职业生理学、心理学和人类工效学

第一章劳动过程的生理、心理和人类工效学劳动性质劳动强度劳动姿势作息时间个体差异劳动过程职业生理学（workphysiology）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。教学目的与要求1、了解体力劳动、脑力劳动时能量的来源及特点2、掌握劳动强度分级方法及有关概念3、掌握体力劳动时机体的调节与适应相关知识第一节体力劳动过程中的生理变化与适应体力劳动时肌肉活动的能量来源乳酸系列ATP-CP系列骨骼肌占体重的40%，能量消耗较大呀！需氧系列一、体力劳动时肌肉活动的能量来源1、ATP-CP系列：ATP酶ATP+H2OADP+Pi+29.3KJ/mol供肌肉活动CPKATPCPPi+Cr(肌酸)特点：不需氧、非常迅速，为肌肉收缩能量的直接来源CP贮藏量甚微，只能供肌肉活动几秒钟之用只能满足短暂的剧烈活动之用一、体力劳动时肌肉活动的能量来源2、需氧系列：维持肌肉继续活动的能量主要来自于糖类、脂肪和蛋白质。它们不断分解，通过氧化磷酸化过程提供能量，供给ATP的再合成，这一过程需要有氧气供应。特点：需氧，速度较慢生成的能量较多，不产生致疲劳性副产物能量的产生几乎不受限制经济、持久，适应长期及中等劳动一、体力劳动时肌肉活动的能量来源在开始阶段利用糖类较多，但随着活动时间的延长，利用脂肪的比例增大，脂肪即成为主要的能源。3、乳酸系列：在大强度活动时，ATP分解非常迅速，氧化磷酸化补充ATP的能力受到氧气供应的限制，形成ATP的速度不能满足需要。这时，无氧糖酵解开始参与提供肌肉所需的ATP。特点：不需氧能迅速提供较多的能量大量消耗糖原,产生的乳酸有致疲劳性产生ATP有限，不经济、也不能持久一、体力劳动时肌肉活动的能量来源短期重体力、极重体力劳动己糖激酶己糖激酶异构酶磷酸果糖激酶葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-磷酸果糖ATPADPATPADP磷酸羟丙酮乳酸丙酮酸3-磷酸甘油醛3、乳酸系列：在大强度活动时，ATP分解非常迅速，氧化磷酸化补充ATP的能力受到氧气供应的限制，形成ATP的速度不能满足需要。这时，无氧糖酵解开始参与提供肌肉所需的ATP。特点：不需氧能迅速提供较多的能量大量消耗糖原,产生的乳酸有致疲劳性产生ATP有限，不经济、也不能持久一、体力劳动时肌肉活动的能量来源基本概念：※氧需(oxygendemand)：劳动1分钟所需要的氧量叫氧需。※氧上限(maximumoxygenuptake)：血液在1分钟内能供应的最大氧量叫氧上限。※氧债(oxygendebt)：氧需和实际供氧量之差称为氧债。二、作业时氧消耗的动态氧债阶段：在劳动开始2-3分钟内，呼吸和循环系统的活动尚不能满足氧需，肌肉是在氧供给不足的条件下工作的。此时就产生了氧债。二、作业时氧消耗动态稳定状态（steadystate）:工作2-3分钟后呼吸和循环系统的活动逐渐加强，氧的供应得到满足，即进入稳定状态下工作。这样的工作一般能维持较长时间。若劳动强度过大，氧需超过氧上限，机体处于供氧不足的状态下工作，肌肉活动所需能量靠糖酵解，这时会产生大量乳酸，作业就不能持久。二、作业时氧消耗动态补偿氧债阶段：工作停止后，在一段时间内，机体要消耗较安静时更多的氧以偿清氧债，这个时期即恢复期。根据氧债的大小，恢复期可达数分钟至十余分钟，甚至1小时。二、作业时氧消耗动态A=BB＞A1、中等强度作业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。我国目前的工农业劳动多属此类。三、劳动强度分级一般分为三级2、大强度作业: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。3、极大强度作业:完全在无氧条件下进行的作业，此时的氧债几乎等于氧需，一般不超过2分钟。三、劳动强度分级体力劳动强度分级标准(GBZ2-2002)劳动强度级别劳动强度指数Ⅰ≤15Ⅱ～20Ⅲ～25Ⅳ＞25三、劳动强度分级劳动强度指数I=3T+7MT:劳动时间率M：8小时工作日能量代谢率KJ/min.m2工作日净劳动时间（分）劳动时间率（%）=*100工作日总时间（分）平均能量代谢率（KJ/min.m2）将某工种一个劳动日内各种活动与休息加以归类，测定各类活动与休息的能量消耗，并分别乘以从事该类活动的总时间，合计求得工作日总能量消耗，再除以工作日总时间。劳动强度指数1、神经系统（neuralsystem）动力定型(dynamicstereotype):当长期在同一劳动环境中从事某一作业活动时，通过复合条件反射逐渐形成的能提高作业能力的能动作用。四、体力劳动时机体的调节与适应2、心血管系统(cardiovascularsystem)★心率：增加40次/min，能胜任该工作。★血压:脉压差增大、脉压差减小。★血液再分配：内脏、皮肤小A收缩，肌肉小A扩张。★血液成分:血糖降低；血乳酸增加；氢离子浓度升高。四、体力劳动时机体的调节与适应工作日中男女心率变化6070809010012345678工作时间心率（次/分）女男女男3.呼吸系统(respiratorysystem)作业时，呼吸次数随体力劳动强度而增加，重劳动可达30-40次/min，极大强度劳动时可达60次/min。肺通气量可由安静时的6-8L/min增至40-120L/min或更高。四、体力劳动时机体的调节与适应4、排泄系统(excretorysystem）★肾脏:由于腹腔的血管收缩、汗液分泌增加及血浆中水分减少等。尿量大为减少，达50%-90%。尿液成分的变动较大，乳酸含量可从20mg/h增至100-l300mg/h，以维持体内酸碱平衡。★汗腺:排汗量增加，汗中乳酸含量增多。四、体力劳动时机体的调节与适应排汗量作为评价劳动强度的指标。5、体温变化（temperaturechange)体力劳动时及其后一段时间内体温有所上升，以利于全身各器官系统活动的进行，但增幅不应超过1℃,否则人体不能适应，劳动不能持久进行。四、体力劳动时机体的调节与适应体温变动作为评价劳动强度的指标。思考题肌肉活动的能量来源及特点？了解氧消耗动态及有关概念劳动强度分级及依据?第二节脑力劳动过程中的生理变化一般认为凡以脑力活动为主的作业即为脑力劳动。明显的特点：在于信息的加工处理:通过感觉器官感受信息，经中枢神经系统评价、编码、存储、检索、处理、加工、复制，然后通过多种形式转化和输出信息。脑力劳动(mentalwork)：通过多种形式转化和输出信息经中枢神经系统评价、编码、存储、检索、处理、加工、复制通过感觉器官感受信息脑力劳动特点1、需氧量高：安静时约为等量肌肉需氧量的10-20倍。占成年人体总耗氧量的10%。2、需血流量多：所需血流量达心输出量的14-15%3、葡萄糖有氧氧化是脑细胞活动的最重要能源：平时90%的能量都靠糖原分解来提供。4、脑组织对缺氧、缺血、低血糖、低血压非常敏感。一、脑代谢的特点成人脑重仅为体重的2%，但需氧量为总耗氧量的10-20%。记忆(memory)：是把编码加工后的信息进行储存和提取的过程。即经验在人脑中的保留和重现。1、工作记忆(workingmemory,一级记忆)：是指以不稳定形式初始和暂时地贮存信息的记忆。二、记忆过程及机制2、长期记忆（第二级或第三级记忆）通过反复动用信息，使其在第一级记忆中循环、延长其保留时间转入第二级记忆，储存的时间为几分钟至几年，它是弱的或稍强的记忆痕迹，易遗忘。第二级记忆痕迹长年累月重演应用，便进入三级记忆（永久记忆）。是保留在脑海里的很强的记忆痕迹，常可保留终生。二、记忆过程及机制二、记忆过程及机制记忆的信息流图解1、工作场所应保持安静：噪声不应超过45dB（A）。2、室内光线应明亮，须防止阳光直射，光线应从左边来。人工照明应有足够亮度，一般应为500Lx（米烛光）。制图等精细工作应为1000Lx，老年人工作时对亮度的需求要高得多，比年轻人约高5倍。三、脑力劳动的职业卫生要求3、室内温度以至适温度为宜：我国相应标准规定为夏季24-28℃，冬季19-22℃。4、墙壁颜色应明亮柔和，避免使用黑色、深色或刺眼的颜色。以淡黄、淡绿、淡灰色为好。5、工作空间、桌椅应符合国人身体尺寸，使用的显示器、控制器应符合工效学的要求。三、脑力劳动的职业卫生要求1、工作与休息安排适当学前儿童：15-20min小学生:20-30min中学生:45-50min成年人:60-90min四、维护脑力防止过劳2、加强适度体育锻炼3、充足的睡眠成人至少5h/d一般7.5h/d老年人4.5-6.5h/d。4、合理营养多食富含蛋白质、磷脂、维生素类食物。四、维护脑力防止过劳思考题脑代谢特点有哪些？脑力劳动的特点?第三节劳动负荷与作业能力workloadandworkcapacity劳动可看作是人为了一定目的而从事的一切活动。劳动（labor）一、作业类型(worktypes)根据肌肉收缩状态，参与劳动肌肉量的多少以及是否做功将作业分为两种类型。静态作业（staticwork）动态作业(dynamicwork)（一）静态作业（staticwork）即主要依靠肌肉等长性收缩来维持一定体位，使机体和四肢保持不动所进行的作业，也称静力作业。特征：能消耗水平不高氧需通常不超过1L/min易疲劳维持较长时间的静态作业肌肉张力在最大随意收缩的15-20%以下时，不管此时参与的肌肉有多少，只要收缩的张力是相对稳定的，这种静力作业可维持较长时间。（一）静态作业（staticwork）（一）静态作业（staticwork）维持较长时间的静态作业致疲劳性等长收缩当等长收缩的肌张力超过最大随意收缩力的20%时，易产生疲劳，因此称致疲劳性等长收缩。当肌张力在最大随意收缩力的50%时，作业能维持1分钟，如果以最大肌张力收缩只能维持6秒。（一）静态作业（staticwork）（一）静态作业（staticwork）静态作业持续时间与肌肉收缩力的关系静态作业的特点1、能消耗水平不高：因为在静态作业时并没有做功。2、氧消耗水平较低：氧需通过常不超过1L/min。3、乳酸在局部堆积易引起疼痛和疲劳。4、作业停止后数分钟内，氧消耗反而先升高后再逐渐下降到原水平。（一）静态作业（staticwork）原因：1、静力作业时，一定肌群持续收缩压迫小血管，使血流发生障碍，肌肉在无氧条件下工作形成氧债，当停止作业后血流一旦畅通，立即开始补偿氧债，故呈现出作业停止后，氧消耗反而增高的现象。2、静力作业时由于局部肌肉的持续收缩、不断刺激大脑皮层而引起局限强烈兴奋灶，使皮层和皮层下中枢的其他兴奋灶受到抑制，例如能代谢的抑制;当作业停止后，即出现后继性功能的加强，产生氧消耗反而升高的现象。（一）静态作业（staticwork）在保持肌张力不变，即等张性收缩的情况下，经肌肉交替收缩和舒张，使关节活动来进行的作业，也称动力作业。（二）动态作业(dynamicwork)重动态作业轻动态作业（二）动态作业(dynamicwork)重动态作业参与重动态作业的多是大肌群，因此能量消耗高是它的特点之一。轻动态作业（反复性作业）参与作业的是一组或多组小肌群，参与活动的肌肉量小于全身肌肉总量的1/7，肌肉收缩频率高于15次/分钟。特点：能耗不高，但易疲劳或受损。（二）动态作业(dynamicwork)操作键盘输入汉字，手指击键可高达1O0次/分钟以上，劳动系统（一）基本概念1、劳动系统(worksystem):指相互作用的某些元素构成的一个体系。二、劳动负荷评价劳动者劳动对象劳动工具产品劳动环境2、负荷（load）：是指劳动体系对机体生理、心理的需求和产生的压力。负荷强调外部的因素和情形。3、应激（strain）:指负荷对个体的影响，它强调在负荷作用下机体内部的生物过程和反应。（一）基本概念4、劳动负荷的适宜水平：劳动负荷的适宜水平可理解为在该负荷下能够连续劳动8小时，不至于疲劳，长期劳动时也不损害健康的卫生限值。一般认为劳动负荷的适宜水平约为最大摄氧量的1/3。（一）基本概念最大摄氧量（