人的作业疲劳与安全

　　一、作业疲劳概述

　　1．疲劳的概念

　　疲劳是一种非常复杂的生理和心理现象，它并非由单一的、明确的因素构成，目前对疲劳的定义也有很大的差异。一般来说，在生产过程中，劳动者由于生理和心理状态的变化，产生某一个或某些器官乃至整个机体力量的自然衰竭状态，称为疲劳。疲劳感是人对于疲劳的主观体验，而作业效率下降是疲劳的客观反映。无论脑力作业、体力作业、技能作业、还是人机系统中人的效能和健康都会因疲劳而受到影响。疲劳是一种生理现象，也是一种心理现象，从本质上讲，疲劳是机体的一种正常生理保护机制。这是由于人在生产过程中身心状态产生多种变化而推定的一个概念。迄今，在科学的意义上，人们对疲劳的认识还有待于继续深化。

　　疲劳是劳动的结果。劳动者在连续工作一段时间后，由于长时期的紧张的脑力或体力活动导致整个身体的机能降低。从生物学的理论上看，劳动是能量消耗的过程，这个过程持续到一定程度，中枢神经系统将产生抑制作用。继中枢神经系统疲劳之后，是反射运动神经系统的疲劳。反映出动作的灵敏性降低，作业效率下降。

　　2．疲劳的分类

　　疲劳的分类方法很多，工作性质不同，产生的疲劳现象也不同，较为合理的分类是体力疲劳和精神疲劳两种现象

　　（1）体力疲劳

　　劳动者在劳动过程中，随着工作负荷的不断累积，使劳动机能衰退，作业能力下降，且伴有疲倦感的自觉症状出现。如身体不适、头晕、头痛、注意力涣散、视觉不能追踪，工作效率降低，这种感觉累积的结果，是在生理与心理机能上产生恶化倾向。从脸色、姿势、语言及动作上可以察觉出来，感觉机能、运动机能、代谢机能均会发生不协调，造成体力不支，植物神经紊乱，不仅使作业效率下降，还会造成各种差错。在工厂里，许多事故的发生时间大都在疲劳期。疲劳的积累还会逐渐演化为器质性病变。

　　（2）精神疲劳

　　亦叫脑力疲劳，即用脑过度，大脑神经活动处于抑制状态的现象。人的大脑蕴藏着巨大的工作潜力，是一个极为复杂、精密的机构。一般来说，脑重1400g，只占全身重量2％，却拥有心脏流出血液的20％。作业者从事紧张的脑力劳动时，血耗量骤增，倘若供血中止15s，即将神志昏迷，中止4min，大部分脑细胞受到破坏以致无法恢复。脑力劳动时，同样有明显肌肉紧张的表象。譬如读书时，眼肌收缩；进行心算时，语肌的活动量将随问题的繁复程度而增加。注意力越集中，肌肉越紧张，消耗能量也越大，最后脑神经活动处于抑制状态，平时能解决的问题，这时就会“束手无策”。脑力疲劳与体力疲劳是相互作用的，极度的体力疲劳，降低了直接参与工作的运动器官的效率，从而影响大脑活动的工作效率；而过度的脑力疲劳，会使精神不集中，思维混乱，身体倦怠，亦影响感知速度及操作的准确性。

　　（3）疲劳的种类

　　为了能够更深刻认识疲劳的机理，可对疲劳进一步分类：

　　a. 局部疲劳(个别器官疲劳)

　　作业中使用的部位不同，参与作业的部位由于紧张、活动频率高，在相应的局部首先产生疲劳。这时一般不影响其他部位的功能，如计算机操作人员、打字员、教师等。打字员在长时间工作之后，手指伸屈能力减退，产生疲劳，然而对于视听、感观的影响并不明显。

　　现代社会的劳动，由于采用了日新月异的技术手段，降低了人体总能量的消耗。然而由于特定的工作类型，身体特定部位的局部疲劳并未减轻，更何况人在作业时动作部位即使是局部的，也会由于连带关系出现全身疲劳。疲劳的部位在很大程度上受所从事的职业及工作特点影响，见表3-1。

表3-1  疲劳部位与职业的关系

　　b. 全身性疲劳

　　一般是全身参与较繁重的体力劳动所致，也可能由于局部肌肉疲劳逐渐扩散而使其他肌肉疲劳连带产生的全身性反应。主观疲倦感为疲乏、关节酸痛。客观上产生操作迟钝、动作不协调、思维混乱、视觉不能追踪，错误增加，作业能力下降

　　c. 智力疲劳

　　智力疲劳是指长时间从事紧张的思维活动所引起的头昏脑胀、失眠或贪睡、全身乏力、没精打采、心情烦躁、倦于工作、百无聊赖等表象。一般，人在进行脑力作业时，需要的能量较平时约增2％～3％，若再伴随紧张而又增加肌肉活动，能量将要增加10％～20％。

　　d. 技术疲劳

　　技术疲劳是需要脑力、体力劳动并重，尤其神经系统相当紧张的劳动而引起的疲劳。如驾驶飞机、驾驶汽车、操纵设备、收发电讯等。其疲劳的倾向性由作业时脑体参与的程度而定，如卡车司机的疲劳以全身乏力为主，而电讯员则以头昏脑胀为主。

　　e. 心理性疲劳

　　单调的作业内容很容易引起心理性疲劳。例如监视仪表的工人，表面上坐在那里“悠闲自在”，实际上并不轻松，信号率越低越容易疲劳，使警觉性下降。这时体力上并不疲劳，而是大脑皮层的一个部位经常兴奋引起的抑制。

　　3．疲劳产生的机理

　　疲劳是劳动过程中人体器官或机体发生的自然衰竭状态，是人体能量消耗与恢复相互交替，中枢神经产生“自卫”性抑制的正常生理过程。然而对于疲劳现象的解释在学术界未能达成共识。目前主要有下述几种论点。

　　（1）疲劳物质累积理论

　　在劳动过程中，劳动者体力与脑力的不断消耗，在体内逐渐积累起某种疲劳物质(有人称其为乳酸)，这种物质在肌肉和血液中大量累积，使人的体力衰竭，不能再进行有效的作业。奥博尼(D．J．Oborne)基于生物力学的理论对这一假说又作了进一步的分析，由于乳酸分解后会产生液体，滞留在肌肉组织中末被血液带走，使肌肉肿胀，进而压迫肌肉间血管，使得肌肉供血越发不足。倘若在紧张活动之后，能够及时休息，液体就会被带走。若休息不充分，继续活动又会促使液体增加。若在一段时间内持续使用某一块肌肉，肌肉间液体积累过多而使肌肉肿胀严重，结果是肌肉内纤维物质的形成，这将影响肌肉的正常收缩，甚至造成永久性损伤。

　　（2）力源消耗理论

　　劳动者不论从事脑力劳动还是体力劳动，都需要不断消耗能量。轻微劳动，能量消耗较少，反之亦然。人体的能量供应是有限的，随着劳动过程的进行，体能被不断消耗，于是由于一种可以转化为能量的能源物质“肌糖原”储备耗竭或来不及加以补充，人体就产生了疲劳。

　　（3）中枢系统变化理论

　　劳动过程中，人的中枢神经系统将会产生一种特殊的功能，即保护性抑制，使肌肉组织不致过度消耗而受损，保护神经细胞免于过分疲劳。如人体疲劳时，尽管想看书，却会不能自制地磕目而睡。在这种意义上，疲劳是对机体起保护作用的一种“信号”。

　　（4）生化变化理论

　　在劳动中，由于作业及环境引起体内平衡紊乱状态而产生了疲劳。即肌肉活动和收缩时，减少了体内淀粉的含量，分解为乳酸，并放出热能(12lKJ／克分子)供肌肉活动，当体内淀粉含量不足或供不应求时，就产生明显的疲劳现象。当身体休整后，．肝脏重新又源源不断地提供动物淀粉，肌肉本身也有能力将一部分乳酸恢复为淀粉，另一部分送回肝脏重新合成，使得劳动状态继续进行下去。

　　（5）局部血流阻断理论

　　静态作业(如持重、把握工具等)时，肌肉等长收缩来维持一定的体位，虽然能耗不多，但易发生局部疲劳。这是因为肌肉收缩的同时产生肌肉膨胀，且变得十分坚硬，内压很大，将会全部或部分阻滞通过收缩肌肉的血流，于是形成了局部血流阻断。人体经过休整、恢复，血液循环正常，疲劳消除。

　　事实上，疲劳产生的机理，可能是上述5种理论的综合影响所致。人的中枢神经系统主管人的注意力、思考、判断等功能，不论脑力劳动还是体力劳动，最先、最敏感地反映出来的是中枢神经的疲劳，继之反射运动神经系统也相应出现疲劳，表现为血液循环的阻滞、肌肉能量的耗竭、乳酸的产生、动力定型的破坏。

　　4．疲劳产生的原因

　　劳动过程中，人体承受了肉体或精神上的负荷，受工作负荷的影响产生负担，负担随时间推移的不断积累就将引发疲劳，导致疲劳产生的因素是多方面的。

　　（1）作业强度与持续时间

　　劳动负担是作业强度和作业持续时间的函数。作业强度越大，持续时间越长，劳动者就越容易疲劳。

　　（2）作业速度

　　作业速度越高越容易导致疲劳。根据劳动定额学研究，每一种作业都有适合于一般作业人员的合理速度，在合理的作业速度下劳动，人可以维持较长时间而不感到疲劳，体能的支出比较经

　　（3）作业态度

　　劳动者的精神面貌和工作动机对心理疲劳影响极为明显。劳动热情高，工作兴趣大，主观疲劳的感受就越小。疲劳的动机理论认为，每个人所储存的机体能量并不像打开水龙头就会流出水来那么简单，而只有当人达到一定的动机水平时，那些分配给用于完成特定活动的能量才能得到释放，而当这一部分准备支付的能量消耗殆尽时，就会感到疲劳，尽管此时他还有剩余精力，没有把他的精力全用完。一个人的工作动机的水平制约和影响着他完成该项工作准备支付和实际支付的能量的多少。动机水平越高，准备支付的能量越多，越不易感到疲劳。换一个角度说，对于两个总能量相同的个体，如果各自的动机水平不同，尽管在劳动中实际感到的疲劳程度是一样的，但实际消耗的体能却是极为不同的。因此，强化工作动机，提高工作兴趣，可以减少疲劳感。

　　（4）作业时刻

　　在什么时间进行作业也影响疲劳的产生和感受疲劳的程度。比如夜班作业比白天作业容易疲劳。这和人体机能在夜间比在白天较低有关。

　　（5）不良的作业环境

　　不合适的照明条件、湿度、温度、噪声、粉尘等都会增加作业人员的精神与肉体负担，造成疲劳感。

　　（6）影响疲劳的具体因素

　　a. 作业类别

　　能量消耗大的劳动作业、作业速度快、作业种类多变化大且复杂、作业范围广、精密度要求高、注意力要求高集中、操作姿势特殊、一次性持续时间长、有危险的作业、环境恶劣的作业；

　　b. 作业条件

　　作业不熟练、睡眠不足、上班时间过长、休息时间不足、平均拘束时间过长、年龄过低或过高、疾病、生理的周期不适；

　　c. 劳动者的主现条件

　　劳动情绪低下、劳动兴趣不大、人际关系不和、家事不称心、担负责任重大、对疲劳的暗示、个人性格的不适应。

　　二、疲劳的检测方法

　　研究疲劳具有十分重要的意义，但目前有关疲劳的研究非常不够，人们尚无法清楚地解释疲劳的本质，对于疲劳还没有一种方法能够直接客观的测定和评价。只能通过对劳动者的生理、心理等指标的间接测定来判断疲劳程度。测定疲劳的内容及其有关的方法很多（但基本分为三大类，生化法、生理心理测试法、他觉观察及主诉症状调查法），实际使用时应根据疲劳的种类及作业特点选择测定方法。同时，在选择测定方法时应注意测定结果要有客观的定量指标，避免凭测定人员主观判定。测定时不能导致被试附加疲劳、分散注意力、造成心理负担或不愉快的情绪等。疲劳测定的方法见表3-2。

表 3-2  疲劳的测定方法

　　（一）种常用的疲劳测定方法

　　1．膝腱反射机能测定法

　　通过测定由疲劳造成的反射机能钝化程度来判断疲劳的方法。不仅适于体力疲劳测定，也适宜判断精神疲劳。让被试者坐在椅子上，用医用小硬橡胶锤，按照规定的冲击力敲出被试者膝部，测定时观察落锤(轴长15cm，重150g)落下使膝盖腱反射的最小落下角度(称为膝腱反射阈值)。当人体疲劳时，膝腱反射阈值(即落锤落下角度)增大，一般强度疲劳时，作业前后阈值差5°～10°；中度疲劳时为10°～15°；重度疲劳时，可达15°～30°。

　　2．触二点辨别阈值测定法

　　用两个短距离的针状物同时刺激作业者皮肤上二点，当刺激的二点接近某种距离时，被试仅感到是一点，似乎只有一根针在刺激。这个敏感距离称作触二点辨别阈或两点阈。随着疲劳程度的增加，感觉机能钝化，皮肤的敏感距离也增大，根据两点阈限的变化可以判别疲劳程度。测定皮肤的敏感距离，常用一种叫做双脚规的触觉计，可以调节双脚间距，并从标识的刻度读出数据。身体的部位不同，两点阈值也不同。一般，测试的部位是右面颊上部，取水平方向。其他部位的两点阈值可参考实验数据，表3-3所示。

　　3．皮肤划痕消退时间测定法

　　用类似于粗圆笔尖的尖锐物在皮肤上划痕，即刻显现一道白色痕迹，测量痕迹慢慢消退的时间，疲劳程度越大，消退得越慢。

　　4．皮肤电流反应测定法

　　测定时把电极任意安在人体皮肤的两处，以微弱电流通过皮肤，用电流计测定作业后皮肤电流的变化情况，可以判断人体的疲劳程度。人体疲劳时皮肤电传导性增高，皮肤电流增加。

表 3-3  身体不同部位的两点阈值        单位：mm

　　5．心率值测定法

　　心率，即心脏每分钟跳动的次数。心率随人体的负担程度而变化，因此，可以根据心率变化来判测疲劳程度；采用遥控心率仪可以使测试与作业过程同步进行。正常的心率是安静时的心率。一般成年人平均每分钟心跳60～70次(男)和70～80次(女)，生理变动范围在60～100次／min之间。吸气时心率加快，呼气时减慢，站立比静坐时快，坐时比卧时快。在作业过程中，一定的劳动量给与作业者机体的负荷和由于精神紧张产生的负担都会增加心率。甚至有时体力负荷与精神负荷是同时发生的，因此心率可以作为疲劳研究的量化尺度，反映劳动负荷的大小及人体疲劳程度。可以用下述三种指标判断疲劳程度，作业时的平均心率、作业刚结束时的心率、从作业结束时起到心率恢复为安静时止的恢复时间。

　　德国的勃朗克通过研究所提出，作业时，心率变化值最好在30次以内，增加率在22％～27％以下。

　　6．色名呼出时间测定法

　　通过检查作业者识别颜色并能正确呼出色名的能力，来判断作业者疲劳程度。测试者准备几种颜色板，在其上随机排列100个红、黄、蓝、白、黑五种颜色，令被试按顺序辨认并快速呼出色名，记录呼出全部色名所需要时间和错误率，以时间长短和错误率的多少来判断疲劳程度。

　　在这项测试中，辨别、反应时间的长短受神经系统支配，当疲劳时精神和神经感觉处于抑制状态，感观对于刺激不太敏感，于是反应时间长、错误次数多。

　　7．勾消符号数目测定法

　　将五种符号共200个，随机排列，在规定的时间内只勾掉其中一种符号，要求正确无误。这是一个辨识、选择、判断的过程，敏锐快捷程度受制于体力、脑力状态。因此，从勾掉符号数目的多少可以判别疲劳程度。

　　8．反应时间测定法

　　反应时间，是指从呈现刺激到感知，直至做出反应动作的时间间隔。其长短受许多因素影响。如刺激信号的性质，被试的机体状态等。因此，反应时间的变化，可反映被试中枢系统机能的钝化和机体疲劳程度。当作业者疲劳时，大脑细胞的活动处于抑制状态，对刺激不十分敏感，反应时间就长。利用反应时测定装置可测定简单反应时和选择反应时。

　　9．闪光融合值测定法

　　闪光融合值是用以表示人的大脑意识水平的间接测定指标。人对低频的闪光有闪烁感，当闪光频率增加到一定程度时，人就不再感到闪烁，这种现象称为融合。开始产生融合时的频率称为融合值。反之，光源从融合状态降低闪光频率，使人感到光源开始闪烁，这种现象称为闪光。开始产生闪光时的频率称为闪光值。融合值与闪光值的平均值称为闪光融合值，亦称为临界闪光融合值(critical flicker fusion)，简称cff。量纲为Hz，一般在30Hz～55Hz之间。人的视觉系统的灵敏度，与人的大脑兴奋水平有关，疲劳后，兴奋水平降低，中枢系统机能钝化，视觉灵敏度降低。虽然cff值因人因时而异，不可能作出一个统一的判断准则，但人在疲劳或困倦时，cff值下降，在紧张或不疲倦时则上升。一般采用闪光融合值的如下两项指标来表征疲劳程度。

　　

　　

　　在正常作业条件下，cff值应符合表3-4所列标准。

表 3-4  闪光融合值评价标准

　　在较重的体力作业中，闪光融合值一天内最好降低10％左右。若降低率超过了20％，就会发生显著疲劳。在较轻的体力作业或脑力作业中，一天内最好只降低5％左右。无论何种作业，周间降低率最好是3％左右。

　　（二）疲劳症状调查法

　　目前对作业疲劳还不能直接准确地测定，除利用生理、心理等测定法间接判断疲劳外，还可以通过对作业者本人的主观感受（自觉症状）的调查统计，来判断作业疲劳程度。调查时应注意，调查的症状应真实、有代表性、尽可能调查全作业组人员、应当及时以避免因记不清楚而不能正确表述。日本产业卫生学会提出的疲劳自觉症状的具体调查内容如表3-5所示。疲劳症状分为身体、精神和神经感觉三项，每一项又分为10种。调查表可预先发给作业者，对作业前、作业中和作业后分别记述，最后计算分析A，B，C各项有自觉症状者所占的比例。

　　各项自觉症状出现率（%）= × 100％   

　　在调查疲劳自觉症状的基础上，还应根据行业和作业的特点，结合其他指标的测定，综合对疲劳状况和疲劳程度进行分析判断。

表 3-5  疲劳自觉症状调查表