【正文】 能 耗 （ ） ( 體 表 面 積 )( 活 動(dòng) 時(shí) 間 )(4 4) 第 4章 人的作業(yè)特征 5. 影響能量代謝的因素 影響人體作業(yè)時(shí)能量代謝的因素很多 ， 如作業(yè)類型 、 作業(yè)方法 、 作業(yè)姿勢 、 作業(yè)速度等 。 BR＋ RMR178。 相對能量代謝率 RMR為 BRRRARBRMRR MR ???（ 4 2） 第 4章 人的作業(yè)特征 表 4 – 4 相對能量代謝 RMR的推算值 表 4 3為不同活動(dòng)類型的 RMR的實(shí)測值。 由于勞動(dòng)者性別 、 年齡 、 體力與體質(zhì)存在差異 ， 即使從事同等強(qiáng)度的體力勞動(dòng) ， 消耗的能量亦不同 。 體力勞動(dòng)是使能量代謝量亢進(jìn)的最主要的原因 。 測定方式：作業(yè)前或作業(yè)后的呼氣分析法； 安靜代謝 =常溫下基礎(chǔ)代謝量的120% 第 4章 人的作業(yè)特征 3. 活動(dòng)代謝 活動(dòng)代謝亦稱勞動(dòng)代謝 、 作業(yè)代謝或工作代謝 。 安靜代謝量包括基礎(chǔ)代謝量和為維持體味平衡及某種姿勢所增加的代謝量 。 我國正常人基礎(chǔ)代謝率平均值見表 4 2。 單位時(shí)間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝量稱為基礎(chǔ)代謝率 ， 用 BR表示 。 在不對外做功的條件下 ， 體內(nèi)所產(chǎn)生的能量等于由身體散發(fā)出的熱量 ，從而使體溫維持在相對恒定的水平上 。 作業(yè)本身性質(zhì) 作業(yè)者本身性質(zhì) 最大攝氧量 正常成年人： 3L/min常鍛煉者： 4L/min 老年人： 12L/min 最大氧債能力：10L 體內(nèi)產(chǎn)生乳酸7g/min作為代價(jià)透支 1L氧 第 4章 人的作業(yè)特征 圖 4 2 作業(yè)中的氧債與勞動(dòng)負(fù)荷關(guān)系圖 (a) 需氧量小于最大攝氧量； (b) 需氧量大于最大攝氧量 作業(yè)持續(xù)時(shí)間長 理論上： A=B 作業(yè)時(shí)間短 (最多 10min，達(dá)到氧債衰竭狀態(tài) )： B=A+C 第 4章 人的作業(yè)特征 能量代謝和能量代謝率 能量代謝定義 ：人體能量產(chǎn)生和消耗稱為能量代謝 。 第 4章 人的作業(yè)特征 表 4 1 三種產(chǎn)能過程的一般特性 第 4章 人的作業(yè)特征 作業(yè)時(shí)人體的耗氧動(dòng)態(tài) 作業(yè)時(shí)人體所需要的氧量的決定因素： ?勞動(dòng)強(qiáng)度 ?作業(yè)時(shí)間 ?循環(huán)系統(tǒng)的機(jī)能 ?呼吸器官的功能 氧債定義： 當(dāng)需氧量超過最大攝氧量時(shí) ， 人體能量的供應(yīng)依賴于能源物質(zhì)的無氧糖酵解 ，造成體內(nèi)的氧虧負(fù) ， 這種狀態(tài)稱為氧債 。 第 4章 人的作業(yè)特征 三種產(chǎn)能過程如圖 41所示 ， 其產(chǎn)能特性如表 41。 此時(shí) ， 則靠無氧糖酵解產(chǎn)生乳酸的方式提供能量 ， 故稱為乳酸系列： 葡萄糖 (糖原 ) ATP＋乳酸 特點(diǎn)： ? 乳酸逐漸擴(kuò)散到血液 ， 部分排出體外 ， 其余在肝 ,腎內(nèi)部又合成為糖原；在食物營養(yǎng)充足條件下 ， 經(jīng)休息 ， 可較快合成為糖原； ? 產(chǎn)能方式不經(jīng)濟(jì) (需大量葡萄糖 )； ? 乳酸屬致疲勞物質(zhì)； ? 乳酸系列轉(zhuǎn)換不能持續(xù)較長時(shí)間 。 肌肉活動(dòng)時(shí) ， 肌細(xì)胞中的三磷酸腺苷與水結(jié)合 ， 生成二磷酸腺苷 (ADP)和磷酸根 (Pi)， 同時(shí)釋放出 ， 即 ATP＋ H2O→ ADP＋ Pi＋ kJ/mol ATP產(chǎn)能途徑： ATPCP系列；需氧系列；乳酸系列 第 4章 人的作業(yè)特征 1. ATP— CP系列 在要求能量釋放速度很快的情況下 ， 肌細(xì)胞中的 ATP由磷酸肌酸 (CP)與二磷酸腺苷合成予以補(bǔ)充： 即 CP＋ ADP Cr(肌酸 )＋ ATP 該過程簡稱為 ATP— Ｃ P系列 。第 4章 人的作業(yè)特征 飛行器人 機(jī) 環(huán)境工程 王奕首 Tel: 13478903087 航空航天學(xué)院 第 4章 人的作業(yè)特征 第 4章 人的作業(yè)特征 概述 人的體力作業(yè)負(fù)荷 體力作業(yè)負(fù)荷及其測定 人體作業(yè)時(shí)的能量代謝 體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級 作業(yè)能力的動(dòng)態(tài)分析 作業(yè)疲勞及其測定 作業(yè)時(shí)人體的調(diào)節(jié)與適應(yīng) 第 4章 人的作業(yè)特征 概述 人 機(jī) 環(huán)境 ?作業(yè)能力定義：完成某種作業(yè)所具備生理、心理特征，綜合體現(xiàn)的個(gè)體所蘊(yùn)藏的內(nèi)部潛力 ?作業(yè)生理、心理特征可從操作者單位時(shí)間內(nèi)完成的操作的質(zhì)量和數(shù)量間接地反映 ?現(xiàn)代人機(jī)系統(tǒng)的信息量和復(fù)雜性呈爆炸性增長 作業(yè) 操作者 監(jiān)視者 決策者 第 4章 人的作業(yè)特征 概述 ?人 機(jī) 環(huán)境系統(tǒng)的功能是通過人的作業(yè)輸入來實(shí)現(xiàn) ?人的作業(yè)特征取決于體力作業(yè)和腦力作業(yè)的比例分配 ?正確地預(yù)防體力、腦力作業(yè)疲勞是保障人作業(yè)能力的基礎(chǔ) 時(shí) 間 事 件 名 稱1 9 7 9 / 3 / 2 8 美 國 三 哩 島 核 電 站 事 故1 9 8 6 / 1 / 2 8 美 國 挑 戰(zhàn) 者 號 航 天 飛 機(jī) 失 事1 9 8 6 / 4 / 2 6 前 蘇 聯(lián) 切 爾 諾 貝 利 核 電 站 事 故1 9 8 8前 蘇 聯(lián) P h o b o s ! 號 火 星 探 測 衛(wèi) 星 失 事1 9 9 3 / 8 / 5 深 圳 危 險(xiǎn) 品 倉 庫 大 爆 炸1 9 9 4 / 1 2 / 8 克 拉 瑪 依 劇 院 大 火 災(zāi)1 9 9 9 / 9 / 3 0日 本 茨 城 縣 東 海 村 的 J C O 核 原 料 加 工 廠 臨 界 事 故1 9 9 9 / 1 1 / 1 0美 國 火 星 氣 象 衛(wèi) 星 墜 毀2 0 0 1 / 3 / 8 美 軍 核 潛 艇 “ 格 林 維 爾 ” 號 撞 沉 日 本 漁 船 “ 愛 媛 ” 號 事 件2 0 0 0 / 8 / 1 2俄 羅 斯 “ 庫 爾 斯 克 ” 號 核 潛 艇 沉 沒 事 件2 0 0 1 / 7 / 5 俄 羅 斯 一 架 圖 1 5 4 客 機(jī) 在 伊 爾 庫 茨 克 機(jī) 場 突 然 墜 毀 事 件2 0 0 2 / 7 / 1俄 羅 斯 一 架 圖 1 5 4 飛 機(jī) 和 一 架 波 音 7 5 7 飛 機(jī) 在 德 國 瑞 士 邊 境 附近 的 康 士 坦 茨 湖 上 空 約 3 5 4 0 0 英 尺 高 度 相 撞 事 件第 4章 人的作業(yè)特征 體力作業(yè)負(fù)荷及其測定 體力作業(yè)定義 ? 人體單位時(shí)間內(nèi)承受的體力工作量的大小 人體的工作能力是有一定限度的 工作量 作業(yè)效率 工作限度 第 4章 人的作業(yè)特征 體力作業(yè)負(fù)荷測定 運(yùn)用生理和生化指標(biāo)的變化來測定人體作業(yè)負(fù)荷水平 生理變化測定 生化變化測定 主觀感覺測定 體力負(fù)荷 肺通氣量 心率 血壓 氧債 吸氧量 糖原 (血糖 ) 乳酸 體力負(fù)荷 生化指標(biāo) 尿蛋白 乳酸或尿蛋白 血糖 自認(rèn)勞累分級量表 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 重 有點(diǎn)重 非常重 非常非常重 有點(diǎn)輕 肌電 安靜 中等強(qiáng)度 較大強(qiáng)度 第 4章 人的作業(yè)特征 人體攝入物質(zhì)（糖，脂肪，蛋白質(zhì)）氧化分解，釋放熱量 主要能源（ 70℅ ） 儲(chǔ)存 人體的主要組成部分 生物氧化 能量＋ CO2,H2O 熱能（ 50℅ ） (化學(xué)能）三磷酸腺苷（ ATP） 維持體溫，散發(fā)出體外 放出能量 供合成代謝和生理活動(dòng) 人體作業(yè)時(shí)的能量代謝 能量代謝定義：體內(nèi)能量的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移和消耗 第 4章 人的作業(yè)特征 人體能量的產(chǎn)生機(jī)理 由于骨骼肌約占人體重的 40%， 故體力勞動(dòng)的能量消耗較大 。 骨骼肌活動(dòng)的能量來自細(xì)胞中的貯能元 ——三磷酸腺苷 (ATP)。 特點(diǎn)： ? ATP— CP系列提供能量的速度極快 ， 不需要 O2， 不產(chǎn)生乳酸 ? CP在人體內(nèi)的貯量有限； ? 該途徑的產(chǎn)能過程只能維持肌肉大強(qiáng)度活動(dòng)幾秒鐘 . 第 4章 人的作業(yè)特征 2. 需氧系列 在中等勞動(dòng)強(qiáng)度下 ， ATP以中等速度分解 ， 又通過糖和脂肪的氧化磷酸化合成得到補(bǔ)充 ， 即 葡萄糖或脂肪＋氧 ATP 特點(diǎn)： ? 在合成的開始階段 ， 以糖的氧化磷酸化為主； ? 在作業(yè)持續(xù)到結(jié)束階段 ， 以脂肪的氧化磷酸化為主； ? ATP生成總量大 (輸出功率 15J/())， 但速度慢； ? 不產(chǎn)生乳酸； ? 長時(shí)間耐力活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ) 氧化磷酸化 第 4章 人的作業(yè)特征 3. 乳酸系列 在大強(qiáng)度勞動(dòng)時(shí) ， 能量需求速度較快 ， 相應(yīng) ATP的分解也必須加快 ， 但受到供氧能力的限制 。 糖酵解 糖酸解時(shí) 1g分子葡萄糖能合成 2g分子 ATP， 但糖酵解的速度比氧化磷酸化的速度快 32倍， 所以是高速提供能量的重要途徑。 圖 41 肌肉活動(dòng)時(shí)能量的來源示意圖 ?肌肉轉(zhuǎn)換化學(xué)能做功的效率約為 40%； ?若包括恢復(fù)所需能量，總效率約為10%30%)，其余的能量以熱的形式釋放。 氧債與勞動(dòng)負(fù)荷的關(guān)系 ， 如圖 42所示 。人體代謝所產(chǎn)生的能量等于消耗于體外做功的能量和在體內(nèi)直接 、 間接轉(zhuǎn)化為熱的能量的總和 。 能量代謝形式 ： ?基礎(chǔ)代謝 ?安靜代謝 ?活動(dòng)代謝 代謝產(chǎn)生的能量 =體外做功能量 +體內(nèi)消耗轉(zhuǎn)換為熱量的能量 第 4章 人的作業(yè)特征 1. 基礎(chǔ)代謝 基礎(chǔ)條件： ?清醒 ?靜臥 ?空腹 (食后 10 h以上 ) ?室溫在 20 ℃ 左右 人體在基礎(chǔ)條件下的能量代謝稱為基礎(chǔ)代謝 。 它反映單位時(shí)間內(nèi)人體維持最基本的生命活動(dòng)所消耗的最低限度的能量 ， 通常以每小時(shí)每平方米體表面積消耗的熱量來表示 (kJ/(h?m2))。 第 4章 人的作業(yè)特征 表 4 2 我國正常人基礎(chǔ)代謝率平均值（ kJ/h?m2） 年齡 性別 11~15 16~17 18~19 20~30 31~40 41~50 51以上 男性 女性 是否能得到一定的規(guī)律？ 第 4章 人的作業(yè)特征 2. 安靜代謝 安靜代謝是作業(yè)或勞動(dòng)開始之前 ， 僅為了保持身體各部位的平衡及某種姿勢條件下的能量代謝 。 安靜代謝率用 RR表示 。 它是人在從事特定活動(dòng)過程中所進(jìn)行的能量代謝 。 因?yàn)樵趯?shí)際活動(dòng)中所測得的能量代謝率 (用 AR表示 )， 不僅包括活動(dòng)代謝率 ，也包括基礎(chǔ)代謝率與安靜代謝率 ， 所以活動(dòng)代謝率 (用 MR表示 )應(yīng)為 MR＝ AR－ RR （ 4 1） 第 4章 人的作業(yè)特征 4. 相對能量代謝率 體力勞動(dòng)強(qiáng)度不同 ， 所消耗的能量不同 。 為了消除勞動(dòng)者個(gè)體之間差異因素 ， 常用活動(dòng)代謝率與基礎(chǔ)代謝率之比即相對能量代謝率來衡量勞動(dòng)強(qiáng)度的大小 。 第 4章 人的作業(yè)特征 除利用實(shí)測方法之外 ， 還可用簡易方法近似計(jì)算人在體力勞動(dòng)中的能量消耗 ， 其計(jì)算公式為 AR＝ RR＋ MR＝ 179。 BR ＝ （ ＋ RMR） 179。 由表 4 3和表 4 4可看出 ， 不同類型的作業(yè)對能量代謝的影響 。 第 4章 人的作業(yè)特征 圖 4 3 各種作業(yè)類型相對應(yīng)的能耗 (kCal/min) 第 4章 人的作業(yè)特征 作業(yè)方法不同， 能量消耗也不同。 各種不同姿勢的相對氧耗量， 如圖 4 5所示。 第 4章 人的作業(yè)特征 既然通過作業(yè)時(shí)消耗的 O2量和產(chǎn)生的 CO2量可以換算能量消耗 ， 相對代謝率也可以通過測定作業(yè)者在作業(yè)時(shí) 、 安靜時(shí)消耗的 O2量和產(chǎn)生的 CO2的比值 ， 計(jì)算作業(yè)者在安靜時(shí)和作業(yè)時(shí)各自的 O2消耗量 ， 然后乘以每消耗 1L O2所產(chǎn)生的熱量 (氧熱價(jià) )， 分別折算成作業(yè)時(shí)和安靜時(shí)