第二节　工作过程对机体的影响职业生理　　职业生理的概念　　又称为劳动生理，它是研究一定工作条件下人的器官和系统功能的一门学科。　　一定作业条件作用　　人的操作　　器官和系统发生反应　　操作者　　　　体力工作过程中的生理变化与适应　　◆体力工作时的能量代谢　　　　1.肌肉活动的能量供应途径　　（1）ATP － CP 系列 非常迅速供应能量，但维持时间很短。任何劳动（包括短暂的极重劳动）。　　（2）需氧系列 糖和脂肪分解通过氧化磷酸化过程来提供 ATP。经济持久，在中等强度劳动和长期较轻劳动。　　（3）乳酸系列 无氧糖酵解产生乳酸的方式，产生乳酸有致疲劳性，不经济、不持久，在从事短期重及很重的劳动。　　2.劳动时的氧消耗　　劳动生理常以耗氧量来反映能量代谢的水平。劳动强度愈大，需氧量愈多。　　（ 1 ）氧需：劳动 1 分钟所需要的氧量叫氧需。 　　（ 2 ）氧上限： 1 分钟内血液能供应的最大氧量，也称最大摄氧量，反映一个人体力活动能力。成 年人的氧上限一般不超过 3L/min ，有锻炼者可达 4L/min 。 　　（ 3 ）氧债：氧需和实际供氧量之差叫氧债。 　　（4）劳动时氧消耗的动态变化：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，“借了”氧债。其后，呼吸和循环系统的活动逐渐加强，氧的供应得到满足。在中等强度及以下的劳动，氧消耗可进入稳定状态，这样的作业能够维持较长的时间。　　在较重的劳动，尤其在超过氧上限时，机体氧消耗不能达到稳定状态，氧债持续增加，肌肉内的贮能物质（主要指糖原）迅速消耗，这种作业不能持久。　　作业停止后的一段时间内，机体需要继续摄取较安静时为多的氧以偿还氧债。偿还的氧比所借的氧债要高，这是因为其他一些因素所致，例如升高的体温、增强的呼吸、肌肉结构的变化及氧储备的补足。　　3.劳动能量代谢水平与劳动强度分级　　用能消耗量或心率来划分劳动强度的大小，它适用于以体力劳动为主的作业。　　（ 1 ）中等强度作业：作业时氧需不超过氧上限。 　　（ 2 ）大强度作业：指氧需超过了氧上限。一般只能持续进行数分钟至十余分钟，如爬坡搬运重物 等。 　　　　长时间保持任何一种姿势，都会使某些特定肌肉处于持续静态收缩状态，容易引起疲劳。　　作业时需注意：　　①尽可能使操作者的身体保持自然状态；　　②避免头部、躯干、四肢长时间处于倾斜状态或强迫体位；　　③使操作者不必改变姿势即可清楚地观察到需要观察的区域；　　④操作者的手和前臂避免长时间位于高出肘部的地方；　　⑤如果操作者的手和脚需要长时间处于正常高度以上时，应提供合适的支撑物；　　⑥改变劳动姿势。　　2.合理用力　　劳动者在工作过程中需克服外界的重力、阻力以及人体各部位所产生的重力。根据生物力学基本原理，合理运用体力，可以减少能量消耗，减轻疲劳程度，降低慢性肌肉骨骼损伤的发病率，提高工作效率。　　　　（1）动力单元：动力单元由肌肉、骨骼、神经、血管等组成。一个动力单元可以完成简单的动作，2 个以上的动力单元组合在一起称为动力链，可以在较大范围内完成复杂的动作。　　（2）重心：搬运重物或手持工具时需要克服物体的重力，产生工作负荷。尽可能使物体的重心靠近人体。　　人体各个部分，又称体段，也有各自的质量和重心，每一部分力矩的大小取决于该体段的空间位置与相应的关节（支点）之间的垂直距离。　　工作中人体同时承受姿势负荷和外加负荷。既要注意避免人体整体重心的偏移，又要使人体各部分的重心尽量靠近脊柱及其延长线，以便减少姿势负荷。　　（3）用力：生产中用力要对称，这样可以保持身体平衡与稳定，减轻姿势负荷，降低能耗。从事不同工作要根据工作特点及工效学原理，采取合理用力方式。　　【例题】关于姿势负荷与合理用力说法不正确是　　A.体力劳动强度越小，克服姿势负荷消耗越大　　B.姿势负荷来自于相应的体段所产生的力矩　　C.生产中尽可能使物体的重心靠近人体　　D.生产中尽可能单侧用力　　E.生产中人体同时承受姿势负荷和外加负荷『正确答案』D『答案解析』生产中用力要对称，这样可以保持身体平衡与稳定，减轻姿势负荷，降低能耗。　　【例题】坐姿从事精细作业时腰部承受的负荷主要是　　A.手持物体产生的负荷 　　B.运动产生的负荷　　C.姿势负荷　　D.用力产生的负荷　　E.B 和 C『正确答案』C『答案解析』坐姿从事精细作业时腰部承受的负荷主要是姿势负荷。　　　　人体测量与应用　　人体测量是利用适宜的仪器、设备和方法，通过对人体的整体和局部进行测量并统计分析，探讨人体的类型、特征、变异和发展规律的一门学科。　　职业工效学中人体测量数据主要用于人机界面设计，包括工作场所、机器设备、实用工具等的设计。　　人体测量的内容即人体的各种参数，主要包括人体静态尺寸、动态尺寸、力量、比例、角度、重心、功能范围以及描述人体三维形态的特征点坐标数据等。在多种人体参数中，人体尺寸是人机系统设计的基本资料。　　　　◆人体测量类型　　1.静态测量 静态人体尺寸测量，是被测者在静止状态下进行的测量，站姿或者坐姿。　　此方法测量的是人体各部分的固定尺寸，如身高、眼高、上臂长、前臂长、胸围等。　　2.动态测量 被测者在规定运动状态下进行的测量，也称动态人体尺寸。　　测量的是人体或某一部分空间运动尺寸，即活动范围，还要测量适宜范围。　　　　3.人体测量方法 分为人体形态参数和人体力学参数的测量。　　（1）直接测量法（接触测量法）：对体表特征的三维坐标数据进行数字化测量。以及采用传统马 丁人体测量仪。　　（2）间接测量法（非接触测量法） ：采用激光、全息摄影、计算机等现代技术，将受试者全身不同部位从不同角度扫描或摄录下来，再用软件进行处理，间接计算出数据。　　（3）人体力学参数测量：人体力学参数有多种，使用的测量方法不同，需根据具体情况选用。　　4.测量仪器 人体测量目前常用的仪器有二十多种，主要有人体测高仪、卷尺、直角规、弯角规、活动直角规、附着式量角器、三脚平行规、测骨盘、可调式坐高椅、体重计、测齿规、摩立逊定颅器、测腭器等。　　进行人体测量时，对于所选用的人体测量仪器必须进行校准。　　　　◆人体尺寸的应用（★重点掌握）　　1.人体尺寸的百分位数　　人体测量数据要有代表性，同时需要统计出不同百分位数的人体尺寸，以满足不同设计需要。　　例如车间人口的高度如果按照身高的第 50 百分位数的值设计，则有一半的人难以在正常直立状态通过。　　　　2.人体尺寸的应用 在工业生产中，机器、工具、工作场所等都要参照人体尺寸进行设计。　　（ 1 ）适合双侧 90% 的人：最常见的设计是使产品适合于 90% 的人。 即要求适合第 5 百分位数至第95 百分位数的人。　　（ 2 ）单限值设计 ：有些设计只需要一个人体尺寸的百分位数值作为上限值或下限值。　　取上限值，如门的高度，只要符合高身材的人的需要，低身材的人使用不会发生什么问题。　　取下限值，如工作场所为了防止肢体伸入危险区所采用的防护网的网孔直径，只要考虑身材小的人体尺寸即可。 　　　　（ 3 ）一般设计：通常以第 50 百分位数的值作为设计依据，如门的把手高度，墙壁上电灯开关高 度，这种情况多见于要求不高且适合于多数人使用的设计。　　（4）注意事项：使用人体测量数据进行设计时，需考虑年龄、性别、种族等各种影响因素，还要根据实际需要增加修正量。　　　　◆影响人体尺寸的因素　　　　【例题】静态测量数据不包括　　A.身高　　B.坐高　　C.脚部活动范围　　D.胸围　　E.头围『正确答案』C『答案解析』脚部活动范围是动态测量数据。　　【例题】参照人体尺寸进行设计的工具、机器设备，一般要求适合于　　A.90%的人　　B.从低到高 90%的人群　　C.95%的人　　D.85%的人　　E.99%的人『正确答案』A 『答案解析』参照人体尺寸进行设计的工具、机器设备，一般要求适合于双侧 90%的人。 　　（ 3 ）极大强度作业：极大强度作业是指完全在无氧条件下进行的作业。一般不超过 2 分钟，如短 跑。　　　　◆体力工作时机体的调节与适应　　1.神经系统　　劳动时的每一动作，既取决于中枢神经系统的调节作用，又取决于从机体内外感受器所传入的多种神经冲动，在大脑皮质内进行综合分析，形成一时性共济联系，以调节各器官系统适应作业的需要，维持机体与环境的平衡。　　长期从事某一作业活动，通过复合条件反射逐渐形成该项作业的动力定型，使各器官系统相互配合得更为协调、反应更加迅速、能耗较少，效率提高。　　2.心血管系统　　（1）心率：作业开始后 30～40 秒内迅速增加，经 4～5 分钟达到与劳动强度相应的稳定水平。　　（2）血压：作业时脉压变大。当脉压逐渐增大或维持不变时，体力劳动可继续有效地进行；当脉压小于其最大值的一半时，则表示疲劳。　　（3）血液再分配：体力劳动时，通过神经反射使内脏、皮肤等处的小动脉收缩，而代谢产物乳酸和 CO2却使供应肌肉的小动脉扩张，使流入肌肉和心肌的血液量增大，脑的血流量则维持不变或稍增多 ， 而内脏、肾、皮肤、骨等减少。　　（4）血液成分：劳动期间血糖浓度一般很少变动。若劳动强度过大，持续时间过长，则可出现血糖降低。血乳酸在中等强度和重度体力劳动时明显升高。　　3.呼吸系统　　肺通气量可随体力劳动强度而增加，因此，肺通气量可作为劳动强度的判定和劳动者劳动能力鉴定的指标之一。有锻炼者主要靠增加肺活量来适应，无锻炼者则靠增加呼吸次数来维持。　　4.排泄系统　　（1）肾脏：体力劳动使尿量减少 50%～90%。尿液成分的变动较大，例如乳酸含量增加。　　（2）汗腺：排汗增加，具有调节体温与排泄的双重功能。　　5.体温 　　体温在劳作时可有所上升以利于全身各器官系统活动的进行，但中心体温不应超过 38℃ 。 　　　　【例题】劳动时人体所需的氧量取决于　　A.劳动强度　　B.劳动时间　　C.作业类型（动、静）　　D.习服程度　　E.动力定型程度『正确答案』A『答案解析』劳动时人体所需的氧量取决于劳动强度。　　【例题 B1】　　A.打字　　B.搬运重物爬坡　　C.100 米跑　　D.动态作业　　E.静态作业　　1.氧需不超过氧上限的是　　2.氧需超过氧上限的是　　3.氧需等于氧债的是『正确答案』A B C『答案解析』氧需不超过氧上限的是打字，打字是一种轻动态作业。　　氧需超过氧上限的是搬运重物爬坡。　　氧需等于氧债的是 100 米跑。　　　　脑力工作过程中的生理变化与适应　　◆脑力工作的生理特点　　1.脑力劳动 　　也叫信息性劳动。其特点在于通过感觉器官感受信息，经中枢神经系统加工处理信息，然后经多种形式转化和输出信息。　　2.记忆　　可分为工作记忆和长期记忆。工作记忆是那种以不稳定形式初始和暂时地储存信息的记忆，也可经某种渠道而进入长期记忆。长期记忆储存有大量的知识，其内容是抹不掉的，经激活后可再进入工作记忆。　　3.脑的氧代谢特点　　脑的氧代谢较其他器官高，安静时为等量肌肉需氧量的 15 ～ 20 倍。 醒觉时已处于高度活动状态， 即使是最紧张的脑力劳动，全身能消耗量的增高也不致超过基础代谢的 10%。　　脑细胞活动的能量 90% 是靠葡萄糖氧化磷酸化来提供，因此，脑组织对缺氧、缺血非常敏感。 　　◆脑力工作的卫生要求　　1.一般职业卫生要求　　可从劳动者、劳动工具、工作任务、工作环境和工作组织制度等方面来考虑对脑力劳动的职业卫生要求。如，工作场所的噪声、采光与照度、室内气温、显示器、信息的质量、工作桌椅和空间等。　　2.信息剩余度　　指信号所携带的实际信息量低于它可能携带的最大信息量的程度。一方面，多余的信息使操作者能够交叉地检査和确认信息，保证信息交流的可靠性；另一方面，信息过多可使人分心并增加脑力劳动的负荷。应根据作业需求，保持适量的剩余信息。　　【例题】关于脑力工作特点以下叙述错误的是　　A.也叫信息性劳动　　B.经中枢神经系统加工处理信息，然后经多种形式转化和输出信息　　C.工作记忆是暂时地储存信息的记忆　　D.长期记忆储存有大量的知识，其内容是抹不掉的　　E.脑细胞活动的能量主要由糖酵解途径提供『正确答案』E『答案解析』脑细胞活动的能量 90%是靠葡萄糖氧化磷酸化来提供。　　　　工作负荷评价　　◆工作和作业类型　　1.劳动类型　　所有要求产生力的活动可归纳为能量性劳动，要求处理信息的劳动则为信息性劳动。　　根据劳动任务要求人做些什么，累及哪些器官或者功能，进一步区分为肌力式（搬运）、感觉运动式（驾驶）、反应式（警卫）、综合式（翻译）及创造式劳动（科研或发明）。　　2.作业类型　　（ 1 ）静力（态）作业：它主要依靠肌肉等长性收缩来维持体位，使躯体和四肢关节保持不动所进 行的作业，它是不做功的劳动，特征是能量消耗水平不高，却很容易疲劳。如射击。　　（ 2 ）动力作业（动态作业）：指在保持肌张力不变——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。从物理学意义上，它是做功的劳动。如搬运、采石。　　（ 3 ）反复性作业（轻动态作业）：指参与作业的是一组或多组小肌群，其量少于全身肌肉总量的 1/7 ，肌肉收缩频率高于 15 次 / 分钟。特征为耗能不高，易于疲劳。如键盘操作。 　　此外，还有手工搬举作业、手举过头顶的操作及其他不良姿势为特点的劳作（如蹲、跪着操作）。它们导致机体特殊的负荷与应激，如过头顶操作由于静水压使得心血管高度应激，搬举是腰背痛的主要危险因素。　　◆工作负荷评价的方法　　1.基本概念（★重点掌握）　　（1）劳动系统：劳动系统包括人、劳动对象、劳动工具、劳动环境以及产品等，这些因素相互作用来完成劳动任务。　　（2）负荷与应激：负荷是指劳动系统对人总的需求和压力，负荷强调外界的因素和情形。应激是负荷对具体个人的影响，它强调在负荷作用下机体内部的生物过程和反应。　　（3）人的特性：人的特性它包括多个方面，年龄和性别是人的两个重要特性而且还对其他特性有影响。劳动负荷与人的特性一起决定应激的高低，此外，人的特性多存在很大的差异。　　（4）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，也称作可以接受的体力劳动负荷，在动态活动约为最大摄氧量的1/3 ，或心率不高于安静时的 40 次 / 分。 　　2.方法与指标　　（ 1 ）劳动能量代谢率 ：可以间接或直接法测定能量代谢，它适合于评价全身性的动态体力劳动。 　　（ 2 ）心率 ：适宜反映动态体力劳动的应激程度，也可用于评价小肌群参与的劳动，甚至脑力劳动。　　（ 3 ）肌电图 ：可用于静态和动态作业的劳动负荷评价。肌肉疲劳时发生明显的变化，幅度增大而频率降低。　　（ 4 ）心率变异性 ：若将注意力集中到某项感觉运动式工作上，作业者的心率随负荷增加，变异性趋于消失。　　（ 5 ）脑诱发电位 ：随脑力工作负荷增加，反应的幅度降低，潜伏期延长。　　（ 6 ） Borg 量表 ：用来评价劳动负荷或费力主观感的量表。　　（ 7 ）观察方法 ：这方面典型的方法有观察劳动姿势的 OWAS，适宜评价一般劳作的 QEC 法（Quick exposure check）以及全面评估整个劳动系统的 AET 法。　　　　【例题】翻译工作属于哪一种劳动类型　　A.肌力式劳动　　B.感觉运动式劳动　　C.反应式劳动　　D.综合式劳动　　E.创造式劳动『正确答案』D『答案解析』翻译工作是一种综合式劳动。　　【例题】静力作业时肌肉的主要收缩方式是　　A.等长收缩　　B.等张收缩　　C.A 和 B　　D.间断性收缩　　E.持续性收缩『正确答案』A『答案解析』静力（态）作业：它主要依靠肌肉等长性收缩来维持体位。　　职业心理　　◆工作时的心理变化　　劳动心理学也称为职业心理学，它研究人的劳动行为，力求了解劳动者对工作不满意或动机激励不足的原因，并通过组织和人事上的措施来改善它。　　劳动者在劳动过程中其心理状态也在变动。从对劳动效果和对健康影响来看，按紧张程度来划分最为适用。适度的紧张是作业活动中的正常心理状态。此时，劳动者的自我感觉良好，效率和效果均较好。但是，劳动者的心身若处于高度紧张状态，久之会造成不良后果。　　◆工作场所中的紧张因素　　紧张是在客观需求与主观反应能力之间的一种不平衡，可引起许多功能性紊乱。　　紧张反应指紧张引起的短期生理、心理或行为表现。　　紧张因素是指能使劳动者产生心理紧张的环境条件或事件。　　紧张的原因　　1.工作组织，如加班加点，兼职过多，单调重复工作，轮班劳动等。　　2.工作量不明确、过轻或超负荷的工作量，时间紧，任务重等。 　　3.工作经历，如工作长期不变或经常变动，缺乏晋升机会，降级，解雇，失业，退休等。　　4.工作条件，如不良工作条件和存在各种有毒有害因素的威胁，在矿井、火灾现场等有生命危险的环境中工作等。　　5.组织关系，如工作中得不到信任与支持，人所负责任重大，人际关系差等。　　6.个人与社会因素，如个人性格、年龄、性别、健康状况、家庭和社会的支持差、发生重大生活事件等都可影响个体对职业性紧张因素的易感性。　　◆紧张反应的表现　　1. 心理反应主要表现 对工作不满意、躯体不适感、疲倦感、焦虑、感情淡漠、抑郁、注意力不集 中、兴奋增强、易怒等。　　2. 生理反应主要表现 血压升高，心率加快，血和尿中儿茶酚胺和 17 －羟类固醇等增多，尿酸增加 等。　　3. 行为表现 如怠工、缺勤；不愿参加集体活动，过量吸烟，酗酒，频繁就医，药物依赖等。 　　【例题】从对劳动效果和对健康影响来看，按以下哪项来划分劳动中的心理状态最为适用　　A.紧张程度　　B.职业倦怠　　C.工作条件　　D.工作负荷　　E.疲倦焦虑感『正确答案』A『答案解析』劳动者在劳动过程中其心理状态也在变动。从对劳动效果和对健康影响来看，按紧张程度来划分最为适用。　　【例题】从事过度紧张的作业，可出现瞳孔直径变大、焦虑、感情冷漠、抑郁或兴奋、易怒，这些可归纳于　　A.行为表现　　B.性格表现　　C.心理反应　　D.生物反应　　E.生理反应『正确答案』C『答案解析』题中所述的各项表现属于紧张的心理反应。　　　　作业能力　　◆作业能力的动态变动　　是指劳动者在从事某项劳动的过程中，完成该项工作的能力。　　 　　◆作业能力的主要影响因素及改善措施　　　　【例题】关于一个工作班内作业能力的变动，以下说法不正确的是　　A.可分为 4 期　　B.工作入门期，效率先低后高　　C.稳定期工作效率高　　D.下午工作效率持续降低，进入疲劳期　　E.作业能力可通过在单位时间完成产品的质和量评价，还可通过劳动者的某些生理指标来衡量『正确答案』D『答案解析』下午一、二阶段较短，第三阶段出现较早，在工作日快结束时，出现终末激发期。　　【例题】某公司秘书兼任打字员，长时间工作后，主诉头痛、眼干、眼痛、视物模糊等，此种表现属　　A.暂时性疲劳　　B.智力疲劳　　C.局部性疲劳　　D.全身性疲劳　　E.技术性疲劳『正确答案』C『答案解析』题中所述的是眼部的疲劳症状，属于局部性疲劳。　　职业工效学原理与应用　　概述　　◆概念　　工效学建立的基本思路是充分利用人体功能、使之与机器相适应，重点集中于选择、培训人员和改善劳动环境、减轻疲劳。其中研究与工作有关的内容称作职业工效学。　　它以职业人员为中心，研究人－机器设备－环境之间的相互关系，旨在实现人在工作中的健康、安全、舒适，同时保持最佳工作效率。 　　　　◆研究内容　　研究工作过程中的生物力学、时间动作分析、人体测量及其应用、机器设备和工具、人－机－环境系统相互关系、劳动组织以及与强制体位及负荷过重有关疾患、个别器官紧张、压迫及摩擦引起的疾病等几个方面的内容。　　【例题】以下不属于职业工效学研究内容的是　　A.生物力学、人体测量学　　B.劳动组织　　C.机器设备和工具　　D.压迫和摩擦　　E.紧张『正确答案』E『答案解析』职业工效学研究内容：研究工作过程中的生物力学、时间动作分析、人体测量及其应用、机器设备和工具、人－机－环境系统相互关系、劳动组织以及与强制体位及负荷过重有关疾患、个别器官紧张、压迫及摩擦引起的疾病等几个方面的内容。　　【例题】人类工效学的研究中心　　A.以人为中心　　B.以环境为中心　　C.以教育为中心　　D.以机器设备为中心　　E.以管理为中心『正确答案』A『答案解析』职业工效学以职业人员为中心，研究人－机器设备－环境之间的相互关系，旨在实现人在工作中的健康、安全、舒适，同时保持最佳工作效率。　　　　作业过程的生物力学　　研究生物与力学的有关问题。其中研究人在生产劳动中肌肉骨骼力学的特征称为职业生物力学，主要研究工作过程中人和机器设备（包括工具）间力学的关系，目的在于提高工作效率并减少肌肉骨骼损伤的发生。 　　　　◆肌肉骨骼的力学特性　　1.肌肉骨骼的力学特性 劳动时肌肉做功的效率与负荷大小有关。当肌肉负荷为最大收缩力的 50% 左右时，肌肉做功效率最高。收缩速度为最大速度的 20% 左右，做功效率最高。 　　2.骨及软骨的力学特性 骨是身体重要组成部分，主要功能是支持、运动和保护。软骨具有较好的弹性和韧性，长骨的软骨具有吸收冲击能量和承受负荷的作用，关节软骨具有特殊的润滑功能。　　◆姿势和合理用力（★重点掌握）　　1.姿势 劳动时最常见的姿势是站姿和坐姿两种，其他还有跪姿、卧姿等。　　无论是站姿还是坐姿，都存在一些不利于健康的因素，如站姿下肢负重大，血液回流差。坐姿状态下腹肌松弛，脊柱“ S” 形生理弯曲的下部由前凸变为后凸，使身体相应部位受力发生改变，长时间 工作可以引起损伤。　　　　不管采取何种姿势，人体都要承受由于保持某种姿势所产生的负荷，称作姿势负荷。姿势负荷来自于相应的体段所产生的力矩，大小取决于该体段的质量及质心与相应支点的垂直距离。　　体力劳动强度越小，即外部负荷越小，为了克服姿势负荷所消耗的能量在总能耗中所占比例越大。