活動(dòng)能耗與效率

一、能量輸出與效率

一般而言，輸入肌肉的能量可轉(zhuǎn)換為下列幾種輸出能量：1）機(jī)械能（肌肉做功）；2）熱；3）高能磷酸化合物（貯備的能量）。大部分輸出的能量是熱，而貯備的能量所占的比例為最小，也就是說(shuō)，大部分能源物質(zhì)所供應(yīng)的能量最后被熱量的形式消耗掉了，真正機(jī)械做功的能量其實(shí)只占小部分。

在新陳代謝中能耗是以千卡（kcal）來(lái)表示的（1kcal=4184j）。能耗的測(cè)量可以間接地通過(guò)氧耗量來(lái)求得。燃燒一升氧相當(dāng)于408kcal的能耗。在進(jìn)行一箱特定工作時(shí)，可以用呼吸器來(lái)測(cè)量氧耗量。將測(cè)出來(lái)的氧耗量乘以4.8，即得到以kcal計(jì)的能耗。

我們用“效率”一詞來(lái)表示可以測(cè)量的有用供和總能量之比。在最有力的條件下，人類的活動(dòng)可以達(dá)到30%的效率，亦即70%的能量被轉(zhuǎn)化成熱。也就是說(shuō)，人體將大部分能量變成熱而只有小部分能量轉(zhuǎn)變成有用的機(jī)械能。如果在活動(dòng)中包括靜態(tài)施力時(shí)，效率立刻下降，因此靜態(tài)施力的結(jié)果并無(wú)可以測(cè)量的有用工作的效能，如彎著背進(jìn)行的工作更為如此。由此可以看出在一項(xiàng)給定的活動(dòng)中。包含靜態(tài)施力工作愈少，人體施力的焦慮愈高。見(jiàn)表2-2幾種人體活動(dòng)的效率。

幾種人體活動(dòng)的效率                             表2-2

（資料來(lái)源：楊公俠，2000）

二、工作負(fù)荷

人體能量的消耗隨著施力的多少而增加，這部分額外的消耗可以用多少個(gè)工作能耗來(lái)表示。工作能耗的值可以從完成此項(xiàng)工作的總能耗中減去休息狀態(tài)下的人體能耗求得。見(jiàn)表2-3幾種不同類型活動(dòng)的工作能耗。

某些人體基本活動(dòng)的能耗（工作能耗=總能耗－休息狀態(tài)下的能耗）

（資料來(lái)源：楊公俠，2000）

為了解各種職業(yè)的工作負(fù)荷，人體工程學(xué)研究者對(duì)各種不同職業(yè)的能耗進(jìn)行了測(cè)量并按24小時(shí)計(jì)算。見(jiàn)表2-4各種職業(yè)的能耗。必須注意這是平均值，對(duì)于體重較小的人來(lái)講，這些值要適當(dāng)減少。還應(yīng)指出，只有體力活動(dòng)的能耗會(huì)增加，而腦力活動(dòng)的能耗目前還不能測(cè)量。能耗只能用來(lái)估計(jì)體力活動(dòng)。

各種職業(yè)的能耗                表2-4

（資料來(lái)源：楊公俠，2000）

三、工作心率 

在一定范圍內(nèi)人體心率的增加與能耗成正比，所以現(xiàn)在愈來(lái)愈多地用心率來(lái)測(cè)量人體的勞動(dòng)強(qiáng)度。心率特別適用于靜態(tài)條件下測(cè)量人體的勞動(dòng)強(qiáng)度和熱應(yīng)力，而耗氧量則不易反映出靜態(tài)施力情況下的勞動(dòng)強(qiáng)度。在輕工作時(shí)，心率很快升到一適當(dāng)高度，一直保持到工作結(jié)束。但在重工作時(shí)，心率繼續(xù)升高，當(dāng)升至每分鐘180次時(shí)，工作必須停止，因?yàn)檫@已到達(dá)過(guò)度勞累或有力竭的危險(xiǎn)。

Karrasch和Muller設(shè)定的耐受極限為：若工作繼續(xù)下去而心率繼續(xù)升高，或工作停止后15min心率回復(fù)到休息時(shí)的值。這個(gè)限值似乎相當(dāng)于能耗正好與有關(guān)肌肉的需要平衡的工作負(fù)荷?，F(xiàn)在普遍接受的是，將滿足這些條件的最大工作負(fù)荷作為8小時(shí)工作日的限值。實(shí)際上對(duì)于健康的男子和婦女來(lái)講，這個(gè)限值不得吵過(guò)休息時(shí)的心率30次/min，換句話說(shuō)，工作心率（心率的增量）為30次。如果一般人休息時(shí)的心率為60~80次/min，其維持的極限為90～110次/min(楊公俠，2000）。