Bullnyacadmed00339 0027 METABOLISM

8/13/2019 Bullnyacadmed00339 0027 METABOLISM

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PROBLEMS RELATED TO THECALORIC COST OF LIVING*E . R . B U S K I R K

M i e t a h o l i c D i s e a s e s B r a n c h , N a t i o n a l I n s t i t u t e o f A rt hr i ti s a n d M e t a b o l i c D i s e a s e s ,N a t i o n a l I n s t i t u t e s o f H e a l t h , B e t h e s d a , M a r y l a n d

I N T R O D U C T I O NS 5 2 5 E - 5 2 5 E 5 2 H E f o r m a t i o n a n d b r e a k d o w n o f v a r i o u s m e t a b o l i t e s a n dt h e a s s o c i a t e d e n e r g y t r a n s f e r s w i t h i n t h e b o d y a r e i n -LU E t i m a t e l y r e f l e c t e d b y t h e t o t a l o x i d a t i v e p r o c e s s a n d c a nb e a d e q u a t e l y a s s e s s e d o n a t o t a l b o d y b a s i s b y c a r e f u l

m e a s u r e m e n t s o f o x y g e n c o n s u m p t i o n . I f b o d y c o m p o s i -t i o n i s u n c h a n g e d o n a g i v e n d i e t a r y r e g i m e n , i t t h e r e f o r e f o l l o w s t h a to n e c a n a l s o a s s e s s t h e d a i l y e n e r g y d e m a n d s o f t h e b o d y b y m e a s u r i n gd a i l y e n e r g y i n t a k e . I n t h e p a s t , m o s t a s s e s s m e n t s o f d a i l y e n e r g y n e e d sw e r e m a d e o n t h e b a s i s o f t h e e n e r g y c o n t e n t o f i n g e s t e d f o o d , w i t h t h ee x c e p t i o n o f t h e c o n s i d e r a b l e n u m b e r o f c a l o r i m e t r i c m e a s u r e m e n t sw h i c h t o o k p l a c e i n t h e l a t e i 8 o o ' s a n d t h e e a r l y i 9 0 0 ' s . A l t h o u g hd i e t a r y s u r v e y s a n d o t h e r i n t a k e t e c h n i q u e s a r e u s e f u l p r o c e d u r e s ,a s s e s s m e n t o f c a l o r i c r e q u i r e m e n t s f r o m f o o d i n t a k e a s s u m e s t h a t i n t a k e= o u t p u t . I n m a n y a r e a s o f t h e w o r l d , i n t a k e a n d o u t p u t a r e n o t e q u a la n d p r o b l e m s s u ch a s e m a c i a t i o n r e s u l t i n c a l o r i c a l l y u n d e r - p r i v i l e g e dc o u n t r i e s a n d o b e s i t y i n p r i v i l e g e d c o u n t r i e s .

N e w e r i n f o r m a t i o n h a s i n c r e a s e d a w a r e n e s s t h a t e n e r g y i n t a k e a n de x p e n d i t u r e a r e m u t u a l l y c o m p l e m e n t a r y i n t h e c o n s t r u c t i o n o fs c a l e s o f c a l o r i c n e e d . I n a d d i t i o n , i n t a k e a n d e x p e n d i t u r e d a t a h a v eb e e n s u p p l e m e n t e d b y n i t r o g e n a n d e l e c t r o l y t e b a l a n c e a n d b o d y c o m -p o s i t i o n s t u d i e s . I n t h i s w a y c a l o r i c n e e d s c a n b e a p p r a i s e d m o r e p h y s i -o l o g i c a l l y a n d p r e c i s e l y t h a n h a s b e e n p o s s i b l e f r o m e n e r g y i n t a k ei n f o r m a t i o n a l o n e . R e c e n t l y a s u r g e o f a c t i v i t y h a s o c c u r r e d i n t h ef i e l d o f i n d i r e c t c a l o r i m e t r i c m e a s u r e m e n t l a r g e l y b e c a u s e l i g h t w e i g h tp o r t a b l e i n s t r u m e n t a t i o n h a s b e e n d e v e l o p e d w h i c h e n a b l e s t h e i n v e s t i -g a t o r t o g e t o n t h e j o b t o m e a s u r e t h e e n e r g y e x p e n d i t u r e o f t h ew o r k e r w i t h o u t m a r k e d a l t e r a t i o n o f t h e t a s k b y t h e m e a s u r i n g e q u i p -

P r e s e n t e d a s p a r t o f a S y m p o s i u m on P r e v e n t i o n o f O b e s i t y , s p o n s o r e d b y t h e A m e r i c a n H e a r tA s s o c i a t i o n a n d h e l d a t The Ne w York A c a d e m y o f M e d i c i n e , May 2 6 , 1 9 5 9 .V o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0


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BUSKIRKFACTORS THAT INFLUENCE HEAT BALANCE I N MAN

MUSCULAR EXERCISE AIR MOVEMENTSPECIFIC DYNAMIC TEMPERATURE OF A I RM E T A B O L I C EFFECT OFFOOD ANDSURROUNDING OBJECTS HEAT LOSSHEAT 1 0EFFECT|HUMIDITY M O D I F I E D b yMODIFIED b y SHIVERING CLOTHINGB L O O D FLOW THRU S K U N

PHYSICAL AVENUESOF HEAT L O S SBASAL HEAT RADIATIONPRODUCTION CONVECTIONC O N D U C T I O N

EVAPORATIONRECTAL TEMPERATURE

DIURNAL RANGE

R e p r o d u c e d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f B u s k i r k , E . R . a n d B a s s , 1 ) . E . S c i i n c c and l l C ( l i -c i n e o f E x e r c i s e a n d S p o r t s , H a r p e r & B r o s . ( T o b e p l u b l i s l l e d . ) 4F i g . 1

T h e b l a c k e n e d a r e a s i g n i f i e s t h e d i u r n a l r a n g e i n r e c t a l t e m p e r a t u r e t h a tm t a y occur i n a , p h y s i c a l l y a c t i v e i n ( l i v i d l a l .m e n t . T h i s b o o n s h o u l d c o n t i n u e w i t h t h e a d v e n t a n d u t i l i z a t i o n o fn e w m i n i a t u r e e q u i p m e n t w h i c h w i l l f a c i l i t a t e t e l e m e t e r i n g o f i n f o r m a -t i o n f r o m t h e j o b s i t e d i r e c t l y t o t h e l a b o r a t o r y .S e v e r a l r e v i e w s h a v e b e e n p r e p a r e d w h i c h p r o v i d e d e t a i l e d i n f o r m a -t i o n a b o u t t h e c a l o r i c c o s t o f v a r i o u s p h y s i c a l a c t i v i t i e s ' 3 . X W h i l e t h e s er e v i e w s p r o v i d e c o n s i d e r a b l e g u i d a n c e , t h e y d o n o t p r o v i d e c o m p l e t ei n f o r m a t i o n a b o u t t h e d a i l y c a l o r i c r e q u i r e m e n t s f o r a p a r t i c u l a r o c -c u p a t i o n . S i n c e j o b s c h a n g e a n d r e c r e a t i o n a l h a b i t s c h a n g e a n d , i n d e e d ,m a n h i m s e l f c h a n g e s ( m a n t o d a y i s t a l l e r a n d h e a v i e r t h a n h i s c o u n t e r -p a r t o f 2 0 y e a r s a g o ) , d a t a o n c a l o r i c r e q u i r e m e n t s a r e u s u a l l y s o m e w h a td a t e d . T h u s , a c o n t i n u i n g r e v i e w o f c a l o r i c n e e d s i s r e q u i r e d .I n t h i s p r e s e n t a t i o n , a n a t t e m p t a t b r i n g i n g o u r i n f o r m a t i o n u p -t o - d a t e w i l l n o t b e u n d e r t a k e n , b u t r a t h e r , a t t e n t i o n w i l l b e f o c u s e do n s o m e o f t h e s p e c i a l p r o b l e m s r e l a t e d t o t h e c a l o r i c c o s t o f l i v i n g ,s u c h a s : I ) H o w d o we s p e n d o u r t i m e ? 2 )) W h a t f a c t o r s a r e i m p o r t a n ti n a l t e r i n g t h e d i u r n a l p a t t e r n o f e n e r g y e x p e n d i t u r e ? 3 ) W h a t a r es o m e o f t h e n e w e r m e t h o d s o f m e a s u r i n g e n e r g y e x p e n d i t u r e ? 4 ) A r ec a l o r i c b a l a n c e s t u d i e s n o t f e a s i b l e u n l e s s o n e h a s a c a l o r i m e t e r ? 5 )W h a t a t t e m p t s h a v e b e e n m a d e t o c l a s s i f y p h y s i c a l w o r k a n d how c a n

B u l l . N . Y . A c a d . M e d .

3 0 6 - E . R . BUSKIRK


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THE CALORIC COST OF LIVING367

T A B L E I COMPARISON OF TIMES SPENT PER 2 4 HOURS ( h ) LYING,SITTING ANt) STANDING BY PERSONS IN DIFFERENT ( ) O C C t T I ) A T I O N SS u b j e c t s a n d r e f e r e n c e Time S p e n t

L y i n g S i t t i n g S t a n d i n g T o t a ll i m i i i h m i n h i m m i n h m i i n

Mine w o r k e r s ( ( G a r r y e t a t . 1 9 5 5 ) 7 4 5 8 9 > : 1 8 2 8C l e r k s ( G a r r y e t a l . 1 9 5 5 ) 7 t 2 8 2 2 4 3 2 0 7C a d e t s f i r s t s u r v e y (Widdowson e t W / . 1 9 5 4 ) 8 2 6 9 1 3 - - - 1 8 1 / , 1 7 5 7C a d e t s p r e s e n t s u r v e y 8 3 7 7 6 1 5 8 1 7 4 1S c h o o l b o y s ( W i e h i l , 1 9 4 4 ) 9 2 8 1 0 2 8 - 1 9 5 6F a c t o r y w o r k e r s * ( B r a n s b y , 1 9 5 4 ) 8 3 4 5 1 1 - 2 1 1 4 6* E x c l u d i n g w o r k i n g h o u r s , w h i c h t o t a l e d 6 h 4 2 m i n / d a y .R e p r o d u c e d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f E d h o l m , 0 . G . a n d F l e t c h e r , J . G . B r i t . J . N u t r . 9 : 2 8 6 , 1 9 5 5 .( C a m b r i d g e U n i v e r s i t y P r e s s ) 5

t h e s e a t t e m p t s b e i m p r o v e d ? A l t h o u g h p a r t i a l a n s w e r s t o t h e a b o v eq u e s t i o n s a r e a t t e m p t e d , t r e a t m e n t o f e a c h p r o b l e m i s f r a g m e n t a r yr a t h e r t h a n c o m p r e h e n s i v e . P e r h a p s m o r e q u e s t i o n s a r e r a i s e d t h a na n s w e r e d , w h i c h f u r t h e r s e r v e s t o e m p h a s i z e o u r m e a g e r k n o w l e d g ea b o u t t h e c a l o r i c c o s t o f d a i l y l i v i n g i n t h e m o d e r n a g e .H ow d o w e s p e n d o u r t i m e ? T h e f a c t o r s t h a t i n f l u e n c e h e a t b a l a n c ei n m a n a r e s h o w n i n F i g u r e I 4 . I f a t t e n t i o n i s c o n f i n e d t o t h e h e a t p r o -d u c t i o n s i d e o f t h e s c a l e , we f i n d t h a t m e t a b o l i c h e a t p r o d u c t i o n m a y b em o d i f i e d b y m u s c u l a r e x e r c i s e , t h e s p e c i f i c d y n a m i c e f f e c t o f f o o d ,a n i n c r e a s e i n b o d y t e m p e r a t u r e a n d s h i v e r i n g . O f t h e s e f a c t o r s t h ei m p o r t a n c e o f m u s c u l a r e x e r c i s e i n i n c r e a s i n g t h e d a i l y h e a t p r o d u c t i o no r m e t a b o l i c r a t e i s u s u a l l y e m p h a s i z e d . i c W h e n o n e e x e r c i s e s , e n e r g ye x p e n d i t u r e c a n i n c r e a s e t o 2 0 o r m o r e t i m e s t h e r e s t i n g v a l u e ; h o w -e v e r , i t i s s u r m i s e d t h a t p h y s i c a l a c t i v i t i e s i n v o l v i n g a n i n c r e a s e a b o v ef i v e - f o l d a r e r a r e l y u n d e r t a k e n b y t h e m a j o r i t y o f men a n d womenp a s t t h e a g e o f 2 5 o r 3 0 y e a r s . B u t how a c t i v e p h y s i c a l l y i s t h e a d u l tp o p u l a t i o n a t l a r g e ? F o r t u n a t e l y , a f e w t i m e - m o t i o n s t u d i e s o f c e r t a i no c c u p a t i o n s h a v e b e e n c o n d u c t e d , b u t l i t t l e t i m e - m o t i o n i n f o r m a t i o ni s a v a i l a b l e , t o t h e a u t h o r ' s k n o w l e d g e , f o r r e c r e a t i o n a l a c t i v i t i e s .

A s a n e x a m p l e o f i n d u s t r i a l t i m e - m o t i o n i n f o r m a t i o n , t h e s u m m a r yt a b l e p r e p a r e d b y E d h o l m e t a l . o f t i m e s s p e n t b y v a r i o u s p e r s o n sl y i n g , s i t t i n g , a n d s t a n d i n g i n v a r i o u s o c c u p a t i o n s i s p r e s e n t e d a s T a b l e 1 .F r o m 1 7 - 2 0 h o u r s p e r d a y a r e s p e n t i n r e s t i n g p o s i t i o n s , i f B r a n s b y ' sV o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0

3 6 7


4/24


5/24

THE CALORIC COST OF LIVING 3 6 9

_-* WEEK DAYS8 0 - . WEEKEND DAYSc o

-J7

Z 6aL i 5

4( - 3zF _ 2

5 O 0 1 5 20 25DAYS

R e p r o d u c e d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f S t u n k a r d , A . J . P s y c h o s o m a t i c M c d . 2 0 : 3 6 0 , 1 9 Q 8 . 7F i g . 3 - ( P a t i e n t A . A . ) V a r i a t i o n s i n p h y s i c a l , a c t i v i t y a s s o c i a t e d w i t h t h ew e e k d a y - w e e k e n d c y c l e . On t h e o r d i n a t e a r e m j e a s u r e d l d i s t a n c e s w a l k e d i nm i l e s , on t h e a b s c i s s a t i m e i n d a y s . T h e c i r c l e d p o i n t s r e p r e s e n t weekendd a y s , t h e s m a l l e r p o i n t s w e e k d a y s .

o n a d a y t o d a y o r w e e k t o w e e k b a s i s . P r o b a b l y t h e l a r g e s t v a r i a t i o ni n w e e k l y a c t i v i t y i s p r o d u c e d b y t h e w e e k e n d p h e n o m e n o n .F i g u r e 3 w a s p r e p a r e d b y S t u n k a r d 7 f r o m p e d o m e t r i c d a t a o b t a i n e df r o m a n o b e s e s u b j e c t wh o o b v i o u s l y r e s t e d e a c h w e e k e n d a n dw a l k e d o n l y a n o m i n a l n u m b e r o f m i l e s ( 2 . 5 - 7 . 5 m i l e s p e r d a y ) d u r i n gt h e w o r k w e e k . T h i s a c t i v e w e e k d a y , r e s t f u l w e e k e n d a c t i v i t y p a t t e r ni s o n e e x t r e m e ; t h e o t h e r i s p r o v i d e d b y t h e i n d i v i d u a l who r u s h e s h o m ee a c h F r i d a y a f t e r n o o n , d o n s h i s w o r k i n g o r s p o r t i n g c l o t h e s a n d p r o -c e e d s t o g a r d e n , r e b u i l d t h e h o u s e o r r e c r e a t e a l l w e e k e n d . F o r t h i s i n -d i v i d u a l , e n e r g y e x p e n d i t u r e m a y t r i p l e o n w e e k e n d s w i t h r e s p e c t t ot h e w o r k w e e k . M o s t o f u s f a l l s o m e w h e r e b e t w e e n t h e s e e x t r e m e s . I tw o u l d b e a n i m p o r t a n t c o n t r i b u t i o n i f d a i l y , w e e k l y a n d e v e n s e a s o n a lf r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n s c o u l d b e e s t a b l i s h e d f o r t h e v a r i o u s e n e r g ye x p e n d i t u r e p a t t e r n s .S e v e r a l s t u d i e s h a v e b e e n r e p o r t e d i n w h i c h t h e d a i l y e n e r g y e x -p e n d i t u r e b y t h e o b e s e i n d i v i d u a l h a s b e e n l e s s t h a n t h a t o f h i s l e a nc o u n t e r p a r t 8 - 0 . An e x a m p l e i s p r o v i d e d b y T a b l e 1 1 , w h i c l h s h o w s ac o m p a r i s o n o f t h e d a i l y a n d w e e k l y w r a l k t i n g d i s t a n c e s t r a v e r s e d b yV o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0


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3 7 0 E . R . BUSKIRK

T A B L E I I DISTANCES WALKED BY OBESE AND NONOBESE WOMEN*( M I L E S )W e e k l y D i s t a n c e s D a i l y D i s t a n c e s

O b e s e Nonobese D i f f e r e n c e O b e s e N o n o b e s e1 0 . 0 2 8 . 5 - 1 8 . 5 4 . 0 + 1 . 02 3 . 0 1 7 . 5 + 5 . 5 3 . 3 0 . 8 2 . 5 + 1 . 71 1 . 0 1 9 . 5 . 5 1 . 6 0 . 71 6 . 5 3 4 . 0 1 7 . 5 2 . 4 0 . 5

8 . 0 2 2 . 8 1 4 . 8 3 . 3 1 . 87 . 8 1 6 . 5 -. 7 1 . 2 0 . 4 2 . 4 0 . 3

1 2 . 0 3 9 . 5 2 7 . 5 5 . 6 + 2 . 41 0 . 7 2 3 . 0 1 2 . 3 1 . 5 0 . 52 4 . 0 3 1 . 4 7 . 4

8 . 3 3 0 . 5 - 2 1 . 2 1 . 2 + 0 . 4 4 . 4 2 . 35 . 5 6 4 . 5 - 5 9 . 5

1 0 . 0 3 8 . 7 - 2 8 . 71 0 . 2 6 1 . 7 5 1 . 5 8 . 8 1 . 23 1 . 0 3 5 . 0 - 4 . 0 5 . 0 1 . 5

T o t a l1 4 . 4 4 7 . 6 3 4 . 3 ' - 1 4 . 5 -20.0 + 1 6 . 2 1 . 8 0 . 9 4 . 5 + 2 . 5S i g n i f i c a n t a t t h e 1 i % l e v e l .

T u e o b e s e a n d n o n o b e s e women w e r e m a t c h e d f o r a g e a n d o c c u t t a t i o n . D i s t a n c e s w a l k e d w e r em e a s u r e d w i t h p e d o m e t e r s .R e p r o d u c e d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f D o r r i s , R . J . a n d S t u n k a r d , A . J . A m b e r . J . m e d . S c i . 2 3 3 : 6 2 2 , 1 9 5 7 . 8o b e s e a n d n o n - o b e s e women m a t c h e d f o r a g e a n d o c c u p a t i o n . On a na v e r a g e , t h e n o n - o b e s e women w a l k e d m o r e t h a n t w i c e a s m a n y m i l e sp e r u n i t t i m e a s t h e o b e s e . I t s h o u l d b e e m p h a s i z e d t h a t e v e n t h e n o n -o b e s e women d i d n o t w a l k e x t e n s i v e l y e a c h d a y - t w o o f t h e n o n - o b e s ewomen a v e r a g e d l e s s t h a n t h r e e m i l e s p e r d a y 8 .H o w d o e s o u r e n e r g y e x p e n d i t u r e t o d a y c o m p a r e t o w h a t i t m i g h th a v e b e e n 2 0 o r m o r e y e a r s a g o ? R e c e n t i n f o r m a t i o n g a t h e r e d f r o m aq u e s t i o n n a i r e s u r v e y o f M i c h i g a n S t a t e g r a d u a t e s s u g g e s t s t h a t a d i s t i n c td e c r e a s e i n p h y s i c a l a c t i v i t y h a s t a k e n p l a c e 1 . F i g u r e 4 s h o w s a c o m -p a r i s o n o f t h e e s t i m a t e d h o u r s p e r d a y o f v i g o r o u s a c t i v i t y o b t a i n e da t s e v e r a l a g e l e v e l s . T h e r e s e e m s t o h a v e b e e n a d e c r e a s e i n p h y s i c a l a c -t i v i t y t h r o u g h t h e y e a r s a t a l l a g e l e v e l s . I t i s r e a l i z e d t h a t t h i s o b s e r v a -t i o n m a y b e c o l o r e d b y n o s t a l g i c h e i g h t e n i n g o f t h e d e g r e e o f v i g o r w i t hw h i c h a c t i v i t i e s w e r e p u r s u e d e a r l i e r i n l i f e a n d r e c a l l e d l a t e r .

B u l l . N . Y . A c a d . M e d .


7/24

c 3 0 - 3 94 0 - 4 4A 5 o - 5 9

0 6 0 0 M \ \ c c _IR e p r o d u c e d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f M f o t i t o y e , H . J . e t a l . L o n i i g e v i t y a t d m o r b i d i t y

o f c o l l e g e a t h l e t e s , P h i E p s i l o n K a p p a F r at e r ni t y, I n di a n ap o l i s , I n d . , 1 9 5 7 . 1 1F i g . 4 C o m p a r i s o n o f s u b j e c t s b o r n i n d i f f e r e n t y e a r s r e g a r d i n g h o u r sp e r d a y o f v i g o r o u s a c t i v i t y d u r i n g v a r i o u s p e r i o d s o f l i f e .D i u r n a l v a r i a t i o n i n e n e r g y e x p e n d i t u r e : No m a t t e r w h a t t h e o c -c u p a t i o n o f a n i n d i v i d u a l , t h e r e a r e u s u a l l y d a y s w h e n o n l y a m i n i m u mo f p h y s i c a l a c t i v i t y i s u n d e r t a k e n . On t h e s e d a y s t h e s e q u e n c e o f e v e n t s

may g o s o m e t h i n g l i k e t h i s : s l e e p , a r i s e , w a s h , s h a v e , e t c . , b r e a k f a s t ,r e a d , l u n c h , w a t c h t e l e v i s i o n , d i n e , w a t c h t e l e v i s i o n a n d r e t i r e . F o rp e o p l e w h o a r e n o t b e d r i d d e n , a s i m i l a r s c h e d u l e r e p r e s e n t s w h a t m i g h tb e c a l l e d a b a s e l i n e d i u r n a l e n e r g y e x p e n d i t u r e p a t t e r n . O f c o u r s em a n y p a t t e r n s e x i s t d e p e n d i n g o n t h e h a b i t u a l s c h e d u l e f o r a g i v e n i n -d i v i d u a l . S o m e o f t h e f a c t o r s w h i c h i n f l u e n c e t h e d i u r n a l p a t t e r n a r ed i s c u s s e d b e l o w .

( a ) S l e e p : I n g e n e r a l , a v e r a g e e n e r g y e x p e n d i t u r e f o r t h e n i g h th o u r s b y m a n y p e o p l e a p p r o x i m a t e l y e q u a l s b a s a l m e t a b o l i c r a t e ;i t i s o v e r s i m p l i f i c a t i o n , h o w e v e r , t o s t a t e t h i s a s c a t e g o r i c a l t r u t h f o r a l lp e o p l e , o r f o r a l l n i g h t s f o r t h e s a m e p e r s o n . T h e e n e r g y e x p e n d i t u r ea s s o c i a t e d w i t h s l e e p i s n o t c o n s t a n t ; i t v a r i e s h o u r b y h o u r d u r i n g t h en i g h t a n d may v a r y c o n s i d e r a b l y b e t w e e n n i g h t s i n t h e s a m e i n d i v i d u a l .T h i s v a r i a t i o n i s a s s o c i a t e d w i t h c h a n g e s i n t h e d e p t h o f s l e e p , b o d ym o v e m e n t s d u r i n g s l e e p , t h e a m o u n t a n d k i n d o f f o o d e a t e n b e f o r er e t i r i n g , a n d t h e e n v i r o n m e n t i n w h i c h s l e e p i s a t t e m p t e d . F i g u r e 5s h o w s t h e c h a n g e i n o x y g e n c o n s u m p t i o n d u r i n g t h e n i g h t i n f o u ry o u n g a d u l t m a l e s . T wo o f t h e s e s u b j e c t s f o l l o w e d a c o n s i s t e n t t r e n de a c h i n i g h t t h e y w \ N e r e o b s e r v e d ; h o x v e v e r , two o t h e r s u b j e c t s d e m l o n -s t r a t e d o x y g e n c o n s u m p t i o n p a t t e r n s t h a t \ \ w e r e q u i i t e v a r i a b l e f r o mn i g h t t o n i g h t ' .V o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0

3 7 IHE CALORIC COST OF LIVING


8/24

3 7 2

+20

- 2 0

-40-?

-20Z

-20

-4 0

E . R . BUSKIRK

3 o C O N S I S T E N TC i e

, _

V A R I A B L E3 H o

_ _

TIME ( M O U R S )I

+20

0

-20

+ 2 0

- 3 CONSiSTENTC I

V A R I A B L EC o

3 0

' I - - , \ : I -TIME I H O U R S )

0 2 3 4 5 6 7 a 0 2 3 4 5 6 7 aR e p r o d u c e d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f K r e i d e r , M. B . e t a l . J . a p p l . P h y s i o l . 1 2 : 3 6 1 , 1 9 5 8 . 1 2

F i g . 5 I n t r a - i n d i v i d u a l v a r i a t i o n i n p a t t e r n o f 0 2 c o n s u m p t i o n ( V o 2 ) t h r o u g h -o u t t h e n i g h t ; a a n d b s h o w e x a m p l e s o f c o n s i s t e n c y w h i l e c a n d d s h o wv a r i a b i l i t y .

520 ' \

3 0 0

210'

260 F /z

240-

290N. 270 \

250 -

230 F

210HOURS90 I0 2 3 4 5 6 7

R e p r o d u c e d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f K r e i d e r , M . B . a n d B u s k i r k , E . R .J . a p p l . P h y s i o l . 1 1 : 3 3 9 , 1 9 5 7 . 1 4F i g . 6-Oxygen c o n s u n i p t i o n ( V o 2 ) o f two m e n s l e e p i n g i n a r c t i c b a g s i n3 0 F a i r . Each c u r v e r e p r e s e n t s s i x i n a n n i g h t s .

E-Oxygen c o n s u m p t i o n a f t e r e a t i n g ; m e a l f e di m m e d i a t e l y b e f o r e r e t i r i n g .F F a s t i n g : l a s t m i e a l f e d 5 - 6 h o u r s b e f o r e r e t i r i n g .

B u l l . N . Y . A c a d . M e d .

0

-20

-40

-60

-80


9/24

THECALORICCOSTOFLIVING 3 7 3 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~T A B L E I I I HEAT PRODUCED DURING SLEEP ( 1 A . M . T O 7 A . M . )

FOLLOWING DIFFERENT CONDITIONS OF ACTIVITY, AS REPORTEDBY BENEDICT AND CARPENTER* AVERAGE PER HOUR)S l e e p S l e e p S l e e pS l e e p a f t e r a f t e r a f t e r v e r ya f t e r m o d e r a t e s e v e r e s e v e r eSu b j e c t r e s t work work work

c a l s . c a l s . c a l s . c a l s .E . O . ( 9 . 3 7 4 . 8J . F . S . ( 6 0 . 4 6 5 . 3J . C . W . 7 7 . 2 8 3 . 1B . F . D . ( 6 9 . 8 8 3 . 3A . L . L , 7 8 . 3 8 3 . 7 9 7 . 9

A l l work c e a s e d a t l e a s t 7 h o u r s b e f o r e m e t a b o l i s m m e a s u r e m e n t s b e g a n e x c e p t i n t h e c a s e o f v e r ys e v e r e work i n w b i c b w o r k c e a s e d b u t 1 h o u r b e f o r e .O r i g i t n a l d a t a r e c o r d e d i n : B e n e d i c t , F . G . a n d C a r p e n t e r , T . M. C a r n e g i e I nt s t tu t i o n o f Washingt o n . P u b l i c a t i o n N o . 1 2 6 , 1 9 1 0 .R e p r o d u c e d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f E d w a r d s , H . T . e t a l . N e w v Fly. J . M l I e d . , S e p t . 1 2 , 1 9 3 5 . 1 3

A l t h o u g h d i v e r g e n t p a t t e r n s o f e n e r g y e x p e n d i t u r e d u r i n g t h e n i g h tm a y a l s o b e s h o w n b y i n d i v i d u a l s r e g a r d e d a s c o n s i s t e n t s l e e p e r s , o t h e r sh a v e a l s o f o u n d t h a t a r o u g h c l a s s i f i c a t i o n o f s l e e p i n g p a t t e r n s i s p o s s i b l e .K l e i t m a n 1 3 , f o r e x a m p l e , h a s f o u n d i t c o n v e n i e n t t o d i v i d e a d u l t s i n t ot h r e e g r o u p s a c c o r d i n g t o t h e m a n n e r i n w h i c h t h e y r e s t :i . a b s o l u t e r e s t t h r o u g h o u t t h e n i g h t2 . t h r e e h o u r s o f a b s o l u t e r e s t f o l l o w e d b y p e r i o d s o f r e l a t i v e a n da b s o l u t e r e s t3 . m a n y p e r i o d s o f r e l a t i v e r e s tI f a c o n t i n u o u s r e c o r d o f o x y g e n c o n s u m p t i o n i s o b t a i n e d f o r t h en i g h t h o u r s , o n e f i n d s t h a t p h y s i c a l a c t i v i t y c a n r e a d i l y b e d i s c e r n e d b y

a n e l e v a t i o n i n o x y g e n c o n s u m p t i o n .E a t i n g i m m e d i a t e l y b e f o r e r e t i r i n g m a y i n c r e a s e m e t a b o l i c r a t e d u r -i n g t h e f i r s t f e w h o u r s a f t e r r e t i r i n g a n d m a y i n c e r t a i n i n d i v i d u a l s b ea s s o c i a t e d w i t h a h i g h e r t h a n n o r m a l m e t a b o l i c r a t e d u r i n g t h e n i g h t 1 4T h i s i s s h o w n i n F i g u r e 6 .I f s t r e n u o u s p h y s i c a l a c t i v i t y i s u n d e r t a k e n d u r i n g t h e d a y , e n e r g ye x p e n d i t u r e d u r i n g n i g h t h o u r s m a y b e e l e v a t e d c o n s i d e r a b l y . T a b l e I I Is h o w s r e s u l t s o b t a i n e d b y B e n e d i c t a n d C a r p e n t e r a s r e p o r t e d b y E d -w a r d s e t a l . 1 5 o n s e v e r a l s u b j e c t s a f t e r t h e y h a d b e e n s u b j e c t e d t o w o r kl o a d s v a r y i n g i n s e v e r i t y . T h e r e s e e m s t o b e a d i r e c t r e l a t i o n s h i p b e -V o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0



10/24

1 8v-_ C h u r c h i f

1 7 o - - o N a t i c k*-- Yuma /G 1 6 -

0 4 1 -1 31 2 -

0800 1 2 0 0 1 6 0 0 2000HOUR OF DAY

R e p r o d u c e d b y p e r m i s s i o n o f B u s k i r k , E . R . e t a l . M e t a b o l i s m 6 : 1 4 4 , 1 9 5 7 . 1F i g . 7 C h a n g e i n r e s t i n g o x y g e n c o n s u I p l p t i o n ( V \ o , ) t h r o u g h o u t t h e d a yi n t h r e e d i f f e r e n t c l i m a t e s w h i c h w e r e r e s p e c t i v e l y : C h u r c h i l l , c o l d , w i n t e r ;N a t i c k , t e m p e r a t e , f a l l ; Yuma, h o t , d r y , s u m m e r .

t w e e n t h e s e v e r i t y o f w o r k p e r f o r m e d d u r i n g t h e d a y a n d t h e e n e r g ye x p e n d i t u r e d u r i n g s l e e p , e v e n w h e n t h e m e t a b o l i c r a t e w a s m e a s u r e ds e v e r a l h o u r s a f t e r w o r k h a d c e a s e d a n d t h e i n d i v i d u a l h a d r e t i r e d .( b ) F o o d : I n a r e c e n t s e r i e s o f e x p e r i m e n t s c o n d u c t e d o n y o u n ga d u l t m a l e p e r s o n n e l i n m i l i t a r y s e r v i c e , i t w a s c o nc l u de d t h a t t h e m a j o rf a c t o r a f f e c t i n g r e s t i n g e n e r g y e x p e n d i t u r e d u r i n g t h e d a y w a s t h e s p e -c i f i c d y n a m i c a c t i o n ( S D A ) o f f o o d 1 6 . F o o d e x e r t e d a g r e a t e r e f f e c t o nr e s t i n g m e t a b o l i s m t h a n e i t h e r m o d e r a t e p h y s i c a l e x e r c i s e o r t h e n a t u r a le n v i r o n m e n t . F i g u r e 7 s h o w s t h e e l e v a t i o n i n r e s t i n g o x y g e n c o n -s u m p t i o n t h a t r o u t i n e l y o c c u r r e d w h e n t h r e e m e a l s p e r d a y w e r e e a t e n .T h e v a l u e s p l o t t e d a r e m e a n v a l u e s f o r e i g h t m e n a n d w e r e r e c o r d e da f t e r 3 0 m i n u t e s ' r e s t j u s t p r i o r t o e a t i n g t h e r e g u l a r m e a l . No e f f e c to f n a t u r a l c l i m a t e c o u l d b e o b s e r v e d ( n o d i f f e r e n c e b e t w e e n c u r v e s ) ,a l t h o u g h t h e m e n w e r e o u t d o o r s c o n t i n u o u s l y b e t w e e n m e a l s a n dm e a s u r e m e n t s i n e a c h c l i m a t e . O n l y t h e l a t e r s t a g e s o f t h e t y p i c a l S D Ac u r v e a f t e r e a c h m e a l a r e r e p r e s e n t e d b y e a c h p o i n t p l o t t e d i n F i g u r e 7 ,w h i c h m a y b e s o m e w h a t m i s l e a d i n g u n l e s s a c o n t i n u o u s c u r v e o f V 0 2d u r i n g t h e d a y t i m e h o u r s i s p r e s e n t e d a s a r e f e r e n c e . T h i s r e f e r e n c e i sp r o v i d e d b y F i g u r e 8 , w v h a i c h s h o w v s o x y g e n c o n s u m p t i o n v a l u e s o b -t a i n e d a t 2 0 - m i i n u t e i n t e r v a l s t h r o u g h o u t t h e d a y i n o n e i n d i v i d u a l 1 .

B u l l . N . Y . A c a d . M e d .



11/24

THE CALORIC COST OF LIVING

400 -

35 0 -

c 300-E 250-

200U 2 0 0

3 7 5_ F A S T . NO E X E R C I S E

on-o E A T NO E X E R C I S E

el

L150 -

I I I I I I I I I0 60 1 2 0 1 8 0 0 60 1 2 0 1 8 0 0 60 1 2 0 1 8 0

R e p r o d u c e d b y p l e r m i s s i o n o f B u s k i r k , E . R . e t a l . M e t a b o l i s m 6 : 1 4 4 , 1 9 5 7 . 1 *F i g . 8 V a r i a t i o n i n r e s t i n g o x y g e n c o n s u m p t i o n ( V o 2 ) t h r o u g h o u t t h e d a y when f o o dwas v a r i e d . A b s c i s s a Time i n m i n . a f t e r m e a l .

OP 8 0 F. 1 0 0 .I - ' - , . . . . - - - - - - ' . . - , - - - , . , . - - , F o --

- ~ ~ ~ ~ --100.1FA N

U V 0 2

- 1 0 0 .

- 3 0 o

I-llI F o o o, _-- 1_-

F . s4

3 60 90 2 0 50MINUTES

F i g . 9 C h a n g e i n r e s t i n g o x y g e n c o n s u m p t i o n ( V o . ) d u r i n g f a s t i n g a n da f t e r e a t i n g a 1 0 0 0 K c a l l i q u i d m e a l (40 o f K c a l f r o m p r o t e i n ) . ' 7P e a k o x y g e n c o n s u m p t i o n v a l u e s i n t h i s s u b j e c t w e r e r e a c h e d w i t h i n 3 0m i n u t e s a f t e r e a t i n g a n d d e c l i n e d s t e a d i l y t h e r e a f t e r u n t i l t h e n e x t m e a lw a s c o n s u m e d . N o t e t h a t a p l o t o f t h e l a s t m e a s u r e m e n t b e f o r e e a c hm e a l w o u l d r e v e a l t h e s a m e p a t t e r n a s t h a t s h o w n i n F i g u r e 7 .\ V i t h m o r e s o p h i s t i c a t e d i n s t r u m e n t a t i o n a c o n t i n u o u s r e c o r d o fo x y g e n c o n s u m p t i o n a f t e r e a t i n g h a s b e e n o b t a i n e d ' . P r e - a n d p o s t -p r a n d i a l v a l u e s a r e s h o l w n f o r t w b o s u b j e c t s i n F i g u r e 9 . N o t e t h a t 1 e a ko x y g e n c o n s u m p t i o n v a l u e s o c c u r a t d i f f e r e n t t i m e s i n t h e t w v o i n -d i v i d u a l s a n d t h a t m u s c u l a r a c t i v i t y s p i k e s a r e s u p e r i m p o s e d o n r e c -V o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0

E1 -0Z2

Ei 7 -7 6402 0 ,4


12/24

E R BUSKIRK

T A B L E IV DAILY HEAT PRODUCTION OF PAIRS OF SUBJECTS ONEQUICALORIC DIETS

S u b j e c t s R . B . G . K . S u b j e c t s F . K . & G . S .Days o n Heat* P r o - Days o n Heat* P r o -D i e t d u c t i o n ( K c a l ) D i e t d u c t i o n ( K c a l )

L o w - P r o t e i n D i e t 5 2 4 8 4 9 3 8 4 6 8 0( 3 8 g i l / d a y )H i g h - P r o t e i n D i e t 3 8 4 8 3 0 5 2 4 9 3 8( 1 2 8 . 6 gm/day)H i g h m i n u s Lo w 1 9 2 5 8* V a l u e s f o r h e a t p r o d u c t i o n o b t a i n e d b y d i r e c t c a l o r i m e t r i c m e a s u r e m e n t s .

R e p r o d u c e d b y p e r m i s s i o n o f t b e p u b l i s h e r f r o m T a b l e 1 , S w i f t , R . W V . e t a l . J . N i t t r . 6 5 : 8 9 , 1 9 5 8 . 2 8

o r d s o b t a i n e d b o t h f o r t h e f a s t i n g a n d f e d c o n d i t i o n . I t i s a p p a r e n t l yi m p o s s i b l e t o r e s t f o r s e v e r a l h o u r s w h i l e a w a k e a n d v o l u n t a r i l y s u p p r e s sa l l m u s c u l a r a c t i v i t y . N e v e r t h e l e s s , t h e S D A o x y g e n c o n s u m p t i o np a t t e r n a p p e a r s t o s t a n d o u t c l e a r l y f o r b o t h i n d i v i d u a l s . I n s u m m a r y ,t h e n o r m a l i n d i v i d u a l f o l l o w i n g r e g u l a r m e a l h a b i t s e x h i b i t s a c h a r a c t e r -i s t i c d i u r n a l o x y g e n c o n s u m p t i o n p a t t e r n . T h e e n e r g y e x p e n d i t u r e a s -s o c i a t e d w i t h p h y s i c a l a c t i v i t y i s i n l a r g e m e a s u r e s u p e r i m p o s e d o n t h i sc h a r a c t e r i s t i c d i u r n a l c h a n g e .

O n e o f t h e q u e s t i o n s t h a t h a s b e e n i n v e s t i g a t e d r e c e n t l y i s w h e t h e ra h i g h p r o t e i n d i e t f e d f o r s e v e r a l w e e k s w i l l c o n t i n u e t o e l i c i t a h i g h e rd a i l y e n e r g y e x p e n d i t u r e a s s o c i a t e d w i t h S D A t h a n a l o w p r o t e i n d i e t ' 8 .T a b l e IV s h o w s t h e d i r e c t c a l o r i m e t r i c r e s u l t s f r o m t w o p a i r s o f s u b -j e c t s w h o w e r e a l t e r n a t e l y f e d e a c h d i e t . W h i l e t h e r e s u l t s a r e n o tu n e q u i v o c a l , i t w o u l d a p p e a r t h a t , a t l e a s t i n s o m e s u b j e c t s , a d a p t a t i o nt o h i g h p r o t e i n d i e t s m a y o c c u r a s s h o w n b y a r e d u c t i o n i n 2 4 - h o u rS D A . P r e s u m a b l y , t h e d i u r n a l p a t t e r n w o u l d r e m a i n s i m i l a r b u t t h em a g n i t u d e o f t h e i n c r e a s e i n e n e r g y e x p e n d i t u r e a f t e r e a t i n g w o u l d b er e d u c e d i n t h e a d a p t e d i n d i v i d u a l .

W h i l e t h e v a r i a t i o n s i n t o t a l d a i l y e n e r g y e x p e n d i t u r e a s s o c i a t e dw i t h s l e e p , a c h a n g e i n r e s t i n g p o s i t i o n a n d s D A a r e n o t l a r g e ( 5 - I 5p e r c e n t ) , i t i s i n t e r e s t i n g t o c o n s i d e r t h e p o s s i b l e a l t e r a t i o n s i n t h e s em o d e s o f e n e r g y e x p e n d i t u r e w i t h g a i n o r l o s s o f o b e s i t y t i s s u e . I f e x c e s sc a l o r i c i n t a k e b e c o m e s h a b i t u a l a n d e x c e s s o b e s i t y t i s s u e i s g a i n e d , t h e r ei s t h e p o s s i b i l i t y t h a t n o t o n l y d o r e s t p e r i o d s b e c o m e more f r e q u e n t

B u l l . N . Y . A c a d . M e d .



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b u t t h a t r e s t i s m o r e c o m p l e t e b o t h w h e n a w a k e a n d a s l e e p . A s e x c e s sw e i g h t i s l o s t , e n e r g y e x p e n d i t u r e m a y w e l l i n c r e a s e b o t h b e c a u s e o fm o r e f r e q u e n t c h a n g e i n b o d y p o s i t i o n a n d i n c r e a s e i n s p o n t a n e o u sb o d y m o v e m e n t . T h i s p o s s i b i l i t y i s u n d e r s t u d y i n o u r l a b o r a t o r y ( t h e M e t a b o l i c C h a m b e r ) a t t h e p r e s e n t t i m e .

T h e s D A p r o c e s s t e n d s t o a m e l i o r a t e t h e c o n s e q u e n c e s o f e x c e s sc a l o r i c i n t a k e . T h e g r e a t e r t h e n u m b e r o f c a l o r i e s c o n s u m e d , t h e l a r g e rs D A ; h o w e v e r , t h e e f f i c i e n c y o f t h e s D A m e c h a n i s m i n c o m b a t i n ge x c e s s c a l o r i c i n t a k e i s s o l o w ( s e l d o m m o r e t h a n 2 0 p e r c e n t o f t h ei n g e s t e d c a l o r i e s a s s o c i a t e d w i t h e x c e s s o x y g e n c o n s u m p t i o n a n d p e r -h a p s n o m o r e t h a n 5 p e r c e n t o f t h e e x c e s s c a l o r i e s c o n s u m e d ) t h a ta g a i n i n w e i g h t i n e v i t a b l y r e s u l t s f r o m e x c e s s c a l o r i c i n t a k e . On t h eo t h e r h a n d , S D A i s d i m i n i s h e d o n a s u b - m a i n t e n a n c e d i e t . T h u s , S D Ac o n t r i b u t e s l i t t l e , i f a t a l l , t o a c c e l e r a t i o n o f w e i g h t l o s s w h e n t h e o b e s ep e r s o n r e s t r i c t s h i s c a l o r i c i n t a k e .( c ) P e r s o n a l a c t i v i t i e s : A l m o s t e v e r y o n e s p e n d s a p o r t i o n o f t h e d a ya t t e n d i n g t o p e r s o n a l n e c e s s i t i e s . E n e r g y e x p e n d i t u r e l e v e l s may b ef a i r l y h i g h f o r t h e s e a c t i v i t i e s , d e p e n d i n g o n : t h e b o d y p o s i t i o n u s e d , t h es p e e d a t w h i c h t h e a c t i v i t i e s a r e p e r f o r m e d a n d t h e l e n g t h o f t i m e t a k e nt o a c c o m p l i s h e a c h . P a s s m o r e a n d D u r n i n 2 p r e p a r e d a s u m m a r y t a b l e f r o mi n f o r m a t i o n i n t h e l i t e r a t u r e a n d l i s t c a l o r i c e x p e n d i t u r e v a l u e s o f f r o m2 . 3 - 4 . o K c a l / m i n . f o r w a s h i n g , d r e s s i n g , s h a v i n g , e t c . On t h e a v e r a g e ,p e r h a p s o n e t o o n e a n d o n e - h a l f h o u r s p e r d a y a r e s p e n t o n p e r s o n a ln e c e s s i t i e s , a l t h o u g h a l a r g e i n t e r - i n d i v i d u a l v a r i a t i o n a n d a s e x d i f f e r e n c en o d o u b t e x i s t .( d ) W a l k i n g a n d t h e t r a n s p o r t o f b o d y w e i g h t : A l m o s t e v e r y o n ew a l k s f o r a p o r t i o n o f e a c h d a y u n l e s s b e d r i d d e n o r o t h e r w i s e i n c a p a c i -t a t e d . T h e r e a r e m a n y i m p o r t a n t f a c t o r s w h i c h m u s t b e c o n s i d e r e d i na n e v a l u a t i o n o f e n e r g y e x p e n d i t u r e f o r w a l k i n g , s u c h a s : s p e e d , w e i g h tt r a n s p o r t e d , c l o t h i n g w o r n , s u r f a c e a n d i n c l i n e , e t c . I t w o u l d r e q u i r ea l o n g a n d d e t a i l e d t r e a t i s e t o d i s c u s s a d e q u a t e l y a l l o f t h e s e f a c t o r s ;h o w e v e r , b o d y w e i g h t , a t l e a s t , d e s e r v e s a t t e n t i o n i n t h i s d i s c u s s i o n .F i g u r e I O , t a k e n f r o m t h e s t u d y o f M o n t o y e e t a l . 1 1 o n M i c h i g a nS t a t e g r a d u a t e s , i n d i c a t e s t h a t o n t h e a v e r a g e m a l e s g a i n w e i g h t a f t e rl e a v i n g c o l l e g e a n d t h a t t h i s t r e n d c o n t i n u e s i n t o t h e s i x t h d e c a d e b e f o r ei t r e v e r s e s . B e c a u s e m en b e c o m e l e s s a c t i v e a f t e r l e a v i n g c o l l e g e , t h i si n c r e a s e i n w e i g h t i s l a r g e l y o b e s i t y t i s s u e , a n d t r a n s p o r t o f t h i s e x c e s sw e i g h t d u r i n g w a l k i n g r e q u i r e s e n e r g y .V o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0

3 7 7


14/24

3782 42 220

p 0 I S aa-AA

X a 2 S ,> ) | ~ ~ ~ / b y

1 411 21 oz0' 5

W 1 41 2 A

AG ER e p r o d u c e d t h i r o u g h i t h e c o u r t e s y o f M ~ o n t o y e , H . J . e t a l . 'L o n g l e v ~ i t y a n d P p t o r b i d i ' t y o f c o l l e g e a t h l 1 e t e s , P h i E p s i l o nK o p a F r a t e r n i t y , I n d i a n a p o l i s , I n d .

F i g . 1 0 - C o m p a r i s o n o f w e i g h t i n c r e a s e s i n c e l e a v i n g c o a l l e g e o f a t h l e t e sa n d l n o n - a t h l e t e s . T h e s e v a l u e s - I r e d e r i v e d b y s u b t r a c t i n g w e i g h t i n c o l l e g ef r o m t p r e s e n t w e i g h t . A n a l y s i s o f c o v a r i a n c e e i n d i c a t e d no s i g n i f i c a n t d i f f e r -ence i l l e i t h e r w e i g h t g a i n i n p o u n d s or p e r c e n t g a i n ( ' b e t w e e n ' v a r i a n c es m a l l e r t h a w i t h i n v a r i a n c e ) .

M a h a d e v a e t a l . 1 9 h a v e i n v e s t i g a t e d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n w a l k i n ge n e r g y e x p e n d i t u r e a n d b o d y w e i g h t . T h e i r f i n d i n g s a r e p r e s e n t e d i nF i g u r e I 1 . B o t h m e n a n d w o m e n were i n c l u d e d i n t h e s e r i e s . An e n e r g ye x p e n d i t u r e d i f f e r e n c e a t t r i b u t a b l e t o s e x was n o t f o u n d . T h e c o e f f i c i e n tf o r t h e s l o p e o f t h e r e g r e s s i o n l i n e f o r K c a l / i o m i n u t e s on b o d y w e i g h twas 0 . 4 7 .R o u g h c a l c u l a t i o n s f r o m t h e d a t a o f M a h a d e v a e t a l . a n d t h e l o a d -c a r r y i n g i n f o r m a t i o n a s s e m b l e d b y P a s s m o r e a n d D h u r n i n 2 f r o m t h e w o r k

B u l l . N . Y . A c a d . M e d .



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50

4 0 - / -4 0no3 04 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0

W e i g h t ( k g )R e p r o d u c c d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f M a h a d e v a , K . e t a l . J . P h y s i o l . 1 2 1 : 2 2 5 , 1 9 5 3 . 1 '

F i g . 11-Energy e x p s e n d l i t u r e d u r i n g w a l k i n g t h r e e m i l e s / h r . T h e d o t t e d l i n e s showt w i c e t h e s t a n d a r d e r r o r o f e s t i m a t e .T A B L E V TABLE OF MEAN M I N U T l L E V O I L U M E S * FOR EACH WEIGHT

Back F o o tW e i g h t 0 4 k g 8 k g 1 2 k g 1 6 k g 0 . 6 k g 1 . 2 k g 1 . 8 k g 2 . 4 k gMean v o l u m e 2 5 . 0 6 2 6 . 0 2 2 6 . 3 8 2 8 . 9 1 3 1 . 2 1 2 ) 4 . 7 8 2 5 . 7 3 2 5 . 4 5 2 6 . 5 9S . E . o f mean 0 . 4 9 4 0 . 4 6 0 0 . 4 6 >

M i n u t e v o l u m e o f v e n t i l a t i o n .

R e p r o d u c e d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f D r a p e r , J . e t a l . J . a p p l . P h y s i o l . 6 : 3 0 1 , 1 9 5 3 . '

o f B r e z i n a a n d K o l m e r a n d C a t h c a r t e t a l . , p r e s e n t e d a s F i g u r e 1 2 , i n -d i c a t e t h a t t h e e f f i c i e n c y o f t r a n s p o r t i n g a l o a d i n a k n a p s a c k h i g h o n t h eb a c k i s a b o u t t h e s a m e a s t r a n s p o r t i n g b o d y w e i g h t o f p r e s u m a b l y n o r m a l c o m p o s i t i o n . T h i s s a m e s t a t e m e n t c a n n o t b e m a de , h o w e v e r ,i f t h e l o a d i s s h i f t e d t o t h e h i p o r t o a n e x t r e m i t y . T a b l e V s h o w s t h a tt h e i n c r e a s e i n m i n u t e v o l u m e o f v e n t i l a t i o n ( d i r e c t l y p r o p o r t i o n a l t oe n e r g y e x p e n d i t u r e ) i s r o u g h l y t w o t o t h r e e t i m e s a s g r e a t i f t h e l o a d i st i e d t o t h e f o o t a s c o m p a r e d t o t h e b a c k 2 0 . N o t e i n F i g u r e 1 2 t h e r a p i di n c r e a s e i n e n e r g y e x p e n d i t u r e w i t h a l l l o a d s i f w a l k i n g s p e e d i s i n -c r e a s e d . W i t h a d d i t i o n o f m o r e a n d m o r e w e i g h t , t h e s l o p e o f t h ee n e r g y e x p e n d i t u r e c u r v e s i n c r e a s e s . T h e o b e s e p e r s o n , t h e n , i s s u b -V o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0

3 7 9


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38o RBUSKIRK1 2 L o a d k g1 1 ~ +4 3 021I 0

+ 3 298

7

6C

432

k m / h r? 3 4 5 6 7 8 . 9R e p r o d u c e d t h r o u g h t h e c o u r t e s y o f P a s s m o r e , R . a n dD u r n i n , J . V . G . A . P h y s i o l . R e v . 3 5 : 8 0 1 , 1 9 5 5 . 2

F i g . 12-Energy e x p e n d i t u r e c a r r y i n g l o a d s o f d i f f e r e n t s p e e d s . D a t a f r o m B r e z i n a a n dK o l n i e r a n d C a t h e a r t e t a l .j e c t e d t o a s e v e r e e n e r g y e x p e n d i t u r e p e n a l t y w h e n e v e r h e t r a n s p o r t sh i s e x c e s s w e i g h t , p a r t i c u l a r l y i f h e h u r r i e s t o c a t c h a b u s o r o t h e r w i s ep r o c e e d s a t s p e e d s a b o v e a c o m f o r t a b l e s t r o l l p a c e . I n o b e s i t y , t h el o a d m a y o r m a y n o t b e d i s t r i b u t e d r a t h e r e v e n l y t h r o u g h o u t t h e b o d y .I f t h e o b e s i t y t i s s u e i s e v e n l y d i s t r i b u t e d , t r a n s p o r t o f o b e s i t y t i s s u e m a yb e a v e r y e f f i c i e n t m e t h o d o f l o a d - c a r r y i n g . On t h e o t h e r h a n d , i f t h ee x t r e m i t i e s a r e u n d u l y l o a d e d , t r a n s p o r t o f o b e s i t y t i s s u e m a y b e av e r y i n e f f i c i e n t p r o c e s s . I f t h e a d d i t i o n o f o b e s i t y t i s s u e t o t h e l i m b sb e c o m e s e x t e n s i v e , j o i n t a c t i o n m a y b e i n h i b i t e d a n d c h a f i n g m a y o c c u rb e t w e e n t h e i n n e r t h i g h s . A s a r e s u l t , t h e p r o c e s s o f m o v i n g t h e b o d yb e c o m e s a m a j o r u n d e r t a k i n g a n d i s a v o i d e d w h e n e v e r p o s s i b l e , b e -c a u s e i t i s s o i n c o n v e n i e n t a n d u n c o m f o r t a b l e t o m o v e .

M e a s u r i n g o n t h e j o b e n e r g y e x p e n d i t u r e : On t h e j o b e n e r g y e x -p e n d i t u r e i n f o r m a t i o n h a s b e e n f a c i l i t a t e d b y t h e i m p r o v e m e n t o f o l da n d t h e d e v e l o p m e n t o f new i n s t r u m e n t a t i o n . A l t h o u g h t h e D o u g l a sb a g t e c h n i q u e f o r m e a s u r i n g o x y g e n c o n s u m p t i o n h a s s e r v e d a d m i r a b l yf o r a n u m b e r o f y e a r s ( D o u g l a s , i 9 i ) , n e w m a t e r i a l s h a v e m a d e t h i sm e t h o d b e t t e r t h a n e v e r . L i g h t - w e i g h t l a t e x b a g s 2 1 , l i g h t - w e i g h t c o r -

B u l l . N . Y . A c a d . M e d .

3 8 0 o E . R . BUSKIRK


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THE CALORIC C O S T OF L I V I N G 3 8r u g a t e d r u b b e r t u b i n g a n d l i g h t - w e i g h t r u b b e r , p l a s t i c a n d a l u m i n u mr e s p i r a t o r y m a s k s a nd v a l v e s ' 2 2 h a v e r e d u c e d t h e l o a d i m p o s e d o n t h es u b j e c t d u r i n g t h e m e a s u r e m e n t p e r i o d . I f t h e s u b j e c t c a n c a r r y l i g h t -w e i g h t e q u i p m e n t d u r i n g t h e p e r f o r m a n c e o f h i s j o b , t h i s e l i m i n a t e s t h ee x t r a p e r s o n s o m e t i m e s u s e d t o c a r r y t h e e q u i p m e n t f o r t h e s u b j e c t . T h ee x t r a p e r s o n f r e q u e n t l y i n t e r f e r e d w i t h t h e m a n e u v e r a b i l i t y o f t h e s u b -j e c t , w h i c h l e d t o g r o s s l y a t y p i c a l r e s u l t s .

A n o t h e r d e v i c e , t h e M f u l l e r - F r a n z 2 3 m o d i f i c a t i o n o f t h e K o f r a n y i -M i c h a e l i s c o m b i n e d g a s m e t e r a n d a l i q u o t i n g s y s t e m , w h i c h w e i g h sa b o u t s i x p o u n d s a nd c a n b e e a s i l y t r a n s p o r t e d b y t h e w o r k i n g s u b j e c t ,h a s b e e n w i d e l y u s e d i n G e r m a n y , G r e a t B r i t a i n a n d t o s o m e e x t e n ti n t h e U n i t e d S t a t e s .

M o r e r e c e n t l y t h e I m P , o r i n t e g r a t i n g m o t o r p n e u m o t o c h o g r a p h ,w a s d e v e l o p e d i n B r i t a i n b y H . S . X W o l f f 2 4 . T h i s d e v i c e m e a s u r e s e x -p i r a t o r y f l o w r a t e a n d p e r i o d i c a l l y w i t h d r a w s a s a m p l e o f e x p i r e d a i r f o ra n a l y s i s . T h e d e v i c e w e i g h s a b o u t f o u r p o u n d s , i n c l u d i n g t h e b a t t e r i e s t oo p e r a t e t h e r e q u i r e d s m a l l m o t o r a n d p u m p . A t r a n s m i t t e r ( a n e x t r ae i g h t o u n c e s ) h a s b e e n a t t a c h e d t o t h e i i \ i p , a n d v e n t i l a t i o n v o l u m e i n -f o r m a t i o n c a n b e t e l e m e t e r e d t o t h e l a b o r a t o r y e v e n t h o u g h t h e s u b j e c ti s s o m e d i s t a n c e a w a y .

E n e r g y b a l a l n c e s t u d i e s : T h e r e s u l t s o f r e p r e s e n t a t i v e e n e r g y b a l a n c es t u d i e s , i n w h i c h t h e a b o v e d e v i c e s h a v e b e e n u t i l i z e d , t o g e t h e r w i t ht i m e - m o t i o n t e c h n i q u e s f o r t h e m e a s u r e m e n t o f e n e r g y e x p e n d i t u r e , a r ep r e s e n t e d i n T a b l e V I . A w i d e v a r i e t y o f w o r k i n g a n d l i v i n g s i t u a t i o n sh a v e b e e n i n v e s t i g a t e d i n v a r i o u s p l a c e s a r o u n d t h e w o r l d . N o t e t h a tm o s t o f t h e s t u d i e s o f e n e r g y b a l a n c e a r e B r i t i s h , o t h e r t h a n r e s u l t so b t a i n e d f o r m i l i t a r y s i t u a t i o n s ( C o n s o l a z i o e t a l . ' , W e l c h e t a l . a n dB u s k i r k e t a l . 2 6 ) . On t h e a v e r a g e , t h e a g r e e m e n t b e t w e e n c a r e f u l m e a s -u r e m e n t s o f c a l o r i c i n t a k e a n d e x p e n d i t u r e i s g o o d ( I O p e r c e n t ) .I t i s i n t e r e s t i n g t h a t , i n m o s t o f t h e s t u d i e s , c a l o r i c i n t a k e e x c e e d s e n e r g ye x p e n d i t u r e e x c e p t i n t h e o n e s t u d y i n v o l v i n g d o g s l e d g i n g ( M a s t e r t o ne t a l . 2 9 ) . W h e t h e r t h i s o b s e r v a t i o n h a s a n y s i g n i f i c a n c e w i l l d e p e n d o n t h er e s u l t s o f s i m i l a r s t u d i e s i n t h e f u t u r e . T h e a g r e e m e n t o b t a i n e d o n a d a yt o d a y b a s i s 2 6 s u g g e s t s t h a t t h e d a i l y d i f f e r e n c e b e t w e e n m e a s u r e dc a l o r i c i n t a k e a n d e x p e n d i t u r e i s r a n d o m . W i t h t h e a d d i t i o n o f m o r ee n e r g y b a l a n c e s t u d i e s t o t h e s e r i e s a r b i t r a r i l y s e l e c t e d a s r e p r e s e n t a -t i v e , i t i s s u s p e c t e d t h a t a n e q u a l n u m b e r o f p l u s a n d m i n u s d i f f e r e n c e sw i l l b e f o u n d .V o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0

3 8 I


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T A B L E V I REPRESENTATIVE DATA FROM THE LITERATURE FORSIMULTINEOITS MEAXSURIIEMENT1 S OF 1 ) A u I L ENE11GYE J X P E I N l ) I T I t I t E A O N I ) INTAKE

R e f e r e n c eC o n s o l a z i o e t a 1 . 2 5

N o . o f J ) ( I . y s' u b ects 0 b . . A i c t i i tf1 0 7 M i l i t a r Y a c t i v i t i e sa n d r e c r e a t i o n

I ) t ( t k em i n b u . aI n t a k e E x i p e , d . E I 1 p e i t d .3 6 1 0 3 4 7 1 1 3 9

B a l k e 2 7P a s s m n o r e e t a l . 2 S

X W i d d o w s o n e t ( a i .E d h o l m e t ( a l . 5M a s t e r t o n e t a l . -

a l l s o 3 0

( I a r r o w e t ( ( 1 . 3 1

W e l c h e t a 1 . 2B u s k i r k e t a 1 . 2 6

1 1 0 M o u n t a i n e e r i n g5 1 3 M a l e s t u d e n t s ,

5 d a y s h a r d work8 d a y t y s s e d e n t a r y7 7 7 M i l i t a r y C a d e t s ,n o r m a l t r a i n i n g

1 2 1 4 M i l i t a ry C a d e t s ,n o r m a l t r a i n i n g1 - 1I 9 }1 ( )

42 R2 s

N o r t h G r e e n l a n dE x p e d i t i o n , B a s eDog S l e d g i n g

1 0 7 M a l e c l e r k s i nc o l l i e r y o f f i c e1 9 7 C o a l f a c e w o r k e r s8 1 7 B a r r a c k & B i v o u a c

L i v i n g i n t h eS u b - a r c t i c

5 7 0 0 5 1 5 03 6 1 0 3 . 5 0 0

3 7 1 0

4 7 7 0 5 1 9 83 0 4 0 2 8 0 0

C l a s s i f i c a t i o n o f p h y s i c a l e f f o r t : T h e d i v e r s i t y o f t a s k s p e r f o r m e d b yman i s e n o r m o u s , ye t we ar e f a c e d w i t h t h e p r o b l e m o f c l a s s i f y i n gp h y s i c a l e f f o r t i n o r d e r to p r o v i d e u s e f u l g u i d a n c e t o t h o s e r e s p o n s i b l ef o r h e a l t h a n d w e l f a r e t h r o u g h o u t t h e w o r l d . Many t a s k s ar e not e a s i l yc l a s s i f i e d b e c a u s e i n t r i c a t e , d i f f i c u l t t o a n a l y z e movements ar e i n v o l v e d .I n many c a s e s , a h u m a n e n g i n e e r i n g s t u d y m u s t b e m a d e o f t h e man-m a c h i n e - t a s k i n t e r r e l a t i o n s h i p s b e f o r e f u r t h e r pr og r es s can b e m a d e .On t h e o t h e r h a n d , many t a s k s c a n b e g r o u p e d a c c o r d i n g t o t h e wayt h e t a s k a f f e c t s common p h y s i o l o g i c a l v a r i a b l e s , s u c h as oxygen con-s u m p t i o n a n d p u l s e r a t e .

N u m e r o u s a r b i t r a r y s c h e m e s h a v e b e e n d e v i s e d f o r t h e c l a s s i f i c a t i o no f p h y s i c a l e f f o r t . F o r t h e m o s t p a r t , e a c h s c h e m e h a s o n l y s e r v e d t h ei m m e d i a t e n e e d s o f t h o s e r e s p o n s i b l e f o r i t . A c l a s s i f i c a t i o n v o c a b u l a r ya c c e p t a b l e t o m o s t p o t e n t i a l u s e r s h a s not b e e n a d o p t e d . T o v a r i o u s in-

B u l l . N . Y . A c a d . M e d .

3 4 ~ 2 03 4 3 2 3 4 1 6

3 9 1 1 : 3 5 8 1

5 5 01 1 0

2 9 0

1 6

3 3 0- 4 2 82 4 0

3 7 02 2 3

( ) 3 03 5 0 : 3

: 3 ( 6 0: 3 2 8 0

3 8 2 E . R . B3USKIRK


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I~~~~~HAOICCSFLVN 8v e s t i g a t o r s h a r d w o r k m a y m e a n a l e v e l o f w o r k v a r y i n g b e t w e e n 2a n d i 5 K c a l / m i n . N o r i s i t l i k e l y t h a t a n a c c e p t a b l e s e t o f w o r d s a n dd e f i n i t i o n s w v i l l b e a d o p t e d u n l e s s t h e l e a d o f t h e r e s p i r a t o r y p h y -s i o l o g i s t s i s f o l l o w e d ; t h e y d e f i n e d l u n g v o l u m e s a n d p u l m o n a r y f u n c -t i o n t e s t s a n d s t a n d a r d i z e d t e r m i n o l o g y . T h e c l a s s i f i c a t i o n s a n d d e f i n i t i o n ss h o u l d b e s i m p l e , c o n v e n i e n t t o u s e a n d a c c e p t a b l e t o p h y s i o l o g i s t s ,n u t r i t i o n i s t s , c l i n i c i a n s a n d i n d u s t r i a l i s t s a l i k e .

A t l e a s t t w o r e c e n t a t t e m p t s t o g r a d e p h y s i c a l w o r k h a v e a p p e a r e di n t h e l i t e r a t u r e .C h r i s t e n s e n ' s c l a s s i f i c a t i o n 3 2 i s b a s e d o n t h e e f f o r t e x p e n d e d i n v a r i -o u s i n d u s t r i a l j o b s i n t h e S w e d i s h s t e e l i n d u s t r y , w h i c h c o u l d e a s i l y b ea p p l i e d t o p r o f e s s i o n a l , r e c r e a t i o n a l a n d a t h l e t i c a c t i v i t i e s a s w e l l . T h ep h y s i o l o g i c a l v a r i a b l e s i n C h r i s t e n s e n ' s c l a s s i f i c a t i o n a r e m e t a b o l i c r a t ea n d h e a r t r a t e . W e l l s e t a l . 3 3 , i n a n e x t e n s i o n o f t h e c l a s s i f i c a t i o n p r e -s e n t e d b y C h r i s t e n s e n , a d d e d c r i t e r i a f o r t h e a s s e s s m e n t o f w o r k l e v e l :v e n t i l a t i o n r a t e a n d v o l u m e , R . Q . , a n d b l o o d l a c t i c a c i d c o n t e n t . W e l l se t a l . c h a n g e d t h e t e r m i n o l o g y u s e d b y C h r i s t e n s e n , d r o p p e d t h e 2 . 5K c a l / m i n . l e v e l a n d a d d e d a I 5 K c a l / m i n . l e v e l .B e c a u s e o f t h e l o w l e v e l s o f e n e r g y e x p e n d i t u r e i n m a n y o c c u p a -t i o n s , i t i s t h e a u t h o r ' s f e e l i n g t h a t a n i n t e r m e d i a t e c l a s s i f i c a t i o n b e t w e e ni . o a n d 5 . o K c a l / m i n . i s n e c e s s a r y . V e n t i l a t i o n v o l u m e s h o u l d p r o v e t ob e a u s e f u l a d d i t i o n t o a n a d o p t e d s c h e m e , b e c a u s e o f t h e p o s s i b i l i t y o ft e l e m e t e r i n g v e n t i l a t i o n v o l u m e a s w e l l a s h e a r t r a t e . T h e r e i s a d i r e c tr e l a t i o n s h i p b e t w e e n h e a r t r a t e , v e n t i l a t i o n v o l u m e a n d m e t a b o l i c r a t eu n d e r a w i d e v a r i e t y o f c o n d i t i o n s ; t h e r e f o r e , t h e s e s i m p l e m e a s u r e -m e n t s s h o u l d p r o v e v a l u a b l e i n a s s e s s i n g o n t h e j o b e n e r g y e x -p e n d i t u r e . I t i s f e l t t h a t t h e m e a s u r e m e n t o f b l o o d l a c t i c a c i d c o n t e n tw o u l d n o t a d d a p p r e c i a b l y t o a c l a s s i f i c a t i o n s c h e m e b e c a u s e o f t h ed i f f i c u l t i e s o f d r a w i n g b l o o d a t t h e p r o p e r t i m e s f o r e v a l u a t i o n o f t h ea n e r o b i c c o m p o n e n t f o r a g i v e n j o b .On t h e b a s i s o f t h e i d e a s p r e s e n t e d b y C h r i s t e n s e n a n d W e l l s e t a l . ,r e v i e w o f t h e l i t e r a t u r e a n d f i r s t - h a n d e x p e r i e n c e , t h e c o m b i n e d s c h e m ep r e s e n t e d a s T a b l e V I I m a y s a t i s f y m a n y r e q u i r e m e n t s .

T h e p h y s i o l o g i c a l p a r a m e t e r s r e l a t e d t o m e t a b o l i c r a t e t h a t a r e e a s i l ym e a s u r e d , v e n t i l a t i o n v o l u m e a n d h e a r t r a t e , a r e i n c l u d e d i n T a b l e V I I .S i n c e o n e p u r p o s e o f s u c h a t a b l e w o u l d b e t h e e s t i m a t i o n o f t h e e n e r g ye x p e n d i t u r e f o r a g i v e n t a s k , i t f o l l o w s t h a t t h e m e a s u r e m e n t o f c h o i c ei n t h i s i n s t a n c e w o u l d b e o x y g e n c o n s u m p t i o n . M e a s u r e m e n t o f o x y g e nV o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0

3 8 3HE CALORIC COST OF LIVING


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T A B L E VII CLASSIFICATION OF P H Y SICAL EFFORT

C l a s s i f i c a t i o n V V o w M . R . P . R .V e r y l i g h t 1 0 0 . 5 2 . 5 8 0L i g h t 1 0 - 2 0 0 . 5 - 1 . 0 2 . 5 - 5 . 0 8 0 - 1 0 (M o d e r a t e 2 0 - 3 5 1 . 0 - 1 . 5 5 . 0 - 7 . 5 1 0 0 - 1 2 0H e a v y 3 5 - 5 0 1 . 5 - 2 . 0 7 . 5 - 1 0 . 0 1 2 0 - 1 4 0V e r y h e a v y 5 0 - 6 5 2 . 0 - 2 . 5 1 0 . 0 - 1 2 . 5 1 0 - 1 6 0U n d u l y h e a v y 6 0 - 8 5 2 . 5 - 3 . 0 1 2 . 5 - 1 5 . 0 1 6 0 - 1 8 0E x h a u s t i n g 8 5 3 . 0 1 5 . 0 1 8 0V v e n t i l a t i o n v o l u m e i n l i t e r s p e r m i n u t e\ 0 2 o x y g e n c o n s u m p t i o n i n l i t e r s p e r m i n u t eM . R . = c a l o r i c e x p e n d i t u r e i n K c a l p e r m i n u t eP . R . p u l s e r a t e i n b e a t s p e r m i n u t eThe v a l u e s l i s t e d a p p l y t o s t e a ( l y s t a t e w o r k a n d a l s o t o I i e a k e f f o r t a s u s e d i n t h e d i a g r a m p r e p a r e db y DuBois e t a l . ( S e e F i g u r e 1 3 . )c o n s u m p t i o n s h o u l d t a k e i n t o a c c o u n t t h e o x y g e n d e b t , u n l e s s t h e w o r kc a n b e d o n e i n a s t e a d y s t a t e a n d m e a s u r e m e n t s a r e m a d e d u r i n g t h e s t e a d y s t a t e p e r i o d .

I t s h o u l d b e e m p h a s i z e d t h a t u n d e r c e r t a i n c o n d i t i o n s o n e o r m o r eo f t h e v a r i a b l e s l i s t e d i n T a b l e V I I m a y f a i l t o y i e l d a v a l i d e s t i m a t e o ft h e s e v e r i t y o f t h e w o r k b u t r a t h e r e m p h a s i z e a n e m o t i o n a l c o m p o n e n ts u c h a s f e a r , o r f a i l t o e m p h a s i z e a f i t n e s s c o m p o n e n t , s u c h a s n u t r i -t i o n a l s t a t u s d u r i n g s e m i s t a r v a t i o n . I f p u l s e r a t e i s t h e v a r i a b l e i n q u e s -t i o n , f e a r o r a p p r e h e n s i o n m a y y i e l d a b n o r m a l l y h i g h w o r k i n g p u l s er a t e s , w h e r e a s s e m i s t a r v a t i o n p r o d u c e s a b n o r m a l l y l o w p u l s e r a t e s .

T h e d e f i c i e n c y i n T a b l e V I I i s t h a t b o d y m a s s o r s i z e a n d p h y s i c a lf i t n e s s h a v e n o t b e e n t a k e n i n t o a c c o u n t . P e r h a p s t h e s i m p l e s t m e t h o d t oc o r r e c t f o r b o d y s i z e w o u l d b e t o e x p r e s s o x y g e n c o n s u m p t i o n a n d m e t a -b o l i c r a t e a s t h e n u m b e r o f t i m e s b a s a l m e t a b o l i c r a t e , t h a t i s t w o t i m e s ,f o u r t i m e s , e t c . T h i s t y p e o f e x p r e s s i o n h a s a p p e a r e d i n t h e t e m p e r a t u r er e g u l a t i o n l i t e r a t u r e a n d t h e t e r m m e t f o r o n e t i m e s b a s a l m e t a b o l i cr a t e h a s b e e n a d o p t e d . T h i s a p p r o a c h a s s u m e s , h o w e v e r , t h a t o n e e i t h e rk n o w s o r i s w i l l i n g t o e s t i m a t e b a s a l m e t a b o l i c r a t e . F o r t h e t i m e b e i n gi t i s f e l t t h a t a c o r r e c t i o n f o r b o d y s i z e , w h i l e d e s i r a b l e , m i g h t o n l yh i n d e r w i d e a d o p t i o n o f a s i m p l e s c h e m e f o r t h e c l a s s i f i c a t i o n o f p h y s i c a le f f o r t . P h y s i c a l f i t n e s s f o r w o r k i s m o r e d i f f i c u l t t o c o p e w i t h . I n g e n -e r a l , c l a s s i f i c a t i o n p r o b l e m s a s s o c i a t e d w i t h a g e , d i s e a s e , e t c . c o u l d b e

B u l l . N . Y . A c a d . M e d .



21/24


22/24


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l e v e l o f p h y s i c a l a c t i v i t y , a n d 3 ) t h e n e c e s s i t y f o r t i m e - m o t i o n i n -f o r m a t i o n .T h r o u g h o u t t h e d i s c u s s i o n t h e f a c t w a s e m p h a s i z e d t h a t w e , i n t h eU n i t e d S t a t e s , d o n o t h a v e a d e q u a t e i n f o r m a t i o n c o n c e r n i n g t h e r a t e o f

e n e r g y e x p e n d i t u r e a s s o c i a t e d w i t h v a r i o u s o c c u p a t i o n s a n d r e c r e a t i o n a la c t i v i t i e s . T h e r e m a y b e s e v e r a l r e a s o n s f o r t h i s d e f i c i e n c y : i ) l a c ko f a l a b o r a t o r y d e v o t e d t o t h e s t u d y o f i n d u s t r i a l h y g i e n e a n d w o r kp h y s i o l o g y * , 2 ) l a c k o f i n t e r e s t o n t h e p a r t o f i n v e s t i g a t o r s t o u n d e rt a k e r o u t i n e e n e r g y e x p e n d i t u r e m e a s u r e m e n t s o n l a r g e n u m b e r s o f p e o -p l e , a n d 3 ) l a c k , u n t i l r e c e n t l y , o f m i n i a t u r i z e d e q u i p m e n t f o rm e a s u r i n g e n e r g y e x p e n d i t u r e w i t h o u t a l t e r i n g t h e t a s k u n d e r t a k e n b yt h e s u b j e c t .* S i m i l a r t o t h e G e r ma n M a x P l a n c k - I n s t i t u t f f i r A r b e i t s l d i y s i o l o g i e o r t h e F i n n i s h I n s t i t u t e o f O c c u -p a t i o n a l H e a l t h .

REFERRENC(1ES1 . O r r , J . B . a n d L e i t c h , I . D e t e r m i n a t i o n

o f c a l o r i e r e q u i r e m e n t s o f n m a n , N u t r .A b s t r . R e v . 7 : 5 0 9 - 2 9 , 1 9 3 8 .2 . P a l s s n i o r e , R . a n d D u r n i n , J . V . G . A .

Hunuan e n e r g y e x p e n d i t u r e , P h y s i o l .R e v . 3 0 5 : 8 0 1 - 4 0 , 1 9 5 5 .3 . S p i t z e r , H . and H e t t i n g e r , T . T a f e l nf i i r d e n K a l o r i e n u m n s a t z b e i k o r p e r l i c h e r

A r h e i t . S o n d e r h e f t d e r REFA-Nach-r i c h t e n 1 9 5 8 . H r s g . v om Verband f i i rA r b e i t s s t u d i e n REFA e . V . , B e r l i n ,D a r m s t a d t B i e u t h - V e r t r i e b G u n b H . , 1 9 5 8 .

4 . B u s k i r k , E . R . a n d B a s s , D . E . C l i m a t e( a t d e r e r c i s e . To b e p u b l i s h e d i n S c i e n i c e( r a n d m e d i c i n e o f e x e r c i s e m i d s p o r t s ,I H a r p e r a n d B r o s .5 . E d h o h n , 0 . G . , F l e t c h e r , J . G . , M i d -d o w s o n , E . M . a n d M c C a n c e , R . A .

Energy e x ) e n d i t u r e a n d f o o d i n t a k e o fi n d i v i d u a l m e n , B r i t . J . N e u t r . 9 : 2 8 ( i -3 0 0 1 9 5 5 .

6 . W i d d o w s o n , E . M . , E d h o l h n , 0 . G . a n dM c C a n c e , R . A . Food i n t a k e a n d e n e r -g y e x l v e n d i t u r e o f c a d e t s i n t r a i n i n g ,B r i t . J . N u t r . 8 : 1 4 7 - 5 5 , 1 9 5 4 .

7 . S t u n k a i r d , A . J . P h y s i c a l a c t i v i t y , e m i o -t i o n s , a n d I h u n a i n o b e s i t y , P s y c h o s o m .M e e d . : 2 O 0 : 3 6 6 - 7 2 , 1 9 5 8 .8 . D o r r i s , R . . 1 . a n ( l S t u n k a r d , A . J . P h y s -i c a t l a c t i v i t y : p e r f o r m a t t n c e a n d a i t t i t u d e s

V o l . 3 6 , N o . 6 , J u n e 1 9 6 0

o f a g r o u p o f o b e s e w o m e n , Amer. J .m e d . S c i . 2 3 3 : 6 2 2 - 2 8 , 1 9 5 7 .9 . J o h n s o n , M . L . , B u r k e , B . S . a n d May-e r , J . R e l a t i v e i m p o r t a n c e o f i n a c t i v i t ya n d o v e r e a t i n g i n t h e e n e r g y b a l a n c e o fo b e s e h i g h s c h o o l g i r l s , A m e r . J . c l i v .N u t r . 4 : 3 7 - 4 4 , 1 9 5 6 .1 0 . S te f a ni k , P . A . , H e a l d , F . P . , J r . a n dM a y e r , J . C a l o r i c i n t a k e i n r e l a t i o n t oe n e r g y o u t p u t o f o b e s e a n d n o n - o b e s ea d o l e s c e n t b o y s , A m e r . J . c l i f f . N u t r .7 : 5 . 5 - 6 2 , 1 9 5 9 .1 1 . M o n t o v e , H . J . a n d o t h e r s . L o n g e v i t ya n d m o r b i d i t y o f c o l l e g e a t h l e t e s . P h iE p s i l o n Kappa F r a t e r n i t y , I n d i a n a p -o l i s , 1 9 5 7 .

1 2 . K r e i d e r , M . B . , B u s k i r k , E . R . a n dB a s s , D . E . Oxygen c o n s u m p t i o n a n db o d y t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e n i g h t , J .a p p l . P hy s i ol . 1 2 : 3 6 1 - 6 6 , 1 9 5 8 .1 3 . K l e i t m a n , N . S l e e p , P h y s i o l . R e v . 9 : 6 2 4 -6 5 , 1 9 2 9 .1 4 . K r e i d e r , M . B . a n d B u s k i r k , E . R . S u p -p l e n l e n t a l f e e d i n g a n d t h e r m a l c o m f o r td u r i n g s l e e p i n t h e c o l d , J . a p p l . P h y -. i o 1 . 1 1 : 3 3 9 - 4 3 , 1 9 . 5 7 .1 5 . E d w a r d s , 1 S . r ' . , T h o r n i d i k e , A . , J r . a n dD ) i l l , D . B . E n e r g y r e q u i r e m e n t s i ns t r e n u o u s m u s c u l a r e x e r c i s e , Ne w E n a l .J . M e d . 2 1 3 : 5 3 2 - 3 . 5 , 1 9 3 . 5 .


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1 6 . B u s k i r k , E . R . , l a m n p i e t r o , P . F . a n dW e l c h , B . E . V a r i a t i o n s i n r e s t i n gm e t a b o l i s m w i t h c h a n g e s i n f o o d , e x e r -c i s e a n d c l i m a t e , M e t a b o l i s m 6 : 1 4 4 - 5 3 ,1 9 5 7 .1 7 . B u s k i r k , E . R . , T h o m p s o n , R . H . ,M o o r e , R . and W h e d o n , G . D . E q u i v -a l e n c e o f t h e r m o g e n e s i s i n d u c e d b yf o o d a n d b y c o l d ? F e d . P r o c . 1 8 : 2 0 ,1 9 5 9 .1 8 . S w i f t , R . W . a n d o t h e r s . E f f e c t o fh i g h v e r s u s l o w p r o t e i n e q u i c a l o r i cd i e t s o n t h e h e a t p r o d u c t i o n o f humans u b j e c t s , J . N u t r . 6 5 : 8 9 1 0 2 1 9 5 8 .1 9 . M a h a d e v a , K . , P a s s m o r e , R . a n d W o o l f ,B . I n d i v i d u a l v a r i a t i o n s i n t h e m e t a -b o l i c c o s t o f s t a n d a r d i z e d e x e r c i s e s ; e f -f e c t s o f f o o d , a g e , s e x a n d r a c e , J .P hy s i ol . 1 2 1 : 2 25 - 3 1 , 1 9 5 3 .2 0 . D r a p e r , J . , E d w a r d s , R . G . a n d H a r d y ,R . H . M e t h o d o f e s t i m a t i n g t h e r e s -p i r a t o r y c o s t o f a t a s k b y u s e o fm i n u t e - v o l u m e d e t e r m i n a t i o n s , J . a p p i .P hy s i ol . 6 : 2 9 7 - 3 03 , 1 9 5 3 .2 1 . G a n s l e n , R . V . a n d v a n H u s s , W . D .U l t r a l i g h t ( 7 0 0 g r a m ) a p p a r a t u s f o rt h e s t u d y o f e n e r g y c o s t o f i n d u s t r i a lwork a n d s p o r t s , A r b e i t s p h y s i o l o g i e 1 5 :2 0 7 - 1 0 , 1 9 5 3 .2 2 . H e i n s e l , H . E m i l e i c h i t e s , am Kopf f i x i e r -t e s A t e i n v e n t i l , A r b e i t s p h y s i o l o g i e 1 4 :4 8 9 - 9 1 , 1 9 5 2 .2 3 . M i l l e r , E . A . und F r a n z , H . E n e r g i e -v e r b r a u c h s m e s s u n g e n b e i b e r t i f l i c h e r A r -b e i t m i t e i n e r v e r b e s s e r t e n R e s p i r a -t i o n s - G a s u h r , A r b e i t s p h y s i o l o g i e 1 4 :4 9 9 - 5 0 4 , 1 9 5 2 .2 4 . W o l f f , 1 1 . S . Modern t e c h n i q u e s f o rm e a s u r i n g e n e r g y e x p e n d i t u r e , P r o c .N u t r . S o c . 1 5 : 7 7 - 8 0 , 1 9 5 6 .2 5 . C o n s o l a z i o , C . F . , P o l l a c k , H . , C r o w l e y ,L . V . a n d G o l d s t e i n , D . R . S t u d i e s o nn u t r i t i o n i n t h e Far E a s t . V . C a l o r i ec o s t o f work a n d e n e r g y b a l a n c e s t u d -i e s , M e t a b o l i s m 5 : 2 5 9 - 7 1 , 1 9 5 6 .2 6 . W e l c h , B . E . a n d o t h e r s , B u s k i r k , E .R . and o t h e r s ( I n t e r - l a b o r a t o r y r e -p o r t ) . C a l o r i c i n t a k e a n d e n e r q f y e x -p e n d i t u r e i n a s u b a r c t i c e n v i r o n m e n t .U . S . Army M e d . N u t r . L a b . , D e n v e r ,C o l o . , 1 9 5 7 , R e p o r t N o . 1 7 3 ; Q u a r t e r -m a s t e r R e s . E n g i g n e e r i n g C e n i t . , N a t i c k ,

M a s s . , 1 9 5 7 , E P 3 3 .2 7 . B 3 , a l k e , B . E n e r g i e b e d a r f i m H o c h g e -b i r g e , K l i n . l R s c h r . 2 3 : 2 2 3 - 2 6 , 1 9 4 4 .2 8 . P a s s m o r e , R . , T h o m s o n , J . G . a n d War-n o c k , G . M . B a l a n c e s h e e t o f t h e e s t i -m a t i o n o f e n e r g y i n t a k e a n d e n e r g ye x p e n d i t u r e a s m e a s u r e d b y i n d i r e c tc a lo r i m e tr y , u s i n g K o f r a n y i - M i c h a e l i sc a l o r i m e t e r , B r i t . J . N u t r . 6 : 2 5 3 - 6 4 ,1 9 5 2 .2 9 . M a s t e r t o n , J . P . , L e w i s , H . E . a n dW i d d o w s o n , E . M . N u t r i t i o n a n d e n e r -g y e x p e n d i t u r e d u r i n g a p o l a r e x p e d i -t i o n , P o l a r R e c . 9 : 1 3 5 , 1 9 5 5 .3 0 . M a s t e r t o n , J . P . , L e w i s , H . E . a n dW i d d o w s o n , E . M . Food i n t a k e s , e n e r -g y e x p e n d i t u r e s a n d f a e c a l e x c r e t i o n so f m en o n a p o l a r e x p e d i t i o n , B r i t . J .N u t r . 1 1 : 3 4 6 - 5 8 , 1 9 5 7 .3 1 . G a r r y , R . C . , P a s s m o r e , R . , W a r n o c k ,G . M . a n d D u r n i n , J . V . G . A . S t u d i e so n e x p e n d i t u r e o f e n e r g y a n d c o n s u m p -t i o n i o f f o o d h i y m i l c r s . 1 1 ( c l e r k s . , F i f e ,S c o t l a n d , 1 9 5 2 . M e d . R e s . C o u n c i l S p e c .R e p . S e r . N o . 2 8 9 . L o n d o n , HMS S t a -t i o n e r y O f f . , 1 9 5 5 .3 2 . C h r i s t e n s e n , E . H . 1 3 h y s i o l o g i c a l v a l u a -t i o n o f work i n N Y k r a p p a I r o n W o r k s .I n S y m p o s i u m o n f a t i g u e , E r g o n o m i c sR e s . S o c . , W . F . F l o y d a n d A . T . W e l -f o r d , e d i t s . L o n d o n , H . K . L e w i s & C o . ,L t d . , 1 9 5 3 .3 3 . W e l l s , J . G . , B a l k e , B . a n d V an F o s s a n ,D . D . L a c t i c a c i d a c c u m u l a t i o n d u r i n gw o r k ; a s u g g e s t e d s t a n d a r d i z a t i o n o fw o r k c l a s s i f i c a t i o n , J . a p p l . P h y s i o l . 1 0 :5 1 - 5 5 , 1 9 5 7 .3 4 . A s m u s s e n , E . a n d H e n m a i n g s e n , I . D e -t e r m i n a t i o n o f maximum w o r k i n g c a -p a c i t y a t d i f f e r e n t a g e s i n work w i t ht h e l e g s o r w i t h t h e a r m s , S c a n d . J .c l i n . L a b . I n v e s t . 1 0 : 6 7 - 7 1 , 1 9 5 7 .3 5 . A s t r a n d , P . 0 . a n d R y h l i i n g . A nomo-gram f o r c a l c u l a t i o n o f a e r o b i c c a p a c -i t y ( p h y s i c a l f i t n e s s ) f r o m p u l s e r a t ed u r i n g s u b m a x i m a l w o r k , J . a p p l . P h y s -i o l . 7 : 2 1 8 - 2 1 , 1 9 5 4 .3 6 . T a y l o r , H . L . , B u s k i r k , E . R . a n d Hen-s c h e l , A . M a x i m a l o x y g e n i n t a k e a s a no b j e c t i v e m e a s u r e o f c a r d i o r e s p i r a t o r yp e r f o r m a n c e , . J . a p o p l . P h y s i o l . 8 : 7 3 - 8 0 ,1 9 5 5 .

B u l l . N . Y . A c a d . M e d .

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