《职业病》职业生理.ppt
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1、职业生理学职业生理学 work physiologyl在在生生产产劳劳动动过过程程中中,机机体体通通过过神神经经-体体液液的的调调节节和和适适应应,不不仅仅能能完完成成作作业业,而而且且能能促促进进健健康康。但但若若劳劳动动负负荷荷过过大大,时时间间过过长长或或作作业业条条件件较较差差,致致使使人人体体不不能能适适应应或或耐耐受受时时,即即能能引引起起过过度度生生理理紧紧张张与心理紧张从而使作业能力下降,甚至损害健康。与心理紧张从而使作业能力下降,甚至损害健康。l职业生理学(职业生理学(Workphysiology)l职业心理学(职业心理学(Workpsychology)l人类工效学(人类工效
2、学(Ergonomics)l根据劳动性质分为:根据劳动性质分为:体力劳动体力劳动脑力劳动脑力劳动l劳动过程对机体的影响包括以下三方面:劳动过程对机体的影响包括以下三方面:1.劳劳动动的的种种类类和和组组织织制制度度:劳劳动动强强度度,持持续续时时间间,节节律律,操操作作技技巧,体位等。巧,体位等。2.工作环境:工作环境:气象条件、高低气压、噪声、振动、空气污染等。气象条件、高低气压、噪声、振动、空气污染等。3.劳劳动动者者本本身身因因素素:性性别别、年年龄龄、健健康康状状况况、劳劳动动态态度度、思思想想情情绪等。绪等。l研研究究劳劳动动过过程程的的调调节节与与适适应应规规律律,从从而而找找出出
3、提提高高作作业业能能力力和和预预防防疲疲劳劳过过早早出出现现的的措措施施,达达到到保保护护和和促促进进健健康康,提提高高劳劳动动生生产产率率的的目的。目的。一、体力劳动过程的生理变化与适应一、体力劳动过程的生理变化与适应(一)体力劳动时的能量消耗(一)体力劳动时的能量消耗l体体力力劳劳动动时时,全全身身许许多多器器官官和和系系统统处处于于紧紧张张和和兴兴奋奋状状态态,代代谢谢加加强强。骨骨骼骼肌肌和和心心肌肌约约占占体体重重的的40%,尤尤其其是是当当体体力力劳劳动动时时,肌肌肉肉做功,所以消耗的能量较大。做功,所以消耗的能量较大。1、肌肉活动的能量来源:、肌肉活动的能量来源:l在体力劳动时,
4、供骨骼肌活动的能量来源有三种途径:在体力劳动时,供骨骼肌活动的能量来源有三种途径:(1)ATP-CP系列(三磷酸腺苷系列(三磷酸腺苷-磷酸肌酸系列)磷酸肌酸系列)ATP+H2OADP+Pi+29.3KJ/mol/LCP+ADPCr+ATPlATP、CP都都具具有有高高能能磷磷酸酸键键,是是体体内内用用以以贮贮存存和和传传递递能能量量的的物物质质。肌肌肉肉活活动动时时,肌肌肉肉细细胞胞中中的的ATP迅迅速速分分解解,放放出出能能量量直直接接供供肌肌肉收缩。肉收缩。CP迅速分解,并提供高能磷酸键,使迅速分解,并提供高能磷酸键,使ADP还原成还原成ATP。l在在安安静静状状态态下下,肌肌肉肉中中CP
5、的的浓浓度度约约为为ATP的的5倍倍,但但ATP和和CP在在肌肌肉肉中中的的贮贮存存量量甚甚微微,肌肌肉肉的的一一般般活活动动能能维维持持一一分分钟钟,如如剧剧烈烈活活动只能维持动只能维持30秒。秒。l经经常常劳劳动动和和进进行行体体育育锻锻炼炼的的人人,肌肌肉肉中中CP和和ATP的的含含量量较较一一般般人人多多,与与代代谢谢有有关关的的酶酶活活性性也也较较强强。当当肌肌肉肉萎萎缩缩或或肌肌无无力力者者,肌肌肉肉中中CP和和ATP的含量较低。的含量较低。(2)乳酸系列(无氧糖酵解)乳酸系列(无氧糖酵解)l葡萄糖葡萄糖+Pi+ADP乳酸乳酸+ATPl当当进进行行大大强强度度作作业业或或剧剧烈烈运
6、运动动时时,ATP的的分分解解非非常常迅迅速速,急急需需大大量量能能量量,此此时时呼呼吸吸循循环环机机能能虽虽然然明明显显加加强强,但但仍仍不不能能满满足足肌肌肉肉组组织织对对氧氧的的需需要要,氧氧化化磷磷酸酸化化过过程程受受到到供供氧氧能能力力的的限限制制,生生成成ATP的的速速度度不不能能满满足足肌肌肉肉活活动动的的需需要要。在在缺缺氧氧或或无无氧氧的的条条件件下下,机机体体只只能能通通过过糖糖酵酵解解的的方方式式提提供供能能量量。与与有有氧氧氧氧化化相相比比,糖糖酵酵解解这这种种方方式式提提供供的的能能量量少少,一一摩摩尔尔每每升升葡葡萄萄糖糖只只能能形形成成2分分子子ATP,同同时时产
7、产生生大大量量乳乳酸酸,机机体体容容易易疲疲劳劳,劳劳动动不不能能持持久久。但但生生成成ATP的的速速度度较较有有氧氧氧氧化化快快32倍倍,故故能能迅迅速速提提供供较较多多的的ATP供供肌肌肉活动用。肉活动用。(3)需氧系列(有氧氧化)需氧系列(有氧氧化)糖糖+ADP+Pi+O2CO2+H2O+ATP脂肪脂肪l一摩尔每升葡萄糖生成一摩尔每升葡萄糖生成38分子分子ATPl一摩尔每升脂肪生成一摩尔每升脂肪生成130分子分子ATPl在在正正常常情情况况下下,从从事事中中等等强强度度作作业业或或脑脑力力劳劳动动,机机体体能能够够提提供供所所需需要要的的氧氧,体体内内的的营营养养物物质质(糖糖、脂脂肪肪
8、)通通过过氧化磷酸化过程合成氧化磷酸化过程合成ATP提供劳动时所需的能量。提供劳动时所需的能量。l在在劳劳动动开开始始阶阶段段利利用用糖糖类类较较多多,但但随随着着持持续续活活动动时时间间的的延长,利用脂肪的比例增大而成为主要的能量来源。延长,利用脂肪的比例增大而成为主要的能量来源。l饭饭后后肌肌肉肉中中糖糖原原含含量量在在300克克左左右右,肝肝,肌肌肉肉中中的的糖糖原原可可维维持持肌肌肉肉活活动动半半天天。肌肌肉肉活活动动能能量量的的直直接接来来源源是是ATP,长期来源依靠补充血糖。长期来源依靠补充血糖。l短短期期强强活活动动出出现现疲疲劳劳是是由由肌肌肉肉中中ATP减减少少和和乳乳酸酸含
9、含量量增增加所致。长期劳动出现疲劳是肌肉中糖原含量减少所致。加所致。长期劳动出现疲劳是肌肉中糖原含量减少所致。肌肉活动能量供应系统的一般特性肌肉活动能量供应系统的一般特性 ATP-CP系列系列乳酸系列乳酸系列需氧系列需氧系列氧氧无氧无氧无氧无氧需氧需氧速度速度非常迅速非常迅速迅速迅速较慢较慢能源能源CP,贮量有限,贮量有限糖糖,产产生生乳乳酸酸,有致疲劳性有致疲劳性糖糖原原、脂脂肪肪、蛋蛋白白质质,不不产产生生致致疲疲劳劳性性副副产物产物产生产生ATP很少很少有限有限几乎不受限制几乎不受限制劳动类型劳动类型任任何何劳劳动动包包括括短短期期的极重劳动的极重劳动短短期期重重及及很很重重的劳动的劳动
10、长长期期轻轻及及中中等等劳动劳动2、作业时氧的消耗动态:、作业时氧的消耗动态:l劳劳动动过过程程中中机机体体的的能能量量消消耗耗与与氧氧消消耗耗之之间间有有精精确确的的相相关关关关系系。劳劳动动时时人人体体所所需需的的氧氧量量取取决决于于劳劳动动强强度度,劳劳动动强强度度越越大,需要氧的量也就越多。大,需要氧的量也就越多。l氧需(氧需(oxygendemand):劳动):劳动1分钟所需要的氧量。分钟所需要的氧量。l最最大大摄摄氧氧量量(maximumoxygenuptake):人人体体血血液液在在1分分钟内所能供应的最大氧量。钟内所能供应的最大氧量。l摄氧量一般人摄氧量一般人3升升/分,有锻炼
11、者可达分,有锻炼者可达4升升/分以上。分以上。l氧氧需需能能否否得得到到满满足足主主要要取取决决于于循循环环系系统统的的功功能能,其其次次为为呼呼吸系统的功能。吸系统的功能。l在在开开始始作作业业2-3分分钟钟内内或或劳劳动动强强度度很很大大时时,呼呼吸吸和和循循环环系系统统的的功功能能不不能能供供给给足足够够的的氧氧,此此时时肌肌肉肉活活动动所所需需要要的的能能量量部部分分或或全全部部是是在在机机体体缺缺氧氧条条件件下下提提供供的的。这这种种氧氧需需和和实实际际供供氧量之差称为氧债(氧量之差称为氧债(oxygendebt)。)。l氧债氧债=氧需实际供氧量氧需实际供氧量l氧债及其补偿见图氧债及
12、其补偿见图氧债及其补偿氧债及其补偿A氧债氧债B偿还氧债偿还氧债l不不论论那那种种情情况况,劳劳动动停停止止后后的的一一段段时时间间之之内内,机机体体消消耗耗的的氧氧量量均均较较安安静静时时多多,这这是是在在偿偿还还劳劳动动开开始始时时或或劳劳动动过过程程中中的的氧债,恢复时间根据氧债多少而定。氧债,恢复时间根据氧债多少而定。l恢恢复复ATP,CP,HbO2等等需需要要的的O2可可在在2-3分分钟钟内内得得到到补补偿偿。而而乳乳酸酸氧氧债债则则需需较较长长时间才能得到完全补偿。时间才能得到完全补偿。3、作业的能消耗量与劳动强度分级、作业的能消耗量与劳动强度分级l劳劳动动强强度度是是指指人人在在劳
13、劳动动中中所所负负担担的的工工作作量量以以及及由此对人体所施加的生理负荷大小。由此对人体所施加的生理负荷大小。l作作业业时时的的能能量量消消耗耗是是全全身身各各器器官官系系统统活活动动能能消消耗量的总和。耗量的总和。l紧紧张张的的脑脑力力劳劳动动能能消消耗耗量量不不超超过过基基础础代代谢谢的的10%,而而肌肌肉肉活活动动的的能能消消耗耗量量可可达达基基础础代代谢谢的的10-25倍倍,故故用用能能消消耗耗量量来来划划分分劳劳动动强强度度的的大大小小,只只适适用用于于以以体体力力劳劳动动为为主主的的作作业业。一一般般分分为为三三级:级:(1)中等强度作业)中等强度作业l作作业业时时氧氧需需不不超超
14、过过最最大大摄摄氧氧量量,即即在在稳稳定定状状态态下下进进行行的的作作业业。我我国国工工农农业业劳劳动动多属此类。多属此类。l根根据据能能量量消消耗耗的的多多少少,中中等等强强度度作作业业通通常又分为常又分为3-6个等级。个等级。中等强度作业氧和能量的消耗中等强度作业氧和能量的消耗 劳动强度等级劳动强度等级耗氧量(耗氧量(L/min)能耗量能耗量KJ/min很轻很轻0.510.46轻轻0.5-10.46-中等中等1.0-20.92-重重1.5-31.38-很重很重2.0-41.48-极重极重2.5-52.30-1Kal=4.184KJ(2)大强度作业:)大强度作业:l指指氧氧需需超超过过了了最
15、最大大摄摄氧氧量量,即即在在氧氧债债大大量量蓄蓄积积的的条条件件下下进进行行的的作作业业,一一般般只只能能持持续续进进行行数数分分钟钟至至十十余余分分钟钟,如如重重件件手手工工锻锻打打,爬爬坡坡搬搬运运重重物等。物等。(3)极大强度作业:)极大强度作业:l完完全全在在无无氧氧条条件件下下进进行行的的作作业业,此此时时氧氧债债几几乎乎等等于于氧氧需需。如如在在短短跑跑和和游游泳泳比比赛赛时时,这这种种剧剧烈烈活动只能持续很短时间,一般不超过活动只能持续很短时间,一般不超过2分钟。分钟。l测定劳动时的能消耗量的意义:测定劳动时的能消耗量的意义:根据能消耗量划分体力劳动强度的等级。根据能消耗量划分体
16、力劳动强度的等级。制定合理制定合理的劳动制度和膳食供给。的劳动制度和膳食供给。(4)为为全全面面反反映映不不同同工工种种在在劳劳动动过过程程中中对对机机体体所所造造成成的的负负荷荷,根根据据“体体力力劳劳动动强强度度分分级级标标准准”(GBZ22002),还还可可采采用用劳劳动动强度指数来划分体力劳动强度。强度指数来划分体力劳动强度。l劳动强度指数(劳动强度指数(I)=3T+7MlT为净劳动时间率为净劳动时间率=lM为为8小小时时工工作作日日能能量量代代谢谢率率(kal/minm2)体力劳动强度分级体力劳动强度分级 劳动强度级别劳动强度级别劳动强度指数劳动强度指数15202525(二)体力劳动
17、时的调节与适应(二)体力劳动时的调节与适应l在劳动过程中,机体通过神经在劳动过程中,机体通过神经-体液的调体液的调节来实现能量供应和各器官之间的协调,节来实现能量供应和各器官之间的协调,以适应生产劳动的需要,维持身体健康以适应生产劳动的需要,维持身体健康和作业能力。和作业能力。1、神经系统:、神经系统:(1)非条件反射)非条件反射:l内外感受器内外感受器中枢中枢效应器官效应器官l劳动时:劳动时:l血血乳乳酸酸血血管管中中枢枢(呼呼吸吸、循循环环中中枢枢),吸吸入入O2,合成,合成ATP,分解乳酸,排除致疲劳物质。,分解乳酸,排除致疲劳物质。l体温体温中枢中枢循环加强、皮肤血管扩张循环加强、皮肤
18、血管扩张散热。散热。(2)条件反射:)条件反射:l长长 期期 反反 复复 某某 一一 作作 业业,可可 形形 成成“动动 力力 定定 型型”(dynamicstereotype),可可使使动动作作协协调调,减减少少不不必必要要的的动动作作,使使能能量量消消耗耗减减少少,提提高高工工作作能能力力和效率。和效率。l如如现现代代化化的的流流水水作作业业,可可使使工工人人在在较较短短的的时时间间内内建立建立“动力定型动力定型”。2、心血管系统:、心血管系统:l劳劳动动时时,ATP,需需O2,体体内内CO2、乳乳酸酸心血管系统活动加强。心血管系统活动加强。l(1)心率)心率:l在作业开始在作业开始30-
19、40秒内迅速增加,然后缓秒内迅速增加,然后缓慢上升,一般在慢上升,一般在4-5分钟达到与劳动强度分钟达到与劳动强度相适应的水平。劳动时心率的增加程度相适应的水平。劳动时心率的增加程度与劳动强度成正比,与耗氧量也成正比。与劳动强度成正比,与耗氧量也成正比。心率与耗氧量的关系心率与耗氧量的关系 心率(次心率(次/分)分)97102 120140 160 180 191耗氧量(升耗氧量(升/分)分)0.71 1.13 1.57 1.97 2.37 2.89 3.00对对一一般般人人来来说说,当当心心率率未未超超过过安安静静时时的的40次次时时,则能胜任该项工作。则能胜任该项工作。安安静静时时70-7
20、5次次/分分,轻轻作作业业时时心心率率增增加加不不明明显显,重作业以上能达到重作业以上能达到150-200次次/分。分。作业停止后,心率可在作业停止后,心率可在15秒后迅速减慢,然后在秒后迅速减慢,然后在缓慢降至原水平。恢复期的长短随劳动强度、工间缓慢降至原水平。恢复期的长短随劳动强度、工间休息、环境条件而异。劳动强度大时,心率恢复的休息、环境条件而异。劳动强度大时,心率恢复的较慢。较慢。(2)心脏每分钟输出量增加)心脏每分钟输出量增加l每分输出量每分输出量=每搏输出量每搏输出量心率心率l安静时:安静时:3-5升升/分分=7540-70mll重作业:重作业:15-25升升/分分=150150m
21、ll最多每分输出量可达最多每分输出量可达35升升l心心脏脏每每分分输输出出量量的的增增加加,没没有有锻锻炼炼。身身体体较较弱弱的的人人主主要要靠靠心心跳跳频频率率的的增增加加,有有锻锻炼炼,身身体体强强壮壮的的人人主主要要靠靠每每搏搏输输出出量量的增加。的增加。不同强度作业时的心率及恢复时间不同强度作业时的心率及恢复时间 做功强度做功强度(kgm/min)心率(次心率(次/分)分)恢复正常水平恢复正常水平时间(分)时间(分)300962.560011635.0120014060.01500168(3)血压升高)血压升高l收收缩缩压压升升高高明明显显。作作业业开开始始时时收收缩缩压压即即上上升升
22、,劳劳动动强强度度大大的的作作业业能能上上升升60-80mmHg。l舒舒张张压压在在轻轻作作业业时时几几乎乎不不变变,重重作作业业时时上升,但不如收缩压明显。脉压差增大。上升,但不如收缩压明显。脉压差增大。不同强度作业时血压及增加率不同强度作业时血压及增加率 做功强度做功强度(kgm/min)血压(血压(mmHg)血压上升率(血压上升率(%)收缩收缩舒张舒张收缩收缩舒张舒张3001207215.42.96001347624.22.712001508341.315.015001609348.224.3作业后血压迅速下降,恢复期的长短与劳动强度作业后血压迅速下降,恢复期的长短与劳动强度和环境条件有
23、关。一般在和环境条件有关。一般在5分钟内恢复正常。但大分钟内恢复正常。但大强度作业后,收缩压可降至低于作业前水平,强度作业后,收缩压可降至低于作业前水平,30-60分钟才能恢复正常。分钟才能恢复正常。3、呼吸系统、呼吸系统l在在劳劳动动过过程程中中,随随着着体体内内代代谢谢的的加加强强,氧氧的的需需要要量量增增加,呼吸功能也发生相应变化。加,呼吸功能也发生相应变化。l呼吸频率增加,每分通气量增加。呼吸频率增加,每分通气量增加。l安静时:安静时:6-8升升/分分=16-20400-500mll劳动时:劳动时:40-60升升/分分=30-401500mll最大可达到最大可达到120升升/分。分。l
24、每分通气量每分通气量=呼吸频率呼吸频率肺活量(潮气量)肺活量(潮气量)l每每分分通通气气量量的的增增加加,有有锻锻炼炼者者主主要要靠靠增增加加肺肺活活量量来来适适应应,无无锻锻炼炼或或弱弱者者主主要要靠靠增增加加呼呼吸吸频频率率。呼呼吸吸频频率率快快,有效通气量减少。,有效通气量减少。l吸入空气(吸入空气(ml)呼吸死腔(呼吸死腔(ml)有效呼吸量(有效呼吸量(ml)150015013505001503505001503501050500150350每分通气量与耗氧量的关系每分通气量与耗氧量的关系 耗氧量(耗氧量(L/min)1.0 1.5 2.0 2.5 3.0肺通气量肺通气量(L/min)
25、20 30 45 60 804、血液系统:、血液系统:(1)血液再分配:)血液再分配:l安安静静时时血血液液流流入入胃胃、肝肝、胃胃肠肠、脾脾的的量量最最多多,其次为肌肉,再次为心、皮肤、脂肪、骨等。其次为肌肉,再次为心、皮肤、脂肪、骨等。l体体力力劳劳动动时时,通通过过神神经经反反射射,使使内内脏脏、皮皮肤肤等等处处的的小小动动脉脉收收缩缩,代代谢谢产产物物(乳乳酸酸、CO2)可可使使肌肌肉肉的的小小动动脉脉扩扩张张,结结果果使使流流入入肌肌肉肉的的血血液液量量大大增增,流流入入心心肌肌的的血血液液量量可可增增加加4-5倍倍,脑脑血血液液量量基基本本不不变变,而而内内脏脏、肾肾、皮皮肤肤、骨
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