实验一、心率与耗氧量相关关系确定

实验二心率与耗氧量相关关系确定

一、实验任务

描述实验过程中,心率与耗氧量的相关关系曲线.

二、实验目的及实验要点

1 学习测定心率和测定耗氧量的方法

2 掌握和理解劳动过程中心率与耗氧量的相关关系

3 实验要点是运用心率和耗氧量的相关关系,评价劳动强度

三、实验原理

本实验运用跑台作为劳动者工作负荷,在不同劳动负荷下,测定实验者的心率和耗氧量,用统计的方法得出两者相关关系.

根据劳动医学获知,劳动者的心率在作业开始的30~40s内迅速增加,然后缓慢上升,一般经过4~5min后便可达到与劳动强度相适应的稳定水平,而作业时人体对氧的消耗动态表明,作业能量的产生可以从人体耗氧量上反映出来。

根据生理学知识,有关体力劳动时人体的调节和适应表明,心率与耗氧量相关关系还要受性别、年龄、种族、锻炼等因素的制约.人们从安静至劳动开始时及至劳动过程,心脏每秒血液输出量,血压,血液再分配,血液成分,体温呼吸的频率,代谢物等，表现为调节和适应状态,而这些影响因素对某一共同劳动着而言相差不大,由此对工业企业劳动群体而言,可以得出相关关系数绝对值接近耗氧量变化和心率相关规律,反之,可以用心率来估计估计耗氧量,进而可确定某项作业的劳动强度.心率与耗氧量相关关系测定,为制定劳动定额进行劳动组织,确定合理休息时间,提供了科学依据。

四实验,设备,仪器,工具及资料

跑台,肺功能测试仪,身高体重仪,温度计,湿度计,大气压力计,酒精,药棉,镊子,医用胶布. 五实验内容及步骤

利用平板机，测定人在不同负荷下工作时的心率和耗氧量,整理观测数据计算分析出心率和耗氧量之间的相关关系.

准备工作

检测跑台是否正常工作;相关仪器是否已经齐全并正常工作;熟悉仪器的使用方法;

肺功能仪的使用: Kb使用前的检测以及预热

配套软件的开启使用

充电电池使用方法

使用前气体校正

本实验需要5名同学,1名作为被测者,1名测量温度,湿度,大气压和被测者的身高和体重,1名负责改变负荷监视曲线和1名负责指挥实验进程,1名记录实验记录表.

各位同学需熟悉整个实验进程,并确认本职工作

测量被测试者的身高体重

测量室内温度,湿度和大气压值,并作记录.

被测者熟悉跑台环境,在跑台上试跑一次.

被测者清理掉所有影响运动的物件,按指导戴上肺功能测试仪,准备测试

进行测定

系统加热,系统使用前需要对系统进行至少45分钟的加热,并进行校准

输入新的被测者信息(姓名,生日,身高,体重)

⑴开始测试

被测者在测试过程中心情要保持平静,不能说话,尽量不要扶着扶手；其他实验者保持安静。

戴上心率带和发射机,2分钟被测者平静后,再主机上按下确认键,开始存储数据,让被测者静坐5分钟,测试被测者在安静时的心率,通气量,耗氧量和能量代谢.再开始静坐和静坐结束时,做上mark标记。

静坐结束后启动跑台驱动软件,调整参数设置,让被测者在跑台上,准备运动.被测者分别在以下的速度和坡度下走或跑.在负荷增加时,做marker 标记。

注:

在开始运动时,点击运动的小人,做exercise标记.运动结束后做recovery标记,否则软件无法计算和分析无氧阈.

由于跑台驱动软件显示速度比实际速度低0.6km/h,在设定速度时注意把显示读数调整为速度减去0.6km/h.

阶段坡度% 速度km/h 时间

第一阶 5 1.2 5

第二阶 5 3 5

第三阶 5 5 5

第四阶 5 6 5 第五阶 5 6.5 5 第六阶 5 7 5 第七阶 5 7.5 5 第八阶 5 8

5

当心率达到180以上后,停止运动. 当下列情况出现时为无氧阈:

(1) 通气量和吸氧量之比出现陡峭上升

(2) 二氧化碳当量非线性上升不伴随氧当量变化

无氧阈是指在递增运动负荷过程中,人体内的代谢供能方式由有氧代谢为主开始向无氧代谢过渡的临界点.人体在递增负荷运动过程中,当需氧量超过了当时的供氧水平时,细胞内将以糖元无氧酵解过程使ATP 再合成. ⑵传输测试数据至PC 机 ⑶连续测试法操作 ⑷数据处理

从软件中导出excel 格式的数据；

软件可测得约30项数据.测试后都列表显示,使用者可以依据需要从中挑选.测试精度非常高,能进行基本的数据处理,省去了计算的繁琐。

每小组成员选择记录本小组被测者数据的excel 表，保留数据中被测者的基本信息，从中拣选出时间、心率、耗氧量以及负荷标志等数据分析心率和耗氧量的相关性.

首先,根据各个符合下的标志(maker)，求出测试者在每种负荷下，达到稳定状态时的心率和耗氧量的平均值,根据得出的几个负荷下数据分析两者的相关性和回归线.

计算分析心率和耗氧量的相互关系.以心率为自变量,以耗氧量为变量,求线性回归方程: Y= A +BX

2

i 2

i i

i i 2

i i )

x (x n x x y x y A ∑−∑∑∑−∑−∑=

2

i 2

i i i i i )

x (x n x y x y B ∑−∑∑∑−∑=

计算相关系数：

2

i 2i 2

i 2

i i i i i )

x (x n )

y (y n )y )(x (y x n r ∑−∑∑−∑∑∑−∑=

r 值越接近于1 ，说明线性相关关系越强。 绘制耗氧量——心率相关关系图 六 实验报告要求

1） 按照实验报告模版提交

2） 说明使用数据来源，被测者基本信息

3） 实验数据的原始记录，分析过程，回归的线性方程，耗氧量——心率相关关系图，

有完整的实验结论。

七 思考题

1） 为什么能量的产生和消耗可以从人体的耗氧量上反映出来？

2） 根据体力劳动时人体的调节和适应原理，说明L.布鲁哈（L. Brouha ）发现的在中等

和大强度作业时心率和血压绝对值的三种状态。

八、附录

1、相关的名词解释

能量代谢和能量代谢率：人体的能量代谢是指人体与外界环境之间能量的交换和人体内能量的转变过程。人体在单位时间内的产热量，称为能量代谢率。研究表明，年龄、性别相同的正常人，无论身材高大或是瘦小，其单位时间内每平方米体表面积的产热量很接近，因此常以单位体表面积的产热量作为衡量能量代谢率的标准，其单位为千卡每小时每平方米，表示方法是kcal/m2·h 。

耗氧量：能量代谢需要消耗氧，一般用每分耗氧量来表示1分钟所需要的氧量。在采用耗氧量来衡量体力劳动强度时，常用每分耗氧量除以人体的重量或人体的表面积来消除个体的差异，本文用每千克耗氧量、每平方米耗氧量来表示。

肺通气量：氧气的消耗来自于人体呼吸的空气。一般用每分钟通气量来表示1分钟人体呼吸的空气。在采用肺通气量来衡量体力劳动强度时，常用每分肺通气量除以人体的重量或人体的表面积来消除个体的差异，本文用每千克肺通气量、每平方米肺通气量来表示。

心率：在不同的劳动状态下心率值不同，有的学者用相对心率来反应劳动的强度。相对心率是指运动时的心率和静态时的心率的比值。

氧脉搏：心脏每次搏动输出的血量所摄取的氧量成为氧脉搏,可以用每分耗氧量除以心率来计算,氧脉搏越高说明心肺功能越好,效率越高。