Ergonomics — Determination of metabolic heat production

Specifies methods for determining the metabolic rate, but can also be used for other applications, e.g. for the assessment of working practices, the cost of specific jobs or sport activities, the total cost of activity, etc. Annexes A to G contain: classification of metabolic rate for kinds of activities, classification of metabolic rate by occupation, data for standard person, metabolic rate for body posture, type of work and body motion related to work speed, metabolic rate for typical activities, example of calculation of the average metabolic rate for a work cycle, examples of calculation of the metabolic rate based on measured data.

Ergonomie — Détermination de la production de chaleur métabolique

Le métabolisme énergétique, transformation d'énergie chimique potentielle en énergie thermique et en énergie mécanique, mesure le coût énergétique de la charge musculaire et constitue un indice quantitatif de l'activité. La connaissance du métabolisme énergétique est nécessaire à l'évaluation de la production de chaleur métabolique qui intervient dans le calcul du bilan thermique de l'organisme. La présente Norme internationale prescrit des méthodes visant à déterminer le métabolisme énergétique, elle peut cependant être également utilisée en vue d'autres applications: par exemple, l'évaluation des pratiques de travail, le coût de travaux ou d'activités sportives spécifiques, le coût global de l'activité etc.

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
19-Dec-1990
Withdrawal Date
19-Dec-1990
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Completion Date
22-Sep-2004
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ISO 8996:1990 - Ergonomics -- Determination of metabolic heat production
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ISO 8996:1990 - Ergonomie -- Détermination de la production de chaleur métabolique
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ISO 8996:1990 - Ergonomie -- Détermination de la production de chaleur métabolique
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Standards Content (Sample)

IS0
INTERNATIONAL
8996
STANDARD
First edition
1990-12-15
Determination of metabolic heat
Ergonomics -
production
Ergonomie - D&ermina tion de la production de chaleur mktabolique
Reference number
IS0 8996 : 1990 (E)

---------------------- Page: 1 ----------------------
lSO8996:1990 (E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through IS0 technical committees. Each member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all
matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for voting. Publication as an International Standard requires
approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard IS0 8996 was prepared by Technical Committee lSO/TC 159,
Ergonomics, Sub-Committee SC 5, Ergonomics of the physical environment.
Annexes A to G form an integral part of this International Standard.
0 IS0 1990
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii

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IS0 8996 : 1990 (El
Introduction
This International Standard is one of a series intended for use in the study of thermal
environments. It covers the evaluation of metabolic heat production by determining
the metabolic rate needed to evaluate comfort and thermal stress using the methods
given in this series of International Standards.
. . .
Ill

---------------------- Page: 3 ----------------------
This page intentionally left bJank

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INTERNATIONAL STANDARD IS0 8996 : 1990 (El
Determination of metabolic heat
Ergonomics -
production
of thti standards indicated below. Members of IEC and IS0
1 Scope
maintain registers of currently valid International Standards.
The metabolic rate, as a conversion of chemical into
I SO 7933 : 1989, Hot environments - Analytical determination
mechanical and thermal energy, measures the energetic cost of
muscular load and gives a numerical index of activity. A and interpretation of thermal stress using calculation of re-
quired sweat rate.
knowledge of metabolic rate is necessary to measure metabolic
heat production for the evaluation of human heat regulation.
IS0 9886 : - 11, Ergonomics - Evaluation of thermalstrain by
Specifying methods for determination metabolic rate, this In-
ternational Standard can also be used for other applications - physiological measurements .
for example: the assessment of working practices, the cost of
specific jobs or sport activities, the total cost of activity, etc.
3 Principle and accuracy
2 Normative references
Since most of the energy produced by an organism is con-
verted into thermal energy, the mechanical fraction - called
The following standards contain provisions which, through
the “useful work” (w) - can normally be neglected and the
reference in this text, constitute provisions of this International
metabolic heat production can be equated with the metabolic
Standard. At the time of publication, the editions indicated
rate (see IS0 7933).
were valid. All standards are subject to revision, and parties to
agreements based on this International Standard are encouraged
to investigate the possibility of applying the most recent editions Table 1 gives three approaches for determining metabolic rate.
Table 1 - Levels for the determination of the metabolic rate
Inspection of the work
Level Method Accuracy
place
I A - Classification Rough information Not necessary
according to kind where the risk of error
of activity is very great
B - Classification information on
according to technical equipment,
occupation work organization
II A - Use of tables of High error risk Time study necessary
group assessment
Accuracy: * 15 %
B - Use of estimation
tables for specific
activities
C - Use of heart rate Not necessary
under defined
conditions
III Measurement Risk of errors Time study necessary
within the limits
of the accuracy of
the measurement and
of the time study
Accuracy: & 5 %
I) To be published.

---------------------- Page: 5 ----------------------
IS0 8996 : 1990 (El
At level I, two methods are given for the estimation of metabolic metabolic rate, moderate metabolic rate, high metabolic rate,
very high metabolic rate). The examples given in annex A,
rate. Method A is a classification according to the kind of
table A.1, include short rest pauses and illustrate the classifi-
activity, method B is a classification according to occupation.
Both methods provide a rough estimate and there is considerable cation.
scope for error. This limits their accuracy considerably. At this
level an inspection of the work place is not necessary.
4.2 Table for the estimation of metabolic rate
At level II, using method A, the metabolic rate is determined by by occupations
adding the basal metabolic rate to the metabolic rate for body
posture, the metabolic rate for type of work and the metabolic Annex B, table B. 1 shows the metabolic rate for some different
rate for body motion related to work speed (tables of group occupations. The values are mean values for the whole working
assessment). Using method B the metabolic rate is determined time, but without considering longer rest pauses, for example,
by means of the tabulated values for various activities. The lunch time. Significant variation may arise due to differences in
possibility that errors may arise is high. A time study is technology, work elements, work organization, etc.
necessary to determine the metabolic rate of work which in-
volves a cycle of different activities. Using method C the
4.3 Tables for the es ti matio n of metabolic rate
metabolic rate is determined by measuring heart rate. This
task-components
bY
method for indirect determination of metabolic rate is based on
the relationship between oxygen uptake and heart rate under
The metabolic rate of a man at work may be estimated by
defined conditions.
adding its various components. An inspection of the work
At level Ill the metabolic rate is determined by direct measure- place is usually necessary for this purpose.
ment. A d etailed time study is necessary during measurement.
The meta bolic rate is analytically determined by adding the
The accuracy of each method is limited by several factors.
valu es of the following
When looking at a single person performing a task at one time
basal metabolic rate;
a)
the main factors can be described as follows.
- The accuracy values given in table 1 take these factors into the component for body posture;
NOTE b)
account.
the component for type of work;
cl
In the case of the tables, differences between the observers and
their level of training mainly influence the results. Using
the component for body motion related to work speed.
d)
method C of level II, the accuracy of the relationship between
oxygen uptake and heart rate because of existing other stress
The basal metabolic rate is the metabolic
rate of a person lying
factors, which cannot be neglected, must be taken into ac-
down at rest under defined conditions.
count.
The basal metabolic rate (BM) is a function of weight, height,
Cultural differences also influence the results. At level III, the
age and sex. As these factors have little influence on BM,
measurement accuracy (determination of gas volume and
values of 44 W/m2 for men and 41 W/m2 for women can be
oxygen fraction) will determine the degree of error.
used as a good approximation. In order to give comparable
ts - for example general values, the values in this International Standard refer to a stan-
In case of standardization of the resul
statement relating to work places - other factors sue as dard person, defined in annex C, table C.1.
-
individual variability
In annex D, table D.l gives the metabolic rate for body pos-
ture, table D.2 the metabolic rate for different types of work
- differences in work equipment
and table D.3 the metabolic rate for body motion related to
differences in work speed
work speed. Tables D.4 and D.5 give some examples of the use
differences in work technique of this method.
influence the possible accuracy of each method (see 4.6.2).
4.4 Table indicating the metabolic rate for
Thus the accuracy of the results and also the costs involved
typical activities
increase from level I to level Ill. Direct measurement gives the
most accurate values. As far as possible the most accurate
Values of metabolic rate may be obtained from annex
E,
method should be used.
table E. 1. These values are based on measurements.
4.5 Metabolic rate of a work cycle
4 Tables for the estimation of metabolic rate
To determine the overall metabolic rate of a work cycle it is
4.1 Classification of metabolic rate by kinds of
necessary to carry out a time and performance study which
activities
includes a detailed description of the work. This involves classi-
The metabolic rate can be estimated approximately using the fying each activity, and taking account of factors such as the
classification given in annex A. Here the metabolic rate for a duration of each activity, the distances walked, heights climbed,
given activity is classified into one of five classes (resting, low weights manipulated, the number of actions carried out, etc.
2

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IS0 8996 : 1990 (El
4.6.4 Influences of the length of rest periods
The metabolic rate for a work cycle can be determined
and work
from the metabolic rate of the respective activity and the
respective duration from the equation
Tables D.l to D.5 and table E.l (see 4.3 and 4.4) cannot be
.”
r1
applied to an intermittent sequence of short activities and
1
M=- Miti . . .
(1) longer rests because this leads to higher levels of metabolic
c
T
i= 1 rate. The limits are shown in figure ‘l where the hatched area
shows the region in which the tables (see 4.3 and 4.4) cannot
where
be used. Figure 1 only applies when the muscles are completely
relaxed during a rest period.
M is the average metabolic rate of the work cycle, in watts
per square metre;
Example I (see figure 1) shows a work rhythm of 8 min of
Mi is the metabolic rate of the respective activity, in watts
resting time to 1 min of working time. In this case the metabolic
per square metre;
rate tables (see 4.3 and 4.4) cannot be used. For activities
showing a proportion of working time within the white field, as
T is the duration, in seconds, of the considered work
shown in example 2, the tables can be used safely.
cycle ;
is the duration, in seconds. of the respective activity.
As an increase in the metabolic rate due to the Simonson Effect
ti
depends on the type of work and the muscle groups used,
Annex F gives an example.
further information on this problem is not given on account of
its complexity.
4.6 Requirements for the application of metabolic
rate tables
4.6.5 Interpolation of the values
Interpolation of metabolic rate values is possible. Where work-
4.6.1 Standardization of values
ing speeds differ from those given in the tables (see 4.3 and
4.4), conversion is only possible within a range of Ifr 25 % of
Values have been standardized with respect to the standard
the indicated speed.
person defined in annex C to allow a comparison of values from
different sources.
5 Measurement of metabolic rate
This is necessary for particular activities which require a move-
ment associated with the body weight, for example walking
5.1 Direct determination of metabolic rate
upwards or lifting weights.
The methods of measurement described below were checked
4.6.2 Variation of values
in many field studies and laboratory analyses; other methods
have to be verified by the collected data using this method.
The values indicated vary within certain limits due to the
influence of the following factors:
5.1 .I Methods of measurement
a) work technique;
The metabolic rate can be determined by two principal
b) work speed ; methods :
-
differences between the work equipment. partial method;
cl
-
integral method.
For the same work and under the same working conditions the
metabolic rate can vary from person to person by about IL 5 %.
The partial method shall be used for light and moderately heavy
work, the integral method shall be used for heavy work of short
For someone used to the activity, the variation is about 5 %
duration. Different methods have to be used for the following
under laboratory conditions. Under field conditions, i.e. when
reasons. In the case of light and moderately heavy work the
the activity to be measured is not exactly the same from test to
oxygen uptake reaches the oxygen requirement after a short
test, a variation up to 20 % or more can be expected.
period of work. The oxygen uptake reaches a steady state and
equals the oxygen requirement. In the case of heavy work,
4.6.3 Influence of climate oxygen requirement is above the long-term limit of aerobic
power and, in the case of very heavy work, above the maximal
aerobic power. During heavy work, oxygen uptake cannot
The metabolic rates given in this International Standard apply
to moderate thermal environments. In a hot or cold environ- reach oxygen requirement. The oxygen deficit is balanced after
work ceases. Thus, the measurement includes the working and
ment the metabolic rate may increase.
the subsequent resting period. The integral method should be
used for an oxygen consumption of more than 60 litres of
In hot conditions a maximum increase of 5 W/m to IO W/m2
may be expected due to increased heart rate and sweating. oxygen per hpur (60 I 02/h), equivalent to 1 litre of oxygen per
minute.
In cold conditions a maximum increase of up to 200 W/m2 may
be expected when shivering occurs. The wearing of heavy Figure 2 shows the procedure followed using the partial method.
The work begins first without collecting any expired air.
clothing will also increase metabolic rate.
3

---------------------- Page: 7 ----------------------
IS0 8996 .” 1990 (E)
12
IO
metabolic rate
8
6
4
2
5
Duration of work, min
Figure 1 - Domain of the increase in metabolic rate
02 deficit
02 debt repayment
Figure 2 - Measurement of metabolic rate using the partial method

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IS0 8996 : 1990 (El
Since the steady state is reached after 3 min to 5 min, the col- 51.2 Determination of metabolic rate from oxygen
lection of expired air starts, without interrupting the work, after consumption
about 5 min (preliminary period). The work continues for 5 min
to 10 min (main period). Gas collection, either complete - for Since the human body can only store very small amounts of
example with a Douglas bag - or regular sampled - for oxygen, it must be continuously taken up from the atmosphere
example with a gas meter, stops when work ceases. Thus a by respiration. Muscles can work for a short time without being
part has been removed from the “steady-state” of the work.
directly provided with oxygen (anaerobic work), but for longer
When using the partial method it is essential that the metabolic periods of work, oxidative metabolism is the major energy
rate during work be less than the long-term stress limit. source.
With the integral method (see figure 3), expired gas collection The metabolic rate can be determined, therefore, by measuring
is started immediately at the beginning of the work, and the oxygen consumption. The energetic equivalent (EE) for oxygen
work continues for a certain time, usually for not more than is used to convert oxygen consumption into metabolic rate.
2 min to 3 min (main period). At the end of the work the sub-
ject sits down, while the measurement continues until the The energetic equivalent depends on the type of metabolism
resting value is attained. During this recovery period, the
which is indicated by the respiratory quotient (RQ) [see equa-
oxygen debt incurred during the work is repaid. Since the tion (2)l. In the determination of the metabolic rate, the use of
measurement includes the working (main period) and sitting
a mean RQ of 0,85 and thereby of an energetic equivalent (EE)
(recovery period) activity, the metabolic rate needed for sitting of EE = 5,68 W.h/l O2 is often sufficient. In that case,
has to be subtracted from the measured value in order to obtain measurement of carbon dioxide production is not required. The
the metabolic rate related to work alone (see 5.1.4.2). maximum possible error is IL 3,5 %, but generally the error will
not exceed 1 %.
It is necessary to record the course of the work (time study) and
the frequency of repeated activities, etc., for the further evalu- Thus the metabolic rate can be determined from equations (2),
ation of the results and for the comparison of the metabolic rate
(3) and (4)
with data in the literature. Examples of the calculation of
metabolic rate are given in annex G.
EE = (0,23 RQ + 0,77) x 5,88 . . .
(2)
02 requirement
Maximal aerobic power
FA 02 deficit
02 debt repayment
Basal metabolic rate
Measurement
Main
Recovery
period period
Figure 3 - Measurement of metabolic rate using the integral method
5

---------------------- Page: 9 ----------------------
IS0 8996 :1990 (E)
g) fraction of oxygen in the expired air if determination of RQ
ko2
RQ = 7 . . .
(3)
is required;
v02
1
h) fraction of carbon dioxide in the expired air.
M = EE x Vo2 x - . . .
(4)
AD,
5.1.3.1 Calculation of the STPD reduction factor
where
The gas volume shall be related to t = 0 OC, p = 101,3 kPa
EE is the energetic equivalent, in watts hours per litre of
(normal pressure) for a dry gas (STPD conditions: Standard
oxygen ;
condition for Temperature OC, barometric Pressure 101,3 kPa,
Dry). As the collected air is saturated with water vapour (the
RQ is the respiratory quotient;
saturation pressure of which is a function of temperature) and
its temperature is determined by ambient temperature (ATPS
is the oxygen consumption, in litres of oxygen per
v02 conditions :
Atmospheric condition for Temperature and
hour;
barometric Pressure, Saturated), the reduction factorf can be
calculated from the following equation using the partial
is the carbon dioxide production, in litres of carbon
Vcoz
pressure of the water vapour (see table 2).
dioxrde per hour;
273 b - PH20)
M is the metabolic rate, in watts per square metre;
. . .
(5)
f
= (273 + t) 101,3
AD, is the body surface, in square metres, according to
where
Du Bois;
f is the STPD reduction factor;
0,202 x w,“,425 x H,of725
ADu =
p is the measured atmospheric pressure, in kilopascals;
where
is the partial pressure of the saturated water vapour,
PH20
Wb is the body weight, in kilograms;
in kilopascals (see table 2);
I-& is the body height, in metres.
t is the temperature of the expired air, in degrees Celsius,
measured in the gas-meter or assumed to be ambient
temperature when a Douglas bag is used.
5.1.3 Determination of oxygen uptake
If the collected expired air is heated up by the environment to a
It is necessary to measure or to record the following data to
temperature in excess of 37 OC, the pressure of the saturated
determine oxygen uptake :
water vapour at a temperature of 37 OC shall be used:
a) personal data: sex, weight, height, age;
t < 37 OC (see table 2)
b) method of measurement;
t > 37 OC PH20 = 6,27 kPa
c) duration of the measurement;
5.1.3.2 Calculation of the expiration volume for STPD
1) partial method: main period,
Vex STPD = V,,ATPS x f . . . (6)
2) integral method: main and subsequent period;
where
d) atmospheric pressure;
Vex STPD is the expiration volume, in litres, at STPD;
e) volume of air expired;
Vex ATPS is the expiration volume, in litres, at ATPS;
f) temperature of the expired air; f is as defined in 5.1.3.1.
Table 2 - Pressure of saturated water vapour (kPa) between IO OC and 37 OC
shown in steps of 1 OC
9
1 2 3 4 5 6 7 8
Temperature (OC) 0
I,23 I,40 I,50 I,60 I,70 I,82 I,94 2,06 2,20
IO I,31
3,36 3,56 3,78 4,00
20 2,34 2,49 2,64 2,81 2,98 3,17
- -
30 4,24 4,49 4,75 5,03 5,32 5,62 5,94 6,27

---------------------- Page: 10 ----------------------
IS0 8996 : 1990 (El
Calculation of the volume flow First the metabolic rate is derived as in the pa rtial and
5.1.3.3
then the following conversion is performed.
Vex STPD
* . .
tie, = (7)
T
V is the volume flow, in litres per hour;
ex
M is the metabolic rate, in watts per square metre;
T is the test duration in hours, i.e. the main period for the
Mp is the meta bolic rate, in per square metr
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE 8996
Première édition
1990-12-15
Ergonomie - Détermination de la production
de chaleur métabolique
Ergonomies - De termina tion of me tabolic hea t production
Numéro de référence
ISO 8996 : 1990 (FI

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 8996 : 1990 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales
requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8996 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 159,
Ergonomie, sous-comité SC 5, Ergonomie de l’environnement physique.
Les annexes A à G font partie intégrante de la présente Norme internationale.
0 ISO 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
internationale de normalisati on
Organisation
Case posta le 56 . CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 8996 : 1990 (FI
Introduction
L’ISO 8996 fait partie d’une série de Normes internationales destinées à être utilisées
pour l’étude des environnements thermiques. Elle concerne l’évaluation de la produc-
tion de chaleur métabolique au moyen de la détermination du métabolisme énergéti-
que, nécessaire pour évaluer le confort et la contrainte thermique par les méthodes
figurant dans cette série de normes.

---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 8996 : 1990 (FI
NORME INTERNATIONALE
Détermination de la production de chaleur
Ergonomie -
métabolique
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions
1 Domaine d’application
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les membres
Le métabolisme énergétique, transformation d’énergie chimi- de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes interna-
que potentielle en énergie thermique et en énergie mécanique, tionales en vigueur à un moment donné.
mesure le coût énergétique de la charge musculaire et constitue
un indice quantitatif de l’activité. La connaissance du métabo- ISO 7933 : 1989, Ambiances thermiques chaudes - Détermi-
lisme énergétique est nécessaire à l’évaluation de la production nation analytique et in terpré ta tion de la con train te thermique
de chaleur métabolique qui intervient dans le calcul du bilan fondées sur le calcul de la sudation requise.
La présente Norme internationale
thermique de l’organisme.
prescrit des méthodes visant à déterminer le métabolisme éner- ISO 9886 : - 11, Ergonomie - Évaluation de l’astrein te thermi-
gétique, elle peut cependant être également utilisée en vue que par mesures physiologiques.
d’autres applications : par exemple, l’évaluation des pratiques
de travail, le coût de travaux ou d’activités sportives spécifi-
ques, le coût global de l’activité etc.
3 Principes et précision
La majeure partie de l’énergie produite dans l’organisme deve-
2 Références normatives
nant de l’énergie thermique, il est généralement possible de
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par négliger la fraction mécanique, appelée «travail utile», et de
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
considérer la production de chaleur métabolique comme étant
tions valables pour la présente Norme internationale. Au égale au métabolisme énergétique (voir ISO 7933).
moment de la publication, les éditions indiquées étaient en
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties pre- Le tableau 1 indique trois manières de déterminer le métabo-
nantes des accords fondés sur la présente Norme internationale lisme énergétique.
Tableau 1 - Niveaux de détermination du métabolisme
Méthode Précision Étude du poste de travail
Niveau
I A- Classification en fonction Informations grossières avec risque Pas nécessaire
du type d’activité d’erreurs très important
B - Classification en fonction Information sur l’équipement
des professions technique et l’organisation du travail
Estimation du métabolisme
II A- Risque élevé d’erreurs Étude des temps nécessaire
à partir des composantes
de l’activité
Précision : 31 15 %
B - Utilisation de tableaux d’estimation
par activité type
C - Utilisation de la fréquence Pas nécessaire
cardiaque dans des conditions
définies
Ill Mesure Risque d’erreurs dans les limites Etude des temps nécessaire
de précision de la mesure et de
l’étude des temps
Précision: I!I 5 %
1) À publier.
1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 8996 : 1990 (FI
les plus précises. II est souhaitable d’utiliser le plus fréquem-
Le niveau I comprend deux méthodes d’estimation du métabo-
Iisme. La méthode A est une classification en fonction du type ment possible la mesure la plus précise.
d’activité et la méthode B une classification en fonction de la
profession. Les deux méthodes donnent une estimation gros-
sière sujette à une erreur importante. Ceci limite considérable- 4 Tableaux d’estimation du métabolisme
ment leur précision. Pour ce niveau, un examen du poste de
travail n’est pas nécessaire.
4.1 Classification du métabolisme par types
d’activités
Au niveau II, en utilisant la méthode A, le métabolisme est
déterminé en additionnant le métabolisme de base à un méta-
Le métabolisme peut être estimé approximativement au moyen
bolisme de posture, un métabolisme d’activité et un métabo-
de la classification donnée à l’annexe A. Le métabolisme de
lisme de déplacement en fonction de la vitesse (tableaux d’esti-
l’activité considérée est classé dans l’une des cinq classes
mation par les composantes). En utilisant la méthode B, le
(repos, métabolisme faible, métabolisme moyen, métabolisme
métabolisme est déterminé au moyen de valeurs classifiées
élevé, métabolisme très élevé). Les exemples donnés dans le
pour différentes activités-types. La possibilité d’erreurs est éle-
tableau A.1 de l’annexe A tiennent compte de courtes périodes
vée. Une analyse du travail est nécessaire pour déterminer le
de repos et illustrent ce classement.
métabolisme d’un travail qui implique une succession d’activi-
tés différentes. En utilisant la méthode C, le métabolisme est
4.2 Tableau d’estimation du métabolisme par
déterminé en mesurant la fréquence cardiaque. Cette méthode
professions
qui permet une détermination en direct du métabolisme est fon-
dée sur la relation entre la consommation d’oxygène et la fré-
Le tableau B.l de l’annexe B donne le métabolisme d’un certain
quence cardiaque dans des conditions définies.
nombre de professions différentes. Les valeurs sont des valeurs
moyennes pour toute la durée de travail mais ne tiennent pas
Au niveau Ill le métabolisme est déterminé par une mesure
compte de longues périodes de repos telles que, par exemple,
directe. Une étude détaillée des temps est nécessaire pendant
la durée du déjeuner. Un écart important provient des différen-
la mesure.
ces de technologie, d’outils de travail, de processus de travail,
La précision de chaque méthode est limitée par plusieurs fac-
teurs.
4.3 Tableaux d’estimation du métabolisme par les
composantes de l’activité
Lorsque l’on observe un individu en train d’exécuter une tâche,
il est possible de décrire les principaux facteurs suivants.
Le métabolisme d’un homme au travail peut être estimé en
additionnant les différentes composantes de celui-ci. Une
Les valeurs relatives à la précisio n i ndiquées au tableau 1
NOTE -
travail est habituellement
prennent ces facteurs en compte. étude du poste de nécessaire dans ce
cas.
En cas d’utilisation de tableaux, les différences existant entre
Le métabolisme est déterminé analytiquement en additionnant
les observateurs et leur niveau de formation influent pour une
les valeurs suivantes :
grande part sur les résultats. En utilisant la méthode C du
niveau II, il est nécessaire de tenir compte de la précision de la
a) métabolisme de base;
relation entre la consommation d’oxygène et la fréquence car-
diaque en raison de l’existence d’autres facteurs de contrainte
b) composante posturale;
qui ne peuvent être négligés.
c) composante d’activité;
Les résultats sont également influencés par les différences cul-
d) composante de déplacement du corps en fonction de la
turelles. Au niveau Ill, la précision de la mesure (détermination
vitesse.
du volume gazeux et de la teneur en oxygène) déterminera le
degré d’erreur.
Le métabolisme basa1 est le métabolisme d’une personne cou-
chée au repos dans des conditions définies.
Dans le cas d’une normalisation des résultats, d’autres facteurs
tels que:
Le métabolisme de base (MB) est fonction du poids, de la taille,
de l’âge et du sexe. Ces facteurs ont une influence faible; des
- la variabilité des individus,
valeurs de MB = 44 W/m2 (hommes) et de MB = 41 W/m2
- (femmes) peuvent donc être utilisées avec une bonne approxi-
les différences entre les outils de travail,
mation. Les valeurs données dans la présente Norme interna-
-
tionale se rapportent à une personne standard définie dans
les différences entre les vitesses de travail,
l’annexe C, tableau C.l afin de disposer de valeurs compa-
-
les différences entre les méthodes de travail
rables.
ont une incidence sur la précision susceptible d’être obtenue L’annexe D donne dans le tableau D.1 le métabolisme de pos-
ture, ‘dans le tableau D.2 le métabolisme pour différents types
avec chaque méthode (voir 4.62).
d’activité et dans le tableau 0.3 le métabolisme de déplacement
Ainsi, la précision des résultats et le coût impliqué augmentent en fonction de sa vitesse. Les tableaux D.4 et D.5 donnent des
utilisation de la méthode.
du niveau I au niveau Ill. Une mesure directe donne les valeurs exemples d’
I
2

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ISO 8996 : 1990 (FI
4.6 Conditions requises pour l’application des
4.4 Tableau indiquant le métabolisme des
tableaux d’évaluation du métabolisme
activités-types
Les valeurs du métabolisme peuvent être obtenues à partir du
4.6.1 Standardisation des valeurs
tableau E.l, annexe E. Ces valeurs sont basées sur des
mesures.
Les valeurs ont été standardisées en fonction de la personne de
référence définie à l’annexe C pour permettre une comparaison
4.5 Métabolisme d’un cycle de travail
des valeurs provenant de différentes sources.
Pour déterminer le métabolisme total d’un cycle de travail, il est
Ceci est nécessaire pour des activités particulières qui nécessi-
nécessaire d’effectuer une étude des temps et des performan-
tent un mouvement lié au poids du corps, tel que monter ou
ces comprenant une description détaillée du travail. Ceci impli-
soulever des charges.
que de classer chaque activité et de tenir compte de facteurs
tels que la durée de chaque activité, les distances parcourues,
les hauteurs montées, les charges manipulées, le nombre
4.6.2 Fluctuation des valeurs
d’actions effectuées etc. Le métabolisme pour le cycle de tra-
vail peut être déterminé à partir du métabolisme et de la durée
Les valeurs indiquées varient dans certaines limites en raison de
de chaque activité de la facon suivante:
,
l’influence des facteurs suivants :
a) technique de travail;
(1)
b) vitesse de travail ;

c) différences dans l’équipement de travail.
M est le métabolisme moyen pour le cycle de travail, en
Pour le même travail et dans les mêmes conditions de travail, le
watts par mètre carré ;
métabolisme peut varier d’une personne à une autre d’environ
est le métabolisme d’une activité, en watts par mètre
+ 5%.
Mi
carré ;
Pour une personne habituée au travail, la variation est d’environ
est la durée du cycle de travail considéré, en secondes;
T
5 % dans des conditions de laboratoire. Sur le terrain, c’est-
à-dire lorsque l’activité à mesurer n’est pas exactement la
est la durée de l’activité concernée, en secondes.
même d’un essai à l’autre, une variation de 20 % ou plus doit
L’annexe F donne un exemple. être prise en compte.
.-
E
métabolisme
du
6
Durée du travail, min
Domaine d’augmentation du métabolisme
Figure 1 -

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ISO 8996 : 1990 (FI
4.6.3 Influence du climat métabolisme. Les limites sont indiquées dans la figure 1 où la
partie hachurée indique la région dans laquelle les tableaux (voir
Les valeurs du métabolisme données dans la présente Norme 4.3 et 4.4) ne peuvent pas être utilisés. La figure 1 ne s’applique
internationale s’appliquent aux environnements thermiques
que lorsque les muscles sont complètement relâchés pendant la
modérés. Dans un environnement chaud ou froid le métabo- période de repos.
lisme peut augmenter.
L’exemple 1 (voir figure 1) présente une alternance de 1 min de
Dans des conditions chaudes, une augmentation de 5 W/m2 à travail avec 8 min de repos. Dans ce cas, les tableaux de méta-
10 W/m2 peut être attendue en raison de l’augmentation de la bolisme (voir 4.3 et 4.4) ne peuvent pas être utilisés. Pour des
fréquence cardiaque et de la sudation. activités présentant une proportion de durée de travail à I’inté-
rieur du domaine en blanc, comme indiqués dans l’exemple 2,
Dans des conditions froides, une augmentation maximale de les tableaux peuvent être utilisés sans risque.
200 W/m2 peut être attendue s’il y a des frissons.
Comme l’augmentation du métabolisme par l’effet Simonson
Le port de vête lments lourds augmentera également le métabo- dépend de la nature du travail et du groupe de muscles utilisé, il
Iisme. n’a pas été jugé utile de donner d’autres indications sur ce pro-
blème en raison de sa complexité.
4.6.4 Influen ce de la durée périodes de 4.6.5 Extrapolation des valeurs
et de travail
L’extrapolation des valeurs du métabolisme est possible. Lors-
Les tableaux D.1 à D.5 et le tableau E.l (voir 4.3 et 4.4) ne peu- que les vitesses de travail diffèrent de celles données dans les
vent pas être appliqués à une succession de courtes activités et tableaux (voir 4.3 et 4.41, une correction n’est possible que
de longs repos car ceci conduit à augmenter les niveaux de dans la limite de + 25 % de la vitesse indiquée.
VA Dette d’02
Paiement de la dette en 02
Figure 2 -
Mesure du métabolisme d’après la méthode partielle
4

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ISO 8996 : 1990 (FI
la dette en 02
min
Travail
l
Mesure
a
Période
Période
principale
Figure 3 - Mesure du métabolisme d’après la méthode intégrale
atteindre les besoins en oxygène. La dette en oxygène est
5 Mesure du métabolisme
payée après l’arrêt du travail. Donc la mesure comprend la
période de travail et la période de repos qui la suit. La méthode
5.1 Détermination directe du métabolisme
intégrale devrait être utilisée pour une consommation d’oxy-
gène de plus de 60 litres d’oxygène par heure (60 I 02/h) équi-
Les méthodes de mesure décrites ci-après ont été vérifiées par
valant à un litre d’oxygène par minute.
de nombreuses études in S?U et en laboratoires, les autres
méthodes doivent être vérifiées en se fondant sur les données
La figure 2 indique la procédure suivie en utilisant la méthode
recueillies par cette méthode.
partielle. Le travail commence d’abord sans recueillir l’air
expiré. Puisque l’état stable de consommation d’oxygène est
atteint après 3 min à 5 min, le recueil des gaz expirés com-
51.1 Méthodes de mesure
mence après environ 5 min (période préliminaire) sans inter-
rompre le travail. Le travail est poursuivi pour 5 min à 10 min
Le métabolisme peut être déterminé par deux méthodes:
(période principale). Le recueil du gaz soit dans sa totalité par
- exemple avec un sac de Douglas, soit par des prélèvements
méthode partielle ;
réguliers. par exemple avec un compteur à gaz est arrêté lors-
- que le travail est arrêté. De telle sorte une partie de «l’état sta-
méthode intégrale.
ble» du travail a été supprimée. Pour utiliser la méthode par-
tielle, il est essentiel que le métabolisme pendant le travail soit
La méthode partielle est à utiliser en cas de travail léger ou
inférieur à la limite d’endurance.
mod&& La méthode intégrale est à utiliser pour un travail lourd
de courte durée. Des méthodes différentes doivent être utili-
Avec la méthode intégrale (voir figure 31, le recueil du gaz
sées pour les raisons suivantes. En cas de travail léger ou
expiré commence immédiatement au début du travail et ce tra-
modéré, la consommation en oxygène est égale aux besoins en
vail est poursuivi pendant un certain temps, habituellement pas
oxygène peu de temps après le début du travail. La consomma-
plus de 2 min à 3 min (période principale). À la fin du travail, le
tion en oxygène atteint un état stable égal aux besoins en oxy-
sujet s’assoit pendant que les mesures continuent jusqu’à ce
gène. En cas de travail lourd, les besoins en oxygène sont supé-
que la valeur au repos soit atteinte. Pendant cette période de
rieurs à la limite à long terme de la capacité aérobie et, en cas de
récupération, la dette d’oxygène contractée pendant le travail
travail très lourd, supérieurs à la capacité aérobie maximale.
est restituée. Puisque la mesure comprend l’activité en travail
Pendant le travail, la consommation en oxygène ne peut pas
5

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ISO 8996 : 1990 (FI
(période principale) et l’activité en position assise (période de FVb étant le poids du corps, en kilogrammes,
récupération) le métabolisme correspondant à la position assise
étant la taille, en mètres.
doit être retranché de la valeur mesurée pour obtenir le métabo-
Hb
lisme relatif au travail seul (voir 5.1.4.2).
5.1.3 Détermination de la consommation d’oxygène
En vue d’une future évaluation des résultats et d’une comparai-
son de la consommation d’oxygène avec les données de la litté-
II est nécessaire de mesurer ou d’enregistrer les données sui-
rature, il est nécessaire d’enregistrer le déroulement du travail
vantes pour déterminer la consommation d’oxygène :
(étude des temps) et la fréquence des phases d’activité répéti-
tives.
données personnelles : sexe, poids, taille, âge;
a)
méthode de mesure ;
b)
5.1.2 Détermination du métabolisme à partir de la
consommation d’oxygène
c) durée de la mesure;
Puisque le corps humain ne peut stocker que de très petites
1) méthode partielle : période principale;
quantités d’oxygène, celui-ci doit être prélevé de facon conti-
,
nue dans l’atmosphère par la respiration. Les mucles peuvent
2) méthode intégrale: période principale et période de
travailler pendant une courte période sans recevoir directement
récupération ;
de l’oxygène (travail anaérobie), mais pour de longues périodes
de travail, le métabolisme par oxydation est la principale source
d) pression atmosphérique;
d’énergie.
e) volume de l’air expiré;
Le métabolisme peut donc être déterminé en mesurant la con-
f) température de l’air expiré;
sommation d’oxygène. L’équivalent énergétique (EE) pour
l’oxygène est utilisé pour transformer les valeurs de la consom-
g) teneur en oxygène de l’air expiré, s’il est nécessaire de
mation d’oxygène en métabolismes énergétiques.
déterminer RQ.
L’équivalent énergétique dépend du type de métabolisme qui
h) teneur en dioxyde de carbone de l’air expiré.
est indiqué par le quotient respiratoire (RQ) [voir l’équation (2)l.
Dans la détermination du métabolisme, l’utilisation d’une valeur
moyenne RQ = 0,85 et par conséquent d’un équivalent éner-
5.1.3.1 Calcul du facteur de réduction STPD
gétique (EE) de EE = 5,68 Wmh/l O2 est souvent suffisante.
Dans ce cas, il n’est pas nécessaire de mesurer la production de Le volume gazeux doit être rapporté à t = 0 OC, p = 101,3 kPa
(pression normale) pour un gaz sec (conditions STPD: Stan-
gaz carbonique. L’erreur maximale possible est de + 3,5 %,
condition
mais généralement l’erreur n’excède pas 1 %. dard for Temperature 0 OC , Barometric Pressure
101,3 kPa, Dry). Comme l’air expiré est saturé de vapeur d’eau
(dont la pression de saturation est fonction de la température)
Ainsi, le métabolisme peut être déterminé par les équations (2),
et sa température déterminée à température ambiante (condi-
(3) et (4)
tions ATPS : Atmospheric condition for Temperature and Baro-
metric Pressure, Saturated), le facteur de réductionfpeut être
EE = (0,23 RQ + 0,77) x 588 . . . (2)
calculé d’après l’équation (5) en utilisant la pression partielle de
ho, vapeur d’eau (voir tableau 2).
RQ = -
. . . (*3)
. .
vo2
273 (P - PH20)
=--
. . .
f (5)
M = EE x Vo2 x
. . . (4)
(273 + t) 101,3
ADu


f est le facteur de réduction (STPD);
EE est l’équivalent énergétique, en watts heures par litre
d’oxygène;
p est la pression atmosphérique mesurée, en kilopascals;
RQ est le quotient respiratoire;
pH20 est la pression partielle de la vapeur d’eau saturée, en
kilopascals, (voir tableau 2) ;
est la consommation d’oxygène en litres d’oxygène
io2
par heure;
t est la température de l’air expiré, en degrés Celsius,
.
mesurée dans le compteur à gaz ou supposée être la tempé-
est la production de dioxyde de carbone, en litres de
ho2
rature ambiante en cas d’utilisation d’un sac de Douglas.
dioxyde de carbone par heure;
Si l’air expiré recueilli est chauffé par l’environnement à une
M est le métabolisme, en watts par mètre carré;
température supérieure à 37 OC, la pression de la vapeur d’eau
saturée à une température de 37 OC doit être utilisée:
AD, est la surface du corps, en mètres carrés, d’après Du
Bois :
t < 37 OC (voir tableau 2)
0,202 x wbor425 x H,ot725
t > 37 OC pH20 = 6,27 kPa
AD, =
6

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ISO 8996 : 1990 (FI
Tableau 2 - Pression de la vapeur d’eau saturée (kPa) entre 10 OC et 37 OC par échelons de 1 OC
Température (OC) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 1,23 1,31 1,40 1,50 1,60 1,70 1,82 1,94 2,06 2,20
20 2,34 2,49 2,64 2,81 2,98 3,17 3,36 3,56 3,78 4,00
30 4,24 4,49 4,75 5,03 5,32 5,62 5,94 6,27 - -
.
5.1.3.2 Calcul du volume expiratoire pour les conditions STPD l . .
= tic, [(l - Fo2 - Fco2)0,265 - Fo21 (10)
vo2
.
3
Vex STPD = Ve,ATPS x f . . .
(6) = yé, [Fco2 - (1 - Fo2 - Fco2) 0,380 x 10 - 1
vco2
. . . (11)

5.1.4 Calcul du métabolisme
Vex STPD est le volume expiratoire, en litres, à STPD;
Vex ATPS est le volume expiratoire, en litres, à ATPS;
5.1.4.1 Méthode partielle
f est défini en 5.1.3.1.
Le métabolisme est déterminé à partir de la consommation
d’oxygène et de l’équivalent énergétique en utilisant I’équa-
tion (4).
5.1.3.3 Calcul du débit volumique
Vex STPD
5.1.4.2 Méthode intégrale
ti& = . . .
(7)
T
Le calcul suivant doit être effectué en utilisant la méthode inté-
grale car seule la différence entre le métabolisme total mesuré

et le métabolisme connu pour l’activité au cours de la période
V ex est le débit volumique, en litres par heure; de récupération, c’est-à-dire en position assise, peut être rap-
portée à la période de travail.
T est la durée de l’essai, en heures, c’est-à-dire la période
principale pour la méthode partielle, ou encore la période
Dans un premier temps, le métabolisme est déduit comme dans
principale et la période de récupération pour la méthode
la méthode partielle puis la correction suivante est effectuée:
intégrale.
.
(12)
5.1.3.4 Calcul de la consommation d’oxygène

tio2 = v,, x (0,209 - Fo2’ . . . (8)
M est le métabolisme, en watts par mètre carré;

Mp est le métabolisme, en Watts par mètre carré, pour la
est la consommation d’oxygène, en litres d’oxygène
vo2
méthode partielle ;
par heure;
est le métabolisme, en watts par mètre carré, en posi-
Ma
est la teneur en oxygène de l’air expiré.
Fo2
tion assise ;
est la durée de la période principale, en minutes;
5.1.3.5 Calcul de la production de dioxyde de carbone
4n
.
tr est la durée de la période de récupération, en minutes.
. . .
Vex x (Fco2 - 0,000 3) (9)
ho2 =

5.2 Estimation du métabolisme par la mesure
de la fréquence cardiaque
est la production de dioxyde de carbone, en litres de
ko2
dioxyde de carbone par heure;
Dans le cas de travail dynamique mettant en jeu des groupes
musculaires importants avec un travail musculaire statique fai-
est la ten&r en dioxyde de carbone de l’air expiré.
eo2
ble et en l’absence de contrainte thermique et de charge men-
tale, le métabolisme peut être estimé en mesurant la fréquence
cardiaque pendant le travail. Sous réserve des restrictions men-
5.1.3.6 L’effet de contraction du volume expiré
tionnées ci-dessus, cette méthode peut être plus précise que
Les volumes inspiré et expiré ne sont pas égaux si RQ # 1. La les méthodes d’estimation du niveau I et du niveau II (voir
contraction peut être prise en considération en utilisant les tableau 1) mais est moins compliquée que la mesure de la con-
équations (10) et (Il).
sommation d’oxygène qui donne les résultats les plus précis.

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ISO 8996 : 1990 (FI
La fréquence cardiaque peut être enregistrée de facon conti- 5.3 Relation entre fréquence cardiaque
nue, par exemple par l’utilisation d’équipements télé’métriques
et métabolisme
ou, avec une diminution supplémentaire de la précision, mesu-
rée manuellement en comptant les pulsations artérielles (voir
La relation entre la fréquence cardiaque et le métabolisme peut
I’ISO 9886).
être mesurée par l’enregistrement de la fréquence cardiaque à
différents paliers d’un effort musculaire défini. Au cours d’un
considérée comme
La fréquence cardiaque totale peut être
travail musculaire dynamique sont mesurés, à différents paliers
étant la somme de plusieurs composantes
de l’effort, la fréquence cardiaque et la consommation d’oxy-
gène correspondante ou le travail physique effectué. En raison
HRoH = HRo + AHR, + AHR, + AHRr +
de l’influence du type d’effort (cycloergomètre, ((step test»,
. . . (13)
tapis roulant), de l’ordre et de la durée des paliers d’effort sur
nHRN + AHR,
les deux paramètres, il est nécessaire d’utiliser une procédure
d’épreuve standardisée.
HRo est la fréquence cardiaque en battements par minute En général, la linéarité subsiste dans l’intervalle
ambiance thermique neutre (M = MB)
au repos en
-
supérieur à 120 ba ttements par minute (bpm), car la
AHR, est l’élévation de fréquence cardiaque en batte- composante neurogène peut alors être négligée;
ments par minute liée au travail musculaire dynamique en
-
inférieur à 20 bpm à la fréquence cardiaque maximale
ambiance thermique neutre;
du sujet car au-delà de cette valeur la fréquence cardiaque à
AHR, est l’élévation de fréque nce cardiaque en bat-te- tendance à plafonner. La fréquence cardiaque maximale
aux efforts statiques développés; individuelle peut être estimée à 200 moins l’âge de la per-
ments par minute due
sonne.
AHRr est l’élévation de fréquence cardiaque en batte-
ments à la contrainte thermique; Par régression sur les couples dans cet intervalle, on peut déter-
par minute due
miner les coefficients HR, et RM de l’équation
AHR, est l’élévation de fréquence cardiaque en batte-
ments par minute due à la charge mentale; HR = HR,+ RM(M- MB) . . . (14)
AHR, est la composante résiduelle de fréquence cardia- où
que en battements par minute, due par exemple aux effets
respiratoires. . M est le métabolisme, en watts par mètre carré;
La composante statique AHR, dépend du rapport entre la MB est le métabolisme de base, en watts par mètre carré;
force utilisée et la force maximale volontaire du groupe muscu-
laire utilisé. La composante thermique AHRr est discutée dans RM est l’accroissement de la fréquence cardiaque par
unité
une norme de la même série (voir I’ISO 7933). de métabolisme;
allon-
La fréquence cardiaque moyenne HRA, peut être calculée sur HRo est la fréquence cardiaque au repos, en position
des intervalles de temps déterminés, par exemple 1 min, aux gée sur le ventre, dans des conditions thermique neu tres.
différentes phases de travail ou sur toute la journée de travail.
La transformation de l’équation (14) en
Des relations linéaires existent entre métabolisme et fréquence
cardiaque si le travail est purement dynamique et implique des /M = l/RMm(HR - HR,) + MB . . . (15)
groupes musculaires importants et si l’ambiance thermique est
e la relation
neutre par rapport au métabolisme considéré. indiqu exis tant entre la f réquence cardiaque mesu-
rée et le méta bolis me.
En présence de charge thermique importante, de travail muscu-
laire statique, de travail dynamique mettant en jeu de petits Avec une précision encore moin dre, une estimation grossière
groupes musculaires et/ou de charges mentales, la pente et la peut être calculée a u moye n de:
forme de la relation fréquence cardiaque-métabolisme peuvent
changer. M = 4,0mHR-255
8

---------------------- Page: 12 ----------------------
60 8996 : 1990 (FI
Annexe A
(normative)
Classification du métabolisme par type d’activité
Tableau A.1
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE 8996
Première édition
1990-12-15
Ergonomie - Détermination de la production
de chaleur métabolique
Ergonomies - De termina tion of me tabolic hea t production
Numéro de référence
ISO 8996 : 1990 (FI

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 8996 : 1990 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales
requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8996 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 159,
Ergonomie, sous-comité SC 5, Ergonomie de l’environnement physique.
Les annexes A à G font partie intégrante de la présente Norme internationale.
0 ISO 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
internationale de normalisati on
Organisation
Case posta le 56 . CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii

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ISO 8996 : 1990 (FI
Introduction
L’ISO 8996 fait partie d’une série de Normes internationales destinées à être utilisées
pour l’étude des environnements thermiques. Elle concerne l’évaluation de la produc-
tion de chaleur métabolique au moyen de la détermination du métabolisme énergéti-
que, nécessaire pour évaluer le confort et la contrainte thermique par les méthodes
figurant dans cette série de normes.

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Page blanche

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ISO 8996 : 1990 (FI
NORME INTERNATIONALE
Détermination de la production de chaleur
Ergonomie -
métabolique
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions
1 Domaine d’application
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les membres
Le métabolisme énergétique, transformation d’énergie chimi- de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes interna-
que potentielle en énergie thermique et en énergie mécanique, tionales en vigueur à un moment donné.
mesure le coût énergétique de la charge musculaire et constitue
un indice quantitatif de l’activité. La connaissance du métabo- ISO 7933 : 1989, Ambiances thermiques chaudes - Détermi-
lisme énergétique est nécessaire à l’évaluation de la production nation analytique et in terpré ta tion de la con train te thermique
de chaleur métabolique qui intervient dans le calcul du bilan fondées sur le calcul de la sudation requise.
La présente Norme internationale
thermique de l’organisme.
prescrit des méthodes visant à déterminer le métabolisme éner- ISO 9886 : - 11, Ergonomie - Évaluation de l’astrein te thermi-
gétique, elle peut cependant être également utilisée en vue que par mesures physiologiques.
d’autres applications : par exemple, l’évaluation des pratiques
de travail, le coût de travaux ou d’activités sportives spécifi-
ques, le coût global de l’activité etc.
3 Principes et précision
La majeure partie de l’énergie produite dans l’organisme deve-
2 Références normatives
nant de l’énergie thermique, il est généralement possible de
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par négliger la fraction mécanique, appelée «travail utile», et de
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
considérer la production de chaleur métabolique comme étant
tions valables pour la présente Norme internationale. Au égale au métabolisme énergétique (voir ISO 7933).
moment de la publication, les éditions indiquées étaient en
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties pre- Le tableau 1 indique trois manières de déterminer le métabo-
nantes des accords fondés sur la présente Norme internationale lisme énergétique.
Tableau 1 - Niveaux de détermination du métabolisme
Méthode Précision Étude du poste de travail
Niveau
I A- Classification en fonction Informations grossières avec risque Pas nécessaire
du type d’activité d’erreurs très important
B - Classification en fonction Information sur l’équipement
des professions technique et l’organisation du travail
Estimation du métabolisme
II A- Risque élevé d’erreurs Étude des temps nécessaire
à partir des composantes
de l’activité
Précision : 31 15 %
B - Utilisation de tableaux d’estimation
par activité type
C - Utilisation de la fréquence Pas nécessaire
cardiaque dans des conditions
définies
Ill Mesure Risque d’erreurs dans les limites Etude des temps nécessaire
de précision de la mesure et de
l’étude des temps
Précision: I!I 5 %
1) À publier.
1

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ISO 8996 : 1990 (FI
les plus précises. II est souhaitable d’utiliser le plus fréquem-
Le niveau I comprend deux méthodes d’estimation du métabo-
Iisme. La méthode A est une classification en fonction du type ment possible la mesure la plus précise.
d’activité et la méthode B une classification en fonction de la
profession. Les deux méthodes donnent une estimation gros-
sière sujette à une erreur importante. Ceci limite considérable- 4 Tableaux d’estimation du métabolisme
ment leur précision. Pour ce niveau, un examen du poste de
travail n’est pas nécessaire.
4.1 Classification du métabolisme par types
d’activités
Au niveau II, en utilisant la méthode A, le métabolisme est
déterminé en additionnant le métabolisme de base à un méta-
Le métabolisme peut être estimé approximativement au moyen
bolisme de posture, un métabolisme d’activité et un métabo-
de la classification donnée à l’annexe A. Le métabolisme de
lisme de déplacement en fonction de la vitesse (tableaux d’esti-
l’activité considérée est classé dans l’une des cinq classes
mation par les composantes). En utilisant la méthode B, le
(repos, métabolisme faible, métabolisme moyen, métabolisme
métabolisme est déterminé au moyen de valeurs classifiées
élevé, métabolisme très élevé). Les exemples donnés dans le
pour différentes activités-types. La possibilité d’erreurs est éle-
tableau A.1 de l’annexe A tiennent compte de courtes périodes
vée. Une analyse du travail est nécessaire pour déterminer le
de repos et illustrent ce classement.
métabolisme d’un travail qui implique une succession d’activi-
tés différentes. En utilisant la méthode C, le métabolisme est
4.2 Tableau d’estimation du métabolisme par
déterminé en mesurant la fréquence cardiaque. Cette méthode
professions
qui permet une détermination en direct du métabolisme est fon-
dée sur la relation entre la consommation d’oxygène et la fré-
Le tableau B.l de l’annexe B donne le métabolisme d’un certain
quence cardiaque dans des conditions définies.
nombre de professions différentes. Les valeurs sont des valeurs
moyennes pour toute la durée de travail mais ne tiennent pas
Au niveau Ill le métabolisme est déterminé par une mesure
compte de longues périodes de repos telles que, par exemple,
directe. Une étude détaillée des temps est nécessaire pendant
la durée du déjeuner. Un écart important provient des différen-
la mesure.
ces de technologie, d’outils de travail, de processus de travail,
La précision de chaque méthode est limitée par plusieurs fac-
teurs.
4.3 Tableaux d’estimation du métabolisme par les
composantes de l’activité
Lorsque l’on observe un individu en train d’exécuter une tâche,
il est possible de décrire les principaux facteurs suivants.
Le métabolisme d’un homme au travail peut être estimé en
additionnant les différentes composantes de celui-ci. Une
Les valeurs relatives à la précisio n i ndiquées au tableau 1
NOTE -
travail est habituellement
prennent ces facteurs en compte. étude du poste de nécessaire dans ce
cas.
En cas d’utilisation de tableaux, les différences existant entre
Le métabolisme est déterminé analytiquement en additionnant
les observateurs et leur niveau de formation influent pour une
les valeurs suivantes :
grande part sur les résultats. En utilisant la méthode C du
niveau II, il est nécessaire de tenir compte de la précision de la
a) métabolisme de base;
relation entre la consommation d’oxygène et la fréquence car-
diaque en raison de l’existence d’autres facteurs de contrainte
b) composante posturale;
qui ne peuvent être négligés.
c) composante d’activité;
Les résultats sont également influencés par les différences cul-
d) composante de déplacement du corps en fonction de la
turelles. Au niveau Ill, la précision de la mesure (détermination
vitesse.
du volume gazeux et de la teneur en oxygène) déterminera le
degré d’erreur.
Le métabolisme basa1 est le métabolisme d’une personne cou-
chée au repos dans des conditions définies.
Dans le cas d’une normalisation des résultats, d’autres facteurs
tels que:
Le métabolisme de base (MB) est fonction du poids, de la taille,
de l’âge et du sexe. Ces facteurs ont une influence faible; des
- la variabilité des individus,
valeurs de MB = 44 W/m2 (hommes) et de MB = 41 W/m2
- (femmes) peuvent donc être utilisées avec une bonne approxi-
les différences entre les outils de travail,
mation. Les valeurs données dans la présente Norme interna-
-
tionale se rapportent à une personne standard définie dans
les différences entre les vitesses de travail,
l’annexe C, tableau C.l afin de disposer de valeurs compa-
-
les différences entre les méthodes de travail
rables.
ont une incidence sur la précision susceptible d’être obtenue L’annexe D donne dans le tableau D.1 le métabolisme de pos-
ture, ‘dans le tableau D.2 le métabolisme pour différents types
avec chaque méthode (voir 4.62).
d’activité et dans le tableau 0.3 le métabolisme de déplacement
Ainsi, la précision des résultats et le coût impliqué augmentent en fonction de sa vitesse. Les tableaux D.4 et D.5 donnent des
utilisation de la méthode.
du niveau I au niveau Ill. Une mesure directe donne les valeurs exemples d’
I
2

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ISO 8996 : 1990 (FI
4.6 Conditions requises pour l’application des
4.4 Tableau indiquant le métabolisme des
tableaux d’évaluation du métabolisme
activités-types
Les valeurs du métabolisme peuvent être obtenues à partir du
4.6.1 Standardisation des valeurs
tableau E.l, annexe E. Ces valeurs sont basées sur des
mesures.
Les valeurs ont été standardisées en fonction de la personne de
référence définie à l’annexe C pour permettre une comparaison
4.5 Métabolisme d’un cycle de travail
des valeurs provenant de différentes sources.
Pour déterminer le métabolisme total d’un cycle de travail, il est
Ceci est nécessaire pour des activités particulières qui nécessi-
nécessaire d’effectuer une étude des temps et des performan-
tent un mouvement lié au poids du corps, tel que monter ou
ces comprenant une description détaillée du travail. Ceci impli-
soulever des charges.
que de classer chaque activité et de tenir compte de facteurs
tels que la durée de chaque activité, les distances parcourues,
les hauteurs montées, les charges manipulées, le nombre
4.6.2 Fluctuation des valeurs
d’actions effectuées etc. Le métabolisme pour le cycle de tra-
vail peut être déterminé à partir du métabolisme et de la durée
Les valeurs indiquées varient dans certaines limites en raison de
de chaque activité de la facon suivante:
,
l’influence des facteurs suivants :
a) technique de travail;
(1)
b) vitesse de travail ;

c) différences dans l’équipement de travail.
M est le métabolisme moyen pour le cycle de travail, en
Pour le même travail et dans les mêmes conditions de travail, le
watts par mètre carré ;
métabolisme peut varier d’une personne à une autre d’environ
est le métabolisme d’une activité, en watts par mètre
+ 5%.
Mi
carré ;
Pour une personne habituée au travail, la variation est d’environ
est la durée du cycle de travail considéré, en secondes;
T
5 % dans des conditions de laboratoire. Sur le terrain, c’est-
à-dire lorsque l’activité à mesurer n’est pas exactement la
est la durée de l’activité concernée, en secondes.
même d’un essai à l’autre, une variation de 20 % ou plus doit
L’annexe F donne un exemple. être prise en compte.
.-
E
métabolisme
du
6
Durée du travail, min
Domaine d’augmentation du métabolisme
Figure 1 -

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ISO 8996 : 1990 (FI
4.6.3 Influence du climat métabolisme. Les limites sont indiquées dans la figure 1 où la
partie hachurée indique la région dans laquelle les tableaux (voir
Les valeurs du métabolisme données dans la présente Norme 4.3 et 4.4) ne peuvent pas être utilisés. La figure 1 ne s’applique
internationale s’appliquent aux environnements thermiques
que lorsque les muscles sont complètement relâchés pendant la
modérés. Dans un environnement chaud ou froid le métabo- période de repos.
lisme peut augmenter.
L’exemple 1 (voir figure 1) présente une alternance de 1 min de
Dans des conditions chaudes, une augmentation de 5 W/m2 à travail avec 8 min de repos. Dans ce cas, les tableaux de méta-
10 W/m2 peut être attendue en raison de l’augmentation de la bolisme (voir 4.3 et 4.4) ne peuvent pas être utilisés. Pour des
fréquence cardiaque et de la sudation. activités présentant une proportion de durée de travail à I’inté-
rieur du domaine en blanc, comme indiqués dans l’exemple 2,
Dans des conditions froides, une augmentation maximale de les tableaux peuvent être utilisés sans risque.
200 W/m2 peut être attendue s’il y a des frissons.
Comme l’augmentation du métabolisme par l’effet Simonson
Le port de vête lments lourds augmentera également le métabo- dépend de la nature du travail et du groupe de muscles utilisé, il
Iisme. n’a pas été jugé utile de donner d’autres indications sur ce pro-
blème en raison de sa complexité.
4.6.4 Influen ce de la durée périodes de 4.6.5 Extrapolation des valeurs
et de travail
L’extrapolation des valeurs du métabolisme est possible. Lors-
Les tableaux D.1 à D.5 et le tableau E.l (voir 4.3 et 4.4) ne peu- que les vitesses de travail diffèrent de celles données dans les
vent pas être appliqués à une succession de courtes activités et tableaux (voir 4.3 et 4.41, une correction n’est possible que
de longs repos car ceci conduit à augmenter les niveaux de dans la limite de + 25 % de la vitesse indiquée.
VA Dette d’02
Paiement de la dette en 02
Figure 2 -
Mesure du métabolisme d’après la méthode partielle
4

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ISO 8996 : 1990 (FI
la dette en 02
min
Travail
l
Mesure
a
Période
Période
principale
Figure 3 - Mesure du métabolisme d’après la méthode intégrale
atteindre les besoins en oxygène. La dette en oxygène est
5 Mesure du métabolisme
payée après l’arrêt du travail. Donc la mesure comprend la
période de travail et la période de repos qui la suit. La méthode
5.1 Détermination directe du métabolisme
intégrale devrait être utilisée pour une consommation d’oxy-
gène de plus de 60 litres d’oxygène par heure (60 I 02/h) équi-
Les méthodes de mesure décrites ci-après ont été vérifiées par
valant à un litre d’oxygène par minute.
de nombreuses études in S?U et en laboratoires, les autres
méthodes doivent être vérifiées en se fondant sur les données
La figure 2 indique la procédure suivie en utilisant la méthode
recueillies par cette méthode.
partielle. Le travail commence d’abord sans recueillir l’air
expiré. Puisque l’état stable de consommation d’oxygène est
atteint après 3 min à 5 min, le recueil des gaz expirés com-
51.1 Méthodes de mesure
mence après environ 5 min (période préliminaire) sans inter-
rompre le travail. Le travail est poursuivi pour 5 min à 10 min
Le métabolisme peut être déterminé par deux méthodes:
(période principale). Le recueil du gaz soit dans sa totalité par
- exemple avec un sac de Douglas, soit par des prélèvements
méthode partielle ;
réguliers. par exemple avec un compteur à gaz est arrêté lors-
- que le travail est arrêté. De telle sorte une partie de «l’état sta-
méthode intégrale.
ble» du travail a été supprimée. Pour utiliser la méthode par-
tielle, il est essentiel que le métabolisme pendant le travail soit
La méthode partielle est à utiliser en cas de travail léger ou
inférieur à la limite d’endurance.
mod&& La méthode intégrale est à utiliser pour un travail lourd
de courte durée. Des méthodes différentes doivent être utili-
Avec la méthode intégrale (voir figure 31, le recueil du gaz
sées pour les raisons suivantes. En cas de travail léger ou
expiré commence immédiatement au début du travail et ce tra-
modéré, la consommation en oxygène est égale aux besoins en
vail est poursuivi pendant un certain temps, habituellement pas
oxygène peu de temps après le début du travail. La consomma-
plus de 2 min à 3 min (période principale). À la fin du travail, le
tion en oxygène atteint un état stable égal aux besoins en oxy-
sujet s’assoit pendant que les mesures continuent jusqu’à ce
gène. En cas de travail lourd, les besoins en oxygène sont supé-
que la valeur au repos soit atteinte. Pendant cette période de
rieurs à la limite à long terme de la capacité aérobie et, en cas de
récupération, la dette d’oxygène contractée pendant le travail
travail très lourd, supérieurs à la capacité aérobie maximale.
est restituée. Puisque la mesure comprend l’activité en travail
Pendant le travail, la consommation en oxygène ne peut pas
5

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(période principale) et l’activité en position assise (période de FVb étant le poids du corps, en kilogrammes,
récupération) le métabolisme correspondant à la position assise
étant la taille, en mètres.
doit être retranché de la valeur mesurée pour obtenir le métabo-
Hb
lisme relatif au travail seul (voir 5.1.4.2).
5.1.3 Détermination de la consommation d’oxygène
En vue d’une future évaluation des résultats et d’une comparai-
son de la consommation d’oxygène avec les données de la litté-
II est nécessaire de mesurer ou d’enregistrer les données sui-
rature, il est nécessaire d’enregistrer le déroulement du travail
vantes pour déterminer la consommation d’oxygène :
(étude des temps) et la fréquence des phases d’activité répéti-
tives.
données personnelles : sexe, poids, taille, âge;
a)
méthode de mesure ;
b)
5.1.2 Détermination du métabolisme à partir de la
consommation d’oxygène
c) durée de la mesure;
Puisque le corps humain ne peut stocker que de très petites
1) méthode partielle : période principale;
quantités d’oxygène, celui-ci doit être prélevé de facon conti-
,
nue dans l’atmosphère par la respiration. Les mucles peuvent
2) méthode intégrale: période principale et période de
travailler pendant une courte période sans recevoir directement
récupération ;
de l’oxygène (travail anaérobie), mais pour de longues périodes
de travail, le métabolisme par oxydation est la principale source
d) pression atmosphérique;
d’énergie.
e) volume de l’air expiré;
Le métabolisme peut donc être déterminé en mesurant la con-
f) température de l’air expiré;
sommation d’oxygène. L’équivalent énergétique (EE) pour
l’oxygène est utilisé pour transformer les valeurs de la consom-
g) teneur en oxygène de l’air expiré, s’il est nécessaire de
mation d’oxygène en métabolismes énergétiques.
déterminer RQ.
L’équivalent énergétique dépend du type de métabolisme qui
h) teneur en dioxyde de carbone de l’air expiré.
est indiqué par le quotient respiratoire (RQ) [voir l’équation (2)l.
Dans la détermination du métabolisme, l’utilisation d’une valeur
moyenne RQ = 0,85 et par conséquent d’un équivalent éner-
5.1.3.1 Calcul du facteur de réduction STPD
gétique (EE) de EE = 5,68 Wmh/l O2 est souvent suffisante.
Dans ce cas, il n’est pas nécessaire de mesurer la production de Le volume gazeux doit être rapporté à t = 0 OC, p = 101,3 kPa
(pression normale) pour un gaz sec (conditions STPD: Stan-
gaz carbonique. L’erreur maximale possible est de + 3,5 %,
condition
mais généralement l’erreur n’excède pas 1 %. dard for Temperature 0 OC , Barometric Pressure
101,3 kPa, Dry). Comme l’air expiré est saturé de vapeur d’eau
(dont la pression de saturation est fonction de la température)
Ainsi, le métabolisme peut être déterminé par les équations (2),
et sa température déterminée à température ambiante (condi-
(3) et (4)
tions ATPS : Atmospheric condition for Temperature and Baro-
metric Pressure, Saturated), le facteur de réductionfpeut être
EE = (0,23 RQ + 0,77) x 588 . . . (2)
calculé d’après l’équation (5) en utilisant la pression partielle de
ho, vapeur d’eau (voir tableau 2).
RQ = -
. . . (*3)
. .
vo2
273 (P - PH20)
=--
. . .
f (5)
M = EE x Vo2 x
. . . (4)
(273 + t) 101,3
ADu


f est le facteur de réduction (STPD);
EE est l’équivalent énergétique, en watts heures par litre
d’oxygène;
p est la pression atmosphérique mesurée, en kilopascals;
RQ est le quotient respiratoire;
pH20 est la pression partielle de la vapeur d’eau saturée, en
kilopascals, (voir tableau 2) ;
est la consommation d’oxygène en litres d’oxygène
io2
par heure;
t est la température de l’air expiré, en degrés Celsius,
.
mesurée dans le compteur à gaz ou supposée être la tempé-
est la production de dioxyde de carbone, en litres de
ho2
rature ambiante en cas d’utilisation d’un sac de Douglas.
dioxyde de carbone par heure;
Si l’air expiré recueilli est chauffé par l’environnement à une
M est le métabolisme, en watts par mètre carré;
température supérieure à 37 OC, la pression de la vapeur d’eau
saturée à une température de 37 OC doit être utilisée:
AD, est la surface du corps, en mètres carrés, d’après Du
Bois :
t < 37 OC (voir tableau 2)
0,202 x wbor425 x H,ot725
t > 37 OC pH20 = 6,27 kPa
AD, =
6

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ISO 8996 : 1990 (FI
Tableau 2 - Pression de la vapeur d’eau saturée (kPa) entre 10 OC et 37 OC par échelons de 1 OC
Température (OC) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 1,23 1,31 1,40 1,50 1,60 1,70 1,82 1,94 2,06 2,20
20 2,34 2,49 2,64 2,81 2,98 3,17 3,36 3,56 3,78 4,00
30 4,24 4,49 4,75 5,03 5,32 5,62 5,94 6,27 - -
.
5.1.3.2 Calcul du volume expiratoire pour les conditions STPD l . .
= tic, [(l - Fo2 - Fco2)0,265 - Fo21 (10)
vo2
.
3
Vex STPD = Ve,ATPS x f . . .
(6) = yé, [Fco2 - (1 - Fo2 - Fco2) 0,380 x 10 - 1
vco2
. . . (11)

5.1.4 Calcul du métabolisme
Vex STPD est le volume expiratoire, en litres, à STPD;
Vex ATPS est le volume expiratoire, en litres, à ATPS;
5.1.4.1 Méthode partielle
f est défini en 5.1.3.1.
Le métabolisme est déterminé à partir de la consommation
d’oxygène et de l’équivalent énergétique en utilisant I’équa-
tion (4).
5.1.3.3 Calcul du débit volumique
Vex STPD
5.1.4.2 Méthode intégrale
ti& = . . .
(7)
T
Le calcul suivant doit être effectué en utilisant la méthode inté-
grale car seule la différence entre le métabolisme total mesuré

et le métabolisme connu pour l’activité au cours de la période
V ex est le débit volumique, en litres par heure; de récupération, c’est-à-dire en position assise, peut être rap-
portée à la période de travail.
T est la durée de l’essai, en heures, c’est-à-dire la période
principale pour la méthode partielle, ou encore la période
Dans un premier temps, le métabolisme est déduit comme dans
principale et la période de récupération pour la méthode
la méthode partielle puis la correction suivante est effectuée:
intégrale.
.
(12)
5.1.3.4 Calcul de la consommation d’oxygène

tio2 = v,, x (0,209 - Fo2’ . . . (8)
M est le métabolisme, en watts par mètre carré;

Mp est le métabolisme, en Watts par mètre carré, pour la
est la consommation d’oxygène, en litres d’oxygène
vo2
méthode partielle ;
par heure;
est le métabolisme, en watts par mètre carré, en posi-
Ma
est la teneur en oxygène de l’air expiré.
Fo2
tion assise ;
est la durée de la période principale, en minutes;
5.1.3.5 Calcul de la production de dioxyde de carbone
4n
.
tr est la durée de la période de récupération, en minutes.
. . .
Vex x (Fco2 - 0,000 3) (9)
ho2 =

5.2 Estimation du métabolisme par la mesure
de la fréquence cardiaque
est la production de dioxyde de carbone, en litres de
ko2
dioxyde de carbone par heure;
Dans le cas de travail dynamique mettant en jeu des groupes
musculaires importants avec un travail musculaire statique fai-
est la ten&r en dioxyde de carbone de l’air expiré.
eo2
ble et en l’absence de contrainte thermique et de charge men-
tale, le métabolisme peut être estimé en mesurant la fréquence
cardiaque pendant le travail. Sous réserve des restrictions men-
5.1.3.6 L’effet de contraction du volume expiré
tionnées ci-dessus, cette méthode peut être plus précise que
Les volumes inspiré et expiré ne sont pas égaux si RQ # 1. La les méthodes d’estimation du niveau I et du niveau II (voir
contraction peut être prise en considération en utilisant les tableau 1) mais est moins compliquée que la mesure de la con-
équations (10) et (Il).
sommation d’oxygène qui donne les résultats les plus précis.

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ISO 8996 : 1990 (FI
La fréquence cardiaque peut être enregistrée de facon conti- 5.3 Relation entre fréquence cardiaque
nue, par exemple par l’utilisation d’équipements télé’métriques
et métabolisme
ou, avec une diminution supplémentaire de la précision, mesu-
rée manuellement en comptant les pulsations artérielles (voir
La relation entre la fréquence cardiaque et le métabolisme peut
I’ISO 9886).
être mesurée par l’enregistrement de la fréquence cardiaque à
différents paliers d’un effort musculaire défini. Au cours d’un
considérée comme
La fréquence cardiaque totale peut être
travail musculaire dynamique sont mesurés, à différents paliers
étant la somme de plusieurs composantes
de l’effort, la fréquence cardiaque et la consommation d’oxy-
gène correspondante ou le travail physique effectué. En raison
HRoH = HRo + AHR, + AHR, + AHRr +
de l’influence du type d’effort (cycloergomètre, ((step test»,
. . . (13)
tapis roulant), de l’ordre et de la durée des paliers d’effort sur
nHRN + AHR,
les deux paramètres, il est nécessaire d’utiliser une procédure
d’épreuve standardisée.
HRo est la fréquence cardiaque en battements par minute En général, la linéarité subsiste dans l’intervalle
ambiance thermique neutre (M = MB)
au repos en
-
supérieur à 120 ba ttements par minute (bpm), car la
AHR, est l’élévation de fréquence cardiaque en batte- composante neurogène peut alors être négligée;
ments par minute liée au travail musculaire dynamique en
-
inférieur à 20 bpm à la fréquence cardiaque maximale
ambiance thermique neutre;
du sujet car au-delà de cette valeur la fréquence cardiaque à
AHR, est l’élévation de fréque nce cardiaque en bat-te- tendance à plafonner. La fréquence cardiaque maximale
aux efforts statiques développés; individuelle peut être estimée à 200 moins l’âge de la per-
ments par minute due
sonne.
AHRr est l’élévation de fréquence cardiaque en batte-
ments à la contrainte thermique; Par régression sur les couples dans cet intervalle, on peut déter-
par minute due
miner les coefficients HR, et RM de l’équation
AHR, est l’élévation de fréquence cardiaque en batte-
ments par minute due à la charge mentale; HR = HR,+ RM(M- MB) . . . (14)
AHR, est la composante résiduelle de fréquence cardia- où
que en battements par minute, due par exemple aux effets
respiratoires. . M est le métabolisme, en watts par mètre carré;
La composante statique AHR, dépend du rapport entre la MB est le métabolisme de base, en watts par mètre carré;
force utilisée et la force maximale volontaire du groupe muscu-
laire utilisé. La composante thermique AHRr est discutée dans RM est l’accroissement de la fréquence cardiaque par
unité
une norme de la même série (voir I’ISO 7933). de métabolisme;
allon-
La fréquence cardiaque moyenne HRA, peut être calculée sur HRo est la fréquence cardiaque au repos, en position
des intervalles de temps déterminés, par exemple 1 min, aux gée sur le ventre, dans des conditions thermique neu tres.
différentes phases de travail ou sur toute la journée de travail.
La transformation de l’équation (14) en
Des relations linéaires existent entre métabolisme et fréquence
cardiaque si le travail est purement dynamique et implique des /M = l/RMm(HR - HR,) + MB . . . (15)
groupes musculaires importants et si l’ambiance thermique est
e la relation
neutre par rapport au métabolisme considéré. indiqu exis tant entre la f réquence cardiaque mesu-
rée et le méta bolis me.
En présence de charge thermique importante, de travail muscu-
laire statique, de travail dynamique mettant en jeu de petits Avec une précision encore moin dre, une estimation grossière
groupes musculaires et/ou de charges mentales, la pente et la peut être calculée a u moye n de:
forme de la relation fréquence cardiaque-métabolisme peuvent
changer. M = 4,0mHR-255
8

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60 8996 : 1990 (FI
Annexe A
(normative)
Classification du métabolisme par type d’activité
Tableau A.1
...

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