劳动过程对人体的影响及劳动强度

第二章劳动过程对人体的

影响与劳动强度

主讲：马如宏目录第一节体力劳动时的能量消耗第二节体力劳动时人体的调节和适应第三节劳动强度等级的划分第一节体力劳动时的能量消耗一、人体能量的产生机理二、作业时人体氧消耗动态一、人体能量的产生机理以骨骼肌为例，活动的能量来自细胞中的贮能元――三磷酸腺苷（ATP）。肌肉活动时，肌细胞中的三磷酸腺苷与水结合，生成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸根（Pi），同时，释放出29.3KJ的能量，即

ATP＋H2O→ADP＋Pi＋29.3KJ／mol

（约7.0KCal/mol）

由于肌细胞中的ATP贮量有限，因此，能量释放过程中，必须及时补充肌细胞中的ATP。补充ATP的过程称为产能。产能一般通过三种途径。一、人体能量的产生机理人体补充ATP（产能）的三种途径1ATP－CP系列2乳酸系列3需氧系列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＋ADPCr＋ATP

（肌酸）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种。一、人体能量的产生机理2．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。

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。在食物营养充足的合理条件下，经过休息，可以较快的合成为糖原。一、人体能量的产生机理糖酵解3．需氧系列在中等劳动强度条件下，ATP以中等速度分解，又通过糖和脂肪的氧化磷酸化合成予以补充，即

葡萄糖或脂肪＋氧

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。

一、人体能量的产生机理氧化磷酸化能量的产生示例产能：补充ATP的过程ABC地点地点重物箱能量的产生生示例（续）1。第一阶段：劳动者空手走到B点。

轻度体力劳动，用到需氧系列。2。第二阶段：在B点把C拾起。

用到ATP－CP系列，需短时间大量ATP，增加Cp系列产能。3。第三阶段：重度体力阶段，负重C从B走到A，用到无氧糖酵解。肌肉中ATP供应的三种途径

虽然糖酵解时1g分子葡萄糖只能合成1g分子ATP，但糖酵解的速度比氧化磷酸化的快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（表2－1），这种产能不经济。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。一、人体能量的产生机理一、人体能量的产生机理三种产能过程可概括于图2－1所示，一般特性列于表2－2。一、人体能量的产生机理图2-1肌肉活动时能量的来源示意一、人体能量的产生机理肌肉活动的时间愈长，强度愈大，恢复原有贮备所需的时间也愈长。在食物营养充足合理的条件下，一般在24h内便可得到完全恢复。肌肉转换化学能作功的效率约为40％，若包括恢复期所需的能量，其总效率大约为10％－30％，其余70％－90％的能量以热的形式释放。一、人体能量的产生机理返回二、作业时人体氧消耗动态能量产生和消耗可以从人体消耗的氧量(O2)上反应出来。作业时的劳动强度越大，时间越长，消耗的氧也越多，单位时间所需要的氧量叫做——氧需。氧需能否得到满足主要取决于循环系统的功能，其次决定于呼吸器官的功能。血液在单位时间内能供应的最大氧量叫做——氧上限。处于稳定状态的作业一般能维持较长的时间（图2－2a）。若劳动强度较大，氧需超过氧上限，机体将继续处于缺氧状态下工作，肌肉内的贮能物质（主要指糖原）迅速消耗，这种作业就不能持久。二、作业时人体氧消耗动态作业停止后，机体的耗氧量并不能马上降到安静状态的耗氧水平，机体还需要继续消耗较多的氧以补偿氧债（图2－2b）。二、作业时人体氧消耗动态二、作业时人体氧消耗动态作业时，肌肉收缩作用于物体的力叫做肌张力。物体作用于肌肉上的阻力称为负荷。要提起或举起某一物体，肌张力必须大于负荷，此时肌肉收缩过程中的负荷相对恒定，肌张力保持不变，这种肌肉收缩叫做等张收缩。二、作业时人体氧消耗动态若人的躯体和肢体维持不动，运用肌张力将负荷支撑在某一位置，肌纤维长度不变，这种肌肉收缩叫做等长收缩。以肌肉等长收缩为主的作业称为静态作业或静力作业。二、作业时人体氧消耗动态静态作业的特征是能量消耗水平不高却很容易疲劳。此时，即使用最大随意收缩的肌张力进行作业，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，氧消耗不仅不象动态作业停止后迅速下降，反而先升高后再逐渐下降到原有水平（图2－3）。二、作业时人体氧消耗动态二、作业时人体氧消耗动态这种现象可能是在静态作业时，由于一定肌群持续收缩压迫小血管使血流发生障碍，肌肉在缺氧条件下工作，无氧糖酵解产物乳酸等不能及时清除而积聚起来形成氧债，故呈现出作业停止后氧消耗反而升高的现象。二、作业时人体氧消耗动态第二节体力劳动时人体的调节和适应神经系统调节和适应心血管系统的调节与适应其它系统的调节和适应一、神经系统调节和适应作业时的每一个有目的的动作，既取决于中枢神经系统的调节作用（主观能动性），又取决于从机体内外感受器所传入的各种神经冲动，在大脑皮层内进行综合分析，形成一时性共济联系（TransientAssociation），调节各器官适应作业活动的需要，维持机体与环境的平衡。一、神经系统调节和适应若长期在同一环境中从事同一项作业活动，通过复合条件反射逐渐形成该项作业操作的自觉习惯的逻辑平衡潜意识，称为动力定型（DynamicStereotype），也称为习惯定型。一、神经系统调节和适应建立动力定型应循序渐进，注意节律性和重复性。若改变动力定型，就必须破坏已建立的动力定型，用新的动力定型代替，这对大脑皮层细胞是一种很大的负担，若转变过急，可能导致高级神经活动的紊乱。一、神经系统调节和适应因此，当作业性质或操作复杂程度需要作较大的变动时，不可操之过急，必须进行重新训练，这对保障身体健康和避免发生事故具有重要意义。一、神经系统调节和适应体力劳动还会影响感觉器官的功能，适当的轻度作业能使眼睛的暗适应更敏感；而大强度作业会使眼睛的暗适应敏感性下降；重作业和大强度作业能引起视觉及皮肤感觉的时滞延长，作业后数十分钟才能恢复；而适度的轻作业后视觉及皮肤感觉的时滞反而会缩短。二、心血管系统的调节与适应心率在作业开始30～40s内迅速增加，然后缓慢上升，一般经4～5min后便可达到与劳动强度相适应的稳定水平。二、心血管系统的调节与适应安静时，心脏每搏输出量为40～70ml，每分钟输出量为3～5L。大强度作业，每搏输出量可增至150ml，每分钟输出量可达15～25L。对于不经常锻炼的人，心脏每分钟输出量的增加，主要靠增加心率；而对于经常锻炼的人，则主要靠增加每搏输出量。对于一般人，当心率未超过其安静时心率40次时，则可以胜任其所做的作业。二、心血管系统的调节与适应作业停止后，心率在几秒至15s后开始迅速减少，然后再缓慢地降到原有水平。恢复期的长短随劳动强度、工间休息、环境条件和健康状况而异。因此心率可以作为衡量劳动强度的指标。二、心血管系统的调节与适应血压作业开始后收缩压立即上升，舒张压几乎不变，即使大强度作业时，也不如收缩压上升显著，因而脉压增大。脉压逐渐增大或维持不变，是体力劳动可以继续有效进行的标志。但若继续进行紧张劳动，脉压可因收缩压下降或舒张压上升，或二者的综合效应使其下降，当脉压小于其最大值的一半时，则表示作业机体已经疲劳或糖原贮备接近耗竭。二、心血管系统的调节与适应作业停止后血压迅速下降，其恢复期的长短视劳动强度的大小和环境条件的舒适程度而定，一般在5min内便能恢复正常。但在大强度作业后，收缩压可降到低于作业前的水平，需要经过30～60min才能恢复正常，血压的恢复比心率恢复快。二、心血管系统的调节与适应血液成分人体内糖原贮量约300～400g，其中约一半在肝脏。若作业时氧需为1.5L／min，持续作业4～6h就会引起糖原耗竭。二、心血管系统的调节与适应对经常锻炼者，1L血液能供给组织120ml氧，心脏的最高输出量为35L／min时，可供组织4.2L氧，这相当于锻炼有素者的氧上限。空气能给予血液的氧大约为空气体积的5％～6％，因此为了摄取4.2L的氧，需70～84L空气通过肺。而锻炼有素者的最大通气量可达120L／min，远远超过摄取4.2L氧所需的空气量。因此，决定氧上限的主要因素是心血管系统的功能。三、其它系统的调节和适应作业时呼吸的频率随作业强度的增强而增加，重强度作业时可达30～40次／min，极大强度作业时可达60次／min，肺通气量也由安静时的6～8L／min增加到40～120L／min以上。对于锻炼有素者肺通气量的增加主要靠增加肺活量来适应；一般作业者则靠加快呼吸频率来适应。作业停止后，呼吸的恢复期比心率、血压恢复期短。三、其它系统的调节和适应当作业强度比较稳定时，肺通气量的增加一般与氧需的程度相适应，肺通气量的变化在一定程度上能反映机体的氧需。因此，肺通气量可作为作业者作业能力和劳动强度的鉴定指标。三、其它系统的调节和适应汗腺具有调节体温和排泄代谢产物的双重功能。汗液98％为水分，体力劳动时汗液中的乳酸含量增多。三、其它系统的调节和适应体力劳动后一段时间内，体温比未作业时略有升高，体温升高的幅度与作业强度、作业持续时间及环境气候条件有关。一般认为正常作业时体温不应超过安静时体温1℃，超过这一限度，人体不能适应，作业也不能持久。小结第一节体力劳动时的能量消耗一、人体能量的产生机理ATP－CP系列乳酸系列需氧系列二、作业时人体氧消耗动态第二节体力劳动时人体的调节和适应一、神经系统调节