2. Physiologische und psychologische Arbeitsgestaltung 2.1Definition Belastung,Beanspruchung

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1 2. Physiologische und psychologische Arbeitsgestaltung 2.1Definition Belastung,Beanspruchung Belastung :Summe aller im Arbeitssystem wirkenden Teillasten Klima,Beleuchtung,Lärm Kraft,MAK,etc. Beanspruchung Beanspruchung Indikatoren: Blutdruck,Pulsfrequenz, Atemfrequenz,etc. Betroffene Organe: Skelett,Muskel, Leber,Lunge,etc. Definition des persönlichen Leistungsangebotes des Menschen Belastung Intensitätskomponente =Belastungshöhe Rekompensation Körperreaktion Zeitliche Komponente =Belastungsdauer Dekompensation Mensch reagiert mit Umstellungsprozessen (Sekunden,Jahre) Bleibelastung (Blockierung Hämoglobinsynthese mehrere Phasen Körper wandelt harmlose Fremdstoffe in hochtoxische Produkte um (Methanal-Tetrachlorkohlenstoff) 2-1

2 2.2 Kraft und Bewegung-Muskelarbeit Physiologie -Muskulatur = aktiver Teil des Bewegungsapparates - 40 % des Körpergewichtes (Mann); - ca. 600 Skelettmuskeln Muskulatur Glatte Muskulatur quergestreifte Muskulatur -Organe der Energierversorgung -Steuerung durch vegetatives Nervensystem -träge - Bewegungsapparat - Steuerung Bewußtseinszentrum - hohe Kontraktionsgeschwindigkeit Muskelfasern Zusammenschluss zum Muskel Bizeps : 1 Mio Fasern Zillarmuskel: 3 Fasern Fingermuskel: 6 Fasern 2-2

3 Formen der Muskelarbeit Muskelarbeit Statische = isometrische Dynamische = isotonische fixieren, stabilisieren stehen,hocken, sitzen, halten Gestaltung von Betätigungs-,Verschluß-, Montagelemente etc. 2-3

4 Maximale Muskelkraft 60 N/cm 2 Aber : Abweichung von Geschlecht, Alter,Trainingszustand Einfluss der Maximalkraft von Lebensalter und Geschlecht (nach Hettinger) Degenerationseffekte bis 36 % /Woche Reize % der Maximalkraft verhindern Degenerationseffekte Reize über 30% = Trainingseffekte; Kraftzunahme bis 3%/Woche Muskel kann nur ca. 30 Sekunden ohne Sauerstoff arbeiten (darüber anaerober Bereich) 2-4

5 Leistungsgrenzen statischer Muskelarbeit Konstruktionskraft 50% Körpermaximalkraft: Haltedauer 1 Minute Konstruktionskraft 25% Körpermaximalkraft : Haltedauer 4 Minuten Lediglich eine Kraft bis zu 15 % der indiviuellen Maximalkraft des Muskels kann über einen längeren Zeitraum aufgebracht werden, ohne daß spürbare Ermüdungen auftreten = Dauerleistungsgrenze statischer Muskelarbeit 2-5

6 Praktische Anwendungen Maximalkräfte des Hand-Fingersystems in N (Nach DIN 33411; Teil 1-5) 2-6

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9 Maximalkräfte des Bein-Fuß-Systems in N (nach DIN 33441) 2-9

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12 Dynamische Muskelarbeit Mögliche arbeitsmedizinische Kriterien O 2 -Verbrauch in l/min Lungenventilation in 1/min Rektaltemperatur in 0 C Pulsfrequenz/ Herzfrequenz in 1/min Ruhe 0,25-0, , niedrig 0,5-1, , mäßig 1,0-1, , hoch 1,5-2, , sehr hoch 2,0-2, , extrem hoch 2,5-4, >39 >170 indirekt über Arbeitsenergieumsatz direkt meßbar Verhältnis CO 2 -Abgabe/ O 2 -Aufnahme = respiratorischer Quotient korreliert mit energetischen Äquivalent Arbeitsenergieumsatz quantitativer Ausdruck für Arbeitsschwere 2-12

13 Dauerleistungsgrenze für dynamische Muskelarbeit Arbeitsenergieumsatz KJ/d oder 2500 kcal/d bzw. 4,17 kcal/min oder Arbeitspulse über Ruhe 1kcal=4,1868 kj 2.3 Energieumsatz Während Grundumsatz schwankt (Alter,Geschlecht,Größe), kann Arbeitsenergieumsatz als objektives Maß für die Schwere der dynamischen Muskelarbeit herangezogen werden Energieumsatz und Arbeitsschwere ( Mann, 30 Jahre, 76 kg) 2-13

14 Eine Arbeit ist kj/arbeitstag kcal /Arbeitstag Leicht mäßig schwer mittelschwer schwer schwerst > > 2001 Messung des Arbeitsenergieumsatzes durch Ermittlung des respiratorischen Quotienten mit Respirationsgasuhr 2-14 Dr.Risch/prof.Lindner

15 Spiroergonomie 2-15

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25 Praktische Anwendung Nutzung von Energieumsatztabellen 2.25

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27 Voraussetzung zur Anwendung des Verfahrens 1. Einsatz groeße Anzahl von Muskel gruppen 2. Umwelteinflüsse initiieren keine zusätzlichen Beanspruchungen Beispiel Ein Arbeitsauftrag besteht im Verpacken von 2000 Zeilentrafos; Im Ergebnis einer Arbeitsablaufstudie konnte folgende Tabelle erstellt werden : Lfd.Nr. Arbeitsablaufabschnitt Bezugsmenge Zeit /Ablaufabschnitt in 1/min 1 Arbeitsplatz vorbe reiten Trafos ,125 verpacken 3 je 10 verpackte 200 0,75 Trafos in Faltschachtel 4 jeweils 50 Falt- 50 0,4 schachteln auf 1 Palette 5 Palette zur Rampe Arbeitsplatz aufräumen

28 Tabellen zur Bestimmung der energetischen Beanspruchung des Menschen 2-28

29 1 Arb.pl. vorbereiten st 2,512 ZA/l 7 9, , Tr. verpacken 0, s 1,256 ZA/l 6,2 7, Tr. in Faltsch. 0, s 1,256 ZA/l 6,2 7, Stapeln Palette 0, geb.st 3,349 ZA/l 6,2 9, Palette Rampe g 8,0 KA/m 18,0 26, aufräumen st 2,512 ZA/l 7 9, kj= mittelschwer 2-29

30 2.4 Schwere der Muskelarbeit und Pausenregime f ER :durch Arbeit eingetretene Erhöhung der Pulsrate gegen+über Ruhepuls f EA : Anteil der eingetretenen Erhöhung des Ausgangspulses Entmüdungsverlauf dynamischer Muskelarbeit Erholungsverlauf nicht linear Erholungswert in erster Pausenhälfte ca. 80 % mehrere Kurzpausen haben höheren Erholungseffekt als wenige lange Pausen 2-30

31 Empfohlenes Arbeitsregime in Abhängigkeit von der Arbeitsschwere Einstufung Arbeitsenergieumsatz Pulsfreuenz Arbeitsab- Pausenin KJ/d über Ruhe schnitte zeiten in min in min Leicht 2100 Bis mäßig schwer mittelschwer schwer schwerst < 8400 < Bestimmung des effektiven Arbeitsvermögens des Menschen im Arbeitssystem Nutzung für Kalkulation der Betriebsergebnisse Nutzung des Auslastungsgrades von Betriebsmitteln usw. VW-Dresden 2-31

32 2.5 Psychophysische Beanspruchungsindikatoren 2-32

33 physiologisch - Pulsfrequenz - Arrhythmie Pulsfrequenz starke individuelle Schwankungen durch energetische + thermische Einflüsse (Nikotin +30) Messung üsychischer Belastungen (Führen von Verkehrsmitteln) verschiedene Frequenzbänder; starke Schwankungen bei energetischen Belastungen Körpertemperatur 0,02-0,06 Hz Blutdruck 0,16-0,5 Hz - Hautwiderstand Messung der galv.leitfähigkeit ; starke Schwankungen durch Klimaeinflüsse - Tremor Muskel schwingt um Gleichgewichtslage f > 5 Hz, Amplituden 0,5-10 mm problematisch infolge persönlicher Enflußnahme Messung mit Beschleunigungssensoren Verlauf der Pulsfrequenz innerhalb der ersten 6 Sekunden der Signalespositions zeit 2-33

34 elektrophysiologisch - EKG Auswertung R-Zacke, energetische Belastung - Elektroenzephalogramm Messung EEG-Potentiale Großhirn aufwendige Messung (16 Elektroden in Kopfhaut) Potential Bioströme entspricht Öffnen und Schließen der Augen - Elektromyogramm Muskelspannung entspricht Aktivationsniveau Spannungsabgriff am Muskel aufwendige Meßtechnik, große individuelle Unterschiede - Augenaktivität Pupillenerweiterung (1-5 mm);lidschlußfrequenz gute Ergebnisse (normal 10/min, Belastung 40/min) Flimmerverschmelzungsfrequenz = Folge von Lichtblitzen wird als kontinuierliches Licht wahrgenommen ( Normalbelastung 70 Hz, sinkt mit zunehmender psychophysischer Belastung) 2-34

35 - biochemisch Blutanalyse Harnanalyse Schweißanalyse objektivste Methode psychische Belastung: Adrenalinausstoß physische Belastung: Noradrenalinausstoß 2-35

36 41 Prof. Dr. H. Lindner