Fizjologia wysiłku. Op + Of + Z = P (const)

Transkrypt

1 NiezaleŜnie od typu pracy zawsze jest w nią zaangaŝowany układ nerwowy, który ma określoną maksymalną przepustowość informacji. Op + Of + Z = P (const) Op obciąŝenie procesami psychicznymi Of obciąŝenie procesami fizycznymi Z zapas przepustowości P przepustowość maksymalna układu nerwowego /względnie stała/ Przy wykonywaniu pracy fizycznej układ nerwowy kontroluje i koordynuje działanie rozmaitych grup mięśniowych. Do obciąŝenia procesami fizycznymi, poza samą pracą fizyczną zaliczamy takŝe informacje konieczne do kontrolowania i utrzymania pozycji lub ruchów ciała. /chybotliwe siedzisko/ Z określa obciąŝenie wykonywanym zadaniem. Np. - jeśli ktoś podczas pracy potrzebuje kompletnej ciszy, obciąŝenie uznaje się za bliskie maksymalnemu ( Z=0) - jeśli ktoś nie moŝe rozmawiać podczas pracy obciąŝenie jest duŝe - jeśli ktoś moŝe rozmawiać podczas pracy obciąŝenie jest średnie Wielkość P jest tylko względnie stała W kaŝdą pracę /fizyczną czy psychiczną/ z czasem układ nerwowy angaŝuje się bardziej lub mniej automatycznie /wprawa/ Np. jazda na nartach, jazda samochodem Poza odpowiednim rozłoŝeniem obciąŝenia psychicznego i fizycznego, planując proces pracy pod uwagę naleŝy wziąć rytm biologiczny człowieka związany z gotowością do pracy. Zgodnie z rytmem dobowym gotowość do pracy wzrasta w godzinach od 6 do 9, potem lekko spada i ok spada poniŝej zera. Po 15 znów się aktywuje i o osiąga szczyt. Do lekko spada a po tej godzinie tendencja spadkowa nasila się. NajniŜszą gotowość obserwujemy pomiędzy 3 i 4 w nocy a najwyŝszą pomiędzy 8 i 9. 1

2 Rytm tygodniowy oznacza najniŝszą gotowość w poniedziałki, najwyŝsza w środy. Rytm roczny cechuje się najniŝszą gotowością w czerwcu i lipcu. Podczas wysiłku fizycznego angaŝowane są trzy układy: Czynny układ ruchu Układ krąŝenia Układ oddechowy Czynny układ ruchu Wykonywanie pracy fizycznej jest moŝliwe dzięki mięśniom szkieletowym, których w organizmie jest kilkaset, a ich cechą jest to, Ŝe podlegają kontroli woli. Bezpośrednim źródłem energii dla pracy mięśnia są wysokoenergetyczne związki fosforanowe. Są one w niewielkim stopniu zmagazynowane w mięśniu, a następnie muszą być wytworzone z glukozy oraz wolnych kwasów tłuszczowych. Glukoza jest zmagazynowana w mięśniach i wątrobie w postaci glikogenu. Czynny układ ruchu Mięsień potrzebuje energii do skurczu i rozkurczu. Mięsień moŝe zawierać 2 róŝne typy włókien mięśniowych: - włókna czerwone /o metabolizmie tlenowym i małej szybkości skurczu. Włókna te występują w mięśniach, które utrzymują postawę ciała-muszą być długo napięte, męczą się wolniej ale ich praca jest teŝ wolniejsza, średnica jest mniejsza od włókien białych - Włókna białe / o metabolizmie beztlenowym, duŝej szybkości i sile skurczu oraz szybkiej męczliwości,/np. mięśnie gałki ocznej, ręki/ Czynny układ ruchu Układ krąŝenia Zakłada się, Ŝe 1 cm 2 przekroju poprzecznego mięśnia moŝe wywierać napięcie rzędu 3 4 kg, a całkowita siła jaka mogłaby być rozwinięta przez wszystkie mięśnie, wynosi około 25 ton. Siła skurczu mięśnia zaleŝy od jego wyjściowej długości: jest bliska lub równa zeru przy jego maksymalnej/minimalnej długości a maksymalna, gdy jego długość jest mniejsza o około 20% od długości spoczynkowej. Dostarcza pracującym mięśniom tlen i substraty energetyczne. Ponadto zabiera z nich produkty przemiany materii. NaleŜy pamiętać, Ŝe ucisk wewnętrzny /np. przy statycznym napięciu mięśnia/ lub zewnętrzny na naczynia krwionośne powoduje pogorszenie ukrwienia mięśnia i uniemoŝliwia lub znacznie upośledza jego pracę. 2

3 Układ oddechowy Odpowiada za zaopatrywanie krwi w tlen oraz za usuwanie z niej dwutlenku węgla. Organizm podczas wysiłku fizycznego - naczynia krwionośne ulegają poszerzeniu - Serce tłoczy więcej krwi w ciągu minuty CO = HR x SV CO pojemność minutowa serca /liczba litrów krwi przepływającej przez serce w ciągu minuty litr/min HR częstość skurczów serca SV objętość wyrzutowa ilość krwi wyrzucanej przez komorę Organizm podczas wysiłku fizycznego - Podczas wysiłku wzrasta CO (HR x SV), przy czym - HR ma wartość maksymalną zaleŝną od wieku i niezaleŝną od treningu (HR max = 210 [0,65 x wiek]) lub /HR=220 wiek/ jest to główny czynnik ograniczający maksymalną pracę mięśniową - Wraz ze wzrostem HR zmniejsza się czas na napełnianie komór serca krwią praca moŝe być mniej wydajna. Wzrost SV podczas wysiłku wzrasta kurczliwość mięśnia sercowego /silniejszy skurcz powoduje wyrzucenie większej ilości krwi, co ma znaczenie wobec wzrostu HR /Podczas nieobciąŝonej pracy serca nie jest wyrzucana cała krew obecna w komorze/ Organizm podczas wysiłku fizycznego - Wzrasta ciśnienie krwi i następuje przesunięcie, m.in.. z trzew i skóry do mięśni; po gwałtownym ustaniu wysiłku ciśnienie skurczowe gwałtownie spada; - Nasila się wymiana gazowa w płucach m.in.. Wzrasta ilość i/lub głębokość oddechów, a przez płuca przepływa więcej krwi. Wzrost HR i ciśnienia powoduje bezpośrednie obciąŝenie serca, które takŝe jest mięśniem. Organizm podczas wysiłku fizycznego - Pracujące mięśnie wytwarzają duŝe ilości ciepła, a przy znacznych wysiłkach fizycznych moŝe wzrastać temperatura ciała. Mięsień moŝe kurczyć się w sposób: - Izotoniczny - Izometryczny /co odpowiada pracy dynamicznej i statycznej pracy mięśnia/ Praca statyczna jest mniej wydajna energetycznie, szybciej powoduje zmęczenie mięśnia i jest przyczyną niekorzystnych zjawisk. Adaptacja do wysiłku fizycznego: Polepszenie zdolności do wysiłku fizycznego jest moŝliwe dzięki treningowi fizycznemu o charakterze wytrzymałościowym. Systematyczny trening fizyczny powoduje wielokierunkowe przystosowanie organizmu do wysiłku fizycznego: - następują zmiany w mięśniach a) rozrasta się sieć naczyń krwionośnych b) wzrasta ilość związków niezbędnych do tworzenia energii w samych mięśniach, ponadto sprawniej działają mechanizmy usuwające produkty przemiany materii, w tym kwas mlekowy c) w zaleŝności od typu treningu moŝe zmieniać się przewaŝający typ włókien mięśniowych /białych lub czerwonych/ 3

4 Adaptacja do wysiłku fizycznego: Zmienia się skład krwi: wzrasta liczba erytrocytów odpowiadających za przenoszenie tlenu, moŝe takŝe wzrastać ilość krwi krąŝącej Układ krąŝenia odpowiada mniejszymi zmianami przy tym samym wysiłku fizycznym: rośnie pojemność serca, co powoduje wzrost SV, dzięki czemu aby zapewnić odpowiednią CO przy wykonywanej pracy, zmiany HR są znacznie mniejsze, a serce jest mniej obciąŝone Adaptacja do wysiłku fizycznego: Polepszają się parametry pracy układu oddechowego adaptacja do wysiłku polega głównie na lepszym wykorzystaniu tlenu z powietrza, wentylacja minutowa wzrasta dzięki wzrostowi ilości oddechów oraz wzrostowi pojemności Ŝyciowej płuc VC VC ang. vital capacity pojemność Ŝyciowa płuc Maksymalna objętość powietrza wydychanego po maksymalnym wdechu. U osoby standardowej jest to około 4,8 l /u kobiet 20-30% mniej/ MoŜna załoŝyć, Ŝe VC dla męŝczyzn wynosi około 70 cm 3 /kg a dla kobiet cm 3 /kg /tlenu, nie powietrza; zawartość O 2 w powietrzu wynosi 21% Pułap tlenowy to wielkość, która opisuje zdolność organizmu do wykonywania wysiłków fizycznych V O 2 max Maksymalna ilość tlenu w [ml/kg/min] lub [l/min] Jaka moŝe być wykorzystana przez organizm Pułap tlenowy u męŝczyzn skrajnie wytrenowanych wynosi nawet 81 ml/kg/min (6,4l/min) podczas gdy u niewytrenowanych około 44 ml/kg/min (3,1l/min) U kobiet wartości te są o 20-30% mniejsze Wysiłki, przy których zuŝycie tlenu jest równe V O 2 max są nazywane wysiłkami maksymalnymi. Podczas wysiłku maksymalnego wzrasta przepływ krwi przez mięśnie do około 90% pojemności minutowej serca, podczas gdy w spoczynku to tylko 20%. Doświadczalnie stwierdzono, Ŝe człowiek moŝe pracować przez dłuŝszy czas bez zmęczenia, gdy zapotrzebowanie na tlen podczas pracy nie przekracza 30-40% V O 2 max. NiezaleŜnie od stopnia wytrenowania przy pracy mięśniowej powyŝej 60% wartości maksymalnej V O 2 max zostaje przekroczony próg metabolizmu beztlenowego. 4

5 UwaŜa się, Ŝe regularne długotrwałe obciąŝenie pracą zawodową nie powinno przekraczać 50% V O 2 max, czyli nieco mniej niŝ wynosi próg metabolizmu beztlenowego. Przekroczenie tego progu oznacza, Ŝe podaŝ tlenu do mięśnia jest niewystarczająca i oprócz metabolizmu tlenowego w mięśniu pojawia się metabolizm beztlenowy, a organizm zaciąga dług tlenowy. Dług tlenowy to ilość tlenu, jaka musi być dostarczona do organizmu po zakończonym wysiłku w celu usunięcia skutków wysiłku fizycznego. /tj. m.in. Usunięcie nadmiaru mleczanu powstałego w procesach beztlenowych oraz odnowy mięśniowych zapasów energetycznych/ Wielkość długu tlenowego jest proporcjonalna do zapotrzebowania energetycznego, które w czasie wysiłku fizycznego przekraczało wydajność procesów tlenowych. Dług tlenowy w normie PN-EN 28996: 1996 jest nazywany deficytem tlenowym Przepływ krwi przez mięśnie oraz zapotrzebowanie na tlen ustala się po 3-5 min od rozpoczęcia wysiłku. Przez ten czas pracy mięśnia na skutek niedostatecznego dostarczania tlenu powstaje deficyt tlenowy. Deficyt tlenowy jest odróŝniany od długu tlenowego, poniewaŝ przy pracach lekkich rzędu 30-40% V O 2 max jest on wyrównywany podczas trwania tych prac. Dług tlenowy jest wyrównywany po zakończeniu wysiłku. PoniewaŜ częstość skurczów serca i pobór tlenu /brakującego/ przez tkanki są zaleŝne od siebie, następujące po sobie pomiary HR wykorzystuje się do pośredniego określania V O 2 max (krzywe restytucji) Wartość V O 2 max zaleŝy m.in.. Od częstości skurczów serca HR max która z kolei zaleŝy od wieku od 25 roku Ŝycia V O 2 max spada o 1% przy czym spadek ten moŝna zmniejszyć dzięki systematycznemu treningowi. Drastyczne spadki występują na skutek unieruchomienia /pobyt w szpitalu/ nawet 1,5l/min w ciągu 21 dni. - komórka jednostka podstawowa ciała ludzkiego - tkanka zbudowana z komórek - narząd złoŝony z tkanek - układy złoŝone z narządów 5

6 W skład ciała ludzkiego wchodzą: - układ ruchu a) Bierny kości i ich połączenia ruchome i nieruchome b) Czynny mięśnie, ścięgna - układ oddechowy - układ krąŝenia serce i naczynia krwionośne - układ nerwowy ośrodkowy (mózg i rdzeń kręgowy), obwodowy (nerwy zaopatrujące np. mięśnie) i autonomiczny (odpowiada za funkcje niezaleŝne od woli np. trawienie) W skład ciała ludzkiego wchodzą: - układ dokrewny gruczoły wydzielające bezpośrednio do krwi, np. nadnercza, tarczyca, trzustka - układ trawienny - układ moczowo-płciowy - narządy zmysłów - powłoka wspólna (skóra z jej wytworami paznokcie, włosy, gruczoły) Oś układu kostnego stanowi kręgosłup, który jest osadzony w obręczy miednicy, a na jego szczycie opiera się czaszka. Kręgosłup dzieli się na pięć odcinków i jest zbudowany z kręgów. Odcinek szyjny tworzy 7 kręgów, piersiowy - 12, lędźwiowy - 5, kość krzyŝową tworzy 5 kręgów zespolonych w jedną całość. Zakończenie kręgosłupa tworzy część guziczna kręgosłupa, czyli kość ogonowa, zbudowana z 4-5 zrośniętych ze sobą kręgów. Od piersiowego odcinka kręgosłupa odchodzą Ŝebra (12 par), tworzące klatkę piersiową, która od przodu zamyka mostek. Na górnej części klatki piersiowej znajduje się obręcz kończyny górnej (barkowa), którą tworzą obojczyki i łopatki. Z obręczą barkową połączone są kończyny górne - prawa i lewa. KaŜda z nich składa się z kości ramiennej, kości łokciowej i promieniowej oraz kości ręki, do których naleŝą kości nadgarstka oraz śródręcza i paliczki. Z miednicą łączą się kończyny dolne. KaŜda z nich jest utworzona przez kość udową, piszczelową, strzałkową oraz kości stopy: skokową, piętową, kości stępu, kości śródstopia i paliczki. Pomiędzy kością udową a kośćmi podudzia znajduje się staw kolanowy, osłonięty od przodu przez rzepkę. By uzupełnić opis budowy szkieletu, naleŝy wymienić czaszkę, której część stanowi ochronę dla mózgu, część natomiast tworzy kostny zrąb twarzy i wchodzi w skład narządu Ŝucia (układ kostny szczęki i Ŝuchwy). Ruchy w stawach byłyby niemoŝliwe do wykonania, gdyby nie praca mięśni. Skurcz włókien mięśniowych, powodujący skrócenie się mięśni, prowadzi do zmiany połoŝenia kości względem siebie. To, jaki ruch zostanie wykonany, np. zginanie czy prostowanie kolana, zaleŝy od tego, która grupa mięśniowa, czy teŝ pojedynczy mięsień, skurczy się. 6

7 Impuls do wystąpienia skurczu mięśnia pochodzi z centralnego układu nerwowego i jest przewodzony przez rdzeń kręgowy i wychodzące z niego korzenie nerwowe, z których powstają nerwy obwodowe. Impuls powodujący skurcz mięśnia wprawiający w ruch jakąś część układu kostno-stawowego pochodzi z obszaru mózgu naleŝącego do tzw. układu piramidowego, co oznacza, Ŝe podlega on kontroli naszej świadomości. Skurcz mięśnia pociąga za jego przyczep do kości i powoduje ruch kości w danym kierunku. Zakres ruchu zaleŝy od typu stawu. W narządzie ruchu człowieka znajdują się stawy jednoosiowe (np. międzypaliczkowe w palcach rąk i stóp), dwuosiowe (np. staw nadgarstka) i wieloosiowe (np. staw barkowy lub biodrowy). Odpowiedni kształt główki i panewki stawowej umoŝliwia wykonywanie ruchów w jednej, dwu lub wielu płaszczyznach. I tak staw jednoosiowy ma główkę o kształcie bloczka, a panewka jest jakby negatywem główki. Staw dwuosiowy ma główkę o kształcie eliptycznym i odpowiednio "wyŝłobioną" panewkę. W stawach wieloosiowych główka ma kształt kulisty i porusza się we wklęsłej, miseczkowatej panewce. W sumie układ kostny człowieka utworzony jest przez 206 pojedynczych kości połączonych róŝnymi rodzajami stawów. Kości róŝnią się kształtem i wielkością - i pełnią róŝne funkcje. RóŜnice rozmiarów są znaczne. Kość udowa - największa w szkielecie człowieka - ma około 0,5 m długości, podczas gdy najmniejsza kosteczka ucha środkowego - strzemiączko - mierzy zaledwie 2,6 mm. Kości, stawy i mięśnie tworzą ściśle związaną ze sobą całość biologiczną i mechaniczną i wzajemnie na siebie oddziałują. Zarówno ich rozwój, jak i funkcjonowanie są od siebie nawzajem uzaleŝnione. Do prawidłowego rozwoju mięśni konieczny jest dobry rozwój i stan kości oraz prawidłowa budowa i funkcjonowanie stawów. Patologia mięśni natomiast (zaniki, poraŝenia, niedowłady) moŝe szkodliwie oddziaływać na stan stawów. Unieruchomienie związane z chorobą stawów lub mięśni moŝe prowadzić do zaniku tkanki kostnej. Kość jest Ŝywą tkanką, która podlega ciągłej przebudowie, wymianie soli mineralnych, modelowaniu, przystosowywaniu do potrzeb narządu ruchu. Bodźcem do odbudowy i wzmacniania kości jest przerywany nacisk mechaniczny i pociąganie zachodzące w czasie ruchu. O prawidłowej pracy mięśni decyduje nie tylko ich ukrwienie, ale i unerwienie. Pozbawienie mięśni unerwienia prowadzi do ich zaniku. Źle wpływa teŝ na mięśnie "brak pracy", np. wskutek przebytych urazów z uszkodzeniem kości lub stawu. Niektóre mięśnie (z grupy prostowników) ulegają wtedy zanikowi, mięśnie przeciwstawne (zginacze) - przykurczom. Pomiary pułapu tlenowego: V O 2 max metody wysiłkowe: metody bezwysiłkowe - maksymalne - urządzenie Polar - submaksymalne - metoda Jacksona 7

8 Pomiary pułapu tlenowego: V O 2 max metody wysiłkowe: - maksymalne wykorzystywane u sportowców, testy wysiłkowe obciąŝające organizm na poziomie maksymalnym na bieŝniach ruchomych, cykloregometrach, /testy z zadanym czasem i dystansem test Coopera, bip-test Legera Pomiary pułapu tlenowego: V O 2 max metody wysiłkowe: - submaksymalne wykorzystywane u osób przeciętnych, nie uprawiających sportu wyczynowo, testy wysiłkowe na cykloergometrze Astranda, step-testy /harwardzki/, przysiady próba Martineta Test Astranda Test polega na wchodzeniu na stopień o wysokości dla kobiet 33 cm, dla męŝczyzn 40 cm w tempie 22.5 wejść na minutę (czyli jedno wejście na około 2,5 sekundy) przez czas 5-8 min w zaleŝności od szybkości ustabilizowania się tętna. NajwaŜniejsze będą pomiary po upływie 3-4 minut, gdy tętno z kaŝdej następnej minuty nie powinno się róŝnić od siebie o około 4 ud./min. Oznacza to, Ŝe organizm osiągnął okres równowagi funkcjonalnej (steady-state) i wysiłek moŝemy przerwać, bo nie wpłynie juŝ on na nasze wyniki. Z tych trzech ostatnich minut wysiłku wyliczamy średnie tętno (sumujemy tętna i dzielimy wynik przez 3), które posłuŝy nam do określenia maksymalnego zuŝycia tlenu. W tym celu musimy się posłuŝyć specjalnym nomogramem oraz tabelą współczynnika korekcyjnego, by na końcu odczytać swój wynik z tabeli klasyfikacji wydolności. Pomiary pułapu tlenowego: Cykloergometry Pomiary pułapu tlenowego: Cykloergometry Polar Wysiłek fizyczny jest związany z pracą mięśni szkieletowych wraz z całym zespołem towarzyszących jej zmian. Klasyfikacja wysiłku fizycznego ze względu na procent zaangaŝowanej masy mięśniowej: a) Lokalne /mniej niŝ 30% całej masy mięśniowej b) Ogólne /powyŝej 30% cmm 8

9 Rodzaje pracy mięśni szkieletowych /zaleŝnych od woli/ Podstawowym elementem pracy mięśnia jest skurcz. WyróŜniamy 3 rodzaje skurczu mięśni: - izotoniczny /zmiana długości, stałe napięcie dzięki treningowi wytrzymałościowemu wzrasta wydolność fizyczna ruchy lokomocyjne, przemieszczanie przedmiotów - izometryczny /zmiana napięcia, stała długość podczas pracy statycznej napięcia posturalne - auksotoniczny /mieszany/ zmiany napięcia i długości Podczas pracy statycznej występuje przewaga skurczów izometrycznych a podczas dynamicznej izotonicznych. Mechaniczna sprawność energetyczna pojedynczego mięśnia wynosi 30% i jest w przybliŝeniu równa sprawności maszyny parowej. Całkowita sprawność działania fizycznego człowieka wynosi około 10% ObciąŜenie pracą statyczną Suma wszystkich zewnętrznych obciąŝeń występujących w systemie pracy działających na nieruchomą pozycję ciała. Jest to praca wykonywana z przewagą skurczów izometrycznych. Praca statyczna mięśni następuje, kiedy przeciwdziała się jakieś sile, nie zmieniając połoŝenia mięśnia przez co najmniej 4s. Przy statycznej pracy mięśni nie następuje praca w sensie fizycznym /iloczyn działającej siły i drogi jest równy zeru/ ObciąŜenie pracą statyczną Niekorzystne aspekty pracy statycznej w porównaniu z pracą dynamiczną: - w przypadku ps ukrwienie pracującego mięśnia gorsze /ciągły ucisk na naczynia powoduje upośledzenie krąŝenia w naraŝonym segmencie ciała. Zahamowanie przepływu krwi jest tym większe, im większa jest rozwijana siła. UwaŜa się, Ŝe skurcz na poziomie 15-20% maksymalnej siły skurczu mięśnia nie upośledza krąŝenia, a rozwinięcie siły powyŝej 60% powoduje ustanie przepływu krwi. ObciąŜenie pracą statyczną Ze względu na rodzaj pracy mięśni wyróŝniamy dwie podstawowe grupy prac statycznych: - statyczna praca pozycyjna postawna /siedzenie bez podparcia, stanie/ - statyczna praca trzymania podtrzymywania /np. praca wiertarką ObciąŜenie pracą statyczną Doświadczalnie udowodniono, Ŝe praca statyczna mięśnia z uŝyciem powyŝej 50% jego maksymalnej siły moŝe trwać najwyŝej 1 min. natomiast uŝycie siły mniejszej niŝ 20% umoŝliwia długotrwałe statyczne skurcze mięśni. - wykazano, Ŝe statyczna praca mięśni jest mniej efektywna niŝ dynamiczna /większe zuŝycie energii przy mniejszej wydajności. NaleŜy unikać wszelkiej pracy wymagającej trzymania, podtrzymywania itp. 9

10 ObciąŜenie pracą dynamiczną Na obciąŝenie fizyczne dynamiczne składa się suma wszystkich zewnętrznych obciąŝeń występujących w systemie pracy, działających na ruchomą pozycję ciała człowieka. Fizjologicznie praca dynamiczna to praca wykonywana z przewagą skurczów izotonicznych mięśni. Skurcz izotoniczny następuje kiedy jeden z przyczepów mięśnia jest wolny i w wyniku pobudzenia następuje jego skracanie /Skurcz i rozkurcz mięśni powodują usuwanie produktów przemiany materii/ ObciąŜenie pracą dynamiczną Podział ze względu na grupy obciąŝanych mięśni: - praca dynamiczna z obciąŝeniem grupy duŝych mięśni, układu krąŝenia i układu oddechowego - praca jednostronnie dynamiczna, podczas której są obciąŝane grupy małych mięśni /praca na klawiaturze/ ObciąŜenie pracą dynamiczną Podział ze względu na sposób obciąŝenia mięśni: - praca dynamiczna dodatnia /wchodzenie po schodach - naprzemienne skurcze i rozluźnienia/ - praca dynamiczna ujemna naprzemienne hamowane rozciąganie i nieobciąŝone skurcze /schodzenie po schodach Ergonomiczna ocena cięŝkości pracy fizycznej ChronometraŜ czynności podczas zmiany roboczej w celu zidentyfikowania: - wydatku energetycznego - przyjmowanych pozycji - wykonywanych ruchów roboczych - zaangaŝowania grup mięśniowych - siły niezbędnej do wykonania czynności - powtarzalności ruchów - obciąŝeń zewnętrznych Zasady projektowania sił uŝywanych przez człowieka Siły wymagane od operatora w trakcie wykonywania zadania roboczego powinny być ograniczone do wartości akceptowanych /zgodnie z normami/ 1. JeŜeli wymagana siła nie moŝe być wywarta przez zaangaŝowanie w daną czynność grupy mięśni, naleŝy przewidzieć mechaniczne urządzenia pomocnicze 2. NaleŜy unikać długotrwałego napięcia statycznego mięśni /stale uniesione w górę ramiona/ 3. Wysiłek fizyczny powinien być zmniejszony przez wykorzystywanie siły cięŝkości lub za pomocą innych środków 4. Projektowanie, dobieranie i rozmieszczanie elementów sterowniczych, uchwytów, rękojeści i pedałów środków pracy powinno wymagać moŝliwie małego wysiłku fizycznego. 5. Elementy sterownicze powinny umoŝliwiać podczas ich uŝywania uniknięcie nierównomiernego obciąŝenia ciała i kończyn. Do funkcjonowania organizmu jest niezbędny: materiał energetyczny: - węglowodany, - tłuszcze - białka znajdujące się w poŝywieniu - tlen dostarczany z płuc do tkanek potrzebny do spalania materiału energetycznego, czyli przekształcania go w energię. 10

11 Wydatek energetyczny człowieka musi bilansować poŝywienie. Nadmiar kilokalorii uzyskiwanych z poŝywienia, czyli dodatni bilans energetyczny, powoduje otyłość, którą pogłębia nadmiar prostych węglowodanów w diecie. Otyłość spowodowana naruszeniem bilansu energetycznego przy małej aktywności w pracy wymaga: - aktywizacji Ŝycia poza pracą, - umiaru w jedzeniu, zwłaszcza w spoŝywaniu węglowodanów i tłuszczów. Ujemny bilans energetyczny ma inne następstwa. Wskutek wykorzystywania przez organizm (jako źródło energii) własnych białek tkankowych następuje utrata masy ciała. Jest to korzystne tylko do czasu redukcji nadmiaru tkanki tłuszczowej. Otyłość spowodowana naruszeniem bilansu energetycznego przy małej aktywności w pracy wymaga: - aktywizacji Ŝycia poza pracą, - umiaru w jedzeniu, zwłaszcza w spoŝywaniu węglowodanów i tłuszczów. Ujemny bilans energetyczny ma inne następstwa. Wskutek wykorzystywania przez organizm (jako źródło energii) własnych białek tkankowych następuje utrata masy ciała. Jest to korzystne tylko do czasu redukcji nadmiaru tkanki tłuszczowej. Fizjologia pracy Fizjologia pracy to nauka zajmująca się funkcjonowaniem organizmu (a więc równieŝ bilansem energetycznym) podczas wykonywania pracy. Fizjologia pracy Wszystkie czynności ruchowe człowieka odbywają się z udziałem mięśni szkieletowych, a w ruchu biorą udział całe grupy mięśni. Źródłem energii do funkcjonowania mięśni są: - węglowodany w postaci glikogenu i glukozy (zwłaszcza we wstępnej fazie wysiłku) - wolne kwasy tłuszczowe ( w miarę kontynuacji wysiłku). Fizjologia pracy Uwalnianie energii z tych substancji odbywa się z udziałem tlenu oraz związków białkowofosforowych. W wyniku przemian chemicznych węglowodany przy niedoborze tlenu ulegają przekształceniu w kwas mlekowy. W organizmie pojawia się tzw. deficyt tlenowy, zwłaszcza gdy intensywność wysiłku jest bardzo duŝa. Obecność kwasu mlekowego w mięśniach ogranicza moŝliwość dalszego wysiłku, choć często mięśnie mogą pracować dalej, zaciągając tzw. dług tlenowy. 11

12 Fizjologia pracy Deficyt tlenowy najczęściej występuje podczas wykonywania krótkotrwałego wysiłku o duŝej intensywności, jak np. bieg sprinterski. W sprawnym organizmie zaistniały dług tlenowy szybko eliminuje się przez ćwiczenia rozluźniające lub w czasie odpoczynku, w innym wypadku w mało wysportowanym organizmie powstają tzw. zakwasy. Ergonomia pracy zajmuje się dostosowaniem pracy do moŝliwości organizmu człowieka w taki sposób, aby uzyskać wysoką wydajność przy ograniczony wysiłku w bezpiecznych i higienicznych warunkach pracy. Fizjologia pracy W miarę rozwoju techniki wysiłek człowieka coraz częściej zastępowany jest pracą maszyn. Stopniowo eliminuje się cięŝką pracę fizyczną, jako mało wydajną i nieopłacalną. Jednak nowe technologie niosą róŝne zagroŝenia dla zdrowia, np. wyjątkowo monotonna praca przy taśmie produkcyjnej ogranicza naturalną ruchliwość człowieka. RównieŜ szybki rytm pracy narzucany przez maszyny przyspiesza zmęczenie. W zakładach gastronomicznych męczenie potęguje dyskomfort cieplny związany z przegrzaniem pomieszczeń oraz pośpiech związany z obsługą duŝej liczby konsumentów w krótkim czasie.. Według definicji normy / ISO CEN (10075, Ergonomics term and definitions ISO/TC 159 & CEN/TC 122) / to rozwijający się powolnie stan zredukowanej aktywności, który moŝe być skutkiem długotrwałego wykonywania czynności. moŝe być powodem znacznej uciąŝliwości psychicznej, zawiera bowiem element niedociąŝenia emocjonalnego, spowodowanego brakiem lub jednostajnością bodźców i działań oraz niezmienną sytuacją. W najbardziej rozpoznawalnej formie występuje w stanach bezczynności, długotrwałego oczekiwania, np.:- przy obserwacji wskaźników na ekranie monitora, -- pulpitu sterowniczego, -_ podczas wielogodzinnego prowadzenia pojazdu autostradzie (gdzie nie oczekuje się przeszkód). Typ monotonii, wywołanej brakiem aktywizujących bodźców wzrokowych czy słuchowych, zwany monotonią sensoryczną, zmniejsza znacznie aktywność funkcji psychomotorycznych, widoczną w spowolnieniu czynności układu krąŝenia, oddechowego, wystąpieniu senności, zmniejszeniu aktywności ruchowej i czujności, czego skutkiem jest spadek wydajności pracy i wzrost liczby popełnianych błędów. Oprócz psychicznych skutków niedociąŝenia emocjonalnego, skutkiem monotonii wynikającej z wykonywania jednostajnych, powtarzalnych czynności, są dolegliwości układu ruchu. Długotrwałe wykonywanie takich czynności powoduje bowiem jednostronne przeciąŝenie wysiłkiem fizycznym niektórych grup mięśniowych zaangaŝowanych w pracę 12

13 Grupą mięśni najczęściej obciąŝonych wysiłkiem dynamicznym, niekiedy bardzo intensywnym, są mięśnie kończyn górnych. Szczególnie często notuje się równieŝ zespoły przeciąŝenia w obrębie stawów: nadgarstkowego, łokciowego i barkowego. Zespół mięśni nadgarstka stwierdza się np. u malarzy, pakowaczek, przy montaŝu precyzyjnych elementów, przy często powtarzających się ruchach dłoni, natomiast przeciąŝenie stawów łokciowych ( łokieć tenisisty ) oraz barkowych przy jednostajnych pracach wymagających większej siły. W wyniku pracy monotonnej następuje zmęczenie, określane jako czasowe osłabienie sprawności psychicznej lub/i fizycznej. Zmęczenie wyraŝa się obniŝeniem czujności i zdolności dostosowywania się do zmieniających się warunków pracy, zmniejszeniem sprawności oraz wydajności pracy, a takŝe zwiększeniem liczby popełnianych błędów. Wyrazem zmęczenia jest równieŝ narastanie dysproporcji między wysiłkiem włoŝonym w pracę a jej wynikiem oraz mniejsza satysfakcja z pracy. Aby ocenić ryzyko wystąpienia skutków pracy monotonnej, naleŝy analizować stopień obciąŝenia psychicznego (niedociąŝenia emocjonalnego) oraz przeciąŝenia układu ruchu, wynikającego z prac jednostajnych. Proste listy kontrolne i tabele mogą być pomocne w analizie przyczyn powstawania monotonii oraz w szacunkowej ocenie ryzyka wystąpienia skutków monotonii. Aby ocenić ryzyko moŝna posłuŝyć się metodą typowania polegającą na zastosowaniu list/tabel kontrolnych /check-list/ jest najczęściej ubocznym skutkiem takiej organizacji pracy, która wymaga powtarzania jednakowych czynności i podczas której rutyna moŝe wprawdzie przyspieszać tempo pracy, ale moŝe równieŝ osłabiać czujność, zwiększając ryzyko błędów, urazów i wypadków Metody zapobiegania monotonii to przede wszystkim zmiany w organizacji pracy, głównie zmniejszenie jednostajności procesów zrutynizowanych. SłuŜyć temu moŝe: wprowadzenie rotacji na stanowiskach pracy monotonnej urozmaicenie treści pracy (np. przez wprowadzenie zdań naprzemiennych) ograniczenie liczby powtórzeń czynności, częstotliwości oraz czasu ich trwania w trakcie zmiany roboczej prowadzenie szkoleń dotyczących sposobów radzenia sobie z problemami monotonii (np. przy długotrwałym prowadzeniu pojazdu) wprowadzenie przerw w pracy polegającej na wykonywaniu czynności monotonnych (np. po kaŝdej godzinie pracy rutynowej z monitorami ekranowymi, czy podczas prowadzenia pojazdu) zaplanowanie w czasie przerw czynności wymagających od pracownika aktywności odmiennej od tej, która towarzyszy czynności rutynowo wykonywanej w czasie zmiany roboczej wprowadzenie, w uzgodnieniu z pracownikami, urozmaicenia środowiska pracy moŝliwego na danym stanowisku, np. nadawanie cichej muzyki. 13