ظرفیت حیاتی بدن، حداکثر تبادل اکسیژن و سوخت و ساز بدن را شامل می‌شود. اصولا عضلات بزرگ بدن درگیر هستند مثلا عضلات پا. برای اندازه‌گیری آن باید شخص عضلات بزرگش را به فعالیت وا دارد.
بنابراین روشهایی که فرد می‌تواند فعالیت کند شامل:
- راه رفتن و دویدن روی تردمیل
- بالا و پایین رفتن از روی یک پله
- دوچرخه ارگومتر
هر یک از وسایل سنجش معایب و مزایایی دارند و بهترین وسیله از نظر دقت تردمیل است و ارزانترین آنها پله است.
برای اندازه‌گیری حداکثر توان جسمانی فرد باید اینقدر به فرد فشار وارد کرد که دیگر ضربان قلبش بالاتر نرود!
یعنی به فرد آرام آرام تنش بیشتر و مصرف انرژی بیشتر وارد می‌کنند مثلا سرعت تردمیل را زیاد می‌کنند. با افزایش سرعت ضربان قلب هم بالا می‌رود اما به جایی می‌رسیم که هرچه سرعت را افزایش می‌دهیم دیگر ضربان قلب بالا نمیرود. اینجا بیشترین توان فرد است. اما این کار خطرناک است و ممکن است باعث شوک بدن شود و نمی‌توان هر کسی را وادار کرد که ظرفیت او را اندازه‌گیری کرد. فقط ورزشکاران و افراد مستعد زیر نظر پزشک باید این روش انجام شود. برای بقیه افراد ما حدس میزنیم که حداکثر ضربان قلب چقدر می‌تواند باشد.
برای محاسبه حداکثر ضربان قلب فرمولهای تجربی ساده‌ای پیشنهاد شده است:
حداکثر ضربان قلب = ۲۲۰ – سن فرد
مثلا برای فرد ۳۰ ساله داریم: ۲۲۰ – ۳۰ = ۱۸۰
یعنی یک فرد ۳۰ ساله حداکثر ۱۸۰ ضربه در دقیقه قلبش تپش خواهد داشت.
بین ضربان قلب و انرژی مصرفی فرد رابطه خطی وجود دارد یعنی هرچه ضربان بالاتر رود به همان نسبت انرژی مصرفی بیشتر خواهد شد.
ضربان قلب را می‌توان توسط دستگاهی به نام پالس‌اکسی‌متر سنجید. این دستگاه غیر از ضربان در دقیقه میزان فشار اکسیژن خون را هم نشان می‌دهد.
تست پله
پله استاندارد برای مردان ۴۰ و زنان ۳۳ سانتیمتر است اما می‌توان از هر پله‌ای استفاده کرد. ضمنا تعداد ۲۵ بار در دقیقه هم باید روی پله بالا و پایین برود اما اگر این مورد هم نبود می توان آن را با فرمول تصحیح کرد.
با استفاده از رابطه می‌توان میزان اکسیژن مصرفی را محاسبه کرد:
VO۲ = ۰.۳۵f + 2.395f × h
که در آن f تعداد دفعاتی که در هر دقیقه بالا و پایین رفته (فرکانس بالا و پایین رفتن) و h ارتفاع پله برحسب متر است.
مثال:
اگر یک نفر ۳۰ بار در هر دقیقه از پله بالا و پایین رود و ارتفاع پله ۲۵ سانتیمتر باشد مصرف اکسیژن در این حالت چقدر خواهد بود؟
VO۲= ۰.۳۵ × ۳۰ + ۲.۳۹۵ × ۳۰ × ۰.۲۵ =۲۸.۴۶ ml/kg/min
دقت کنید واحد kg دارد که وزن فرد است. یعنی اگر این فرد ۸۰ کیلوگرم باشد، ۲۲۷۷ میلی لیتر اکسیژن در هر دقیقه نیاز دارد.
پس از سه دقیقه استفاده از تست پله ضربان قلب را اندازه‌گیری می‌کنیم. مثلا فرض کنید ۱۳۰ بار در دقیقه. خب الان یک نقطه از خط را داریم یعنی ضربان قلب ۱۳۰ و مصرف اکسیژن ۲۲۷۷ میلی لیتر. اگر معادله خط را بصورت تقریبی داشته باشیم می‌توانیم میزان اکسیژن حداکثر را محاسبه کنیم.
با استفاده از رابطه زیر می‌توان میزان حداکثر اکسیژن مصرفی فرد را بدست آورد:
VO۲max = (AG × ۱۳۱.۵ × VO۲) / (HR + GF – 72)
که در آن
VO۲max حداکثر اکسیژن مصرفی فرد
VO۲ مصرف اکسیژن در تست پله
HR ضربان قلب در تست پله
AG فاکتور اصلاح سن
GF فاکتور جنس که برای مردان ۱۰ و زنان صفر
با استفاده از رابطه زیر فاکتور اصلاح سن AG قابل محاسبه است.
AG = 1.12 – ۰.۰۰۷۳ × سن
ظرفیت انجام کار PWC
حداکثر مقدار انرژی که یک فرد می‌تواند در طی زمان کار به انجام برساند.
PWC = AC × (log(5700) – log(t)) / 3.1
که در آن AC توان هوازی فرد و t مدت زمان انجام کار است.
با استفاده از رابطه زیر می‌توان حداکثر زمان مواجهه فرد را در صورتیکه از ظرفیت انجام کار او بیشتر باشد را محاسبه کرد:
t = 10^(log(5700) – E × ۳.۱ / AC)
تردمیل:
اگر شما از تردمیل استفاده کرده باشید دو فاکتور برای بدست آوردن اکسیژن مصرفی مهم است «وزن و سرعت»
رابطه طیاری برای محاسبه مصرف اکسیژن روی تردمیل:
VO۲ = (۰.۲۶۳ × (Wb + 10) V + 13.15) / (HR + G-72)
VO۲ مصرف اکسیژن در تست تردمیل
HR ضربان قلب در تست تردمیل
GF فاکتور جنس که برای مردان ۱۰ و زنان صفر
V سرعت تردمیل
Wb وزن بدن
برای اینکه بدانیم یک فرد چقدر انرژی برای یک کار نیاز دارد چندین روش مختلف وجود دارد:
۱- در اتاقک کاملا ایزوله قرار گرفته و میزان گرمای تولید شده برابر با میزان انرژی مورد نیاز فرد است. این دقیقترین روش و بعنوان Golden Standard مطرح است. ولی اگر خود کار ایجاد گرما کند قابل انجام نیست. اتاق کاملا ایزوله فقط برای مصرف انرژی است که فرد فعالیت کند و دستگاه گرمازا نباشد. و نیاز به تجهیزات گران دارد و عملا قابل استفاده نیست. در صنعت برخی موارد مثلا جوشکاری خودش تولید گرما و انرژی می‌کنند.
۲- چون بین مصرف انرژی و مصرف اکسیژن رابطه خطی وجود دارد پس هر چقدر اکسیژن مصرف شود می‌توان نتیجه گرفت چقدر انرژی مصرف شده است. اگر روش قبلی ۹۵ درصد دقت داشت این یکی ۹۰ درصد دقت دارد! در این مورد لازم است که میزان اکسیژن مصرفی فرد سنجیده شود و همچنین میزان CO۲. اینکار عملا نیاز به تجهیزات خاص داشته و عملا برای صنعت مشکلاتی دارد. مثل اینکه کیسه داگلاس یا گازمتر به فرد متصل می‌شود.
۳- چون بین ضربان قلب و مصرف اکسیژن رابطه وجود دارد پس تعداد ضربان قلب می‌تواند نشان دهنده انرژی مورد نیاز کار باشد. این یکی هم ۹۰٪ دقت دارد ولی از روش قبلی بدلیل عدم حمل برخی تجهیزات بهتر و قابل انجام خواهد بود. شما به یک پالس‌اکسی‌متر نیاز دارید! راحتترین و بهترین روش همین ضربان قلب است که با پالس اکسی متر به راحتی سنجیده می‌شود. حتی ساعتهایی مانند Apple می‌توانند ضربان قلب را اندازه‌گیری کنند.
۴- کار را تکه تکه کنید و از جداولی که مصرف در هر فعالیت را گفته استفاده کنید. این مورد دقت ۸۰٪ دارد.
راه آسان برای تخمین میزان مصرف انرژی در استاندارد ISO 8996 گفته شده است. گرچه این استاندارد برای تعیین میزان متابولیسم و در نهایت گرمای دریافتی است ولی برای تغیین میزان انرژی مورد نیاز کار نیز کاربرد دارد.
طبق استاندارد ۹۶۶۰ میزان ضربان قلب یک نفر به موارد زیر بستگی دارد:
- متابولیسم پایه
- میزان انرژی کار
- میزان مصرف انرژی در اثر فعالیت استاتیک
- میزان فعالیت ذهنی
- میزان گرما
- سایر پارامترها مانند تنفس، سیرکادین و…
برای تعیین میزان مصرف انرژی مورد نیاز باید چند پارامتر را داشته باشیم:
- میزان ضربان قلب در فعالیت مورد نظر
- میزان ضربان قلب در حالت استراحت و بدون فعالیت
- سن فرد
- جنس فرد
- وزن فرد
ابتدا باید حداکثر ضربان قلب فرد بدست آید که از رابطه زیر بدست می‌آید:
(توجه کنید تعداد روابط دیگری هم هست که حداکثر ضربان را گفته اما اینجا فقط استاندارد مورد بحث گفته خواهد شد.)
HRmax = ۲۰۵ – ۰.۶۲ A
که در آن A سن فرد است.
با پالس اکسی متر ضربان فرد را در حالت نشسته که حداقل سه دقیقه بدون هر گونه فعالیت باشد اندازه‌گیری می‌کنید.
میزان ضربان قلب را نیز در فعالیت مورد نظر بعد از ۳ دقیقه از فعالیت می‌خوانیم.
با استفاده از جدول زیر، جنس، وزن و سن فرد می‌توان میزان متابولیسم یک فرد را محاسبه کرد. البته این میزان همراه با متابولیسم پایه و بر حسب وات بر متر مربع است و مساحت بدن در ان باید لحاظ شود. کافیست به جای HR ضربان قلب فرد قرار داده شود.
دانلود:
در انتها فایل اکسل محاسبات که توسط گروه ارگونومی دانشگاه علوم پزشکی همدان تهیه شده و برای تمام محاسبات مطالب فوق قابل استفاده است آورده شده است:
به سبد خرید شما اضافه شد
پس از پرداخت وجه برای دانلود، در منوی اصلی سایت
روی گزینه پنل کاربری و سپس پیشخوان کلیک کنید.
لینک دانلود در قسمت خریدهای شما در دسترس می باشد/
به سبد خرید شما اضافه شد
