(三)作业的能消耗量与劳动强度分级
作业时的能消耗量是全身各器官系统活动能消耗量的总和。由于最紧张的脑力劳动的能消耗量不会超过基础代谢的10%,而肌肉活动的能消耗量却可达基础代谢的10——25倍,故传统上用能消耗量或心率来划分劳动强度 (intensity of work),它只适用于以体力劳动为主的作业,一般分为三级(中等强度作业、 大强度作业、极大强度作业)。
我国已颁布 “体力劳动强度分级”标准(GB3869-83)。它是根据对262个工种工人的劳动工时、能量代谢和疲劳感等指标之间的关系进行调查分析后,提出按劳动强度指数来划分体力劳动强度见教材(表2—3),其计算方法见实习部分第二章。
测定劳动时的能消耗量,一般用来划分和鉴定体力劳动的强度等级,以便制定合理的劳动制度和膳食供给。
二、体力劳动时机体的调节与适应
在劳动过程中,机体通过神经-体液的调节来实现能量供应和各器官系统之间的协调,以适应生产劳动的需要。劳动时机体的调节相适应性可产生如下变动。
(一)神经系统
劳动时的每一有目的的动作,既取决于中枢神经系统的调节作用,特别是大脑皮层内形成的意志活动 主观能动性; 又取决于从机体内外感受器所传人的多种神经冲动,在大脑皮层内进行综合分析,形成一时性共济联系,以调节各器官系统适应作业活动的需要,来维持机体与环境的平衡。当长期在同一劳动环境中从事某一作业活动时,通过复合条件反射逐渐形成该项作业的动力定型 (dynamic stereotype),使从事该作业时各器官系统相互配合得更为协调、反应更迅速、能耗较节省,作业更轻松。建立动力定型应依照循序渐进、注意节律性和反复的生理规律。动力定型虽是可变的,但要破坏已建立起来的定型,特别是要用新的操作活动来代替己建立的动力定型时,对皮层细胞是一种很大的负担,若转变过急,有可能导致高级神经活动的紊乱。
(二)心血管系统
心血管系统在作业开始前后发生的适应性变动表现在心率、血压和血液再分配。
1.心率。在作业开始前1min常稍增加,作业开始30~405内迅速增加,经4~5min达到与劳动强度相应的稳定水平。作业时心输出量增加,缺乏体育锻炼的人主要靠心跳频率的增加;经常锻炼者则主要靠每搏输出量的增加。有的每搏输量可达150~200ml,每分输出量可达35L。
作业停止后,心率可在几秒至15秒后迅速减少,然后再缓慢恢复至原水平。
2.血压。作业时收缩压即上升,劳动强度大的作业能使血压上升8.00~10.67kPa(60~8OmmHg)。舒张压不变或稍上升,致使脉压变大。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;但若持续进行紧张劳动,脉压可因收缩压下降和(或)舒张压上升而下降;当脉压小于其最大值的一半时,则表示疲劳和糖原贮备接近耗竭。作业停止后血压迅速下降,一般能在5min内恢复正常。但大强度作业后,收缩压可降至低于作业前的水平,30~60min后才恢复正常,血压的恢复比心率快。
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C02却使供应肌肉的小动脉扩张,便流人肌肉和心肌的血液量大增,脑则维持不变或稍增多,而肾、腹腔脏器、皮肤、骨等都有所减少。
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,当降至正常含量一半时,即表示糖原贮备耗竭而不能继续劳动。
劳动期间血乳酸含量变动很大,它取决于无氧代谢乳酸的产量及其清除速率。
(三)呼吸系统
作业时,呼吸次数和肺通气量随体力劳动强度而增加。肺通气量的增加经常锻炼者主要靠增加肺活量来适应;缺乏锻炼者则靠增加呼吸次数来维持,停止劳动后,呼吸节奏的恢复较心率、血压快。
(四)排泄系统
l.肾脏。体力劳动时及其后一段时间内尿量可减少50%~90%。尿液成分的变动较大,乳酸含量从每小时20mg增至100~1300mg,以维持体内酸碱平衡。
2.汗腺。体力劳动时,汗中乳酸含量多。
(五) 体温
体力劳动时及其后一段时间内体温有所上升,以利于全身各器官系统活动的进行,但不应超过安静时的1 0C;否则人体不能适应,劳动不能持久进行。
三 、脑力劳动过程的生理变化与适应
脑力劳动是与以体力劳动 (physical work)为主的作业相比较而言的,也称信息性劳动。一般认为:凡以脑力活动为主的作业为脑力劳动 (mental work)。
1.脑的氧代谢较其他器官高,安静时约为等量肌肉需氧量的15~20倍,占成年人体总耗氧量的10%,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%。葡萄糖是脑细胞活动的最重要能源,平时90%的能量都靠糖分解来提供。但脑细胞中贮存的糖原甚微,只够活动几分钟之用,主要靠血液送来的葡萄糖通过氧化磷酸化过程来提供能量。因此,脑组织对缺氧、缺血非常敏感。但仅增高总摄氧量并不能使脑力劳动效率提高。
2.脑力劳动常使心率减慢,但特别紧张时,可使心跳加快,血压上升、呼吸稍加快、脑部充血而四肢和腹腔血液则减少;脑电图、心电图也有所变动,但并不能用来衡量劳动的性质及其强度。
3.脑力劳动时,血糖一般变化不大或稍增高;对尿量没有影响,对其成分也影响不大,仅在极度紧张的脑力劳动时,尿中磷酸盐的含量才有所增加;对汗液的量与质,以及体温均无明显的影响。