的問(wèn)題：l 心率與氧耗之間的線性關(guān)系對(duì)不同的人是不一樣的。身體心率與氧耗之間的線性關(guān)系對(duì)不同的人是不一樣的。身體條件越好，最大有氧能量越強(qiáng)，在一定心率時(shí)，氧耗越大。條件越好，最大有氧能量越強(qiáng)，在一定心率時(shí)，氧耗越大。(正常人心率正常人心率75次次/min，運(yùn)動(dòng)員，運(yùn)動(dòng)員60次次/min)。l 當(dāng)心臟的每搏心輸出量穩(wěn)定后，即勞動(dòng)強(qiáng)度在人的最大載當(dāng)心臟的每搏心輸出量穩(wěn)定后，即勞動(dòng)強(qiáng)度在人的最大載荷的荷的40%左右

30、時(shí)，用這時(shí)的心率來(lái)測(cè)定氧耗比較可靠。因此左右時(shí)，用這時(shí)的心率來(lái)測(cè)定氧耗比較可靠。因此中等體力勞動(dòng)時(shí)的心率用來(lái)測(cè)量氧耗是最準(zhǔn)的中等體力勞動(dòng)時(shí)的心率用來(lái)測(cè)量氧耗是最準(zhǔn)的。l 心率會(huì)受到勞動(dòng)強(qiáng)度以外的其它因素的影響，比如情緒上心率會(huì)受到勞動(dòng)強(qiáng)度以外的其它因素的影響，比如情緒上的壓力、疲勞等，而此時(shí)氧耗可能并沒(méi)有發(fā)生變化。的壓力、疲勞等，而此時(shí)氧耗可能并沒(méi)有發(fā)生變化。2.4 勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)的劃分 能反映體力勞動(dòng)強(qiáng)度的生理參數(shù)：心率、血壓、血乳酸含量、能量代謝、耗氧量、排汗量和體溫。 能在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)用的參數(shù)：心率、能量代謝和耗氧量。體力勞動(dòng)強(qiáng)度的生理評(píng)價(jià)指標(biāo) 2.4 勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)的劃分 勞動(dòng)強(qiáng)度是指作業(yè)

31、者在生產(chǎn)過(guò)程中體力消耗及緊張程度。勞動(dòng)強(qiáng)度不同，單位時(shí)間人體所消耗的能量也不同。從勞動(dòng)生理學(xué)方面來(lái)看，以能量代謝為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)是比較合適的。這種分級(jí)法可以把千差萬(wàn)別的作業(yè)，從能量代謝角度進(jìn)行統(tǒng)一的定義。 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)的能量消耗指標(biāo)主要有兩種： 相對(duì)指標(biāo)，即相對(duì)代謝率RMR。該指標(biāo)在國(guó)外應(yīng)用比較普遍，目前在我國(guó)已開(kāi)始使用； 絕對(duì)指標(biāo)，如8h的能量消耗量，勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)等。 2.4 勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)的劃分一、以氧耗、心率等指標(biāo)分級(jí)一、以氧耗、心率等指標(biāo)分級(jí) 根據(jù)研究表明，以能量消耗為指標(biāo)劃分勞動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，耗氧量、根據(jù)研究表明，以能量消耗為指標(biāo)劃分勞動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，耗氧量、心率、直腸溫度、出汗率、乳

32、酸濃度和相對(duì)代謝率等具有相同意義。心率、直腸溫度、出汗率、乳酸濃度和相對(duì)代謝率等具有相同意義。 典型代表是國(guó)際勞工局典型代表是國(guó)際勞工局1983年的劃分標(biāo)準(zhǔn)，它將工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)年的劃分標(biāo)準(zhǔn)，它將工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度劃分為的勞動(dòng)強(qiáng)度劃分為6個(gè)等級(jí)，個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表見(jiàn)表2-6，p35。勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)很輕很輕輕輕中等中等重重很重很重極重極重耗氧量耗氧量/(l/min)/(l/min)O O5 5O.5O.51.01.01.01.01.51.51.51.52.02.02.O2.O2.52.52.52.5能量消耗能量消耗/(kJ/min)/(kJ/min)lO.5lO.510.5-10.5-20.92

33、0.920.920.931.431.431.431.441.941.941.941.952.352.352.352.3心率心率/(beats/min)/(beats/min) 75757575100100100100125125125125150150150150175175175175直腸溫度直腸溫度/37.537.53838383838.538.538.538.539393939 2.4 勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)的劃分二、以相對(duì)代謝率指標(biāo)分級(jí) 用作業(yè)時(shí)的相對(duì)代謝率指標(biāo)評(píng)價(jià)勞動(dòng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的典型代表是日本能率協(xié)會(huì)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，它將勞動(dòng)強(qiáng)度劃分為5個(gè)等級(jí)。如表2-7所示。p36 2.4 勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)的劃分三、以

34、能耗量指標(biāo)分級(jí) 不同勞動(dòng)強(qiáng)度的能耗量與相對(duì)代謝率指標(biāo)對(duì)照資料見(jiàn)下表。該資料為日本勞動(dòng)研究所發(fā)表。 性別等級(jí)主作業(yè)的 RMR8h勞動(dòng)能耗量/kJ一天能耗量/kJ男ABCDE011224477112303385238525234523473277327908590851084477469211921110676106761277012770146541465416329女ABCDE01l224477111926301430144270427059455945745374538918690880398039929592951097010970124771247713942 2.4 勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)的劃分

35、 我國(guó)于1984年頒布了體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB 3869-83)，該標(biāo)準(zhǔn)以勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)分級(jí)，1997年重新確定標(biāo)準(zhǔn)（GB3869-1997）代替GB 3869-83，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)的劃分原則和級(jí)別，是勞動(dòng)安全衛(wèi)生和管理的依據(jù)。 1定義定義 本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。（1）能量代謝率）能量代謝率energy metabolic rate（M）（2）勞動(dòng)時(shí)間率）勞動(dòng)時(shí)間率working time rate (T) （3）體力勞動(dòng)性別系數(shù)）體力勞動(dòng)性別系數(shù)sex coefficient of physical work (S)（4）體力勞動(dòng)方式系數(shù)）體力勞動(dòng)方式系數(shù)way coefficient of physical work (W)（5）體力勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)）體力勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù) intensity index of physical work (I)四、以勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)分級(jí)四、以勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)分級(jí)單項(xiàng)勞動(dòng)能量代謝率計(jì)算如下：?jiǎn)雾?xiàng)勞動(dòng)能量代謝率計(jì)算如下：每分鐘肺通氣量每分鐘肺通氣量3.03.07.3L7.3L時(shí)采用式：時(shí)采用式： 1gM1gM0.0945x 0.537 94 0.0945x 0.537 94 每分鐘肺通氣量每分鐘肺通氣量8.08.030.9L30.9L時(shí)采用式：時(shí)采用式： lg(13.26lg(13.26) )1.1648 -0.0125x