人因工程学第2章人的因素

4.能量代谢率的测定
1）直接法 P33 图2-8 2）间接法：通过测定人体消耗的氧量，再乘以氧热价。
M＝单位时间内氧气的消耗量（L/min）×氧热价（KJ/L） 氧热价：物质氧化时，每消耗1L氧所产生的热量称为物质的氧热价。
而氧热价通过呼吸商查表可得。
呼吸商：肌体在同一时间内所产生的CO2量与消耗O2量的比值(CO2 / O2)。 练习
第2章 人的因素
• 体力劳动时的能量消耗 • 人体作业过程的调节与适应 • 作业能力及其影响因素 • 合理安排作业休息制度 • 作业疲劳及其测定
§2－1 体力劳动时的能量消耗
一、能量的产生
ATP + H2O ATP酶 ADP +Pi +29.3 KJ/mol
1. 产能定义： 补充ATP的过程。 2. 产能途径：
可通过改进工具，改进操作方法，来减少不必要的静态作业。
三、人体的能量代谢
1. 定义 能量代谢就是人体有关能量的产生、转移和消耗。
2. 种类 按机体所处的状态分为三种： 1）基础代谢量：人在基础条件下，维持人最基本生理活动，所需 消耗的能量。
基础代谢率：单位时间内，单位体表面积所消耗的基础代谢量。 用B表示，单位：KJ/(m2.h)
1）动态作业 动态作业时，人体的耗氧量是变化的，在开始的2－3min内，呼
吸和循环系统的功能还不能满足氧需，肌肉所需的能量是在缺氧条 件下产生的。此后呼吸和循环系统的功能逐渐加强，氧需逐渐得到 满足，进入稳定状态，进入稳定状态的作业可维持较长时间。作业 停止后，机体的耗氧量并不能马上降到安静状态的耗氧水平，还将 继续消耗较多的氧以补偿氧债。
我国正常人基础代谢率的平均值如表所示 基础代谢量=基础代谢率×人体表面积×持续时间＝BSt 体表面积 S(m2)＝ 0.0061×身高(cm)＋0.0128 ×体重(kg)－0.1529
2）安静代谢量：机体保持某部位的平衡及某种姿势所需消耗的能量。 安静代谢率： 用R表示 R=1.2B
安静代谢量＝RS t＝1.2BS t
3）能量代谢量：人体进行作业或运动时所需消耗的总能量。 能量代谢率：用M表示
能量代谢量＝MS t
基础代谢量
维持体位所应 增加的代谢量
作业所增加 的代谢量
安静代谢量 能量代谢量
三种代谢量的关系
3. 相对代谢率（Relative Metabolic Rate, RMR）
劳动强度不同，所消耗的能量不同，由于劳动者的体质差异，即 使同样的劳动强度，不同劳动者的能量代谢也不同，为了消除个体差 异，常用相对代谢率来衡量劳动强度。用RMR表示。
氧消耗的动态变化规律
A＝ 氧 债 B＝ 补 偿 氧 债
氧
氧上限
氧需
A
稳
定
状
态
A≠B
状态 休 息
作业
B
休息
氧需<氧上限
氧
氧需
氧上限
A
B>A B
状态 休息 时间
作业
休息
氧需>氧上限
时时间间
2）静态作业
所有的肌肉运动都会导致疲劳，但程度取决于很多事情：如舒适程 度、年龄和经验。静态的肌肉运动，其疲劳的恢复时间是动态运动的10
相对代谢率和能量代谢率是评价劳动强度指标。
RMR＝ (能量代谢率－安静代谢率)/ 基础代谢率＝(M－1.2B)/B
由上式得： M＝B（RMR＋1.2） 总能耗＝ B（RMR＋1.2）×体表面积×活动时间
＝（RMR＋1.2）×基础代谢量
练习：
RMR＝ (作业时的氧耗量－安静时的氧耗量)/ 基础代谢氧耗量
=
∑[各单项劳动占用时间(min)]
工作日总工时（min）
×100
M：8小时工作日的平均能量代谢率（KJ/min•m2） S：性别系数，男性为1，女性为1.3 W：体力劳动方式系数（搬=1，扛=0.40，推/拉=0.05） 10：计算常数
3. 等级划分
1）以RMR指标分级 见表 参阅表8-8
量几乎不受限制，适于中等强度作业的供能。
3）乳酸系列 葡萄糖（糖元） 磷酸果糖激酶 ATP + 乳酸 特征：提供能量速度比较快，持续时间短，提供能量大，无需氧
参与，产生 ATP的数量有限，仅能维持剧烈活动几十秒。
肌肉活动时能量的来源如图
例：跑步
ATP
②产生的有限，由①补充，Cp有限当不
ATP1
够时，再通过③补充， 这时出现假疲劳
1）ATP—CP系列
磷酸肌酸激酶
CP + ADP （CPK） Cr + ATP 特征：提供能量速度极快，持续时间极短，不需氧参与，产生
ATP的数量很少,适于短暂（10秒以下）剧烈活动。
2）需氧系列（人体活动能量最大的和最主要的产能源）
葡萄糖（脂肪）+ 氧 氧化磷酸化 ATP 特征：提供能量速度中，持续时间长，需氧参与，产生ATP的数
倍。
• 概念 肌肉等长收缩来保持一定姿势或本位的作业。
• 特点 能耗水平不高，但易引起人的疲劳。
• 静态作业氧消耗的动态变化规律
静 态 作 业 的 氧 消 耗 动 态变化规律
氧需要 和消耗
需要
消耗
安静 作业
恢复
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 时间
任何作业均含有静态作业成分。静态作业所占的比重与作业者的姿势、 熟练程度有关；越熟练，不必要的静态作业就越少。
适用场合
短暂剧烈活动 短时（1-2min） 长时间的耐力 强度大的活动 活动
二、作业时的氧消耗
1. 基本概念 1）氧需：人体作业时，单位时间所需要的氧量叫氧需。
氧需能否得到满足,主要取决于循环系统的功能,其次取决于呼吸系统的功能。
2）氧上限：血液在单位时间内所供应的最大氧量叫氧上限。 3）氧债：氧需与供氧量之间的差别叫氧债。 2.氧消耗的动态变化规律
（产生乳酸） 。当②产生的ATP=ATP1
时①③停止，持续时间长出现真正疲。
T
3. 三种产能过程的特性比较
项目
ATP—CP系列 乳酸系列
需氧系列
能量产生方式 无氧代谢
无氧代谢
有氧代谢
能源物质 供能速度
CP 很快
糖元 快
糖元、脂肪、 蛋白质
缓慢
供能数量
很少
少
大量
对人体疲劳影响 容易疲劳
容易疲劳
不易疲劳
四、劳动强度等级的划分
1. 劳动强度 是指作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度。
2. 指标（体力劳动）
Hale Waihona Puke Baidu
1）相对指标：相对代谢率 RMR
2）绝对指标：劳动强度指数 I ，能耗量，氧耗、心率等
I = T×M×S×W×10 T ：劳动时间率（ %）
T（%）=
工作日内净作业时间（min） 工作日总工时（min） ×100