Fyziologická zátěž pracovníků v lesním provozu

Monitoring fyziologických faktorů

Systém, který byl pořízen pro účely dlouhodobého výzkumu, dovoluje analýzu výše sledovaných fyziologických faktorů a jejich parametrů jako zpětné reakce organismu na jeho zatížení. Signály se snímají neinvazivně prostřednictvím senzorů na povrchu těla. V jednotlivých rádiových modulech se filtrují, zesilují, digitalizují a přes bluetooth jsou přenášeny do počítače. Data jsou zpracovávána speciálním softwarem a graficky zobrazována na monitoru.

Experimenty ukazují, že fyziologické faktory organismu se mohou intenzivně měnit v provozních podmínkách, které jsou často spojené s výskytem nepředvídatelných skutečností. Primárně snímanými faktory lidského organismu jsou srdeční frekvence, teplota kůže a na ni navazující aktivita potních žláz a napětí svalů.

Biosignály

Cíl výzkumu zpětných reakcí v lesním hospodářství se zaměřuje především na využití výsledků výzkumu pro praktické využití a možné zpřístupnění pro terapeutické použití v budoucnosti.

Všechny lidským tělem odváděné jevy se nazývají biosignály. Z nich odvozené funkční hodnoty se označují jako indikátory, parametry nebo ukazatele. Snímače mají za úkol různé biosignály přeměnit na elektrické veličiny, které je možné zpětně zpracovat na počítači speciálním softwarem.

Následně tak budou popsány nejdůležitější sledované fyziologické ukazatele pro zpětné reakce a jejich význam.

Srdeční puls

Počet úderů za minutu je primární ukazatel pro fyzickou aktivitu. Průměrný srdeční puls činí cca 72 úderů/min. Čím vyšší je spotřeba kyslíku srdce během zatížení organismu, tím vyšší je počet úderů. Zpětné informace musí být proto uzpůsobeny tak, aby ukazovaly, které kontrolní strategie vedou k přechodnému růstu srdečních úderů.

Reflexní tepové senzory jsou instalovány lesním dělníkům na spánky pod čelenku, odkud je signál snímán. Červené krvinky absorbují infračervené záření. Dobře prokrvené tkáně jsou ozařovány infračerveným zářením. Tak je dosaženo v odrážení popř. v transmisi světelného podílu minimální intenzity kolísání, která je způsobena proudícími červenými krvinkami. Toto kolísání je filtrováno a zpracováno.

Teplota

Nejčastějším příznakem potvrzujícím dosažení tělesného napětí je vnímání tepla, obzvláště v končetinách. Pocit tepla přichází krevním průtokem v kožních cévách zejména končetin a jeho příčinou je prokrvování-rozšiřování periferních cév.

Při zpětné vazbě teploty se musí brát na vědomí, že vztah mezi kožní teplotou a krevním oběhem není lineární. Teplota narůstá s krevním oběhem až do tělesné teploty 36–37 °C. Od tohoto bodu může tělesná teplota dále narůstat, aniž by se teplota kůže výrazně měnila. Bude-li na tento stropní efekt přihlíženo, může se zpětná vazba teploty používat jako spolehlivá, jednoduchá reakční proměnná změny periferního krevního toku.

Ve studiích je sledován přechod z klidu do zatížení růstem tělové teploty např. při emocionálním zrudnutí v obličeji, které je spojeno se silným subjektivním pocitem tepla; zde činí teplotní růst max. 1 °C, obvykle však jen desetiny stupně. Všeobecně probíhají teplotní změny relativně pomalu, tak aby na časovém rozlišení měřicího systému nevznikaly žádné zvláštní změny. Tento parametr je vhodný spíše k pozorování dlouhodobých procesů.

Teplota je snímána přes čidlo a zobrazené hodnoty jsou nezávislé na okolí. Aby došlo k minimálnímu pracovnímu omezování při práci, je čidlo fixováno pod čelenkou na spáncích.

Teplota na vnějším povrchu těla (kůži) se transformuje s pomocí polovodičového senzoru na napěťový signál.

Respirace

Dýchání slouží především k plynové výměně organismu (přijímání kyslíku, výdej oxidu uhličitého). Při tělesném zatížení organismu narůstá zřetelně dechová frekvence a objem dýchání.

S respiračními faktory je měřena amplituda křivky (dechový objem), dechová frekvence (počet dechů za minutu), poměr mezi výdechem, pauzou a nádechem a faktor zaoblení křivky ve srovnání k ideálnímu průběhu.

K měření se jako příslušenství používá dechový pás. Dechový pás se upíná kolem hrudníku nebo břicha a fixuje se do respiračního modulu. Modul musí na těle samostatně držet. Tímto je registrována dechová činnost: nadechováním osoby se zvyšuje napětí na dechovém pásu; vydechnutí je registrováno senzorem. Dechové aktivity jsou tak prezentovány ve formě aktuálního relativního napětí.

Pokud by se během měření základní nastavení pásu mělo měnit, musí se bezpodmínečně provádět rekalibrace, aby bylo dosaženo spolehlivých výsledků. Respirační signál ukazuje vychýlení dechového pásu v každém časovém bodu a odpovídá tak dechové křivce s přenos-ností 1 mm, při rozlišení 0,2 mm a rozsahem měření +/-10 cm. Respirační aktivita je prezentována ve formě dechové křivky, respirační amplituda udává rozdíl mezi maximem a minimem této dechové křivky a respirační frekvence vyšetřuje z dechové křivky dechovou frekvenci v rozsahu měření 60 dechů/min. při rozlišení 0,02 dechu/min.

Svalové napětí

Elektromyograf (EMG) je nejrozšířenější formou měření biofeedbacku. Využívá elektrod či jiných senzorů pro snímání povrchové svalové aktivity tím, že EMG upozorňuje na napětí ve svalu. Zaznamenává změnu elektrického potenciálu, ke které dochází při svalové aktivaci. Povrchové samolepící elektrody pro jednorázové použití jsou fixovány na odmaštěnou kůži. Povrchový EMG záznam poskytuje informace o průběhu rozdílů napětí na elektrodách umístěných na povrchu kůže a nepos-kytuje žádné další informace o elektrických aktivitách dalších přilehlých svalů.

Jednorázová elektroda je aplikovaná jako referenční. Další dvě jsou přilepeny ve stejném odstupu na konec svalu, aby bylo docíleno co možná nejvyššího potenciálního rozdílu. Při snímání povrchu EMG signálem se měří akční potenciál všech svalů pod elektrodami ve formě souhrnného potenciálů (napětí). Daný parametr odpovídá vyrovnané střední hodnotě naměřené hodnoty. EMG je velice náročným fyziologickým parametrem spojeným při neodborné aplikaci s řadou odchylek a chyb vznikajících např. elektrickým rušivým vlivem z okolí, mechanickými vlivy a dalšími. Na základě těchto skutečností je nutné spolupracovat s odborníky z lékařských oborů a závěrečné výsledky EMG brát jako orientační.

Pro krátký bezdrátový přenos signálu (bluetooth) z vysílacího modulu do notebooku (cca 15 m) jsou současná měření fyziologické zátěže prováděna především na operátorech harvestorů, řidičích traktorů a forwardérů. Notebook s radiovou pyramidou (přijímač signálu) umístěnou v USB portu, který zajišťuje přijímání signálu s následnou transformací dat, je umisťován do kabiny stroje. Tím je zajištěna nejkratší možná vzdálenost mezi přijímačem a pracovníkem a minimální riziko výpadku signálu.

Využití metody

Výsledky slouží jako další podpůrný prvek k analýze zátěže pracovníků a k sekundární analýze jejich pracovních zkušeností v lesním provozu. Tyto skutečnosti již není nutné analyzovat pouze na základě vzdělání a délky praxe, které nejsou vždy prioritní, ani na základě čistoty práce, která by měla vypovídat o zručnosti pracovníka.

Z výstupních výsledků je možné posuzovat zátěž pracovníků v různých výrobních podmínkách a v různých pracovních procesech. S ohledem na zkušenosti vědeckých pracovníků v oboru je zatím vycházeno především ze srovnávací metody, kdy výsledky stejných pracovníků jsou posuzovány v různých výrobních podmínkách či naopak nebo srovnávání zátěže pracovníků v lesním oboru s dalšími obory. Spolupráce s lékařským oborem umožňuje analyzovat riziko zátěže s ohledem na zdravotní rizika s ním spojená. Na druhou stranu je nutné zdůraznit, že i tyto výsledky jsou pouze orientační a nemohou tvořit hlavní zdroj informací k posuzování fyzické a psychické zátěže při práci v lese.

Konkrétní výsledky využití metody budou průběžně publikovány v Lesnické práci.

Poznatky v uvedeném článku vznikají řešením grantu NAZV (projekt č. QH91094).

Autoři:

doc. Ing. Jiří Dvořák, Ph.D.

Ing. Pavel Natov

Fakulta lesnická a dřevařská v Praze

Katedra lesní těžby

E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Foto: archiv Katedry lesní těžby FLD ČZU