职业卫生与职业医学：职业生理学

1、第一节第一节 职业生理学职业生理学 （Work Physiology） 职业生理学（work physiology） 研究劳动过程中机体的调节与适应规律， 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 高生产率的目的的一门学科。 劳动条件对器官和系统产生一定的作用 或效应，这种效应反过来影响人的操作， 二者之间关系是职业生理学研究和应用 的核心问题。 劳动过程劳动过程 (work process) 工人为完成某项生产任务而进行的为完成某项生产任务而进行的各种操作各种操作 的总和的总和。 不同不同工种工种工人的劳动过程不同工人的劳动过程不同。 劳动强度劳动强度（体、脑力

2、）；（体、脑力）；体位体位（立、坐、（立、坐、 跪位）；跪位）；操作方式操作方式（手工、机械化、自（手工、机械化、自 动化）；动化）；作息制度作息制度（白、夜班）。（白、夜班）。 劳动过程中的有害因素劳动过程中的有害因素 劳动劳动强度强度（负荷）（负荷）过大过大（重体力劳动）（重体力劳动） 劳动劳动时间过长时间过长（1216h） 强迫体位强迫体位（静力作业）（静力作业） 轮班制轮班制（shift work） 职业损害：生理、心理紧张，作业能力职业损害：生理、心理紧张，作业能力 下降，工作有关疾病（肌肉骨骼损伤等）下降，工作有关疾病（肌肉骨骼损伤等） 煤矿井下工人滑囊炎煤矿井下工人滑囊炎- 法定

3、职业病 是劳动过程中唯一一种法定职业病是劳动过程中唯一一种法定职业病 （ 跪位劳动跪位劳动 高温高湿环境高温高湿环境 ） 一、体力劳动一、体力劳动 (physical work) 能量代谢能量代谢（能量来源、氧消耗、（能量来源、氧消耗、 能消耗、劳动强度分级）能消耗、劳动强度分级） 机体的机体的调节与适应调节与适应（神经系统、神经系统、 心血管系统）心血管系统） 肌肉活动的肌肉活动的能量来源能量来源 ATP水解释放能量（水解释放能量（1摩尔摩尔ATP水解可水解可 产生产生29.3KJ热量）热量） ATP来自糖、脂肪及蛋白质的分解来自糖、脂肪及蛋白质的分解 三条途径三条途径：ATP-CP系列系列

4、 (immediate or PCr) 、乳酸系列、乳酸系列 (anaerobic)、需、需 氧系列氧系列 (aerobic) Adenosine Triphosphate (ATP) ATP + H2O ADP + Pi + 29.3 kJ/mol/L Hydrolysis Carbohydrates primary form is glucose (38分子分子 ATP/M) stored in liver and muscle as glycogen (2分子分子ATP/M) ATP produced more quickly from CHO than from fats or pro

5、teins CHO stores can be depleted Fats (triglycerides) muscle uses fatty acids (130分子分子 ATP/M) for fuel produce ATP more slowly than CHO during rest, provides the ATP, but little during intense exercise fat stores not depletable Proteins split into amino acids in gut provides 5%15% of fuel for ATP pr

6、oduction 肌肉活动能量代谢系统的一般特征肌肉活动能量代谢系统的一般特征 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 较慢 能源 CP 贮量有限 糖原 糖原、脂肪及蛋白 产生ATP 很少 有限 几乎不受限制 劳动类型 任何劳动 短期重及很重 长期轻及中等 的劳动 劳动 3 energy systems produce ATP immediate system for power events, immediately anaerobic system for speed events, takes 5 s to fully activate aer

7、obic system for endurance events, takes 2-3 min to fully activate Energy Metabolism During Exercise At onset of exercise, three systems are used continuously, though contribution of the three systems change with time. Changes in ATP and PCr during sprint exercise 作业时氧消耗的动态作业时氧消耗的动态 氧需氧需 (oxygen dema

8、nd) ：劳动：劳动1分钟分钟 所需要的氧量。取决于劳动强度。所需要的氧量。取决于劳动强度。 最大摄氧量最大摄氧量 (maximum oxygen uptake) ：氧上限。血液在：氧上限。血液在1分钟内能分钟内能 供应的最大氧量。取决于心肺功能。供应的最大氧量。取决于心肺功能。 氧债氧债 (oxygen debt) ：氧需和实际供：氧需和实际供 氧不足的量。供求之差。氧不足的量。供求之差。 O2 Deficit and EPOC VO2 Time Resting energy requirements EPOC O2D exerciserecovery 作业的能消耗量作业的能消耗量 最紧张的

9、最紧张的脑力劳动脑力劳动的能消耗量不会的能消耗量不会 超过超过基础代谢的基础代谢的10% 体力劳动体力劳动的能消耗量可达基础代谢的能消耗量可达基础代谢 的的1025倍倍 用能消耗量或心率来划分体力劳动强度用能消耗量或心率来划分体力劳动强度 (intensity of physical work) 的大小的大小 体力劳动强度体力劳动强度 中等强度中等强度作业：作业：氧需氧需最大摄氧量最大摄氧量，持续，持续 几分钟至十几分钟，几分钟至十几分钟，如重件手工锻打、爬如重件手工锻打、爬 坡搬运重物等。坡搬运重物等。 极大强度极大强度作业：完全无氧，作业：完全无氧，氧债氧债氧需氧需， 2分钟，分钟，如短跑

10、、游泳比赛等如短跑、游泳比赛等。 用于评价体力劳动强度的指标用于评价体力劳动强度的指标 （ILO，1983） 耗氧量（耗氧量（L/min） 20.92 能耗量（能耗量（kJ/min） 心率（心率（beats/min） 直肠温度（直肠温度（） 排汗率（排汗率（ml/h） 高温作业高温作业 体力劳动强度分级体力劳动强度分级 (GBZ2.2-2007) 劳动强度级别劳动强度级别 劳动强度指数劳动强度指数 ( (I) ) （轻）（轻）I15 （中）（中）15 I 20 （重）（重）20 I 25 （极重）（极重）I25 劳动强度指数劳动强度指数 ( (I) ) I = 10RtMSW Rt 劳动时间率

11、（劳动时间率（%） M 8小时平均能量代谢率（小时平均能量代谢率（KJ/minm2） S 性别系数（男性性别系数（男性 = 1，女性，女性 = 1.3） W 体力劳动方式系数（搬体力劳动方式系数（搬 = 1，扛，扛 = 0.40，推，推 / 拉拉 = 0.05） 10 计算常数计算常数 机体的调节与适应机体的调节与适应 神经系统：神经系统：动力定型动力定型 (dynamic stereotype) 巩固的连锁条件反射。巩固的连锁条件反射。 心血管系统：心血管系统： 平均心率平均心率-静息心率静息心率 40 能胜任；能胜任； 脉压脉压心率心率适应性强适应性强 收缩压收缩压心率心率居中居中 收缩压

12、收缩压心率心率不能胜任不能胜任 卫生要求（卫生要求（GBZ2.2-2007) 工作日内从事任何单项体力工作时，最工作日内从事任何单项体力工作时，最 大心率值不应超过大心率值不应超过150150次次/min/min；各单项作；各单项作 业时最大心率值不应超过业时最大心率值不应超过120120次次/min/min 人工作日（人工作日（8h8h）总能量消耗不应超过）总能量消耗不应超过 6276kJ/d 6276kJ/d 二、脑力劳动二、脑力劳动 (mental work) (一) 脑力劳动特点脑力劳动特点 体力密集型体力密集型智力密集型智力密集型 (办公室型办公室型) 信息性劳动：信息性劳动：感受感

13、受 (视、听、神经末梢视、听、神经末梢)，加，加 工工处理处理 (CNS)，输出输出信息信息 工作工作 ( (暂时暂时) )记忆记忆 长期记忆长期记忆 特点：非重复性，特点：非重复性，能耗不高能耗不高、氧耗高氧耗高（对缺（对缺 氧特别敏感）氧特别敏感） Model of human information processing long term MEMORY THOUGHT working MEMORY input PERCEPTION output MOTOR/ BEHAVIORAL TASK/ STIMULI 通信技术通信技术 导入神经网络导入神经网络 ( (传递信息传递信息) ) 智能

14、技术智能技术 思维器官思维器官 ( (加工加工 再生信息再生信息) ) 通信技术通信技术 导出神经网络导出神经网络 ( (传递信息传递信息) ) 感测技术感测技术 感觉器官感觉器官 ( (获取信息获取信息) ) 外部世界外部世界 ( (信息源信息源) ) 控制技术控制技术 效应器官效应器官 ( (施用信息施用信息) ) 人的信息器官及其功能人的信息器官及其功能 职业卫生要求职业卫生要求 工作场所：噪声工作场所：噪声45dB，光线从左，光线从左 边来，照度边来，照度500Lx，温度，温度 (夏季夏季 2428、冬季、冬季1922 ) )，桌椅符，桌椅符 合工效学要求，荧光屏合工效学要求，荧光屏“

15、正显正显 示示”白纸黑字白纸黑字 ( (亮背景暗字亮背景暗字) ) 信息：信息：和谐性和谐性、剩余度剩余度 三、三、作业类型作业类型（work type） 静力作业静力作业 ：静态作业。：静态作业。 动力作业动力作业 (dynamic work)：动态作业。等：动态作业。等 张性收缩张性收缩 (isotonic contraction) ，关节，关节 活动，做工。重动力作业（大肌群、能耗活动，做工。重动力作业（大肌群、能耗 高），反复性作业（小肌群、易疲劳）。高），反复性作业（小肌群、易疲劳）。 高抬举作业高抬举作业 (overhead work) ：含有静力：含有静力 成分，极易疲劳。成分，

16、极易疲劳。 静力作业静力作业 (static work) 概念：依靠肌肉概念：依靠肌肉等长性收缩等长性收缩 (isometric contraction) 来维持体位，使躯体和四来维持体位，使躯体和四 肢关节保持不动所进行的作业肢关节保持不动所进行的作业( (未做工未做工) )。 特点：特点：能耗水平不高能耗水平不高，但容易疲劳但容易疲劳，维持时维持时 间间短。短。 作业停止几分钟内，氧消耗反而升高，再逐作业停止几分钟内，氧消耗反而升高，再逐 渐下降渐下降 ( (Lingard 现象现象）。）。 静力作业维持时间静力作业维持时间 取决于肌肉收缩力占最大随意收缩力取决于肌肉收缩力占最大随意收缩力

17、 的百分比。的百分比。 二者相等时只能维持二者相等时只能维持6秒秒 50%时能维持时能维持1分分 15%20%时可维持较长时间时可维持较长时间 维持时间维持时间 四、作业能力四、作业能力 (work capacity) 是在不降低作业是在不降低作业质量质量指标的前提下，指标的前提下， 尽可能长尽可能长时间时间维持一定作业维持一定作业强度强度的的 能力。能力。 以体力劳动为主的作业，可用以体力劳动为主的作业，可用劳动劳动 生产率生产率来表示。来表示。 劳动生产率劳动生产率 直接指标直接指标：产品的质量、产量，持：产品的质量、产量，持 续工作时间。（合格产品数量续工作时间。（合格产品数量 / 单位

18、单位 时间）时间） 间接（生理）指标间接（生理）指标：握力、耐力、：握力、耐力、 视觉运动反应时、心率、血乳酸等。视觉运动反应时、心率、血乳酸等。 体力劳动作业能力的动态体力劳动作业能力的动态 入门期入门期 (introduction period) 高效稳定期高效稳定期 (steady period) 疲劳期疲劳期 (fatigue period) 终末激发期终末激发期 (terminal motivation period) 影响作业能力的因素影响作业能力的因素 1.社会和心理因素社会和心理因素 满意度、分配、兴趣满意度、分配、兴趣 2.个体因素个体因素 年龄、性别年龄、性别 3.环境因素环境因素 空气污染、噪声、严寒、高温、空气污染、噪声、严寒、高温、 不良照明不良照明 4.工作条件与性质工作条件与性质 设备与工具、强度与时设备与工具、强度与时 间、间、 组织与制度组织与制度 5.疲劳和休息疲劳和休息