81. Wydatek energetyczny człowieka i metody kalorymetrii.
Przy określaniu bilansu energetycznego ustroju należy poznać ilość energii zawartej w pobranym pokarmie oraz ilość energii wytworzonej przez człowieka. Energia zawarta w pokarmach jest równa ilości energii cieplnej powstałej przy ich spaleniu w bombie kalorymetrycznej. Ilość energii cieplnej uzyskanej przy spaleniu tłuszczów i węglowodanów w bombie kalorymetrycznej jest taka sama jak przy ich spaleniu w organizmie, ponieważ w obydwu przypadkach substancje te zostają utlenione do CO2 i H2O. Białka spalane w bombie kalorymetrycznej dają więcej więcej energii cieplnej niż utlenione w organizmie. Przy spalaniu białek w organizmie tylko wodór i węgiel zostają utlenione do CO2 i H2O, natomiast azot wydalany jest z ustroju w postaci mocznika, kwasu moczowego i kreatyniny, które zawierają jeszcze pewne ilości energii cieplnej straconej dla organizmu. W bilansie energetycznym organizmu przychód musi równoważyć się ze stratami.
Całość wydatków energetycznych człowieka obejmuje:
podstawową przemianę materii
wydatki związane z wykonywaniem pracy
wydatki związane z wykonywaniem codziennych czynności (niezwiązanych z pracą)
Podczas lekkiej pracy efektywny wydatek energetyczny w ciągu jednej zmiany roboczej wynosi 300 do 800 kcal u mężczyzn oraz 200 do 700 kcal u kobiet. Za lekką pracę uważa się czynności wykonywane w swobodnym tempie przy znikomej masie przenoszonych lub podnoszonych ciężarów. .
Podczas średnio ciężkiej pracy efektywny wydatek energetyczny w czasie zmiany roboczej wynosi 800 do 1500 u mężczyzn oraz od 700 do 1000 kcal u kobiet. Średnio ciężka praca fizyczna to np. przemieszczanie ciężarów o masie ok. 5 kg.
Podczas ciężkiej pracy efektywny wydatek energetyczny wynosi 1500 do 2000 kcal u mężczyzn oraz 1000 do 1200 kcal u kobiet.
Pomiaru wydatku energetycznego można dokonać, stosując różnego rodzaju metody: 1)kalorymetrię bezpośrednią, 2)kalorymetrię pośrednią, 3)chronometrażowo-tabelaryczną według Lehmanna, 4)metodę oceny na podstawie mechanicznego efektu pracy, 5)ocenę wydatku energetycznego na podstawie zachodzących w czasie pracy zmian fizjologicznych, 6)ocenę uciążliwości wynikającej z wysiłków statycznych, 7)ocenę uciążliwości związanej z monotypowością ruchów roboczych oraz 8)badanie „odnowy tętna" jako metody stopnia obciążenia pracą.
1)Pierwsza metoda kalorymetrii bezpośredniej pozwala na jednoczesny pomiar wymiany gazowej i wytworzonego ciepła aparatem Atwatera-Rosa-Benedicta. Zasada oznaczania opiera się na ustalaniu różnicy temperatur wody wchodzącej do układu i wychodzącej z niego. Wentylację zapewnia zamknięty układ krążącego powietrza, a wytwarzany dwutlenek węgla jest absorbowany przez pochłaniacze zawierające wapno sodowe.
2)Szeroko stosowana jest metoda kalorymetrii pośredniej. Opiera się ona na ilości wykorzystywanego tlenu i wyprodukowanego w tym samym czasie dwutlenek węgla. Do oznaczeń stosowane są dwa systemy aparatów: otwarty z przepływem powietrza i zamknięty, w którym wydychany dwutlenek węgla jest pochłaniany przez wapno sodowe. Zużyty tlen zostaje uzupełniany ze zbiornika, wykazującego jednocześnie wielkość przepływu. Znając ilość tlenu potrzebnego do wytworzenia l kcal oraz współczynnik oddechowy, można obliczyć wielkość wydatku energetycznego człowieka.
3)Pomiary wydatku energetycznego zarówno za pomocą kalorymetrii bezpośredniej, jak i pośredniej wymagają odpowiedniej aparatury i specjalnie wyszkolonego personelu. Są one niezwykle pracochłonne i kłopotliwe dla pracowników, na których dokonuje się badań. Dlatego też metody te są stosowane w wyspecjalizowanych laboratoriach badawczych. Potrzeby związane z analizą ciężkości pracy wymagają zastosowania bardziej dostępnych metod oceny wydatku energetycznego na stanowisku roboczym.
4) Kolejna metoda oceny wydatku energetycznego na podstawie mechanicznego efektu pracy jest możliwa do zastosowania tam, gdzie mechaniczny efekt pracy może być łatwo wymierzony w kilogramometrach. W warunkach produkcyjnych ma to miejsce wówczas, gdy mięśnie dynamicznie przeciwdziałają sile ciężkości, np. przenoszenie ciężarów na pewną wysokość, ładowanie itp.
5)Pomiaru wydatku energetycznego można dokonać także na podstawie zachodzących w czasie pracy zmian fizjologicznych. Fakt ten umożliwia wykorzystanie kształtowania się pewnych parametrów hemodynamicznych i respiracyjnych do oceny natężenia wysiłku fizycznego pracownika. W tym przypadku dokonuje się pomiaru wentylacji płuc, częstości tętna i temperatury ciała.
6)W trakcie wykonywania pracy występuje zawsze obciążenie statyczne. W związku z tym celowe wydaje się stosowanie metody oceny uciążliwości wynikającej z wysiłków statycznych. Ocena obciążenia statycznego nie może być oparta na ścisłych metodach naukowych jako zbyt kłopotliwych. W związku z tym dla celów praktycznych można zastosować analizę pozycji ciała zajmowanej przez pracownika przy pracy.
7)Kolejna metoda polega na badaniu wpływu monotypowości wykonywanych ruchów na wzrost ogólnego obciążenia fizycznego. Stosowana klasyfikacja stopnia obciążenia wynikającego z monotypowości ruchów opiera się na założeniu, iż mamy do czynienia z powtarzającą się operacją roboczą, obarczającą tylko pewne grupy mięśni, co wywołuje stany lokalne zmęczenia. W celu wyliczenia wielkości zmęczenia bierzemy pod uwagę liczbę powtórzeń stereotypowej operacji roboczej w ciągu zmiany i wielkość użytej przy tym siły.
8)Ostatnią metodą służącą do oceny wydatku energetycznego, jest badanie „odnowy tętna". Wykonanie znaczniejszego wysiłku fizycznego wymaga zaangażowania wielu funkcji fizjologicznych. Pomiar częstości tętna stanowi najbardziej dostępną metodę badania reakcji układu krążenia w czasie pracy zawodowej. Częstość tętna badać możemy podczas wysiłku lub w czasie przerwy między kolejnymi wysiłkami. Ten ostatni sposób pozwala na sporządzanie tzw. krzywych odnowy tętna.