(完整版)人的作业能力与疲劳分析

关于相对代谢率的几点说明
关于RMR的几点说明：
（1）RMR是表示是否易于疲劳的指标，但并不表示实际
的疲劳程度。
（2）环境因素，尤其是高温对RMR的影响较大。
设作业场所的平均温度是T，辐射热因素为G，8小时 工作后的平均RMR为E，则环境因素指数In：In=T·G·E
（若环境中无辐射因素（G=1），则In=T·E） 当In〈2000时，环境适宜； 当In：2000～4000时，环境尚可； 当In〉4000时，就必须改善环境，否则易于疲劳。
1、人体能量的产生机理
人体的一切活动都是通过人体的运动系统完成的。 人体的运动系统
骨骼 杠杆
关节 枢纽
肌肉 动力源
3
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
ATP(三磷酸腺苷 )是肌肉收缩的唯一直接能量来源。 然而，在肌细胞中的ATP贮量有限，因此，能量释 放过程中必须及时补充肌细胞中的ATP。补充ATP 的过程叫产能。有三个途径。
第三章 人的作业能力与疲劳分析
③乳酸系列
在大强度劳动时，能量需求速度较快，ATP的分解速 度也必须加快，需氧系列受供氧能力的限制，不能满 足肌肉的需要。这时，要依靠无氧糖酵解产生乳酸的 方式提供能量。由于糖酵解的速度是氧化磷酸化的32 倍，所以是高速供能途径。
葡萄糖 (糖原) 糖酵解 ATP 乳酸
①ATP-CP系列 在要求能量释放速度很快的情况下ATP-CP系统 能迅速产能，但由于CP（磷酸肌酸）在人体内的 贮量有限，其产能过程只能维持肌肉几秒钟大强 度活动。
CP ADP Cr(肌酸） ATP
其中ADP是二磷酸腺苷 （也称核苷酸） 4
安全人机工程学 Safety Ergonomics
9
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
3、能量代谢与能量代谢率
人体能量产生和消耗称为能量代谢。
基础代谢
生理学将人清醒、静卧、空腹以及室温在20℃左右定 为基础条件。人体在基础条件下的能量代谢称为基础 代谢。单位时间内的基础代谢量称基础代谢率，用B 表示。
第三章 人的作业能力与疲劳分析
②需氧系列 在中等劳动强度下，需通过糖和脂肪的氧化磷酸化合 才能得到ATP。在合成的开始阶段则是以糖的氧化磷 酸化为主，随着活动时间的持续延长，脂肪的氧化磷 酸化逐渐转为主要过程，即：
葡萄糖或脂肪 氧 氧化磷酸化 ATP
5
安全人机工程学 Safety Ergonomics
能量 代谢
安静代谢
安静代谢是作业开始之前，为了保持身体各部位的 平衡以及某种姿势条件下的能力代谢，包括基础代 谢。安静代谢率用R表示，R=1.2B
活动代谢
人在从事特定劳动过程中所进行的代谢，也称劳动 代谢。实际能量代谢率用M（其中包含基础代谢和 安静代谢）表示，活动代谢率Mr=M-R
10
安全人机工程学 Safety Ergonomics
8
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
最大摄氧量的计算 Bruce于1972年给出了年龄与最大摄氧量间的经 验关系式：
(VO2 )max 56.592 0.398A
(VO2 )max 为最大摄氧量，cm³/(kg·min)； A为人的年龄，岁数。
第三章 人的作业能力与疲劳分析
2、作业时人体的好氧动态 作业时人体所需要的氧量大小取决于劳动强度和 作业时间。 几个概念 氧需：人体在作业过程中，每分钟所需要的氧量。 最大摄氧量：血液每分钟能供应的最大氧量，正 常成年人不超过3L/min；常锻炼者可达4L/min； 老年人只有1-2L/min。 氧债：需氧量与实际供氧量的差值。（危害）
由于人的体质、年龄和体力等差异，从事同等强度 的体力劳动所消耗的能量则因人而异，因此无法用 能量代谢量进行比较。为了消去个人之间的差别， 引进相对能量代谢率，用RMR (Relative Metabolic Rate)表示。
RMR

活动代谢率 基础代谢率

M B
R
12
安全人机工程学 Safety Ergonomics
基础代谢率B的计算
基础代谢率B随着性别、年龄等不同而不同。一
般说来，男子的B比女子的高，幼年人的比成年人的
高。
BQLeabharlann Baidu
式中：
S
Q——单位时间的产热量，kcal/h；
Q=C V&O2 ，其中，C是氧的热价，kcal/L，一般 可根据呼吸商查表获取。（教材表4-7）; V&O2是单位
时间的耗氧量，L/h。
（3）影响能量代谢的因素有：运动、劳动、精神劳动、
2 正确理解疲劳的概念，掌握疲劳的分类及 测定、降低疲劳的措施
本章重难点
重点：能量代谢的测定方法；作业时人体系 统的调节特性；疲劳的分类及测定、降低疲 劳的措施。
难点：能量代谢的相关计算及对疲劳概念的 理解
2
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
3.1 人体作业时的能量交换
第三章 人的作业能力与疲劳分析
教 学 内 容
3.1 人体作业时的能量交换 3.2 作业时人体的调节与适应 3.3 作业能力的动态分析 3.4 作业疲劳及测定 3.5 降低疲劳的措施
1
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
基本要求
1 正确理解人体作业时能量交换的特性，熟 练掌握能量代谢的测定方法，掌握作业时人 体系统的调节特性；
S——人体表面积，m2；
S 0.0061H 0.0128W 0.1529
H是身高，cm; W是体重，kg。
活动代谢率M也可以通过此公式计算，只是此时
的耗氧量是活动时的耗氧量。
11
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
相对能量的代谢率（相对代谢率）
注意：乳酸系列需耗用大量葡萄糖才能合成ATP，在 体内糖原含量有限的条件下，此产能方式不经济。另 外，乳酸还是一种导致疲劳的物质，所以乳酸系列提 供能量的过程不可能持续较长的时间。
6
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
7
安全人机工程学 Safety Ergonomics