İNSAN VÜCUDU

İNSAN VÜCUDU
Yard.Doç.Dr.Ilgın ACAR
2014-2015 Güz4
Giriş
İnsan Vücudu
–  Sinir Sistemi
–  Kas-İskelet Sistemi
n  Kas
kuvvetleri
n  Kas esnemesi ve küçülmesi
n  Kemik ve kasların karmaşık sistemi
–  Hareketleri üretir
–  Kardiyovasküler (kalp ve damar) sistemi
n  Kalp
n  Kan
damarları
n  Solunum sistemi
Freivalds A., (2009) Niebel’s Methods, Standards, and Work Design. McGraw-­‐Hill Sinir Sistemi
n 
Merkezi Sinir Sistemi
–  Beyin
–  Omurilik
n 
Periferik Sinirler
Bedensel Sinir Sistemi – Organizmaları dış dünya ile bağlar –  Dışarı Götüren (Efferent ) sinirler:
Motor Sinirler
–  İçeri Götüren(Afferent) sinirler:
Algısal Sinirler
Kroemer, K.H.E.., Grandjean, E. (1997) FiSng the Task to the Human. Taylor & Francis Sinir Sistemi
Sinir Hücresi (Neuron)
Bütün sinir ağının yapısal ve fonksiyonel birimidir.
Fonksiyon
Sinir hüceleri boyunca iletilen sinir sinyalleridir.
Yapı
•  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 Sinir Sistemi
Sinirlerin Fonksiyonları
– 
– 
– 
– 
Sistemi kontrol eder
İç ve dış faaliyetleri düzenler
Duyu çeşitlerini izler
Bir sinirin çalışmasını engelleyen faktörler
n 
n 
Uyarıcıların duyarlılığı -Sensitivity of stimuli
Uyarıcıları iletme yeteneği
–  Sinirlerin Uyarımı - Stimulation of nerves
n 
Uyarı sinir lifi boyunca gezinir
Kroemer, K.H.E.., Grandjean, E. (1997) FiSng the Task to the Human. Taylor & Francis Sinir Sistemi
Kas İnervasyonu -Sinirlenmesi (Muscle innervation)
n 
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
n 
n 
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 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 Sinir Sistemi
Refleksler
–  Hareket ve faaliyeti kontrol eder.
n 
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
n 
Göz kırpma gözü uyarmak için kullanılan bir reflekstir.
Uyarıcı unsur (Stimulus) : Beklenmeyen hareket
–  Uyarı beyne gider
n 
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 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 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 Kas Sistemi
Kas Çeşitleri
–  Kardiyak Kaslar
n 
Kalp Kasları
–  İskelet Kasları (çizgili kaslar)
n 
Kemiklere bağlı
–  Yumuşak kaslar (düz kaslar)
n 
Organlar ve kan damarlarının duvarları
Freivalds A., (2009) Niebel’s Methods, Standards, and Work Design. McGraw-­‐Hill Kas Sistemi
n 
n 
n 
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. 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 Kas Sistemi
Kas Yapısı
–  Bir grup kas lifi kası oluşturur.
–  Kas lifleri kasılabilen mekanizmayı sağlayan
bileşenlere bölünür.
n 
n 
Miyofibril /kas telciği
Protein Flamanı/İnce Tel
–  Flaman / İnce Tel
n 
n 
Kasların kasılmasına izin verir
Tipleri
–  Kalın flamanlar
–  İnce Flamanlar
n 
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. Kas Sistemi
Kas Sistemi
Kasın kasılması
–  İnsan kasının maksimum gerilimi
n 
100 mm2 lik kasın kesiti 30-40 Newtonluk kuvvert
oluşturabilir.
–  Asıl kas kuvveti kas kesitlerine bağlıdır.
–  Maksimum kas kuvveti
n 
Hareketin orta aralığında
Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis. Kas Sistemi
Kassal efor kuralı
–  Kas dokusu gelen sinir dürtüleri ile kasılır.
–  Kas kuvveti miktarı sinir uyarılarının sayısına bağlıdır.
n 
Motor sinir hücrelerinin sayısının uyarılması
–  Kas kasılma hızı
n 
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. 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 yükü akış yönü, vücudun uzun eksenine paralel
olmalıdır.
Kroemer, K.H.E., and Grandjean, E., (1999). FiSng the task to the Human. Taylor and Francis. 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. Kardiyovasküler Sistem
Fizyolojik Ölçüler
Kalp atış hızı
Vücud Sıcaklığı
- Normal dakika başına 72 - 80 atış (beats per
minute (bpm))
- Normal 98.6º F (37º C)
(-32; * 5 ;/ 9)
(*9; /5; + 32)
Oksijen Tüketimi
Kan Basıncı
- Ortalama dinlenme dakiklada 0.25 - 0.3 litre
(liters per
min (L/min))
- Normal 120/80 mm Hg
(systolic/diastolic)
Solunum hızı (ventilation) rate
•  Yeni doğan - 6hf: 30-60 nefes/dk
•  6 aylık: 25-40
•  3 yaş: 20-30
•  6 yaş: 18-25
•  10 yaş: 12-15
•  Yetişkinler: 12-15
Kan
Tük ürük/salya da ki metabolit
Ürin / İdrar (Urine)
Kardiyovasküler Sistem
Metabolizma
n 
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. 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. Kardiyovasküler Sistem
Bazal Metabolizmayı etkileyen faktörler:
–  Cinsiyet
–  Yaş
–  Boyut
–  Ağırlık
n  Erkekler: TÇ =280 + 21.B + 58.m – 28.Y kJ/24 saat
n  Kadınlar: TÇ =2750 + 8.B + 40.m – 20.Y kJ/24 saat
TÇ : Temel Çevrim (kJ/gün) (Bazal Metabolizma)
B : boy (cm);
Örnek: 30 yaş, 70 kg, 170 cm boy
m: ağırlık (kg); Erkek için;
280 + 21.170+58.70-28.30=280+3570+4060-840=7070
Y: yaş (yıl)
Kadın için;
2750+8.170+40.70-20.30=2750+1360+2800-600=6310
Kardiyovasküler Sistem
Enerji Tüketimi
n 
n 
n 
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
n 
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. Kardiyovasküler Sistem
Enerji Tüketimi
–  İki temel metabolizma türü
n 
Aerobik
–  Daha etkin fakat yavaş
–  Uzun süreli
Example: Mesafe koşusu
n 
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. Kardiyovasküler Sistem
Enerji Tüketimi
Sub Maxim al - Oxygen Consum ption Vs. Tim e
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
mi nut e s
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Enerji Tüketimi
n 
n 
n 
Erkekler için 8 saatlik bir işgünü için önerilen enerji tüketimi = ⅓ Emax ≈ 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
n 
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.
Enerji Tüketimi
Dinlenme Süreleri Hesabı
Rt = 0…………………………K≤S
T(K-S)
n  Rt = x C ………………….K>S
K-BM
n  Rt : Dinlenme süresi(dak)
n  K : İşin enerji maliyeti (kcal /
dak)
n  S : Standart enerji maliyeti
(kcal / dak)
n  Erkekler için = 5 kcal / dak
n  Kadınlar için = 4 kcal / dak
n  T : İşin süresi (dak)
n  BM : Basal metabolizma (kcal /
dak)
n  Erkekler için = 1.7 kcal / dak
n  Kadınları için= 1.4 kcal / dak
n 
C : Katsayı
20-30 yaş için = 1.00
30-40 yaş için = 1.04
40-50 yaş için = 1.10
Dr. Ahmet BAĞIŞ, Ergonomi Ders
Notları
67
50-60 yaş için = 1.20
60-70 yaş için =1.25
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
%HRmax = (HRave - RHR) / (Est. HRmax - RHR) * 100%
–  Est. Hrmax = 220 - age
for females
–  Est. Hrmax = 205 - 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 Kalp Atış Hızı
n 
n 
n 
n 
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
n 
ΔHR = Working HR – Resting HR
Hareketsiz
Atletik
5,33
END 302
İş Analizi ve Tasarımı
Kalp Atış Hızı
Kalp Atış Hızının Normale Dönmesi
n  İş bittikten ½ - 1 dakika sonra
(HR1) ve 2,5 – 3 dakika sonra
(HR2) 2 kez kalp atış hızı ölçülür.
n  Kabul edilebilir çalışma yükü için
HR1 110 atış/dak’yı geçmemeli
ve (HR2 - HR1) en az 20 olması
lazım.
n  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.
Kalp Atış Hızı
n 
n 
n 
n 
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.
İnsan Vücudu
Measure
Equipment
Heart rate
- Heart rate monitor
Blood pressure
- Blood pressure monitor
O2 consumption
CO2 production
Respiratory quotient (RQ)
- Beckman Metabolic Cart (MMC)
Tidal volume
Minute ventilation (Ve)
Breath/min
Electromyogram (EMG)
- Physiograph
- Preamplified surface electrodes connected to a PC (via hardware and software)
Electrocardiogram (ECG/EKG)
- Electrocardiograph (5 lead, 9 lead)
Lung capacities - FEV1.0, FVC
- Spirometer
Static strength
- Grip strength
- Pinch strength
- Back, composite strength
- Hand grip dynamometer
- Pinch gauge
- Load cell
Dynamic strength
- Isokinetic
- Isoinertial
- Cybex, LIDO
- Air Force 6 ft incremental lift
Range of motion
- Goniometer
Temperature (oral, skin)
- Thermometer, temp probes
- Flexometer