İNSAN VÜCUDU. Yard.Doç.Dr.Ilgın ACAR Güz4

Transkript

1 İNSAN VÜCUDU Yard.Doç.Dr.Ilgın ACAR Güz4

2 Giriş İnsan Vücudu Sinir Sistemi Kas-İskelet Sistemi Kas kuvvetleri Kas esnemesi ve küçülmesi Kemik ve kasların karmaşık sistemi Hareketleri üretir Kardiyovasküler (kalp ve damar) sistemi Kalp Kan damarları Solunum sistemi Freivalds A., (2009) Niebel s Methods, Standards, and Work Design. McGraw- Hill

3 Sinir Sistemi Merkezi Sinir Sistemi Beyin Omurilik Periferik Sinirler Dışarı Götüren (Efferent ) sinirler: Motor Sinirler İçeri Götüren(Afferent) sinirler: Algısal Sinirler Bedensel Sinir Sistemi Organizmaları dış dünya ile bağlar Kroemer, K.H.E.., Grandjean, E. (1997) FiSng the Task to the Human. Taylor & Francis

4 Sinir Sistemi Sinir Hücresi (Neuron) Bütün sinir ağının yapısal ve fonksiyonel birimidir. Yapı Fonksiyon Sinir hüceleri boyunca iletilen sinir sinyalleridir. Gövde Hücre gövdesi Siniri hücresi uzantısı (Axon) Sinir sinyallerinin Hücre gövdesinden ayrılması Dendrit (Dendrites) Diğer sinirlerden hücre gövdesine giden sinyallere aracı olur. (Sinir hücresine giden ince bir lif) Kroemer, K.H.E.., Grandjean, E. (1997) FiSng the Task to the Human. Taylor & Francis

5 Sinir Sistemi Sinirlerin Fonksiyonları Sistemi kontrol eder İç ve dış faaliyetleri düzenler Duyu çeşitlerini izler Bir sinirin çalışmasını engelleyen faktörler Uyarıcıların duyarlılığı -Sensitivity of stimuli Uyarıcıları iletme yeteneği Sinirlerin Uyarımı - Stimulation of nerves Uyarı sinir lifi boyunca gezinir Kroemer, K.H.E.., Grandjean, E. (1997) FiSng the Task to the Human. Taylor & Francis

6 Sinir Sistemi Kas İnervasyonu -Sinirlenmesi (Muscle innervation) Her bir kas beyne bağlanmıştır. Dışarı götüren_ veya hareket kas sinirleri Hareket kas sinirleri uyarıları iskeletsel kaslara taşır İçeri götüren _ veya duyu sinirleri Duyu sinirleri uyarıları beyne sinyal olarak iletir Herbir kas lifi bazı kas liflerini sinir sistemine bağlamak için çalışır. Hareket birimi Hareket (motor) kaslarına ait sinirlerin ve bunları sinir sitemine bağlatyan kas liflerini içerir. Kroemer, K.H.E.., Grandjean, E. (1997) FiSng the Task to the Human. Taylor & Francis

7 Sinir Sistemi Hareket (motor) birimi Aynı motosinirin dalları tarafından sinir sistemine bağlanan bir grup kas dokusu. Boyutu kasın fonksiyonuna bağlıdır. - Kaslar arasında ve içinde değişiklik gösterebilir. - Hassas hareket gerektiğinde boyut küçülür Göz kası à Her bir hareket biriminde 10 lif vardır - Hantal hareketli kaslarda büyür Kol/bacak kasıà tek bir motoneron 1900 daha fazla lif (doku) sağlar. Kroemer, K.H.E.., Grandjean, E. (1997) FiSng the Task to the Human. Taylor & Francis

8 Sinir Sistemi Refleksler Hareket ve faaliyeti kontrol eder. Üç bölüm içerir 1. Duyu siniri boyunca yol alan dürtü/uyarı 2. Dürtüyü hareket sinirlerine geçiren orta derecelei sinirler 3. Kasları harekete geçiren son dürtü Göz kırpma gözü uyarmak için kullanılan bir reflekstir. Uyarıcı unsur (Stimulus) : Beklenmeyen hareket Uyarı beyne gider Mesah motor sinire geçer Motor (hareket siniri göz kapakları kaslarını çalıştırır. Kroemer, K.H.E.., Grandjean, E. (1997) FiSng the Task to the Human. Taylor & Francis

9 Sinir Sistemi Kavrama İşi 1. Kavranacak nesneye doğru hareketi yönlendirmek için görme bilgisinin kullanımı 2. Gözden beyne bilginin geçişi 3. Görme bilgisine dayalı olarak - Beyin bir sonraki harekete karar verir 4. Nesne kavrandığı zaman - Basınca duyarlı /hassas sinirler beyne yeni sinyaller gönderirler. - Operatör/işlemci parmak basıncı ayarlayabilir Kroemer, K.H.E.., Grandjean, E. (1997) FiSng the Task to the Human. Taylor & Francis

10 Sinir Sistemi Koşullu Refleksler Uzun bir süre hareketlerin uygulanması Tamamlanmış hareket kalıbı beyne kazınmış hale gelir. Kas hareketlerinin koordinasyonu ve hassas uyumu - Algısal bilginin sürekli akımı motor/hareket koordinasyon merkezlerine ulaşır. Nitelikli İş - Öğrenme bilinçli kontrolü ortadan kaldırdığında. - Hareketler otomatik olduğunda Kroemer, K.H.E.., Grandjean, E. (1997) FiSng the Task to the Human. Taylor & Francis

11 Kas Sistemi Kas Çeşitleri Kardiyak Kaslar Kalp Kasları İskelet Kasları (çizgili kaslar) Kemiklere bağlı Yumuşak kaslar (düz kaslar) Organlar ve kan damarlarının duvarları Freivalds A., (2009) Niebel s Methods, Standards, and Work Design. McGraw- Hill

12 Kas Sistemi İnsan hareketleri kas ve iskelet sistemi aracılığıyla ortaya çıkar. Kaslar her iki uçlarından tendonlarla iskelete bağlanmışlardır. Hareketi sağlayan (kısalan) kas grubuna agonist, bu sırada uzayan (extend/stretch) kas grubuna ise antagonist denir. Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis.

13 Kas Sistemi İskelet KAsları Vücudumuzda 400 adet kas Toplam Vücut ağırlığımızın yaklaşık 50% sini oluştururlar Kemiklere tendonlar ile bağlanırlar ve bir veya daha fazla eklem geçerler İstemli sinir sistemi veya somatik (bedensel) sinir sistemi tarafından kontrol edilirler. Çok fazla sayıda kas lifinden oluşurlar - Lif sayısı kas büyüklüğüne bağlıdır Bağ dokuları demetleri oluşturmak için lifleri bağlar. Fonksiyonu Eklem etrafında hareket oluşturular Freivalds A., (2009) Niebel s Methods, Standards, and Work Design. McGraw- Hill

14 Kas Sistemi Kas Yapısı Bir grup kas lifi kası oluşturur. Kas lifleri kasılabilen mekanizmayı sağlayan bileşenlere bölünür. Miyofibril /kas telciği Protein Flamanı/İnce Tel Flaman / İnce Tel Kasların kasılmasına izin verir Tipleri Kalın flamanlar İnce Flamanlar Kayan Flaman Teorisi Flamanlar birbirlerinin üzerinden Kasılma boyunca kas uzunluğunun değişmesine izin verir Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis.

15 Kas Sistemi

16 Kas Sistemi Kasın kasılması İnsan kasının maksimum gerilimi 100 mm 2 lik kasın kesiti Newtonluk kuvvert oluşturabilir. Asıl kas kuvveti kas kesitlerine bağlıdır. Maksimum kas kuvveti Hareketin orta aralığında Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis.

17 Kas Sistemi Kassal efor kuralı Kas dokusu gelen sinir dürtüleri ile kasılır. Kas kuvveti miktarı sinir uyarılarının sayısına bağlıdır. Motor sinir hücrelerinin sayısının uyarılması Kas kasılma hızı Kuvvetin, Belli bir zaman aralığı boyunca geliştirildiği hız. Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis.

18 Kas Sistemi Kas gücüne dayalı işlerde aşağıdaki tedbirlerin alınması, çalışanların sağlığı üzerinde muhtemel kalıcı zararların önlenmesi bakımından önemlidir. - Uygun çalışma ve dinlenme süreleri uygulanmalıdır. - Vücuda statik duruşları minimize edecek şekilde pozisyon verilmelidir. - Statik işlerden mümkün olduğu kadar kaçınılmalıdır. - Kas yüku akış yönu, vücudun uzun eksenine paralel olmalıdır. Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis.

19 Kardiyovasküler Sistem Ağır İş Fiziksel gayret gerektiren faaliyet Özellikleri - Yüksek enerji tüketimi - Kardiyovasküler sistem üzerinde ciddi stress Enerji tüketimi ve kardiyak efor - Sinırları ağır işin perfomansına ayarlar - Fiziksel işin şiddetini belirlemek için kullanılır. Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis.

20 Kardiyovasküler Sistem Fizyolojik Ölçüler Kalp atış hızı - Normal dakika başına atış (beats per minute (bpm)) Oksijen Tüketimi - Ortalama dinlenme dakiklada litre (liters per min (L/min)) Solunum hızı (ventilation) rate Yeni doğan - 6hf: nefes/dk 6 aylık: yaş: yaş: yaş: Yetişkinler: Tük ürük/salya da ki metabolit Vücud Sıcaklığı - Normal 98.6º F (37º C) (-32; * 5 ;/ 9) (*9; /5; + 32) Kan Basıncı - Normal 120/80 mm Hg Kan (systolic/diastolic) Ürin / İdrar (Urine)

21 Kardiyovasküler Sistem Metabolizma Kimyasal enerjinin (yiyecek enerjisi) mekanik enerjiye ve ısıya dönüşmesi Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis.

22 Kardiyovasküler Sistem Temel (basal) Metabolizma Bir kişinin 12 saatlik açlık ve 8 saatlik dinlenmeden sonraki metabolik faaliyetin hızına Basal Metabolic /Basal Metabolic Rate (BMR) denir. İnsan vücudunu tam dinlenme halinde iken temel yaşam fonksiyonlarını devam ettirebilmesi için gerekli en düşük enerji miktarına Dinlenme esnasında tüketilen enerji Sabit Enerji tüketimi Yiyeceklerden elde edilen tüm kimyasal enerji ısıya dönüşür. BMR 1)Vücud sıcaklığını 2) Vücud fonksiyonlarını 3) Kan dolaşımını korur, sürekliliğini sağlar. Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis.

23 Kardiyovasküler Sistem Bazal Metabolizmayı etkileyen faktörler: Cinsiyet Yaş Boyut Ağırlık Erkekler: TÇ = B + 58.m 28.Y kj/24 saat Kadınlar: TÇ = B + 40.m 20.Y kj/24 saat TÇ : Temel Çevrim (kj/gün) (Bazal Metabolizma) B : boy (cm); m: ağırlık (kg); Y: yaş (yıl) Örnek: 30 yaş, 70 kg, 170 cm boy Erkek için; = =7070 Kadın için; = =6310

24 Kardiyovasküler Sistem Enerji Tüketimi Enerji tüketimi kasın kasılma süreci için gereklidir. Ölçü birimi: Kilojoules (kj) Değerlendirme Direk yöntem Bir kişi tarafındanüretilen ısı (enerji) ölçümü klalorimetre ile ölçülür. Dolaylı Yöntem Besinlerin oksidasyonu için gerekli oksijen alımını kayıt etmek. 1 litre oksijen tüketimi = 20 kj (5kcal) lık enerji açığa çıkarır. Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis.

25 Kardiyovasküler Sistem Enerji Tüketimi İki temel metabolizma türü Aerobik Daha etkin fakat yavaş Uzun süreli Example: Mesafe koşusu Anaerobik Etkin değil fakat daha hızlı Çalışma birkaç dakikadan daha fazla uygulanmaz Example: Sürat koşusu Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis.

26 Kardiyovasküler Sistem Enerji Tüketimi Sub Maximal - Oxygen Consumption Vs. Time minutes

27 Enerji Tüketimi Erkekler için 8 saatlik bir işgünü için önerilen enerji tüketimi = ⅓ E max ⅓ x 16 = 5.33 kcal/min Kadınlar için ise 4 kcal/min Eğer enerji gereksinimi bu değerlerin üstünde olursa anaerobic ATP üretiminden dolayı yorgunluk ortaya çıkar. BU yorgunluğu gidermek için ise dinlenme molaları verilmesi gerekir. Dinlenmek için gerekli zaman, R (toplam çalışma zamanının yüzdesi olarak): R = (W 5,33) / (W 1,33) W: Ortalama enerji gereksinimi (kcal/min) 1,33 kcal/min: Dinlenme sırasında vücudun harcadığı enerji miktarı Örnek: Kürekle kömür atma işi için gerekli enerji, 9,33 kcal/min ise, dinlenme süresi ne kadar olması gerekir? R = (9,33 5,33)/(9,33 1, 33) = %50 8 saatlik bir vardiya için: 8*0,5 = 4 saat dinlenme molası. * Bu değerler Amerikalı erkek ve kadınlara göre hesaplanmıştır.

28 Enerji Tüketimi

29 Dinlenme Süreleri Hesabı Rt = 0 K S T(K-S) K-BM Rt = x C.K>S Rt : Dinlenme süresi(dak) K : İşin enerji maliyeti (kcal / dak) S : Standart enerji maliyeti (kcal / dak) Erkekler için = 5 kcal / dak Kadınlar için = 4 kcal / dak T : İşin süresi (dak) BM : Basal metabolizma (kcal / dak) Erkekler için = 1.7 kcal / dak Kadınları için= 1.4 kcal / dak C : Katsayı yaş için = yaş için = yaş için = 1.10 Dr. Ahmet BAĞIŞ, Ergonomi Ders Notları yaş için = yaş için =1.25

30 Kardiyovasküler Sistem Kalp Atış Hızı Kuralları Oksijen tüketimi ve enerji harcaması ölçümleri çok pahalıdırlar. Enerji tüketimi için alternatif ve dolaylı bir yöntem kalp atış hızıdır. Kalp çalışan kaslara oksijen taşıyan kanı pompalar, bu yüzden enerji tüketiminin yüksek olması kalp atış hızının yüksek olması demektir. Araçlar: kalp atış hızı monitörü, $100, kolay kullanım %HR max = (HR ave - RHR) / (Est. HR max - RHR) * 100% Est. Hr max = age for females Est. Hr max = age/2 for males Kural: Hiçbir zaman bir bireyin maksimum kalp tış hızı (HR) ve maksimum oksijen tüketiminin 1/3ünü geçmeyiniz. Freivalds A., (2009) Niebel s Methods, Standards, and Work Design. McGraw- Hill

31 Kalp Atış Hızı Ortalama kalp atış hızının ortalama 40 fazlası (40 atış/dak) çalışma için tavsiye edilen değerdir. Her bir kcal/min için kalp atış hızındaki artış (grafikteki eğim) yaklaşık 10 atış/ dak dır. Tavsiye edilen 40 atış/dak değeri diğer yoldan hesaplanan 5, 33 kcal/min değeriyle örtüşmektedir. Resting Allowance: RA = (ΔHR/40 1) * 100 ΔHR = Working HR Resting HR Hareketsiz Atletik 5,33 END 302 İş Analizi ve Tasarımı

32 Kalp Atış Hızı Kalp Atış Hızının Normale Dönmesi İş bittikten ½ - 1 dakika sonra (HR 1 ) ve 2,5 3 dakika sonra (HR 2 ) 2 kez kalp atış hızı ölçülür. Kabul edilebilir çalışma yükü için HR atış/dak yı geçmemeli ve (HR 2 - HR 1 ) en az 20 olması lazım. Eğer kalp atış hızı sabit bir iş yükünde (mesela 8 kcal/min) artmaya devam ediyorsa buna heart rate creep (kalp atış hızının güvenli bölgeden çıkması) denir. Bu artış dinlenme molalarının yetersiz olduğunu gösterir. Buna iş yükü sebep olabileceği gibi sıcaklık ve mental stres ve ya statik işler de sebep olabilir.

33 Kalp Atış Hızı İş gücünü hesaplamanın en kolay ve ucuz yolu ise işçinin işi nasıl değerlendirdiğinin sorulması ve buna bağlı olarak Borg un 1967 de geliştirdiği reyting değerlerinin kullanılmasıdır. Reyting değerleri 10 ile çarpıldığında kalp atış hızını verir. Diğer yöntemlerdeki pahalı ölçme aletlerine ve uzun zaman alan ölçümlere gerek yoktur. Sübjektif bir yöntem olduğu için kullanılırken özen gösterilmesi gerekir.

34 İnsan Vücudu Measure Heart rate Blood pressure O2 consumption CO2 production Respiratory quotient (RQ) Tidal volume Minute ventilation (Ve) Breath/min Electromyogram (EMG) - Heart rate monitor - Blood pressure monitor - Beckman Metabolic Cart (MMC) Equipment - Physiograph - Preamplified surface electrodes connected to a PC (via hardware and software) Electrocardiogram (ECG/EKG) Lung capacities - FEV 1.0, FVC Static strength - Grip strength - Pinch strength - Back, composite strength Dynamic strength - Isokinetic - Isoinertial - Electrocardiograph (5 lead, 9 lead) - Spirometer - Hand grip dynamometer - Pinch gauge - Load cell - Cybex, LIDO - Air Force 6 ft incremental lift Range of motion - Goniometer - Flexometer Temperature (oral, skin) - Thermometer, temp probes