P
P
A
A
Ń
Ń
S
S
T
T
W
W
O
O
W
W
A
A
W
W
Y
Y
ś
ś
S
S
Z
Z
A
A
S
S
Z
Z
K
K
O
O
Ł
Ł
A
A
Z
Z
A
A
W
W
O
O
D
D
O
O
W
W
A
A
w Nowym Sączu
NAUKA O PRACY I ERGONOMIA
MATERIAŁY DO PROJEKTOWANIA
P III
OBCIĄśENIE STATYCZNE
I DYNAMICZNE W CZASIE PRACY
Spis treści:
1. Wprowadzenie
2. Ocena obciąŜenia statycznego
3. Badanie reakcji organizmu na obciąŜenie fizyczne metodą odnowy
tętna.
Zespół ćwiczeniowy:
Grupa....................Data...................
1.......................................................
2......................................................
3.......................................................
4.......................................................
5.....................................................
1.Wprowadzenie
Mięśnie szkieletowe cechują się dwojakim rodzajem aktywności: dynamiczną i
statyczną. Pierwsza wiąŜe się z czynnością skurczową, podczas której dochodzi do
zmniejszenia długości mięśnia i zbliŜenia miejsc jego przyczepów na częściach kostnych. W
ten sposób odbywają się ruchy lokomocyjne, a takŜe pokonywanie oporów zewnętrznych, co
umoŜliwia wykonywanie róŜnych operacji ruchowych. Siła mięśni działa wówczas wzdłuŜ
pewnej drogi i jest wykonywana praca mechaniczna, którą w określonych warunkach moŜna
łatwo zmierzyć. Taki rodzaj wysiłku nazywamy pracą dynamiczną.
Praca statyczna stwarza inny, równieŜ bardzo istotny rodzaj aktywności mięśniowej.
Jej istotą są skurcze izometryczne, charakteryzujące się tym, Ŝe stan pobudzenia powoduje
wzrost napięcia mięśni, natomiast nie ulegają one skróceniu. W rezultacie nie następuje
zbliŜanie się do siebie miejsc ich przyczepu na częściach kostnych Nie ma zatem efektu
pracy w sensie mechanicznym. Jednak wzrost napięcia mięśnia, spowodowany jego
izometrycznym skurczem, jest czynnym procesem fizjologicznym stanowiąc często duŜe
obciąŜenie dla organizmu. Dlatego mówimy o pracy statycznej.
Podczas pracy dynamicznej mięsień uczestniczący w pracy, po okresie krótkotrwałego
skurczu, powraca do stanu wyjściowego i reakcja skurczowa moŜe być powtórzona.
Naprzemienne stany skurczu i rozkurczu nie tylko nie utrudniają, lecz wręcz ułatwiają
krąŜenie krwi i wymianę składników między dopływającą krwią i pracującymi mięśniami.
Sytuacja jest odmienna podczas pracy statycznej. Długotrwałe napięcie mięśnia, poprzez
ucisk na naczynia krwionośne, utrudnia swobodny przepływ krwi, co z kolei zakłóca
dostarczanie niezbędnych składników i usuwanie produktów przemiany materii. W tych
warunkach ułatwiony jest rozwój zmęczenia. Powstaje poczucie dyskomfortu, aŜ do
pojawienia się reakcji bólowych w napiętych mięśniach.. Dlatego we wszystkich sytuacjach,
w których jest to moŜliwe, naleŜy zmniejszać obciąŜenie statyczne podczas pracy
zawodowej, nawet jeśli doprowadziłoby to do zwiększenia dynamicznej aktywności
mięśniowej i wzrostu zuŜycia energii. Zmniejszona aktywność ruchowa stanowi negatywną
cechę współczesnego Ŝycia o niemałym znaczeniu w bilansie wpływów zdrowotnych.
2. Ocena obciąŜenia statycznego metodą OWAS
Podstawowa część obciąŜeń typu statycznego jest związana z napięciami posturalnymi
odgrywającymi rolę w utrzymaniu poŜądanej pozycji ciała. Praktycznie kaŜdej pracy
dynamicznej towarzyszą napięcia statyczne części grup mięśniowych, decydujące o
poŜądanej pozycji ciała. Wysiłki typu statycznego stanowią bardzo istotny składnik
ogólnego obciąŜenia w pracy zawodowej. W znacznym stopniu została wyeliminowana
cięŜka praca fizyczna w dawnym znaczeniu, kiedy mięśnie ludzkie stanowiły źródło energii
mechanicznej. Natomiast zwiększyła się liczba stanowisk pracy, na których duŜą rolę
odgrywa długotrwałe utrzymywanie stałej pozycji ciała, stabilizującej połoŜenie głowy,
tułowia i kończyn górnych: większość prac biurowych, praca operatorów monitorów
komputerowych, pulpitów sterowniczych i innych urządzeń.
Ze względu na stopień rozpowszechnienia i negatywne następstwa obciąŜenia typu
statycznego są one przedmiotem szczególnego zainteresowania w działaniach zmierzających
do optymalizacji metod i warunków pracy. Wśród róŜnych metod całościowej oceny
obciąŜenia statycznego na uwagę zasługuje metoda zaproponowana przez autorów fińskich,
nazywana w skrócie OWAS (Ovako Working Posture Analysis System). Uwzględniono w
niej zajmowaną pozycję ciała i obciąŜenie zewnętrzne w kilogramach, połoŜenie tułowia
(pleców), ramion i nóg.
Analiza obciąŜenia statycznego metodą OWAS
Metoda analizy obciąŜenia statycznego metodą OWAS słuŜy do wielkości oceny
obciąŜenia statycznego na stanowiskach pracy.
Metoda bierze pod uwagę obciąŜenie pochodzące od czterech czynników:
- pozycja pleców
- połoŜenie ramion
- praca nóg
- wielkość obciąŜenia zewnętrznego,
ale nie uwzględnia częstości zmiany pozycji oraz rytmu pracy..
Analiza obciąŜenia statycznego obejmuje stanowisko...........................................
Sposób postępowania:
1. Wybrać czynność (pozycję przy pracy) przewaŜającą w ciągu zmiany roboczej.
2. Na podstawie oceny pozycji pleców, ramion, nóg, i obciąŜenia określić kod pozycji
3. Z diagramu na rys.2. (na odwrocie strony) na podstawie kodu pozycji (z rys.1) odczytać typ
kategorii obciąŜenia (1,2,3 lub 4).
4. Z tab.1 odczytać dla danej kategorii obciąŜenia jej opis.
5. Z tab.2 odczytać interpretację kategorii.
A B C D
Rys.1. Wyznaczenie kodu pozycji ciała do oceny obciąŜenia statycznego metodą OWAS.
P
P
r
r
z
z
y
y
k
k
ł
ł
a
a
d
d
y
y
:
:
k
k
o
o
d
d
p
p
o
o
z
z
y
y
c
c
j
j
i
i
1
1
2
2
3
3
2
2
1- plecy wyprostowane
2- ramiona: jedno ramię powyŜej stawu łokciowego
3- nogi: pozycja stojąca z jedną nogą wyprostowaną
2- obciąŜenie zewnętrzne : masa od 10 do 20 kg
A-PLECY:
1. wyprostowane
2. zgięte do przodu
3. skręcone
4. zgięte i skręcone
B-RAMIONA:
1. obydwa poniŜej stawu łokciowego
2. jedno powyŜej stawu łokciowego
3. obydwa powyŜej stawu łokciowego
C-NOGI:
1. pozycja siedząca
2. stojąca z nogami wyprostowanymi
3. stojąca z jedną nogą wyprostowaną
4. stojąca z nogami zgiętymi
5. stojąca z jedną nogą zgiętą
6. klęczenie na jednym lub obu kolanach
7. chodzenie
D-OBCIĄZENIE ZEWNĘTRZNE:
1. masa poniŜej 10 kg
2. masa od 10 do 20 kg
3. masa powyŜej 20 kg
Rys.2. Diagram do odczytywania na podstawie kodu pozycji kategorii obciąŜenia statycznego.
Tab.1. Opis kategorii obci
ąŜ
enia statycznego.
Kategoria
Opis Kategorii
Kategoria 1
- pozycja lub pozycje przyjmowane podczas pracy są naturalne
- obciąŜenie jest optymalne lub akceptowalne
- nie ma potrzeby dokonywania zmian na stanowisku
Kategoria 2
- pozycja lub pozycje przyjmowane podczas pracy mogą mieć negatywny wpływ na układ
mięśniowo-szkieletowy
- obciąŜenie jest prawie akceptowalne nie ma potrzeby dokonywania natychmiastowych zmian na
stanowisku, ale naleŜy wziąć pod uwagę konieczność przeprowadzenia takich zmian w przyszłości.
Kategoria 3
- pozycja lub pozycje przyjmowane podczas pracy mają negatywny wpływ
na układ mięśniowo-szkieletowy
- obciąŜenie jest duŜe
- zmiany na stanowisku naleŜy przeprowadzić tak szybko , jak to moŜliwe.
Kategoria 4
- pozycja lub pozycje przyjmowane podczas pracy mają bardzo negatywny
wpływ na układ mięśniowo-szkieletowy
- obciąŜenie jest bardzo duŜe
- zmiany na stanowisku naleŜy przeprowadzić natychmiast.
Tab.2.Interpretacja wyników oceny obciąŜenia statycznego.
ObciąŜenie
Pozycja ciała przy pracy
(kategorie OWAS)
Czas utrzymania jedne pozycji
(% czasu zmiany roboczej)
pozycja niewymuszona kategorii 1
do 70
pozycja niewymuszona kategorii 1
lub niewymuszona kategorii 2
do 50
małe
pozycja wymuszona kategorii 2
do 30
pozycja niewymuszona kategorii 1
powyŜej 70
pozycja niewymuszona kategorii 1
lub niewymuszona kategorii 2
50-70
pozycja wymuszona kategorii 2
30-50
ś
rednie
pozycja wymuszona kategorii 3 lub 4
do 30
pozycja wymuszona kategorii 1
lub niewymuszona kategorii 2
powyŜej 70
pozycja wymuszona kategorii 2
powyŜej 50
duŜe
pozycja wymuszona kategorii 3 lub 4
powyŜej30
1
2
3
4
5
6
7
NOGI
P
L
E
C
Y
R
A
M
IO
N
A
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
OBCIĄśENIE
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1
2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1
1
3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3 2 2 3 1 1 1 1 1 2
1 2 2 3 2 2 3 2 2 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 3 3
2 2 2 3 2 2 3 2 3 3 3 4 4 3 4 4 3 3 4 2 3 4
2
3 3 3 4 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4
1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 3 3 4 4 4 1 1 1 1 1 1
2 2 2 3 1 1 1 1 1 2 4 4 4 4 4 4 3 3 3 1 1 1
3
3 2 2 3 1 1 1 2 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 1 1
1 2 3 3 2 2 3 2 2 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4
2 3 3 4 2 3 4 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4
4
3 4 4 4 2 3 4 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4
KOD POZYCJI
3.Badanie reakcji organizmu na obciąŜenie fizyczne metodą odnowy tętna
Podczas wysiłku fizycznego następuje pobudzenie układu krąŜenia i oddechowego
oraz mechanizmów termoregulacji w związku z pokryciem zwiększonego zapotrzebowania
pracujących mięśni na tlen i substraty energetyczne oraz stanowi efektywne usuwanie z
mięśni produktów przemiany materii.
Stopień zmian wskaźników określających czynność tych układów moŜe więc być podstawą
szacunkowej oceny intensywności pracy wykonanej przez organizm. Parametrem często
stosowanym do oceny kosztu energetycznego i tym samym stopnia cięŜkości pracy jest
analiza częstości skurczów serca podczas pracy. ObciąŜenie organizmu na podstawie pracy
układu krąŜenia moŜe być oceniane za pomocą wskaźników:
częstotliwości tętna
czasu powrotu tętna do poziomu spoczynkowego
Metoda ta jest mniej złoŜona niŜ pomiar pobierania tlenu, ale dokładność jej jest
stosunkowo mała. Metoda oceny wydatku energetycznego podczas pracy na podstawie
pomiaru częstości skurczów serca ma zastosowanie jedynie w przypadku pracy
dynamicznej, z zaangaŜowaniem duŜych grup mięśniowych, przy małym statycznym
obciąŜeniu mięśni i przy braku wpływu stresu cieplnego i obciąŜenia psychicznego
pracownika podczas pracy.
TEST ODNOWY TĘTNA I CIŚNIENIA KRWI
Ć
wiczenie polega na przeprowadzeniu dwóch róŜnych prób wysiłku dynamicznego z pomiarem
czasu powrotu tętna do warunków normalnych.
Przed przystąpieniem do ćwiczenia dokonujemy pomiaru kontrolnego ciśnienia i tętna jako
parametrów odniesienia do porównania ze wzrostem po wysiłku.(Uwaga! Zabronione jest przeprowadzanie
testów wysiłkowych przy ciśnieniu kontrolnym powyŜej 150 mmHg). NiezaleŜnie od formy obciąŜenia
dokonujemy pomiaru czasu próby (w sek.), a następnie tętna natychmiast po próbie i kolejno w ustalonych
odstępach czasowych po ustaniu wysiłku fizycznego.
Dane liczbowe wpisujemy do tabelki i sporządzamy wykres zmian parametrów ciśnienia i tętna porównując
tempo powrotu parametrów układu krąŜenia do warunków normalnych
.
Próba
wysiłku
Parametr
Kontrolny
(przed
próbą)
Czas
Próby
(sek)
Po
próbie
0,0min.
Po
próbie
1,0min
Po
próbie
2,0min.
Po
próbie
3,0min.
Po
próbie
4,0min
Po
próbie
5,0min
II
Oceny cięŜkości pracy na podstawie pomiarów częstości skurczów serca moŜna dokonać w sposób
przybliŜony określając wydatek energetyczny związany z wysiłkiem na podstawie wzoru
:
M
es
= A x t x (4HR – 255) [J]
HR – częstość skurczu serca /min
t - czas wysiłku podlegający ocenie(sek)
A - powierzchnia ciała ( 1,7 – 1,9 m
2
)
Próba wysiłku I
M
es
= A x t x (4HR – 255) = x x (4 - 255) = J
Odczyt z cykloenergometru ..............kcal x 1000 x 4,18 = .................... J
Próba wysiłku II
M
es
= A x t x (4HR – 255) = x x (4 - 255) = J
Odczyt z cykloenergometru ..............kcal x 1000 x 4,18 = .................... J
WYKRES ODNOWY TĘTNA
T
ę
tno
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
Czas
Min.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Klasyfikacji wysiłków wg ich cięŜkości moŜna dokonać na podstawie stwierdzonych
zmian fizjologicznych organizmu zgodnie z poniŜszą tabelą:
WYSIŁEK FIZYCZNY A ZMIANY FIZJOLOGICZNE W ORGANIZMIE
Parametry fizjologiczne
wydatek
energetyczny
netto/8 h
pracy
częstość
oddechów
wentylacja
płuc
pochłanianie
tlenu
częstość
skurczów serca
temperatura
wewnętrzna
ciała
stopień
cięŜkości
pracy
kJ
oddech.
min-1
oddech
.min-
1
l.min-
1
skurcz.min-
1
0
C
Spoczynek
16
6-8
0,25-0,30
60-70
36,6
B. lekka
1 250
16-20
8-10
0,3-0,5
70-75
36,6-37,0
Lekka
1 250- 3 500
20-25
10-20
0,5-1,0
75-100
37,0-37,5
Ś
rednia
3 500-6 300
25-30
20-30
1,0-1,5
100-125
37,5-38,0
CięŜka
6 300-8 400
30-35
30-50
1,5-2,0
125-150
38,0-38,5
B. cięŜka
8 400-12 500
35-40
50-65
2,0-2,5
150-175
38,5-39,0
Krańcowo
cięŜka
>12 500
>40
>65
>2,5
>175
>39,0
Stopień cięŜkości wysiłków określamy na podstawie pomiarów częstości skurczów serca :
Próba wysiłku I – Tętno.........Stopień cięŜkości......................wydatek energet........................
Próba wysiłku II – Tętno.........Stopień cięŜkości...................wydatek energet........................