人机工程学第5章 人的作业能力与疲劳
合集下载
安全人机工程学概述及其研究方法
系统科学体系可划分为如下几个层次与内 涵： 系统学或一般系统论
系统理论中的各专门学科 系统方法论
系统方法论的运用
系统理论中的 各专门学科
主要包括
运筹学
控制论信息论
耗散结构论
协同学
超循环理论
任何一个有目的系统必然包含着控制，而控制要依赖于信息 的传输、交换与反馈，因此系统、信息、控制这三者相互渗 透、相互交叉、相互促进。
安全人机工程学
单击此处添加副标题
目录
第1章 安全人机工程学概述及其研究
0 1 方法 单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。
第3章 人机系统中人的基本特性与热
0 3 感觉 单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。
第5章 人的自然倾向与人的可靠性概
05 论 单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。
05 人－环关系的研究；
机的特性研究； 02
06 机－环关系的研究；
研究内容
环境的特性研究； 03 人－机关系的研究； 04
07 人－机－环境系统 总体性能的
08
研究。
人－机－环境 系统工程研究 范畴的示意图
人－机－环境 系统工程研究
的 基本核心问题
控制论
三 个
模型论
理 论
优化论
方案决策
研制生产
02 安全科学要体现科学性、理论性
安全科学既要体现它的交叉性，又要体
03 现研究对象的全面性
01 安全科学的基础理论（例如事故致因理论、 灾变理论、灾害物理学、灾害化学等）
安全科学研究 的内容
02 安全科学的应用理论（例如安全人机学， 安全心理学、安全法学、安全经济学等）
人机工程学-减少作业疲劳课件
作业疲劳的定义与ห้องสมุดไป่ตู้害
作业疲劳是指长时间从事某种 作业导致的身体和心理疲劳
症状包括肌肉疲劳、反应迟钝、 注意力不集中等
危害包括工作效率下降、事故 风险增加、员工健康问题等
课件目的与意义
目的
提供减少作业疲劳的理论和实践 方法，帮助员工提高工作效率和 身心健康
意义
促进企业生产效率提升，降低事 故率，提高员工满意度和忠诚度
根据员工身高和坐姿习惯，提供可调节高度的办公桌和椅子，避免 长时间保持同一姿势造成的疲劳。
合适的屏幕高度和角度
调整电脑屏幕的高度和角度，使员工在观看屏幕时保持舒适的姿势， 减少颈部和眼睛的疲劳。
生产线设备布局优化
合理安排设备间距
根据作业需求和员工操作习惯，合理安排生产线设备的间 距，减少员工在操作过程中需要移动的距离，降低体力消 耗。
教育行业
改进教室桌椅设计，提供符合学生身体发育特点 的桌椅，减少学生因长时间保持不良坐姿而产生 的疲劳。
军事领域
在武器装备和作战服装设计中应用人机工程学原 理，提高士兵的作战效能和舒适度，减轻作战过 程中的疲劳感。
05 效果评估与持续改进
效果评估方法介绍
主观评估法
通过调查问卷、访谈等方式收集操作者对作业疲劳的主观感受， 了解疲劳程度和影响因素。
跨学科合作与综合
应用
人机工程学将与医学、心理学、 社会学等多学科进行更紧密的合 作，共同研究减少作业疲劳的综 合解决方案。
对个人和社会的意义
提高工作效率和生产力
通过减少作业疲劳，可以提高个人的工作效 率和生产力，进而促进整个社会的经济发展 。
改善工作条件和生活质量
优化工作环境和工具设备可以减少工作对身体的负 面影响，改善工作条件，提高生活质量。
《人机工程学》第5章人的作业能力与疲劳
PPT文档演模板
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 活动代谢 活动代谢亦称劳动代谢、 作业代谢或工作代谢。 它是人在从事特定活动过程中所进行的能量代谢。 体 力劳动是使能量代谢量亢进的最主要的原因。 因为在 实际活动中所测得的能量代谢率(用AR表示)， 不仅包 括活动代谢率， 也包括基础代谢率与安静代谢率， 所 以活动代谢率(用MR表示)应为
三种产能过程可概括于图5 - 1中， 其一般特性列 于表5 - 1。
PPT文档演模板
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
PPT文档演模板
•图5 - 1 肌肉活动时能量的来源示意图
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
• 表5 - 1 三种产能过程的一般特性
PPT文档演模板
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
在肝、 肾内部又合成为糖原。 在食物营养充足地合理
条件下， 经过休息， 可以较快的合成为糖原。
PPT文档演模板
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
虽然糖酸解时1g分子葡萄糖只能合成2g分子ATP， 但糖酵解的速度比氧化磷酸化的速度快32倍， 所以是 高速提供能量的重要途径。 乳酸系列需耗用大量葡萄 糖才能合成少量的ATP， 在体内糖原含量有限的条件 下， 这种产能方式不经济。 此外， 目前还认为乳酸是 一种致疲劳性物质， 所以乳酸系列提供能量的过程不 可能持续较长时间。
PPT文档演模板
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 乳酸系列
在大强度劳动时， 能量需求速度较快， 相应ATP 的分解也必须加快， 但受到供氧能力的限制。 此时，
则靠无氧糖酵解产生乳酸的方式提供能量， 故称为乳
酸系列：
安全人机工程学课件：人体作业疲劳
四、作业疲劳的积累 按照疲劳的积累状况，工作过程一般分为四个阶段：
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
工作开始时，由于神经调节系统的“一时性协调功能”尚未完全恢复 和建立，造成呼吸循环器官及四肢的调节迟缓，人体的工作能力没有 完全被激发出来，处于克服人体惰性的状态，这时不会产生疲劳。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
疲劳产生后，应采取相应的措施减轻疲劳；否则由于疲劳的过度积累， 会导致人体暂时丧失工作能力，严重时容易引起作业者的身心损伤。
四、作业疲劳的积累
疲劳的积累过程可用“容器”模式来说明。操作者的疲劳受很多因素影响， 最典型的是以下五个方面。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
人体逐渐适应工作条件，人体活动效率达到最佳状态并能持续较长时 间。只要工作强度不太高，这一阶段不会产生疲劳。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
持续较长时间工作，伴随疲劳感增强，导致个体工作效率下降，出现 了工作兴奋性降低等待征。这一阶段中，疲劳将不断积累。进入这一 阶段的时间依据劳动强度和环境条件而有很大差别。
恢复
• 工作节奏：单调、重复、枯燥等
疲
• 环境条件：照明、气候、噪声、温度等
• 生理心理：工作强度、工作持续时间等
劳
• 身体素质：力量、耐力、健康状况等
• 营养、睡眠等
《安Hale Waihona Puke 人机工程》《安全人机工程》
第6章人的作业能力与疲劳 ppt课件
作业时人体所需的氧量取决于劳动强度大小，劳动强度
越大，需要氧量也越多。因此，以体力为主的作业，可
以利用人在作业中的耗氧量计算作业时耗能量（氧需能否得到满足主
要取决于循环系统和呼吸系统的功能） 。
氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量
（成年人的氧上限一般不超过3L/min，有锻炼者可达到
4L/min） 。
PPT课件
26
（1）氧债及其补偿
氧债：氧需和供氧量之差（如图）。
氧
氧
需
需
小
超
于
过
氧
氧
上
上
限
限
b) a)
PPT课件
27
（2）静态作业的氧需
静态作业的特征是能量消耗水平不高，但容易发生
疲劳。即使劳动强度很大，氧需也达不到氧上限，通
常每分钟不超过1L。但在作业停止后数分钟内，氧耗
不像动态作业那样迅速降低，而是先升高，然后再逐
和全身疲劳。根据活动时间长短和活动强度的高
低，可分为短时间剧烈活动后产生的疲劳和长时
间中等强度作业后产生的疲劳，后一种疲劳在人
机系统中比较普遍。 PPT课件
36
二、疲劳的产生与积累
体力疲劳是随工作过程的推进逐渐产生和发 展的。按照疲劳的积累状况，工作过程一般分为 四个阶段：
（1）工作适应期。 （2）最佳工作期。 （3）疲劳期。 （4）疲劳过度积累期。
一般来说，右脚脚力大于左脚；男性脚力 大于女性脚力。脚力控制器的操纵力最大不应超 过264N。否则易疲劳。右脚使用力的大小、速度 和准确性都优于左脚。
操作频繁的作业应考虑双脚交叉作业。
PPT课件
8
PPT课件
9
人机工程学第5章 人的作业能力与疲劳
图5 - 5 (a) 仰卧(100%)； (b) 坐姿(103%～105%)； (C) 立姿(108%～１１0％）
（d） 跪姿(130%～140%)； (e) 弯腰(150%～１６0％)
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1.4 能量代谢的测定 能量代谢的测定方法有两种， 直接法和间接法。
直接法是通过热量计测定在绝热室内流过人体周围的 冷却水升温情况， 换算成能量代谢率； 间接法是通过 测定人体消耗的氧量， 再乘以氧热价求出能量代谢率。
第5章 人的作业能力与疲劳
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1 人体作业时的能量代谢 5.2 作业时人体的调节与适应 5.3 体力劳动强度分级 5.4 作业能力的动态分析 5.5 作业疲劳及其测定 5.6 提高作业能力与降低疲劳的措施
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1 人体作业时的能量代谢
5.1.1 人体能量的产生机理 由于骨骼肌约占人体重的40%， 故体力劳动的能
第5章 人的作业能力与疲劳
既然通过作业时消耗的O2量和产生的CO2量可以 换算能量消耗， 相对代谢率也可以通过测定作业者在 作业时、 安静时消耗的O2量和产生的CO2的比值， 计 算作业者在安静时和作业时各自的O2消耗量， 然后乘 以每消耗1L O2所产生的热量(氧热价)， 分别折算成作 业时和安静时的能量消耗。
各种不同姿势的相对氧耗量， 如图5 - 5所示。
第5章 人的作业能力与疲劳
图5 - 4 (a) 单肩双包(100%)； (b) 头顶(103%)； (C) 双肩背(109%) (d) 前额挂背(115%)； (e) 斜挎(123%)； (f) 挑担(129%)； (g) 双手提(144%)
第5章 人的作业能力与疲劳
动强度和作业时间。 劳动强度越大， 持续时间越长， 需氧量也越多。
（d） 跪姿(130%～140%)； (e) 弯腰(150%～１６0％)
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1.4 能量代谢的测定 能量代谢的测定方法有两种， 直接法和间接法。
直接法是通过热量计测定在绝热室内流过人体周围的 冷却水升温情况， 换算成能量代谢率； 间接法是通过 测定人体消耗的氧量， 再乘以氧热价求出能量代谢率。
第5章 人的作业能力与疲劳
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1 人体作业时的能量代谢 5.2 作业时人体的调节与适应 5.3 体力劳动强度分级 5.4 作业能力的动态分析 5.5 作业疲劳及其测定 5.6 提高作业能力与降低疲劳的措施
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1 人体作业时的能量代谢
5.1.1 人体能量的产生机理 由于骨骼肌约占人体重的40%， 故体力劳动的能
第5章 人的作业能力与疲劳
既然通过作业时消耗的O2量和产生的CO2量可以 换算能量消耗， 相对代谢率也可以通过测定作业者在 作业时、 安静时消耗的O2量和产生的CO2的比值， 计 算作业者在安静时和作业时各自的O2消耗量， 然后乘 以每消耗1L O2所产生的热量(氧热价)， 分别折算成作 业时和安静时的能量消耗。
各种不同姿势的相对氧耗量， 如图5 - 5所示。
第5章 人的作业能力与疲劳
图5 - 4 (a) 单肩双包(100%)； (b) 头顶(103%)； (C) 双肩背(109%) (d) 前额挂背(115%)； (e) 斜挎(123%)； (f) 挑担(129%)； (g) 双手提(144%)
第5章 人的作业能力与疲劳
动强度和作业时间。 劳动强度越大， 持续时间越长， 需氧量也越多。
人机工程学第五章人的可靠性与安全生产
中断计划运行或引起设备或财产的损坏行为，可分为 五种方式
• ⑴ 人没有实现某一个必要的功能任务 • ⑵ 实现了某一不应该实现的任务 • ⑶ 对某一任务作出了不适当的决策 • ⑷ 对某一意外事故的反应迟钝 • ⑸ 没有察觉到某一危险情况
西安工程大学
人机工程学
第二节 人为失误与安全事故
• 二、事故的主要原因
西安工程大学
人机工程学
第三节 人体生理节律分析
• 三、PSI周期节律
• 德国医生佛里斯和奥地利心理学家瓦波达经过长期临床观察， 提出了体力(Physical)强弱周期为23天，情绪(Sensitive)好坏 周期为28天。 奥地利泰尔其尔教授在研究智商的基础上，发 现智力(intellectual)高低周期为33天。
• 其后，科学家经过研究进一步提出，每个人自出生之日起直 至生命终结，都存在着以23、28、33天为周期的体力、情绪 和智力的盛衰循环性变化规律。这一变化规律按照高潮期— 临界日—低潮期的顺序周而复始，人们把这三位科学家发现 的三个生物节奏总结为“人体生物三节律”，因为这三个节 律象钟表一样循环往复，又被人们称作“人体生物钟”，外 国人叫做“PSI周期”。
道路交通 石油化工
57%完全由人因引起，90%包含人因的贡 献
60%以上
Human
Error
in
Road
Accidents.Green M.,John W.Senders
日本，1991
核电 矿山
60%以上 85％
Hollnagel E.CREAM.2-3.Elsevier Science Ltd.1998
• ⑵ 等级Ⅰ状态
• 大脑活动水平低下，反应迟钝，易于发生人为失误或 差错，可靠度在0.9以下。
• ⑴ 人没有实现某一个必要的功能任务 • ⑵ 实现了某一不应该实现的任务 • ⑶ 对某一任务作出了不适当的决策 • ⑷ 对某一意外事故的反应迟钝 • ⑸ 没有察觉到某一危险情况
西安工程大学
人机工程学
第二节 人为失误与安全事故
• 二、事故的主要原因
西安工程大学
人机工程学
第三节 人体生理节律分析
• 三、PSI周期节律
• 德国医生佛里斯和奥地利心理学家瓦波达经过长期临床观察， 提出了体力(Physical)强弱周期为23天，情绪(Sensitive)好坏 周期为28天。 奥地利泰尔其尔教授在研究智商的基础上，发 现智力(intellectual)高低周期为33天。
• 其后，科学家经过研究进一步提出，每个人自出生之日起直 至生命终结，都存在着以23、28、33天为周期的体力、情绪 和智力的盛衰循环性变化规律。这一变化规律按照高潮期— 临界日—低潮期的顺序周而复始，人们把这三位科学家发现 的三个生物节奏总结为“人体生物三节律”，因为这三个节 律象钟表一样循环往复，又被人们称作“人体生物钟”，外 国人叫做“PSI周期”。
道路交通 石油化工
57%完全由人因引起，90%包含人因的贡 献
60%以上
Human
Error
in
Road
Accidents.Green M.,John W.Senders
日本，1991
核电 矿山
60%以上 85％
Hollnagel E.CREAM.2-3.Elsevier Science Ltd.1998
• ⑵ 等级Ⅰ状态
• 大脑活动水平低下，反应迟钝，易于发生人为失误或 差错，可靠度在0.9以下。
安全人机工程学-作业疲劳及测定课件
作业疲劳及其测定
作业疲劳是作业研究的一个重要内容，因而也是
人机学及工效学的主要研究内容，本节主要讨论作业 疲劳的类型、疲劳的规律、疲劳产生的原因、疲劳的 动力理论、疲劳测定等内容。
一、作业疲劳
作业能力出现明显下降称为疲劳。作业疲劳是人
体生理的一种正常现象，可以起到提醒机体过度劳累
的预警作用。从正常作业状态
量。每个人都在不自觉地根据自己的需要层次和动机 的强弱水平对这个总能量系统进行合理的分配，分配 到工作、生活、学习、娱乐等不同的活动中。动机强， 需要层次高的活动分配的能量比例高，分配的能量值 多。不同的人，由于个体差异，分配也各不相同。而 同一个人在不同的时间、不同的地点、以及不同的环 境，由于动机需要的变化，也会对总能量作出不同的 分配。
3.疲劳产生的原因
（1）工作条件方面的原因
①劳动制度与劳动组织不合理。 如：工作时间过长，劳动强度过大，速度过快，工作单调等。 ②机器设备、工具条件差 当显示装置和控制装置不符合人的生理及心理特性时，特别容易导 致工作疲劳。 ③工作环境差 温湿度、通风、照明、噪声、振动、空气污染等。
（2）作业者自身因素方面
多是从事单调作业内容而引起的。有单调感的工人其工 作 效率在接近下班时反而有所上升。
2.疲劳现象的某些规律
（1）老年人较年轻人易疲劳，这是人体生理上的特点所引起的。
（2）疲劳可以恢复。①年轻人恢复得快；②体力上的疲劳比精 神上的恢复得快；③心理疲劳往往与心理状态同步存在，同 步消失；
（3）疲劳的积累效应。
例如：工人工作8小时后，普遍感到非常疲劳，这 时叫他继续加班，他会感到无法适应。而如果有人建 议下班后去踢一场球，许多人会满口答应，他们会照 样精力旺盛地活跃在球场上。这就是因为肢体储存的 其他能量发挥了作用，这个例子说明，劳动者的基本 能量并没有在工作中耗尽，之所以感到疲劳只是把分 配给工作部分的特定能量消耗尽了的缘故，下面是疲 劳动机理论的示意图：
作业疲劳是作业研究的一个重要内容，因而也是
人机学及工效学的主要研究内容，本节主要讨论作业 疲劳的类型、疲劳的规律、疲劳产生的原因、疲劳的 动力理论、疲劳测定等内容。
一、作业疲劳
作业能力出现明显下降称为疲劳。作业疲劳是人
体生理的一种正常现象，可以起到提醒机体过度劳累
的预警作用。从正常作业状态
量。每个人都在不自觉地根据自己的需要层次和动机 的强弱水平对这个总能量系统进行合理的分配，分配 到工作、生活、学习、娱乐等不同的活动中。动机强， 需要层次高的活动分配的能量比例高，分配的能量值 多。不同的人，由于个体差异，分配也各不相同。而 同一个人在不同的时间、不同的地点、以及不同的环 境，由于动机需要的变化，也会对总能量作出不同的 分配。
3.疲劳产生的原因
（1）工作条件方面的原因
①劳动制度与劳动组织不合理。 如：工作时间过长，劳动强度过大，速度过快，工作单调等。 ②机器设备、工具条件差 当显示装置和控制装置不符合人的生理及心理特性时，特别容易导 致工作疲劳。 ③工作环境差 温湿度、通风、照明、噪声、振动、空气污染等。
（2）作业者自身因素方面
多是从事单调作业内容而引起的。有单调感的工人其工 作 效率在接近下班时反而有所上升。
2.疲劳现象的某些规律
（1）老年人较年轻人易疲劳，这是人体生理上的特点所引起的。
（2）疲劳可以恢复。①年轻人恢复得快；②体力上的疲劳比精 神上的恢复得快；③心理疲劳往往与心理状态同步存在，同 步消失；
（3）疲劳的积累效应。
例如：工人工作8小时后，普遍感到非常疲劳，这 时叫他继续加班，他会感到无法适应。而如果有人建 议下班后去踢一场球，许多人会满口答应，他们会照 样精力旺盛地活跃在球场上。这就是因为肢体储存的 其他能量发挥了作用，这个例子说明，劳动者的基本 能量并没有在工作中耗尽，之所以感到疲劳只是把分 配给工作部分的特定能量消耗尽了的缘故，下面是疲 劳动机理论的示意图：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(5 - 3)
总能耗M∑＝（1.2＋RMR）×BR×体表面积(B)× 活动时间(t)(5 - 4)
第5章 人的作业能力与疲劳
5. 影响能量代谢的因素
影响人体作业时能量代谢的因素很多， 如作业类
型、 作业方法、 作业姿势、
。
由表5 - 3和表5 - 4可看出， 不同类型的作业对能 量代谢的影响。 图5 - 3给出了不同作业的能量消耗值， 其范围从1.6～16.2kCal/min。
动强度和作业时间。 劳动强度越大， 持续时间越长， 需氧量也越多。
从事体力作业的过程中， 需氧量随着劳动强度的 加大而增加， 但人的摄氧能力却有一定的限度。 因此， 当需氧量超过最大摄氧量时， 人体能量的供应依赖于 能源物质的无氧糖酵解， 造成体内的氧亏负， 这种状 态称为氧债。 氧债与劳动负荷的关系， 如图5 - 2所示。
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 5 三种营养物质氧化时的数据
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 6 非蛋白呼吸商和氧热价的关系
第5章 人的作业能力与疲劳
实际应用中， 经常采用省略尿氮测定的简便方法， 即根据受试者在同一时间内吸入的O2量和CO2产生量 求出呼吸商(混合呼吸商)， 而不考虑蛋白质代谢部分， 实践证明， 采用简便方法得到的结果不会有显著误差。
RMRMR ARRR （5 - 2） BR BR
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 3和表5 - 4为不同活动类型的RMR的实测值和 推算值。
除利用实测方法之外， 还可用简易方法近似计算 人在体力劳动中的能量消耗， 其计算公式为
AR＝RR＋MR＝1.2×BR＋RMR·BR
＝（1.2＋RMR）×BR
MR＝AR－RR （5 - 1）
第5章 人的作业能力与疲劳
4. 相对能量代谢率 体力劳动强度不同， 所消耗的能量不同。 由于劳 动者性别、 年龄、 体力与体质存在差异， 即使从事同 等强度的体力劳动， 消耗的能量亦不同。 为了消除劳 动者个体之间差异因素， 常用活动代谢率与基础代谢 率之比即相对能量代谢率来衡量劳动强度的大小。 相 对能量代谢率RMR为
第5章 人的作业能力与疲劳
既然通过作业时消耗的O2量和产生的CO2量可以 换算能量消耗， 相对代谢率也可以通过测定作业者在 作业时、 安静时消耗的O2量和产生的CO2的比值， 计 算作业者在安静时和作业时各自的O2消耗量， 然后乘 以每消耗1L O2所产生的热量(氧热价)， 分别折算成作 业时和安静时的能量消耗。
第5章 人的作业能力与疲劳
图5 - 7 动态作业至力竭时收缩压与舒张压的变化
第5章 人的作业能力与疲劳
4. 血液的重新分配 人处于安静状态时， 血液流向肾、 肝及其他内脏 器官较多， 而体力作业开始后， 心脏射出的血液大部 分流向骨骼肌， 以满足其代谢增强的需要。 表5 - 7列 出了安静状态和重体力劳动时血液流量的分配状况。 由表可知， 进行重体力作业时， 流向骨骼肌的血液量 较安静时多20倍以上， 心肌血流量增加5倍。
第5章 人的作业能力与疲劳
同理若将作业者的基础代谢量换算成O2消耗量或 直接测定出基础代谢时O2消耗量， 则相对代谢率计算 式又可写成
RMR=
作业时的O2消耗量－安静时的O2消耗量
基础代谢时的O2消耗量
(5 - 5)
第5章 人的作业能力与疲劳
5.2 作业时人体的调节与适应
5.2.1 神经系统的调节与适应 作业时的每一个有目的 的动作， 既取决于中枢神
图5 - 5 (a) 仰卧(100%)； (b) 坐姿(103%～105%)； (C) 立姿(108%～１１0％）
（d） 跪姿(130%～140%)； (e) 弯腰(150%～１６0％)
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1.4 能量代谢的测定 能量代谢的测定方法有两种， 直接法和间接法。
直接法是通过热量计测定在绝热室内流过人体周围的 冷却水升温情况， 换算成能量代谢率； 间接法是通过 测定人体消耗的氧量， 再乘以氧热价求出能量代谢率。
三种产能过程可概括于图5 - 1中， 其一般特性列 于表5 - 1。
第5章 人的作业能力与疲劳
图5 - 1 肌肉活动时能量的来源示意图
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 1 三种产能过程的一般特性
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1.2 作业时人体的耗氧动态 作业时人体所需要的氧量的大小， 主要取决于劳
第5章 人的作业能力与疲劳
3. 乳酸系列
在大强度劳动时， 能量需求速度较快， 相应ATP 的分解也必须加快， 但受到供氧能力的限制。 此时，
则靠无氧糖酵解产生乳酸的方式提供能量， 故称为乳
酸系列：
糖酵解
葡萄糖(糖原)
ATP＋乳酸
乳酸逐渐扩散到血液， 一部分排出体外， 一部分
在肝、 肾内部又合成为糖原。 在食物营养充足地合理
第5章 人的作业能力与疲劳
3. 血压 血压是血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压 力， 通常多指血液在体循环中的动脉血压， 一般以毫 米汞柱(mmHg)为单位(1 mmHg＝133.32 Pa)。 正常人 安静时的动脉血压较为稳定， 变化范围不大。 心室收 缩时动脉血压的最高值即收缩压为100～120 mmHg， 心 室 舒 张 时 动 脉 血 压 的 最 低 值 即 舒 张 压 为 60 ～ 80 mmHg。血压还受性别、 年龄以及其他生理情况的影 响， 一般男性略高于女性； 老年人高于中青年人， 特 别是收缩压随年龄增长而升高较舒张压更为明显；此 外， 体力劳动、 运动以及情绪波动时， 血压也会出 现暂时性升高。
能量代谢分为三种， 即基础代谢、 安静代谢和活 动代谢。
第5章 人的作业能力与疲劳
1. 基础代谢 人体代谢的速率， 随人所处的条件不同而异。 生 理学将人清醒、 静卧、 空腹(食后10 h以上)、 室温在 20 ℃左右这一条件定为基础条件。 人体在基础条件下 的能量代谢称为基础代谢。 单位时间内的基础代谢量 称为基础代谢率， 用BR表示。 它反映单位时间内人 体维持最基本的生命活动所消耗的最低限度的能量， 通常以每小时每平方米体表面积消耗的热量来表示。 我国正常人基础代谢率平均值见表5 - 2。
各种不同姿势的相对氧耗量， 如图5 - 5所示。
第5章 人的作业能力与疲劳
图5 - 4 (a) 单肩双包(100%)； (b) 头顶(103%)； (C) 双肩背(109%) (d) 前额挂背(115%)； (e) 斜挎(123%)； (f) 挑担(129%)； (g) 双手提(144%)
第5章 人的作业能力与疲劳
第5章 人的作业能力与疲劳
2. 需氧系列 在中等劳动强度下， ATP以中等速度分解， 又通 过糖和脂肪的氧化磷酸化合成得到补充， 即 葡萄糖或脂肪＋氧 氧化磷酸化ATP 由于这一过程需要氧参与合成ATP， 故称为需氧 系列。 在合成的开始阶段， 以糖的氧化磷酸化为主， 随着持续活动时间的延长， 脂肪的氧化磷酸化转为主 要过程。
的心率为75次/min。 心率增加 的限度即最大心率随年龄 的增长而逐渐减小， 可用年龄来推算(最大心率＝220－ 年龄)。 最大心率与安静心率之差称为心搏频率储备， 可用来表示体力劳动时心率可能增加的潜在能力。
第5章 人的作业能力与疲劳
从事体力作业时， 心率在作业开始后的30～40 s 内迅速增加， 大约经4～5 min， 即可达到与劳动强度 相适应的水平。 强度较小的体力劳动， 心率增加不多， 很快达到与劳动强度相适应的水平后， 即随作业的延 续而保持在该恒定水平上。 而强度很大的劳动， 心率 将随作业的延续而不断加快， 直到个体的最大心率值， 通常可达150～195次/min。 上述两种劳动强度下的心 率变化如图5 - 6所示。
条件下， 经过休息， 可以较快的合成为糖原。
第5章 人的作业能力与疲劳
虽然糖酸解时1g分子葡萄糖只能合成2g分子ATP， 但糖酵解的速度比氧化磷酸化的速度快32倍， 所以是 高速提供能量的重要途径。 乳酸系列需耗用大量葡萄 糖才能合成少量的ATP， 在体内糖原含量有限的条件 下， 这种产能方式不经济。 此外， 目前还认为乳酸是 一种致疲劳性物质， 所以乳酸系列提供能量的过程不 可能持续较长时间。
ATP＋H2O→ADP＋Pi＋29.3 kJ/mol
第5章 人的作业能力与疲劳
1. ATP—CP系列 在要求能量释放速度很快的情况下， 肌细胞中的 ATP由磷酸肌酸(CP)与二磷酸腺苷合成予以补充：
CP＋ADP Cr(肌酸)＋ATP 该过程简称为ATP—ＣP系列。 ATP—CP系列提供 能量的速度极快， 但由于CP在人体内的贮量有限， 其 产能过程只能维持肌肉进行大强度活动几秒钟。
第5章 人的作业能力与疲劳
图5 - 6 不同劳动强度的心率变化曲线
第5章 人的作业能力与疲劳
2. 心输出量 心脏每搏动一次， 由左心室射入主动脉的血量称 为每搏输出量。 每分钟由左心室射出的血量称为心输 出量。 心输出量为每搏输出量与心率的乘积。 正常男 性成年人安静时每搏输出量约为50～70 mL， 心输出 量约为3.75～5.25 L/min。 女性心输出量比同体重的男 性约低10%。 一般人心输出量最多可增加到25 L/min。
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 2 我国正常人基础代谢率平均值
第5章 人的作业能力与疲劳
2. 安静代谢 安静代谢是作业或劳动开始之前， 仅为了保持身 体各部位的平衡及某种姿势条件下的能量代谢。 安静 代谢量包括基础代谢量。
第5章 人的作业能力与疲劳
3. 活动代谢 活动代谢亦称劳动代谢、 作业代谢或工作代谢。 它是人在从事特定活动过程中所进行的能量代谢。 体 力劳动是使能量代谢量亢进的最主要的原因。 因为在 实际活动中所测得的能量代谢率(用AR表示)， 不仅包 括活动代谢率， 也包括基础代谢率与安静代谢率， 所 以活动代谢率(用MR表示)应为