PAŃSTWOWA WYśSZA SZKOŁA ZAWODOWA
w Nowym Są czu
NAUKA O PRACY I ERGONOMIA
MATERIAŁY DO PROJEKTOWANIA
P III
OBCIĄśENIE STATYCZNE
I DYNAMICZNE W CZASIE PRACY
Spis treści:
1. Wprowadzenie
2. Ocena obciążenia statycznego
3. Badanie reakcji organizmu na obciążenie fizyczne metodą odnowy tętna.
Zespół ćwiczeniowy:
Grupa....................Data...................
1.......................................................
2......................................................
3.......................................................
4.......................................................
5.....................................................
Mięśnie szkieletowe cechują się dwojakim rodzajem aktywności: dynamiczną i statyczną. Pierwsza wiąże się z czynnością skurczową, podczas której dochodzi do zmniejszenia długości mięśnia i zbliżenia miejsc jego przyczepów na częściach kostnych. W
ten sposób odbywają się ruchy lokomocyjne, a także pokonywanie oporów zewnętrznych, co umożliwia wykonywanie różnych operacji ruchowych. Siła mięśni działa wówczas wzdłuż
pewnej drogi i jest wykonywana praca mechaniczna, którą w określonych warunkach można łatwo zmierzyć. Taki rodzaj wysiłku nazywamy pracą dynamiczną.
Praca statyczna stwarza inny, również bardzo istotny rodzaj aktywności mięśniowej.
Jej istotą są skurcze izometryczne, charakteryzujące się tym, że stan pobudzenia powoduje wzrost napięcia mięśni, natomiast nie ulegają one skróceniu. W rezultacie nie następuje zbliżanie 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 duże obciążenie 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 może być powtórzona.
Naprzemienne stany skurczu i rozkurczu nie tylko nie utrudniają, lecz wręcz ułatwiają krążenie 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, aż do pojawienia się reakcji bólowych w napiętych mięśniach.. Dlatego we wszystkich sytuacjach, w których jest to możliwe, należy zmniejszać obciążenie statyczne podczas pracy zawodowej, nawet jeśli doprowadziłoby to do zwiększenia dynamicznej aktywności mięśniowej i wzrostu zużycia energii. Zmniejszona aktywność ruchowa stanowi negatywną cechę współczesnego życia o niemałym znaczeniu w bilansie wpływów zdrowotnych.
2. Ocena obciążenia statycznego metodą OWAS
Podstawowa część obciążeń typu statycznego jest związana z napięciami posturalnymi odgrywającymi rolę w utrzymaniu pożądanej pozycji ciała. Praktycznie każdej pracy dynamicznej towarzyszą napięcia statyczne części grup mięśniowych, decydujące o pożądanej pozycji ciała. Wysiłki typu statycznego stanowią bardzo istotny składnik ogólnego obciążenia w pracy zawodowej. W znacznym stopniu została wyeliminowana ciężka praca fizyczna w dawnym znaczeniu, kiedy mięśnie ludzkie stanowiły źródło energii mechanicznej. Natomiast zwiększyła się liczba stanowisk pracy, na których dużą rolę odgrywa długotrwałe utrzymywanie stałej pozycji ciała, stabilizującej położenie 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 obciążenia typu statycznego są one przedmiotem szczególnego zainteresowania w działaniach zmierzających do optymalizacji metod i warunków pracy. Wśród różnych metod całościowej oceny obciążenia 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 obciążenie zewnętrzne w kilogramach, położenie tułowia (pleców), ramion i nóg.
Analiza obciążenia statycznego metodą OWAS
Metoda analizy obciążenia statycznego metodą OWAS służy do wielkości oceny
obciążenia statycznego na stanowiskach pracy.
Metoda bierze pod uwagę obciążenie pochodzące od czterech czynników:
- pozycja pleców
- położenie ramion
- praca nóg
- wielkość obciążenia zewnętrznego,
ale nie uwzględnia częstości zmiany pozycji oraz rytmu pracy..
Analiza obciąż enia statycznego obejmuje stanowisko...........................................
Sposób postępowania:
1. Wybrać czynność (pozycję przy pracy) przeważającą w ciągu zmiany roboczej.
2. Na podstawie oceny pozycji pleców, ramion, nóg, i obciążenia określić kod pozycji 3. Z diagramu na rys.2. (na odwrocie strony) na podstawie kodu pozycji (z rys.1) odczytać typ kategorii obciążenia (1,2,3 lub 4).
4. Z tab.1 odczytać dla danej kategorii obciążenia jej opis.
5. Z tab.2 odczytać interpretację kategorii.
A-PLECY:
1. wyprostowane
B-RAMIONA:
2. zgięte do przodu
1. obydwa poniżej stawu łokciowego
3. skręcone
2. jedno powyżej stawu łokciowego
4. zgięte i skręcone
3. obydwa powyżej stawu łokciowego
A B C D
C-NOGI:
1. pozycja siedząca
2. stojąca z nogami wyprostowanymi
3. stojąca z jedną nogą wyprostowaną
4. stojąca z nogami zgiętymi
D-OBCIĄZENIE ZEWNĘTRZNE:
5. stojąca z jedną nogą zgiętą
1. masa poniżej 10 kg
6. klęczenie na jednym lub obu kolanach
2. masa od 10 do 20 kg
7. chodzenie
3. masa powyżej 20 kg
Rys.1. Wyznaczenie kodu pozycji ciała do oceny obciążenia statycznego metodą OWAS.
Przykłady: kod pozycji 1232
1- plecy wyprostowane
2- ramiona: jedno ramię powyżej stawu łokciowego
3- nogi: pozycja stojąca z jedną nogą wyprostowaną
2- obciążenie zewnętrzne : masa od 10 do 20 kg
1
2
3
4
5
6
7
NOGI
N
Y
OBCIĄśENIE
C
IO
E
M
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
L
A
P
R
A
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 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
KOD POZYCJI
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 2 3 2 2 3 2 3 3 3 4 4 3 4 4 3 3 4 2 3 4
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
3
2 2 2 3 1 1 1 1 1 2 4 4 4 4 4 4 3 3 3 1 1 1
3 2 2 3 1 1 1 2 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 1 1
4
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
3 4 4 4 2 3 4 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4
Rys.2. Diagram do odczytywania na podstawie kodu pozycji kategorii obciążenia statycznego.
Tab.1. Opis kategorii obciążenia statycznego.
Kategoria
Opis Kategorii
- pozycja lub pozycje przyjmowane podczas pracy są naturalne
Kategoria 1
- obciążenie jest optymalne lub akceptowalne
- nie ma potrzeby dokonywania zmian na stanowisku
- pozycja lub pozycje przyjmowane podczas pracy mogą mieć negatywny wpływ na układ Kategoria 2
mięśniowo-szkieletowy
- obciążenie jest prawie akceptowalne nie ma potrzeby dokonywania natychmiastowych zmian na stanowisku, ale należy wziąć pod uwagę konieczność przeprowadzenia takich zmian w przyszłości.
- pozycja lub pozycje przyjmowane podczas pracy mają negatywny wpływ
Kategoria 3
na układ mięśniowo-szkieletowy
- obciążenie jest duże
- zmiany na stanowisku należy przeprowadzić tak szybko , jak to możliwe.
- pozycja lub pozycje przyjmowane podczas pracy mają bardzo negatywny
Kategoria 4
wpływ na układ mięśniowo-szkieletowy
- obciążenie jest bardzo duże
- zmiany na stanowisku należy przeprowadzić natychmiast.
Tab.2.Interpretacja wyników oceny obciążenia statycznego.
Obciąż enie
Pozycja ciała przy pracy
Czas utrzymania jedne pozycji
(kategorie OWAS)
(% czasu zmiany roboczej)
małe
pozycja niewymuszona kategorii 1
do 70
pozycja niewymuszona kategorii 1
do 50
lub niewymuszona kategorii 2
pozycja wymuszona kategorii 2
do 30
średnie
pozycja niewymuszona kategorii 1
powyżej 70
pozycja niewymuszona kategorii 1
50-70
lub niewymuszona kategorii 2
pozycja wymuszona kategorii 2
30-50
pozycja wymuszona kategorii 3 lub 4
do 30
duże
pozycja wymuszona kategorii 1
powyżej 70
lub niewymuszona kategorii 2
pozycja wymuszona kategorii 2
powyżej 50
pozycja wymuszona kategorii 3 lub 4
powyżej30
3.Badanie reakcji organizmu na obciążenie fizyczne metodą odnowy tętna Podczas wysiłku fizycznego następuje pobudzenie układu krążenia 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 może więc być podstawą szacunkowej oceny intensywności pracy wykonanej przez organizm. Parametrem często stosowanym do oceny kosztu energetycznego i tym samym stopnia ciężkości pracy jest analiza częstości skurczów serca podczas pracy. Obciążenie organizmu na podstawie pracy układu krążenia może być oceniane za pomocą wskaźników:
częstotliwości tętna
czasu powrotu tętna do poziomu spoczynkowego
Metoda ta jest mniej złożona niż 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 zaangażowaniem dużych grup mięśniowych, przy małym statycznym obciążeniu mięśni i przy braku wpływu stresu cieplnego i obciążenia psychicznego pracownika podczas pracy.
TEST ODNOWY TĘTNA I CIŚNIENIA KRWI
Ćwiczenie polega na przeprowadzeniu dwóch różnych 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 ciś nieniu kontrolnym powyż ej 150 mmHg). Niezależnie od formy obciążenia 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 krążenia do warunków normalnych.
Próba
Parametr
Kontrolny Czas
Po
Po
Po
Po
Po
Po
wysiłku
(przed
Próby
próbie
próbie
próbie
próbie
próbie
próbie
próbą)
(sek) 0,0min. 1,0min
2,0min. 3,0min.
4,0min
5,0min
II
Oceny ciężkości pracy na podstawie pomiarów częstości skurczów serca można dokonać w sposób przybliżony określając wydatek energetyczny związany z wysiłkiem na podstawie wzoru: Mes = A x t x (4HR – 255) [J]
HR – czę stość skurczu serca /min
t - czas wysiłku podlegają cy ocenie(sek)
A - powierzchnia ciała ( 1,7 – 1,9 m2 )
Próba wysiłku I
Mes = A x t x (4HR – 255) = x x (4 - 255) = J
Odczyt z cykloenergometru ..............kcal x 1000 x 4,18 = .................... J
Próba wysiłku II
Mes = A x t x (4HR – 255) = x x (4 - 255) = J
Odczyt z cykloenergometru ..............kcal x 1000 x 4,18 = .................... J
WYKRES ODNOWY TĘTNA
Tętno
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 ciężkości można dokonać na podstawie stwierdzonych zmian fizjologicznych organizmu zgodnie z poniższą tabelą:
WYSIŁEK FIZYCZNY A ZMIANY FIZJOLOGICZNE W ORGANIZMIE
Parametry fizjologiczne
wydatek
stopień
energetyczny
temperatura
częstość
wentylacja
pochłanianie
częstość
ciężkości
netto/8 h
wewnętrzna
oddechów
płuc
tlenu
skurczów serca
pracy
pracy
ciała
kJ
oddech.min-1 oddech.min-1
l.min-1
skurcz.min-1
0C
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
Średnia
3 500-6 300
25-30
20-30
1,0-1,5
100-125
37,5-38,0
Ciężka
6 300-8 400
30-35
30-50
1,5-2,0
125-150
38,0-38,5
B. ciężka
8 400-12 500
35-40
50-65
2,0-2,5
150-175
38,5-39,0
Krańcowo
>12 500
>40
>65
>2,5
>175
>39,0
ciężka
Stopień ciężkości wysiłków określamy na podstawie pomiarów częstości skurczów serca :
Próba wysiłku I – Tętno.........Stopień ciężkości......................wydatek energet........................
Próba wysiłku II – Tętno.........Stopień ciężkości...................wydatek energet........................