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1、职业生理学 work physiologyl在生产劳动过程中，机体通过神经-体液的调节和适应，不仅能完 成作业，而且能促进健康。但若劳动负荷过大，时间过长或作业 条件较差，致使人体不能适应或耐受时，即能引起过度生理紧张 与心理紧张从而使作业能力下降，甚至损害健康。l职业生理学（Work physiology）l职业心理学（Work psychology）l人类工效学（Ergonomics）l根据劳动性质分为： 体力劳动 脑力劳动l劳动过程对机体的影响包括以下三方面： 1.劳动的种类和组织制度：劳动强度，持续时间，节律，操作技 巧，体位等。 2.工作环境：气象条件、高低气压、噪声、振动、空气污染
2、等。 3.劳动者本身因素：性别、年龄、健康状况、劳动态度、思想情 绪等。l研究劳动过程的调节与适应规律，从而找出提高作业能力和预防 疲劳过早出现的措施，达到保护和促进健康，提高劳动生产率的 目的。 一、体力劳动过程的生理变化与适应 （一）体力劳动时的能量消耗l体力劳动时，全身许多器官和系统处于紧张和兴奋状态，代谢加 强。骨骼肌和心肌约占体重的40%，尤其是当体力劳动时，肌肉 做功，所以消耗的能量较大。 1、肌肉活动的能量来源：l在体力劳动时，供骨骼肌活动的能量来源有三种途径： （1）ATP-CP系列（三磷酸腺苷-磷酸肌酸系列）ATP+H2OADP+Pi+29.3KJ/mol/L CP+ADPC
3、r+ATPlATP、CP都具有高能磷酸键，是体内用以贮存和传递能量的物质 。 肌肉活动时，肌肉细胞中的ATP迅速分解，放出能量直接供 肌肉收缩。 CP迅速分解，并提供高能磷酸键，使ADP还原成ATP。l在安静状态下，肌肉中CP的浓度约为ATP的5倍，但ATP和CP在 肌肉中的贮存量甚微，肌肉的一般活动能维持一分钟，如剧烈活 动只能维持30秒。l经常劳动和进行体育锻炼的人，肌肉中CP和ATP的含量较一般人 多，与代谢有关的酶活性也较强。当肌肉萎缩或肌无力者，肌肉 中CP和ATP的含量较低。 （2）乳酸系列（无氧糖酵解）l葡萄糖+Pi+ADP乳酸+ATPl当进行大强度作业或剧烈运动时，ATP的分解
4、 非常迅速，急需大量能量，此时呼吸循环机能 虽然明显加强，但仍不能满足肌肉组织对氧的 需要，氧化磷酸化过程受到供氧能力的限制， 生成ATP的速度不能满足肌肉活动的需要。在 缺氧或无氧的条件下，机体只能通过糖酵解的 方式提供能量。与有氧氧化相比，糖酵解这种 方式提供的能量少，一摩尔每升葡萄糖只能形 成2分子ATP，同时产生大量乳酸，机体容易 疲劳，劳动不能持久。但生成ATP的速度较有 氧氧化快32倍，故能迅速提供较多的ATP供肌 肉活动用。（3）需氧系列（有氧氧化） 糖+ADP+Pi+O2C O2+ H2O+ATP 脂肪l一摩尔每升葡萄糖生成38分子ATPl一摩尔每升脂肪生成130分子ATPl在
5、正常情况下，从事中等强度作业或脑力劳动，机体能 够提供所需要的氧，体内的营养物质（糖、脂肪）通过 氧化磷酸化过程合成ATP提供劳动时所需的能量。l在劳动开始阶段利用糖类较多，但随着持续活动时间的 延长，利用脂肪的比例增大而成为主要的能量来源。l饭后肌肉中糖原含量在300克左右，肝，肌肉中的糖原可 维持肌肉活动半天。肌肉活动能量的直接来源是ATP， 长期来源依靠补充血糖。l短期强活动出现疲劳是由肌肉中ATP减少和乳酸含量增 加所致。长期劳动出现疲劳是肌肉中糖原含量减少所致 。肌肉活动能量供应系统的一般特性 ATP-CP 系列 乳酸系列 需氧系列 氧无氧无氧需氧速度非常迅速迅速较较慢能源CP，贮贮
6、量有限糖，产产生乳酸 ，有致疲劳劳性糖原、脂肪、 蛋白质质，不产产 生致疲劳劳性副 产产物 产产生ATP很少有限几乎不受限制劳动类劳动类 型任何劳动劳动 包括短期 的极重劳动劳动短期重及很重 的劳动劳动长长期轻轻及中等 劳动劳动2、作业时氧的消耗动态：l劳动过程中机体的能量消耗与氧消耗之间有精确的相关关 系。劳动时人体所需的氧量取决于劳动强度，劳动强度越 大，需要氧的量也就越多。l氧需（oxygen demand）：劳动1分钟所需要的氧量。l最大摄氧量（maximum oxygen uptake）：人体血液在1分 钟内所能供应的最大氧量。l摄氧量一般人3升/分，有锻炼者可达4升/分以上。l氧需
7、能否得到满足主要取决于循环系统的功能，其次为呼 吸系统的功能。l在开始作业2-3分钟内或劳动强度很大时，呼吸和循环系统 的功能不能供给足够的氧，此时肌肉活动所需要的能量部 分或全部是在机体缺氧条件下提供的。这种氧需和实际供 氧量之差称为氧债（oxygen debt）。l氧债=氧需实际供氧量l氧债及其补偿见图 氧债及其补偿A 氧债 B 偿还氧债 l不论那种情况，劳动停止后的一段时间 之内，机体消耗的氧量均较安静时多， 这是在偿还劳动开始时或劳动过程中的 氧债，恢复时间根据氧债多少而定。l恢复ATP，CP，HbO2等需要的O2可在2- 3分钟内得到补偿。而乳酸氧债则需较长 时间才能得到完全补偿。3
8、、作业的能消耗量与劳动强度分级l劳动强度是指人在劳动中所负担的工作量以及 由此对人体所施加的生理负荷大小。l作业时的能量消耗是全身各器官系统活动能消 耗量的总和。l紧张的脑力劳动能消耗量不超过基础代谢的 10%，而肌肉活动的能消耗量可达基础代谢的 10-25倍，故用能消耗量来划分劳动强度的大小 ，只适用于以体力劳动为主的作业。一般分为 三级： （1）中等强度作业l作业时氧需不超过最大摄氧量，即在稳 定状态下进行 的作业。我国工农业劳动 多属此类。l根据能量消耗的多少，中等强度作业通 常又分为3-6个等级。 中等强度作业氧和能量的消耗 劳动劳动 强度等级级耗氧量（L/min） 能耗量KJ/min
9、很轻轻0.510.46轻轻0.5-10.46-中等1.0-20.92-重1.5-31.38-很重2.0-41.48-极重2.5- 52.30- 1Kal=4.184KJ （2）大强度作业：l指氧需超过了最大摄氧量，即在氧债大量蓄积 的条件下进行的作业，一般只能持续进行数分 钟至十余分钟，如重件手工锻打，爬坡搬运重 物等。 （3）极大强度作业：l完全在无氧条件下进行的作业，此时氧债几乎 等于氧需。如在短跑和游泳比赛时，这种剧烈 活动只能持续很短时间，一般不超过2分钟。l测定劳动时的能消耗量的意义： 根据能消耗量划分体力劳动强度的等级。 制定合理 的劳动制度和膳食供给。（4）为全面反映不同工种在劳
10、动过程中对机 体所造成的负荷，根据“体力劳动强度分级 标准”（GBZ22002），还可采用劳动强 度指数来划分体力劳动强度。l劳动强度指数（I）=3T+7MlT为净劳动时间率=lM 为8小时工作日能量代谢率（kal/minm2 ） 体力劳动强度分级 劳动劳动 强度级别级别劳动劳动 强度指数15 20 25 25（二）体力劳动时的调节与适应l在劳动过程中，机体通过神经-体液的调 节来实现能量供应和各器官之间的协调 ，以适应生产劳动的需要，维持身体健 康和作业能力。 1、神经系统：（1）非条件反射：l内外感受器中枢效应器官l劳动时：l血乳酸血管中枢（呼吸、循环中枢），吸入 O2，合成ATP，分解乳
11、酸，排除致疲劳物质。l体温中枢循环加强、皮肤血管扩张散热。 （2）条件反射：l长期反复某一作业，可形成“动力定型”（dynamic stereotype），可使动作协调，减少不必要的动作 ，使能量消耗减少，提高工作能力和效率。l如现代化的流水作业，可使工人在较短的时间内 建立“动力定型”。2、心血管系统：l劳动时，ATP，需O2，体内C O2、乳 酸心血管系统活动加强。l（1）心率：l在作业开始30-40秒内迅速增加，然后缓 慢上升，一般在4-5分钟达到与劳动强度 相适应的水平。劳动时心率的增加程度 与劳动强度成正比，与耗氧量也成正比 。 心率与耗氧量的关系 心率（次/分）97102 1201
12、40 160 180 191 耗氧量（升/分） 0.71 1.13 1.57 1.97 2.37 2.89 3.00 对一般人来说，当心率未超过安静时的40次时， 则能胜任该项工作。 安静时70-75次/分，轻作业时心率增加不明显，重 作业以上能达到150-200次/分。 作业停止后，心率可在15秒后迅速减慢，然后在 缓慢降至原水平。恢复期的长短随劳动强度、工间 休息、环境条件而异。劳动强度大时，心率恢复的 较慢。 （2）心脏每分钟输出量增加l每分输出量=每搏输出量心率l安静时：3-5升/分=7540-70mll重作业：15-25升/分=150150ml l最多每分输出量可达35升l心脏每分输
13、出量的增加，没有锻炼。身 体较弱的人主要靠心跳频率的增加，有 锻炼，身体强壮的人主要靠每搏输出量 的增加。不同强度作业时的心率及恢复时间 做功强度（ kgm/min）心率（次/分）恢复正常水平 时间时间 （分）300962.560011635.0120014060.01500168（3）血压升高l收缩压升高明显。作业开始时收缩压即 上升，劳动强度大的作业能上升60- 80mmHg。l舒张压在轻作业时几乎不变，重作业时 上升，但不如收缩压明显。脉压差增大 。不同强度作业时血压及增加率 做功强度 （kgm/min ） 血压压（mmHg） 血压压上升率（%） 收缩缩舒张张收缩缩舒张张30012072
14、15.42.9 6001347624.22.7 12001508341.315.0 15001609348.224.3作业后血压迅速下降，恢复期的长短与劳动强度 和环境条件有关。一般在5分钟内恢复正常。但大 强度作业后，收缩压可降至低于作业前水平，30- 60分钟才能恢复正常。 3、呼吸系统l在劳动过程中，随着体内代谢的加强，氧的需要量增 加，呼吸功能也发生相应变化。l呼吸频率增加，每分通气量增加。l安静时：6-8升/分=16-20400-500mll劳动时：40-60升/分=30-401500ml l最大可达到120升/分。l每分通气量=呼吸频率肺活量（潮气量）l每分通气量的增加，有锻炼者主
15、要靠增加肺活量来适 应，无锻炼或弱者主要靠增加呼吸频率。呼吸频率快 ，有效通气量减少。l吸入空气（ml） 呼吸死腔（ml） 有效呼吸量（ml） 1500 150 1350500 150 350500 150 350 1050500 150 350每分通气量与耗氧量的关系 耗氧量（L/min）1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 肺通气量（L/min ）20 30 45 60 804、血液系统：（1）血液再分配：l安静时血液流入胃、肝、胃肠、脾的量最多， 其次为肌肉，再次为心、皮肤、脂肪、骨等。l体力劳动时，通过神经反射，使内脏、皮肤等 处的小动脉收缩，代谢产物（乳酸、C O2）可 使肌肉的小动脉扩张，结果使流入肌肉的血液 量大增，流入心肌的血液量可增加4-5倍，脑血 液量基本不变，而内脏、肾、皮肤、骨等都有 所减少。安静休息和重体力劳动时血液的再分配组织组织 器官安静休息（L/min ）体力劳动劳动 （L/min ） 内脏脏1.01.250.751.25 肾肾1.00.51.0 肌肉0.751.020.021.5 脑脑0.750.751.0 心肌0.20.251.01.25 皮肤0.250.1250.25 骨0.150.250.1250.25（2）血糖：正常安静时血糖为0.1%（80-120mg%）（ 5.6mmol/L）饭后人
