职业生理学
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27
劳动负荷评价
劳动者
输 入
劳动对象（物质、能量和信息） 劳动工具 劳动环境
劳动系统
输 出
28
负荷与应激
负荷（stress）：负荷指劳动系统对机体生理心
理总的需求和压力，它强调外界因素和状态。
应激（strain）：指负荷对个体的影响，它强调
机体内部的生物过程和反应。
29
负荷与应激的关系
2
一、体力劳动过程的生理变化与适应
劳动能量代谢 Energy metabolism
肌肉活动的能量来源
作业时候氧消耗的动态变化 劳动能量代谢与劳动强度分级
3
氧 速度 能源
肌肉能量供应系统的一般特性 ATP-CP 系列 乳酸系列 无氧 无氧 非常迅速 迅速 CP，贮量有限 糖原，产生的乳酸 有致疲劳性
暂时的减弱，取决于工作负荷的强度和持续时 间，经过适当休息又可恢复。
疲劳也可以理解为一种状态：原来可轻松完成
的工作，现在却感到要花费很大精力才能应付， 且取得的成果越来越小。
37
复原
复原作为疲劳的对立物，是克服疲劳的负面影响：
下降的功能经复原得以恢复，降低的能量（具体
[1]
极重 2.5～ 2.0～] 1.45～) 52.30～ 175～ 150～] 165～) 39.0～ 800～
注：[1]资料来源于国际劳工局，1983；[ ]括号内的数据见 PO.Åstrand 等 1986 年所著“劳动生理学教科书” ：( )括号内 系于永中等 1979 年数据。 [2]轻、 中、 重、 很重、 极重劳动的氧消耗分别相当于氧上限的<25%， 25%～50%， 50%～75%， >75%和接近氧上限或<25%， 25%～ 37.5%，37.5%～50%，50%～62.5%及>62.5%来划分的。 [3]消耗 1 升氧约等于产生 20.92kJ(5kcal)能量。 [4]排汗率系 8 小时工作日的平均数。
脊柱直立，不扭曲。In this position, a person is able to completely and optimally attain balance and proportion of body mass and framework. Good posture optimizes breathing and affects the circulation of bodily fluids.
客观方法 体力劳动：能量代谢、心率、肌电、肌酸激酶、激素 脑力劳动：心率、瞳孔测量、心率变异性、脑诱发电位 主观方法 体力劳动：调查表、谈话、Borg 量表 脑力劳动：Cooper-Harper量表、 NASA任务负荷指数 观察方法 工作活动分析法（AET: Arbeitswissenschaftliche Erhebungsverfahren zur Tä tigkeitsanalyse） 工作姿势系统分析法（OWAS: the Ovako work posture analyzing system）
检查和确认信息，应保持适量的信息冗余度。
17
三、劳动负荷的评价
劳动（work）：人为了一定目的而从事的一切
活动。
劳动负荷评价（work load evaluation）的目的
在于把负荷维持在一个适当的水平，以便有效
地完成工作任务又不损害健康。
18
劳动和作业类型
脑力劳动 (Mental work)
其特点是能耗水平一般不高，肌肉却容易疲劳。
在作业停止数分钟后，氧消耗不下降反而先升
高再逐渐下降。
动力作业则与静力作业相反。
21
作业类型示意图
22
静力作业
23
作业类型
动力作业 (dynamic work)：即在保持肌张力不
变，等张性(isotonic)收缩情况下，肌肉交替收 缩和舒张，使关节活动来进行的作业。
*摘自《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2-2002; 于永中
10
劳动强度 轻（kJ/min） 中（kJ/min） 重（kJ/min）
劳动强度与能量代谢及参与工作肌肉量的关系 劳动类型 手劳动 1 只手臂劳动 2 只手臂劳动 1.0-2.5 2.0-5.0 6.0-8.5 2.0-4.0 5.0-7.5 8.5-11.0 4.0-5.5 7.5-10.0 11.0-13.5
体力劳动 (Physical work)
静力作业 (Static work) 动力作业 (Dynamic work) 反复性操作 (Repetitive work) 高抬举作业 (Over-head work)
19
劳动分类 劳动种类 能量性劳动 (产生和付出体力) 劳动形式 肌力式劳 感 觉 运 动 式 动 劳动 劳 动 任 务 付 出 体 手和臂精确 的特点 力 ， 常 为 地活动，体力 机械作功 此 时 已 不 重 意 义 上 的 要。 劳动。 劳 动 任 务 肌 肉 、 肌 肌肉、肌腱、 累 及 的 主 腱、骨骼、 感官 要器官 循环、呼 吸 举例 搬 运 、 铲 流水线装配、 砂子 驾驶 信息性劳动 (加工和产生信息) 综合式劳动 创造式劳 动 吸收和加工 产生信息 信息，转换为 并 在 一 定 另种信息并 时候交付 交付出去。 出去。 脑力
第一节 职业生理学
1
职业生理学
研究一定劳动条件下人的器官或系统功能的学科
和课程（Laurig)。
它是一个学科，观察的主要是劳动者，研究工作
任务、场所、对象和原材料以及环境对人的影响。 尤其之间的相互关系。人的器官、系统、或整个 机体会对这种影响做出各种反应，指标也不同， 而这些反应构成劳动生理的主要内容 （H. Luczak, W. Rohmert, J Rutenfranz）。
12
二、脑力劳动过程的生理变化与适应
与体力劳动相比较而言，脑力劳动的一个显著
特点在于处理信息（information），有时要交 付出新的信息。
13
பைடு நூலகம் 信息加工系统
14
注意和记忆
工作记忆（working memory）：一种以不稳定
形式初始和短暂地储存信息的记忆。
长期记忆：也称为第二级或第三级记忆，长期记
动力作业又可分为重动力作业和轻动力作业。
24
作业类型
反复性作业（repetitive work）：又称轻动力作
业，参与作业的是一组或多组小肌群，其量小
于全身肌肉总量的1/7，肌肉收缩频率高于15次/ 分钟，能耗不高，却容易疲劳。
25
作业类型
高抬举作业（overhead work）：手举过头顶来
反应式劳 动 吸收和加 工信息， 有时做出 反应。
感 官 （ 肌 感官、脑力 肉）
警 卫 、 监 编程序、语言 发明、 解决 控 翻译 问题
20
注：摘自 Laurig1989 年所著“工效学导论”一书，经作者同意。
静力和动力作业
静力作业（static work）：也叫静态作业，主要
依靠肌肉等长性收缩（isometric contraction） 来维持一定体位，使机体和四肢关节保持不动 所进行的作业。
完成某项操作，一是静力作业成分，二是心脏
与工作肌的静水压，导致心血管高度应激，工 作肌乃至全身容易疲劳。
26
劳动姿势
posture 来自 Latin 动词 “ponere” ，意思是
“to put or place”。 一般指身体 作为整体的举 止，姿势或肢体（手臂和腿）的位臵。
“neutral posture” 中立姿势：关节没有弯曲，
32
劳动负荷评价
适宜水平：劳动负荷的适宜水平可以理解为在该负
荷下能够连续劳动8小时，不至于疲劳，长期劳动也
不损害健康的卫生学限值。
一般认为，劳动负荷的适宜水平约为最大摄氧量的
1/3。
以能量代谢计，在男女分别为17kJ/min和12kJ/min。
心率则为安静时的心率再加上40次/分钟。
33
劳动负荷评价的指标与方法
5
氧债及其补偿
6
能量代谢与劳动强度
中等强度作业 大强度作业 极大强度作业
7
用于评价体力劳动强度的指标和分级标准 劳动强度等级[2] 很轻 轻 中等 重 很重 耗氧量[3](l/min) <0.5 0.5～ 1.0～ 1.5～ 2.0～ [<0.5 0.5～ 1.0～ 1.5～ (<0.70 0.70～ 0.96～ 1.19～ 1.36～ [3] 能耗量 (kJ/min) <10.46 10.46～ 20.92～ 31.38～ 41.84～ 心率(beats/min) 75～ 100～ 125～ 150～ [<90 90～ 110～ 130～ (<92 92～ 130～ 150～ 0 直肠温度( C) 37.5～ 38.0～ 38.5～ [4] 排汗率(ml/h) 200～ 400～ 600～
全身劳动 11.0-17.0 17.0-25.0 25.0-35.0
* 负荷强度与能量代谢和参与肌肉量的依赖关系（根据 Spitzer 1982）
11
体力劳动时机体的调节与适应
神经系统：主观能动性；动力定型
心血管系统：心率；血压；血液再分配；成分
呼吸系统：肺通气量；呼吸次数 排泄系统：肾脏；汗腺 体温：深部体温
*
持续劳动能力
最大提携力量
手指技巧性 (时间 min) 智力(IQ)
散布率** (%) 175 125 130 540 270 165 400 220 200 260 190 170 165
注: *距宽=最大值－最小值；**散布率(%)=(距宽/最小值)×100
31
劳动负荷评价
现在认识到，劳动负荷过高或者过低都不好： 负荷过高会降低作业的质量和水平，引起机体疲 劳甚至损害。负荷过低会降低作业者的警觉性， 使其感到单调、无兴趣，也影响作业能力。 体力与脑力劳动均如此。
(注：摘自 Laurig 1989 年著＂工效学导论＂一书)
30
人的特性
项目 体重 人的某些特性及其差异 测量值 例数 max min 285000 115kg 42kg 255000(男) 115kg 51kg 30000(女) 91kg 42kg 1260 0.77 0.12 1170(男) 0.77 0.21 90(女) 0.32 0.12 35 1100N 220N 19(男) 1100N 350N 16(女) 550N 220N 1147 16.8 4.7 546(男) 13.7 4.7 601(女) 16.8 5.2 正 态 分 布 , IQ=145 IQ=55 ±3δ(男 女) 距宽 73kg 65kg 55kg 0.65 0.56 0.20 880N 750N 430N 12.1 9.0 10.6 90
产生 ATP 劳动类型
需氧系列 需氧 较慢 糖原， 脂肪及蛋 白质， 不产生致 疲劳性副产物 很少 有限 几乎不受限制 任何劳动，包括短 短 期 重 及 很 重 的 长 期 轻 及 中 等 暂的极重劳动 劳动 劳动
4
氧消耗动态变化－概念
氧需（oxygen demand）：劳动1分钟所需要的 氧量。 氧债（oxygen debt）：氧需与实际供氧不足 的量。 最大摄氧量（maximum oxygen uptake）：血 液在1分钟内能供应的最大氧量。
34
四、作业能力
工作小时
作业能力动态变动曲线
1. 入门期; 2. 高效稳定期; 3. 疲劳期; 4. 终末激发期
35
作业能力的影响因素与改善措施
社会心理 个体（年龄、性别．．．） 环境 工作条件 疲劳与休息 锻炼和练习
36
疲劳
疲劳是体力和脑力效能（functional efficiency）
忆储存大量的知识，其内容是抹不掉的。
15
脑力劳动的职业卫生
劳动者 劳动工具 工作任务 工作环境 工作组织
16
脑力劳动的职业卫生
信息冗余度（information redundancy）：它 表示信号所携带的实际信息量低于它可能携带最 大信息量的程度。多余的信息可保证劳动者能够
8
炼钢工人心率（武钢，2002）
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
15 25 35 45 55 5
心率（次/分）
高温作业心率 低温休息心率
65
75
85
95
9
时间（分钟）
我国体力劳动强度分级标准
劳动强度级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
体力劳动强度分级 劳动强度指数 ≤15 ～20 ～25 > 25
劳动负荷评价
劳动者
输 入
劳动对象（物质、能量和信息） 劳动工具 劳动环境
劳动系统
输 出
28
负荷与应激
负荷（stress）：负荷指劳动系统对机体生理心
理总的需求和压力，它强调外界因素和状态。
应激（strain）：指负荷对个体的影响，它强调
机体内部的生物过程和反应。
29
负荷与应激的关系
2
一、体力劳动过程的生理变化与适应
劳动能量代谢 Energy metabolism
肌肉活动的能量来源
作业时候氧消耗的动态变化 劳动能量代谢与劳动强度分级
3
氧 速度 能源
肌肉能量供应系统的一般特性 ATP-CP 系列 乳酸系列 无氧 无氧 非常迅速 迅速 CP，贮量有限 糖原，产生的乳酸 有致疲劳性
暂时的减弱，取决于工作负荷的强度和持续时 间，经过适当休息又可恢复。
疲劳也可以理解为一种状态：原来可轻松完成
的工作，现在却感到要花费很大精力才能应付， 且取得的成果越来越小。
37
复原
复原作为疲劳的对立物，是克服疲劳的负面影响：
下降的功能经复原得以恢复，降低的能量（具体
[1]
极重 2.5～ 2.0～] 1.45～) 52.30～ 175～ 150～] 165～) 39.0～ 800～
注：[1]资料来源于国际劳工局，1983；[ ]括号内的数据见 PO.Åstrand 等 1986 年所著“劳动生理学教科书” ：( )括号内 系于永中等 1979 年数据。 [2]轻、 中、 重、 很重、 极重劳动的氧消耗分别相当于氧上限的<25%， 25%～50%， 50%～75%， >75%和接近氧上限或<25%， 25%～ 37.5%，37.5%～50%，50%～62.5%及>62.5%来划分的。 [3]消耗 1 升氧约等于产生 20.92kJ(5kcal)能量。 [4]排汗率系 8 小时工作日的平均数。
脊柱直立，不扭曲。In this position, a person is able to completely and optimally attain balance and proportion of body mass and framework. Good posture optimizes breathing and affects the circulation of bodily fluids.
客观方法 体力劳动：能量代谢、心率、肌电、肌酸激酶、激素 脑力劳动：心率、瞳孔测量、心率变异性、脑诱发电位 主观方法 体力劳动：调查表、谈话、Borg 量表 脑力劳动：Cooper-Harper量表、 NASA任务负荷指数 观察方法 工作活动分析法（AET: Arbeitswissenschaftliche Erhebungsverfahren zur Tä tigkeitsanalyse） 工作姿势系统分析法（OWAS: the Ovako work posture analyzing system）
检查和确认信息，应保持适量的信息冗余度。
17
三、劳动负荷的评价
劳动（work）：人为了一定目的而从事的一切
活动。
劳动负荷评价（work load evaluation）的目的
在于把负荷维持在一个适当的水平，以便有效
地完成工作任务又不损害健康。
18
劳动和作业类型
脑力劳动 (Mental work)
其特点是能耗水平一般不高，肌肉却容易疲劳。
在作业停止数分钟后，氧消耗不下降反而先升
高再逐渐下降。
动力作业则与静力作业相反。
21
作业类型示意图
22
静力作业
23
作业类型
动力作业 (dynamic work)：即在保持肌张力不
变，等张性(isotonic)收缩情况下，肌肉交替收 缩和舒张，使关节活动来进行的作业。
*摘自《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2-2002; 于永中
10
劳动强度 轻（kJ/min） 中（kJ/min） 重（kJ/min）
劳动强度与能量代谢及参与工作肌肉量的关系 劳动类型 手劳动 1 只手臂劳动 2 只手臂劳动 1.0-2.5 2.0-5.0 6.0-8.5 2.0-4.0 5.0-7.5 8.5-11.0 4.0-5.5 7.5-10.0 11.0-13.5
体力劳动 (Physical work)
静力作业 (Static work) 动力作业 (Dynamic work) 反复性操作 (Repetitive work) 高抬举作业 (Over-head work)
19
劳动分类 劳动种类 能量性劳动 (产生和付出体力) 劳动形式 肌力式劳 感 觉 运 动 式 动 劳动 劳 动 任 务 付 出 体 手和臂精确 的特点 力 ， 常 为 地活动，体力 机械作功 此 时 已 不 重 意 义 上 的 要。 劳动。 劳 动 任 务 肌 肉 、 肌 肌肉、肌腱、 累 及 的 主 腱、骨骼、 感官 要器官 循环、呼 吸 举例 搬 运 、 铲 流水线装配、 砂子 驾驶 信息性劳动 (加工和产生信息) 综合式劳动 创造式劳 动 吸收和加工 产生信息 信息，转换为 并 在 一 定 另种信息并 时候交付 交付出去。 出去。 脑力
第一节 职业生理学
1
职业生理学
研究一定劳动条件下人的器官或系统功能的学科
和课程（Laurig)。
它是一个学科，观察的主要是劳动者，研究工作
任务、场所、对象和原材料以及环境对人的影响。 尤其之间的相互关系。人的器官、系统、或整个 机体会对这种影响做出各种反应，指标也不同， 而这些反应构成劳动生理的主要内容 （H. Luczak, W. Rohmert, J Rutenfranz）。
12
二、脑力劳动过程的生理变化与适应
与体力劳动相比较而言，脑力劳动的一个显著
特点在于处理信息（information），有时要交 付出新的信息。
13
பைடு நூலகம் 信息加工系统
14
注意和记忆
工作记忆（working memory）：一种以不稳定
形式初始和短暂地储存信息的记忆。
长期记忆：也称为第二级或第三级记忆，长期记
动力作业又可分为重动力作业和轻动力作业。
24
作业类型
反复性作业（repetitive work）：又称轻动力作
业，参与作业的是一组或多组小肌群，其量小
于全身肌肉总量的1/7，肌肉收缩频率高于15次/ 分钟，能耗不高，却容易疲劳。
25
作业类型
高抬举作业（overhead work）：手举过头顶来
反应式劳 动 吸收和加 工信息， 有时做出 反应。
感 官 （ 肌 感官、脑力 肉）
警 卫 、 监 编程序、语言 发明、 解决 控 翻译 问题
20
注：摘自 Laurig1989 年所著“工效学导论”一书，经作者同意。
静力和动力作业
静力作业（static work）：也叫静态作业，主要
依靠肌肉等长性收缩（isometric contraction） 来维持一定体位，使机体和四肢关节保持不动 所进行的作业。
完成某项操作，一是静力作业成分，二是心脏
与工作肌的静水压，导致心血管高度应激，工 作肌乃至全身容易疲劳。
26
劳动姿势
posture 来自 Latin 动词 “ponere” ，意思是
“to put or place”。 一般指身体 作为整体的举 止，姿势或肢体（手臂和腿）的位臵。
“neutral posture” 中立姿势：关节没有弯曲，
32
劳动负荷评价
适宜水平：劳动负荷的适宜水平可以理解为在该负
荷下能够连续劳动8小时，不至于疲劳，长期劳动也
不损害健康的卫生学限值。
一般认为，劳动负荷的适宜水平约为最大摄氧量的
1/3。
以能量代谢计，在男女分别为17kJ/min和12kJ/min。
心率则为安静时的心率再加上40次/分钟。
33
劳动负荷评价的指标与方法
5
氧债及其补偿
6
能量代谢与劳动强度
中等强度作业 大强度作业 极大强度作业
7
用于评价体力劳动强度的指标和分级标准 劳动强度等级[2] 很轻 轻 中等 重 很重 耗氧量[3](l/min) <0.5 0.5～ 1.0～ 1.5～ 2.0～ [<0.5 0.5～ 1.0～ 1.5～ (<0.70 0.70～ 0.96～ 1.19～ 1.36～ [3] 能耗量 (kJ/min) <10.46 10.46～ 20.92～ 31.38～ 41.84～ 心率(beats/min) 75～ 100～ 125～ 150～ [<90 90～ 110～ 130～ (<92 92～ 130～ 150～ 0 直肠温度( C) 37.5～ 38.0～ 38.5～ [4] 排汗率(ml/h) 200～ 400～ 600～
全身劳动 11.0-17.0 17.0-25.0 25.0-35.0
* 负荷强度与能量代谢和参与肌肉量的依赖关系（根据 Spitzer 1982）
11
体力劳动时机体的调节与适应
神经系统：主观能动性；动力定型
心血管系统：心率；血压；血液再分配；成分
呼吸系统：肺通气量；呼吸次数 排泄系统：肾脏；汗腺 体温：深部体温
*
持续劳动能力
最大提携力量
手指技巧性 (时间 min) 智力(IQ)
散布率** (%) 175 125 130 540 270 165 400 220 200 260 190 170 165
注: *距宽=最大值－最小值；**散布率(%)=(距宽/最小值)×100
31
劳动负荷评价
现在认识到，劳动负荷过高或者过低都不好： 负荷过高会降低作业的质量和水平，引起机体疲 劳甚至损害。负荷过低会降低作业者的警觉性， 使其感到单调、无兴趣，也影响作业能力。 体力与脑力劳动均如此。
(注：摘自 Laurig 1989 年著＂工效学导论＂一书)
30
人的特性
项目 体重 人的某些特性及其差异 测量值 例数 max min 285000 115kg 42kg 255000(男) 115kg 51kg 30000(女) 91kg 42kg 1260 0.77 0.12 1170(男) 0.77 0.21 90(女) 0.32 0.12 35 1100N 220N 19(男) 1100N 350N 16(女) 550N 220N 1147 16.8 4.7 546(男) 13.7 4.7 601(女) 16.8 5.2 正 态 分 布 , IQ=145 IQ=55 ±3δ(男 女) 距宽 73kg 65kg 55kg 0.65 0.56 0.20 880N 750N 430N 12.1 9.0 10.6 90
产生 ATP 劳动类型
需氧系列 需氧 较慢 糖原， 脂肪及蛋 白质， 不产生致 疲劳性副产物 很少 有限 几乎不受限制 任何劳动，包括短 短 期 重 及 很 重 的 长 期 轻 及 中 等 暂的极重劳动 劳动 劳动
4
氧消耗动态变化－概念
氧需（oxygen demand）：劳动1分钟所需要的 氧量。 氧债（oxygen debt）：氧需与实际供氧不足 的量。 最大摄氧量（maximum oxygen uptake）：血 液在1分钟内能供应的最大氧量。
34
四、作业能力
工作小时
作业能力动态变动曲线
1. 入门期; 2. 高效稳定期; 3. 疲劳期; 4. 终末激发期
35
作业能力的影响因素与改善措施
社会心理 个体（年龄、性别．．．） 环境 工作条件 疲劳与休息 锻炼和练习
36
疲劳
疲劳是体力和脑力效能（functional efficiency）
忆储存大量的知识，其内容是抹不掉的。
15
脑力劳动的职业卫生
劳动者 劳动工具 工作任务 工作环境 工作组织
16
脑力劳动的职业卫生
信息冗余度（information redundancy）：它 表示信号所携带的实际信息量低于它可能携带最 大信息量的程度。多余的信息可保证劳动者能够
8
炼钢工人心率（武钢，2002）
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
15 25 35 45 55 5
心率（次/分）
高温作业心率 低温休息心率
65
75
85
95
9
时间（分钟）
我国体力劳动强度分级标准
劳动强度级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
体力劳动强度分级 劳动强度指数 ≤15 ～20 ～25 > 25