勞動生理與工效

勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學系何麗華

勞動生理職業(yè)工效學勞動生理學（workphysiology）

研究在一定勞動條件下機體器官和系統(tǒng)的調(diào)節(jié)適應(yīng)規(guī)律。勞動條件包括生產(chǎn)工藝過程、勞動過程、生產(chǎn)環(huán)境。勞動條件對勞動者的器官及系統(tǒng)產(chǎn)生一定的作用或效應(yīng)，這種作用反之影響人的操作，二者關(guān)系是本學科研究及應(yīng)用的核心

體力勞動過程中機體的能量代謝體力勞動時機體的能量代謝

人類的勞動是體力勞動與腦力勞動相結(jié)合進行的，不同類型的勞動有所偏重。由于骨骼肌約占人體中的40%，以骨骼肌活動為主的體力勞動能量消耗較大。

勞動時的能量代謝：一般一個人每天攝入能量20000kJ,除了基礎(chǔ)代謝的8000kJ及業(yè)余活動外，用于勞動消耗為10000kJ。

體力勞動與腦力勞動分類體力勞動（產(chǎn)生和付出體力）腦力勞動（加工和產(chǎn)生信息）勞動類型肌肉活動為主的勞動感官活動為主的活動反應(yīng)性勞動協(xié)調(diào)性勞動創(chuàng)造性勞動活動特點以及肉能量消耗為主，做功用手臂執(zhí)行一定精確動作，與肌力關(guān)系不大接受與處理信息，必要時做出反應(yīng)接受與處理信息，再轉(zhuǎn)入其他信息中產(chǎn)生信息，必要時輸出有關(guān)器官與系統(tǒng)肌肉、肌腱、循環(huán)、呼吸、骨骼肌肉、肌腱、感覺器官感覺器官（肌肉）感覺器官（智力）“智力”例子搬運、用力鏟物組裝線工作、編織、駕駛檢驗、監(jiān)測編程、打電話發(fā)明創(chuàng)造、解決難題肌肉活動的能量來源ATP-CP系統(tǒng)主要特點：提供能量迅速，產(chǎn)生ATP量少，只能供肌肉幾秒至1分鐘用有氧氧化主要特點：提供能量較慢，產(chǎn)生ATP幾乎不受限制，脂肪為主要能源無氧酵解主要特點：提供能量迅速，產(chǎn)生ATP有限ATP-CP系列

ATP+H2O

ADP+Pi+29.3kJ/molCP+ADPCr+ATP肌肉CP儲存量非常小，只能供肌肉活動幾秒甚至1分鐘用，需從糖類、脂肪和蛋白質(zhì)分解來提供合成ATP的能量。

肌肉在中等及以下強度活動時，食物在有氧條件下降解成CO2和H2O，并通過氧化磷酸化過程提供能量，合成大量的ATP。開始利用糖比較多，隨著時間延長，利用脂肪的比例增大，脂肪成為主要能源。乳酸系列

在大強度活動時，ATP分解非常迅速，需氧系列受到供氧能力的限制，形成ATP的速度不能滿足肌肉活動的需要，機體處于相對缺氧狀態(tài)。此時，則靠無氧糖酵解產(chǎn)生乳酸的方式來提供能量，稱乳酸系列。其缺點是需動用大量的葡萄糖，產(chǎn)生的乳酸有致疲勞性，故不經(jīng)濟，也不能持久。

表肌肉能量供應(yīng)系統(tǒng)的一般特性*ATP-CP系列乳酸系列需氧系列氧無氧無氧需氧速度非常迅速迅速較慢能源CP，貯量有限糖原，產(chǎn)生的乳酸有致疲勞性糖原，脂肪及蛋白質(zhì)，不產(chǎn)生致疲勞性副產(chǎn)物產(chǎn)生ATP很少有限幾乎不受限制勞動類型任何勞動，包括短暫的極重勞動短期重及很重的勞動長期輕及中等勞動*氧需（oxygendemand）

：勞動一分鐘所需要的氧量（l/min）。

主要取決于循環(huán)系統(tǒng)的功能，其次是器官的功能。*氧上限（maximumoxygenuptake）

：血液在一分鐘內(nèi)能供應(yīng)的最大氧量（l/min）。

成年人一般不超過3L，經(jīng)過體育鍛煉的人可達4L。*氧債（oxygendebt）

：當氧需超過氧上限時，氧需與氧上限的差值（l/min）。作業(yè)時氧消耗的動態(tài)*作業(yè)時的能消耗量是指全身各器官系統(tǒng)活動能量的總合。由于最緊張的腦力勞動的能消耗量不會超過基礎(chǔ)代謝的10%，而肌肉活動的能消耗量卻可達到基礎(chǔ)代謝的10-25倍，通常以能量消耗或者心率作為劃分勞動強度的指標。勞動強度劃分我國目前的國家標準分為四級。

作業(yè)時的能消耗量與勞動強度分級體力勞動強度分級(GBZ2.2-2007)體力勞動強度級別

勞動強度指數(shù)（n）I

n≤15II15<n≤20III20<n≤25IVn>25

常見職業(yè)體力勞動強度分級表

體力勞動強度分級

職業(yè)描述I（輕勞動）坐姿：手工作業(yè)或腿的輕度活動，如打字、縫紉、腳踏開關(guān)等）；立姿：操作儀器，控制儀表、查看設(shè)備，上臂用力為主的裝配工作II（中等勞動）手和臂持續(xù)動作（如鋸木頭等）；臂和腿的工作（如卡車、拖拉機或建筑設(shè)備等運輸操作）；臂和軀干的工作（如鍛造、風動工具操作、粉刷、除草、鋤田、采摘水果蔬菜等）III（重勞動）臂和軀干負荷工作（如搬重物、鏟、錘鍛、鋸刨或鑿硬木、割草、挖掘等）IV（極重勞動）大強度的挖掘、搬運，快到極限節(jié)律的極強活動體力勞動時機體的調(diào)節(jié)和適應(yīng)

在生產(chǎn)勞動過程中，為保證能量供應(yīng)和各器官系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，機體通過神經(jīng)體液調(diào)節(jié)各器官系統(tǒng)的生理功能，以適應(yīng)生產(chǎn)勞動的需要。腦力勞動過程中的生理變化與適應(yīng)

腦力勞動時，氧的代謝較其它器官高，睡眠時低。葡萄糖是腦細胞活動的最重要的能源，平時90%的能量都靠分解它來提供。腦細胞中糖原很少，只夠活動幾分鐘，主要靠學業(yè)輸送葡萄糖來提供能量，腦組織對缺氧、缺血非常敏感，但總攝氧量增高不能使腦力勞動效率提高。

腦力勞動時的職業(yè)衛(wèi)生要求

腦的氧代謝安靜時即為肌肉的15-20倍，占成年人總耗氧量的10%。葡萄糖是腦細胞活動的最重要能源，90%來源于此，主要靠血供提供葡萄糖。腦組織對缺血、缺氧非常敏感。腦力勞動負荷過重可以影響其他組織持續(xù)工作時間不宜過長工作場所：噪聲、照明、色彩、工作空間、工作時的人機界面等。

腦力勞動對作業(yè)場所的要求噪聲:工作室應(yīng)保持安靜，環(huán)境噪聲不應(yīng)超過45dB，超過70dB對整個腦力勞動的影響更大。平穩(wěn)、節(jié)奏舒緩的輕音樂或古典音樂有利于腦力勞動。

單人間最好。大的辦公室應(yīng)用矮墻隔開。照明室內(nèi)光線應(yīng)明亮。防止陽光直射到桌面上，應(yīng)從左邊過來。室溫20℃為宜。墻壁顏色明亮柔和，以淡綠、淺黃或淺灰色為好，應(yīng)避免用刺眼或黑色的顏色。

*作業(yè)類型

根據(jù)肌肉收縮狀況，參與勞動的肌肉量多少以及是否做功，作業(yè)類型分為靜力作業(yè)和動力作業(yè)*靜態(tài)作業(yè)（staticwork）

依靠肌肉等長收縮進行的作業(yè)。

特點：能量消耗不高，氧需不超過氧上限，易疲勞（不做功）*靜力作業(yè)(staticwork)

主要依靠肌肉的等長性收縮來維持一定的體位，使軀體和四肢關(guān)節(jié)保持不動時所進行的作業(yè)。在勞動過程中，靜態(tài)成分所占的比重與勞動姿勢和操作的技巧，熟練程度有關(guān)。靜態(tài)作業(yè)時即使用最大隨意收縮的肌張力進行勞動，氧需也達不到氧上限，通常一分鐘不超過1L；但在作業(yè)停止后數(shù)分鐘內(nèi)，陽消耗不僅不像動力作業(yè)那樣迅速下降，反而先升高后再逐漸下降到原水平。靜態(tài)作業(yè)的特征是能消耗水平不高但卻很容易疲勞。(L/min)

0123456789時間(min)氧需和氧消耗氧需消耗安靜作業(yè)恢復(fù)*動態(tài)（力）作業(yè)（dynamicwork）：依靠肌肉等張收縮進行的作業(yè)。特點：能夠持久、不易疲勞、不容易引起損傷、容易恢復(fù)、做功效率高（做功）。

動力作業(yè)肌肉收縮時肌張力保持不變-等張收縮，運用關(guān)節(jié)的活動來進行的作業(yè)。

動力作業(yè)的特點是肌肉交替地收縮與舒張，血液灌流充分，不易疲勞。作業(yè)能力

作業(yè)能力（workcapacity）：勞動者在從事某項勞動過程中，完成該項工作的能力，其高低是在不斷變化的。如何在不改變作業(yè)質(zhì)量的前提下，盡可能長時間維持一定作業(yè)強度的能力是研究的關(guān)鍵問題。

作業(yè)能力主要影響因素及改善措施

社會因素和心理因素個體因素

年齡、性別、身材、健康及營養(yǎng)狀況環(huán)境因素工作條件與性質(zhì)

生產(chǎn)設(shè)備與工具勞動強度與時間勞動組織及制度

疲勞和休息鍛煉和練習心理學措施人類工效學措施合理用力操作合理化改善勞動制度職業(yè)工效學歐洲：Ergonomics人類工程學或工效學。美國：HumanFactors;HumanFactorsEngineering人類因素學或人類因素工程學。

其他：工程心理學（前蘇聯(lián)）；人間工學（日本）；人體工程學；人機工程學；人類工效學；人機控制學；宜人學等。職業(yè)工效學

定義

*以人為中心，研究人、機器和設(shè)備環(huán)境之間的相互關(guān)系，旨在實現(xiàn)人在工作中的健康、安全、舒適。

研究內(nèi)容

生物力學

生物與力學的有關(guān)問題。人在生產(chǎn)勞動中肌肉骨骼的力學問題，如人與機器設(shè)備間力學關(guān)系，以提高工作能力并減少肌肉骨骼損傷發(fā)生。工作過程的生物力學

合理用力

*動力單元：包括關(guān)節(jié)在內(nèi)的某些解剖結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起完成以關(guān)節(jié)為軸的運動動力鏈：兩個以上的動力單元組合

重心姿勢職業(yè)工效學

研究內(nèi)容人體方面生物力學（biomechanics）重心（合理用力）物體重心：對稱，盡量靠近人體人體重心：平衡，盡量靠近脊柱姿勢（體位）站姿坐姿工作過程的生物力學

合理用力

動力單元動力鏈

重心姿勢

*人體測量（Anthropometry）及應(yīng)用

定義：用測量的方法研究人體特質(zhì)，通過整體及局部測量，探討人體類型、特征、變異及發(fā)展規(guī)律

種類

*靜態(tài)測量：測量人體各部分的固定尺寸

*動態(tài)測量：測量人體或某一部分的空間運動尺寸，即活動范圍。

影響因素

年齡種族地區(qū)職業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

機器、設(shè)備、工具、作業(yè)場所及產(chǎn)品設(shè)計。

Ⅰ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計需要兩個人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值和下限值的依據(jù)，稱為Ⅰ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計。又稱雙限值設(shè)計。

II型產(chǎn)品設(shè)計只需要一個人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值或下限值的依據(jù)，稱為Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計。又稱單限值設(shè)計。只需要第50百分位數(shù)（P50）作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計的依據(jù)，稱為Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計。又稱平均尺寸設(shè)計。

I型：在汽車駕駛員的可調(diào)式座椅的調(diào)節(jié)范圍設(shè)計時，為了使駕駛員的眼睛位于最佳位置、獲得良好的視野以及方便地操縱駕駛盤及踩剎車，高身材駕駛員可將座椅調(diào)低和調(diào)后，低身材駕駛員可將座椅調(diào)度和調(diào)前。因此對于座椅的高低調(diào)節(jié)范圍的確定需要取眼高的P90和P10為上、下限值的依據(jù)；對于座椅的前后調(diào)節(jié)范圍的確定需要取臀膝距的P90和P10為上、下限值的依據(jù)。II型：例1：在設(shè)計門的高度、床的長度時，只要考慮到高身材的人的需要，那末對低身材的人使用時必然不會產(chǎn)生問題。所在應(yīng)取身高的P90為上限值的依據(jù)。例2：為了確定防護可伸達危險點的安全距離時，應(yīng)取人的相應(yīng)肢體位的可達距離的P99為上限值的依據(jù)。Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計例1：門的把手或鎖孔離地面的高度、開關(guān)在房間墻壁上離地面的高度設(shè)計時，都分別只確定一個高度供不同身高的人使用，所以應(yīng)平均地取肘高的P50為產(chǎn)品尺寸的依據(jù)。例2：當工廠由于生產(chǎn)能力有限，對本來應(yīng)采用尺寸系列的產(chǎn)品只能生產(chǎn)其中一個尺寸規(guī)格時，也取相應(yīng)人體尺寸的P50為設(shè)計依據(jù)。

認知工效學注意反應(yīng)情緒興趣

機器和工具

顯示器

A.視覺顯示器工作性質(zhì)和要求在保證精度的情況下，盡可能使顯示方式簡單明了，容易判讀一個顯示器傳遞讀的信息不宜過多數(shù)字顯示器要易于判讀和換算數(shù)字排列符合閱讀習慣顯示器的指針不應(yīng)遮住數(shù)字或刻度，指針粗細要適當

聽覺顯示器

在可能的情況下選用人耳最敏感的頻率范圍需要傳輸很遠的信號實用低頻聲音報警用的信號頻率要在背景噪聲掩蔽效應(yīng)最小的范圍內(nèi)緊急警報宜采用間斷的聲音信號或改變頻率和強度,

信號持續(xù)時間適當

控制器（control）是操作者用以改變機械運動狀態(tài)的裝置或部件。

A.手