Fizjologia - wyklad 7 - Wydatek energetyczny

Wydatek energetyczny.

1. Przemiana materii i wydatek energetyczny

Przemiana materii (metabolizm) jest to całokształt przemian chemicznych i energetycznych zachodzących w organizmie żywym mający na celu wytworzenie i dostarczenie energii niezbędnej do czynności życiowych i prawidłowego funkcjonowania wszystkich organów i narządów człowieka.

Podstawowym źródłem energii dla ustroju żywego są pokarmy składające się z białka, węglowodanów i tłuszczów. Procesy metaboliczne powodują utlenianie tych składników w organizmie. Intensywność przemian materii jest funkcją wielu czynników. Do najważniejszych z nich należą: wzrost, wiek, ciężar ciała i płeć.

Wydatek energetyczny jest to ilość energii jaką zużywa człowiek podczas wykonywania określonej czynności lub pracy. Najczęściej jest on miernikiem obciążenia dynamiczną pracą fizyczną

Na całkowity wydatek energetyczny składa się suma następujących wartości:

C_pm = P_pm + D_poż + K_nzpz + K_zpz .

Podstawowa przemiana materii P_pm jest to najmniejsza ilość energii zużywana przez człowieka będącego na czczo po całonocnym wypoczynku w pozycji leżącej w warunkach temperatury pokojowej (ok. 20 ^oC) nie wykonującego żadnych czynności fizycznych i psychicznych wyrażana w kaloriach lub kilokaloriach.

Podstawowa przemiana materii jest najwyższa u dzieci, a następnie wraz z wiekiem stopniowo się obniża 5. Wykazuje ona charakterystyczny rytm dobowy i sezonowy . Wpływ na nią wywierają również takie czynniki, jak temperatura powietrza - najniższy poziom przemiany materii zaobserwowano w temperaturze około 30°C.

Tabela 1. Wielkości określające ogólny wydatek energetyczny u człowieka

Składniki wydatku energetycznego	Symbol	Wielkości wydatku energetycznego
		w kcal/dobę	w kJ/dobę
Podstawowa przemiana materii	Ppm	1400-1800	5852-7524
Swoiste, dynamiczne działanie pożywienia od 16 do 30%	Dpoż	40- 510	585 - 2132
Wydatek czynnościowy poza pracą zawodową	Knzpz	500- 600	2090- 2508
Wydatek czynnościowy podczas pracy zawodowej	Kzpz	0- 3500	0- 14630
Całkowity wydatek energetyczny	Cpm	2040- 6410	8527- 26794

Swoiste, dynamiczne działanie pożywienia D_poż Poziom przemiany materii podwyższa się pod wpływem wprowadzenia pożywienia, przy czym zależnie od jego składu przyrost ten waha się od 10 do 30% w stosunku do podstawowej przemiany materii. Zjawisko to jest uwarunkowane wzmożeniem czynności układu trawiennego oraz intensywniejszą przemianą komórkową.

Wydatek czynnościowy poza pracą zawodową K_nzpz. Na wielkość tę składają się wszelkie czynności nie związane z pracą zawodową, takie jak: energia wydatkowana na drogę do pracy i z powrotem, wyjście do kina, spacer itp. Wydatek czynnościowy poza pracą zawodową, wynosi przeciętnie 2000- 2500 kJ na dobę

Wydatek czynnościowy podczas pracy zawodowej K_zpz Najintensywniejszym czynnikiem powodującym podwyższenie poziomu przemiany materii jest praca, przede wszystkim zaś dynamiczna praca fizyczna. Ilość energii zużywanej podczas pracy określa się jako wydatek czynnościowy podczas pracy zawodowej. Całkowita przemiana czynnościowa składa się z dwóch wartości:

• wydatku energetycznego do wykonania pracy zawodowej, tzw. kalorie pracy zawodowej,

• wydatku energetycznego związanego ze wszystkimi innymi czynnościami wykonywanymi przez człowieka w ciągu dnia.

Wielkość wydatku energetycznego podczas pracy zależy od rodzaju pracy, jaką wykonuje pracownik tabela 2.

Tabela 2. Klasyfikacja pracy według wielkości ogólnego wydatku energetycznego i liczby kalorii pracy zawodowej

Stopień ciężkości pracy	Wielkość ogólnego wydatku energetycznego		Wielkość wydatku energetycznego podczas pracy zawodowej
	w kcal/dobę	w kJ/dobę	w kcal/dobę	w kJ/dobę
Lekka	2300-2800	9623-11715	0-500	0- 2090
Umiarkowana	2801- 3300	11716- 13807	501- 1000	2091- 4184
Średnia	3301- 3800	13808 - 15899	1001 - 1500	4185- 6276
Ciężka	3801 - 4300	15900 - 17991	1501- 2000	6277 - 8368
Bardzo ciężka	4301 - 4800	17992 - 20083	2001 - 2500	8369- 10 460
Niezmiernie ciężka	4801- 5300	20084 - 22 175	2501 - 3000	10461- 12552
Wyczerpująca	5301-5800	22176-24267	3001-3500	12553-14650

2. Wydatek energetyczny podczas pracy

Na kompleksową ocenę obciążenia organizmu pracującego człowieka składają się następujące elementy:

- obciążenie fizyczne, występujące w postaci obciążenia dynamicznego i statycznego,

- obciążenie monotypowością ruchów,

- obciążenie wysiłkiem umysłowym,

- obciążenie środowiskiem.

Obciążenie fizyczne w czasie pracy zawodowej występuje praktycznie zawsze ponieważ wymaga ono długo trwałego napięcia mięśniowego lub nieustannej pracy grupy mięśni.

W przypadku pracy dynamicznej o względnej ciężkości wykonywanej pracy fizycznej decyduje:

• koszt energetycznego pracy,

• wielkości i liczby zaangażowanych grup mięśni,

• stan wydolności fizycznej pracownika

Wysiłek dynamiczny może być wykonywany bez objawów zmęczenia, gdy siła niezbędna do wykonania czynności nie przekracza 30% maksymalnej siły zaangażowanych mięśni, co oznacza, że przy pracy angażującej małe grupy mięsni (na przykład prace wykonywane palcami) zmęczenie mięśniowe pojawi się już przy niewielkim wydatku energetycznym (rzędu około 0,5 kI/min).

Wysiłek statyczny charakteryzuje się małym zużyciem energii, a powstające w krótkim czasie zmęczenie nie jest uzależnione od zwiększonego wydatku energetycznego, lecz spowodowane zahamowaniem swobodnego przepływu krwi przez długotrwały skurcz mięśnia Zbierające się w mięśniu produkty przemiany materii (głównie kwas mlekowy), powodują ból mięśnia oraz rozwój zmęczenia mięśniowego.

Ze względów fizjologicznych uwzględniająca wydolność fizyczną człowieka, który wykonuje określoną pracę podział ciężkości pracy przedstawia się następująco:

praca lekka- jeśli następuje 10% wzrost normalnego pochłaniania tlenu przez ustrój człowieka

praca średnio ciężka- jeśli następuje 10-30% wzrost normalnego pochłaniania tlenu przez ustrój człowieka

praca ciężka jeśli następuje 30-50% wzrost normalnego pochłaniania tlenu przez ustrój człowieka(należy dążyć do nieprzekraczania tej granicy ),

praca bardzo ciężka - jeśli następuje 50%wzrost normalnego pochłaniania tlenu przez ustrój człowieka

Obciążenie monotypowością ruchów. Stopień monotypowości ruchów posiada istotny wpływ na wzrost ogólnego obciążenia pracą fizyczną. Monotypowość ruchów występuje często przy pracach całkowicie zmechanizowanych, w potokowej i taśmowej formie prac, a także na stanowisku operatora komputerowego.

Oceniając monotypowość ruchów roboczych, bierze się pod uwagę:

- stopień ograniczenia ruchowego, jaki narzuca wykonywana operacja ruchowa,

- liczbę monotypowych powtórzeń,

- wielkość rozwijanych sił mięśniowych przy wykonywanych ruchach.

Uciążliwość pracy jest tym większa, im większe jest zaangażowanie sił i liczba monotypowych powtórzeń.

Obciążenie psychiczne. Poziom wysiłku umysłowego to kolejny element składający się na pełną ocenę obciążenia organizmu pracującego człowieka. Nie ma jednak jednoznacznych mierników tego obciążenia jak to ma miejsce przy ocenie obciążeniem pracą dynamiczną fizyczną. Istnieje wiele możliwości przybliżonego określenia obciążenia wysiłkiem umysłowym. Szacunkowo przyjmuje się, że intensywna praca umysłowa odpowiada średnio ciężkiej pracy fizycznej.

Obciążenie środowiskowe Na człowieka w procesie pracy nieustannie oddziałuje środowisko pracy. Może być ono dla człowieka obojętne, uciążliwe, a nawet szkodliwe. Wpływa więc na samopoczucie pracownika, jego stan zdrowia, a pośrednio na wydajność pracy i długość wieku produkcyjnego. Do materialnego środowiska pracy zalicza się mikroklimat, hałas, wibracje, zanieczyszczenia powietrza, promieniowanie elektromagnetyczne o szerokim zakresie fal (w tym również oświetlenie). Czynniki te mogą wniknąć do organizmu człowieka różnymi drogami, przez drogi oddechowe, układ pokarmowy i skórę.

Skutki działania czynników materialnego środowiska pracy na człowieka, a pośrednio na wyniki jego pracy zależą od:

- rodzaju czynnika,

- czasu ekspozycji,

- stężenia, natężenia danego czynnika,

- ciężkości pracy (przy pracy ciężkiej występuje przyspieszenie oddechu i szybszy napływ na przykład gazów toksycznych znajdujących się w powietrzu do płuc),

- indywidualnych cech osobniczych (od indywidualnej odporności i wrażliwości na dany czynnik, stanu zdrowia i kondycji). Organizm człowieka jest przystosowany do przebywania w zasięgu działania wymienionych wyżej czynników w pewnym zakresie. Znaczne przekroczenie tych parametrów na skutek technicznej działalności człowieka powoduje, że stają się one dla człowieka uciążliwe lub szkodliwe.

3. Pomiar wydatku energetycznego

W zależności od charakteru stanowiska roboczego badanie wydatku energetycznego można przeprowadzić jedna z następujących metod:

• metoda gazometryczna (kalorymetrii bezpośredniej, pośredniej,

• chronometrażowo-tabelaryczna Speitzera-Hetingera

• uproszczona metoda Lehmanna,

Metoda gazometryczna opiera się na zależności między natężeniem pracy dynamicznej i zużyciem energii na tę pracę a pochłanianiem tlenu z powietrza wdychanego. Wydatek energetyczny oblicza się z ilości zużytego tlenu, korzystając z zależności, że podczas zużycia jednego litra tlenu w organizmie człowieka wytwarza się około 5 kcal.

Metoda chronometrażowo-tabelaryczne wg Spietzera-Hettingera ogranicza się jedynie do możliwości dokładnego chronometrażu (zmierzenia czasu) poszczególnych czynności wykonywanych przez pracownika. Przy metodzie chronometrażowo-tabelarycznej używa się tabel przedstawiających wielkość wydatku energetycznego przy różnych czynnościach w kcal lub kJ na minutę. Tabele Spietzera-Hettingera zawierają dane ułożone według poszczególnych branż przemysłowych.

Uproszczona metoda oceny wydatku energetycznego Lehmanna polega na uwzględnieniu zajmowanej przy pracy pozycji ciała oraz określonego przez rodzaj pracy stopnia zaangażowania układu mięśniowego.

4

---