Реферат: Влияние вибрации на человека
Вибрация
Вибрация представляет собой механические колебательные движения,
непосредственно передаваемые телу человека.
Основными физическими характеристиками вибрации являются амплитуда и частота
колебаний. Амплитуда вибросмещения измеряется в м или см, а частота колебаний
- в герцах.
Учитывая, что при любом колебательном движении непрерывно изменяется скорость
и ускорение (наибольшие на осевой линии колебания и наименьшие в крайних
позициях), вибрацию оценивают по скорости и ускорению. Эти величины являются
производными от амплитуды и частоты вибрации и определяются по формулам:
ν = 2 • f • S ;
A = (2πf)2 • S
где
ν - виброскорость, м/с;
π - 3,14;
f - частота, Гц;
S - амплитуда колебания, м;
А - виброускорение, м/с2.
Если для шума за нуль децибел принят порог слышимости, для вибрации отсчет
децибел ведется от условной опорной виброскорости, равной 5 • 1О-8
м/с, виброускорения - 3 • 1О-4 м/с2.
Виброскорость и виброускорение выражаются в дБ относительно их нулевых
порогов и вычисляются по формулам:
Ly = 20 lg ν /5 • 10-8 дБ, La = 20 lg A/3 •10L-4 Дб
где
Ly- логарифмический уровень виброскорости;
La - логарифмический уровень виброускорения.
При этом порог восприятия вибрации составляет около 7О дБ.
Виброскорость и виброускорение оцениваются в пределах стандартных октав со
среднегеометрическими частотами- 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 25О Гц и
выше. Вибрация с частотой до 32 Гц относится к низкочастотной, а более 32 Гц
- к высокочастотной.
Преимущества одночисловых интегральных показателей, таких, как доза или
эквивалентный уровень, определили интерес исследователей к дозовой оценке
вибрации. Если для шума этот подход достаточно обоснован, что нашло отражение
в стандарте ИСО R-1999 (1971), то в отношении вибрации имеются лишь единичные
работы экспериментального плана.
Необходимо отметить, что действующий ГОСТ 12.1.О12-78 регламентирует ПДУ
вибрации по кинематическому параметру виброскорости, а доза - параметр
энергетический, учитывающий уровень вибрации и время ее действия.
Биологическое действие вибрации.
Это механические колебания твердых тел. Источниками вибрации являются широко
применяемые в промышленности, строительстве, транспорте, с/х и в быту
пневматические и электрические ручные механизированные инструменты, различные
машины и оборудование, станки, транспортные средства. Вибрацию широко
применяют не только в технике, но и в медицине для лечения некоторых
нервных и мышечных заболеваний (вибротерапия, вибромассаж).
Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической активностью.
Характер, глубина и направленность физиологических сдвигов различных систем
организма определяются уровнями, спектральным составом вибрации, а также
физиологическими свойствами тела человека. В генезисе этих реакций важную
роль играют анализаторы - вестибулярный, двигательный, зрительный, кожный и
др.
Следует отметить важную роль биохимических свойств человеческого тела в
субъективном восприятии вибрации. Действие вибрации на организм опосредуется
следующими явлениями: физическим воздействием на поверхность контакта;
распространением колебаний по тканям; непосредственной реакцией на
воздействия в органах и тканях, а также раздражением механорецепторов,
вызывающим нейрорецепторные и субъективные реакции.
В настоящее время накоплен экспериментальный и клинический материал,
подчеркивающий роль рефлекторных регуляторных влияний ЦНС в возникновении
функциональных сдвигов в нервно-мышечном аппарате у лиц, подвергающихся
воздействию вибрации. Эти исследования показывают, что расстройства
двигательной функции, возникающие под воздействием вибрации, обусловлены как
нарушениями регуляторных воздействий ЦНС, так и непосредственным поражением
мышц. При этом преобладание диффузных сдвигов может быть объяснено
преимущественно изменениями в деятельности суперспинальных структур, тогда
как большая выраженность локальных изменений в мышцах может быть связана с их
непосредственной травматизацией.
Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отделы
симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических сосудов, а
также отделы периферической нервной системы, связанные с вибрационной и
тактильной чувствительностью.
Доказано, что направленность сосудистых нарушений определяется, в первую
очередь, параметрами воздействующей вибрации. Спастические явления в
капиллярах происходят при вибрации выше 35 Гц, а ниже наблюдается
преимущественно картина атонии капилляров или спастико-атоническое их
состояние. Область частот 35-250 Гц наиболее опасна в отношении развития
спазма сосудов.
Вибрация может прямым путем мешать выполнению рабочих операций или косвенно
отрицательно влиять на работоспособность человека. Ряд авторов рассматривают
вибрацию как сильный стресс-фактор, оказывающий отрицательное влияние на
психомоторную работоспособность, эмоциональную сферу и умственную
деятельность человека и повышающий вероятность возникновения несчастных
случаев.
За последние годы установлено, что вибрация, как и шум, действует на организм
человека энергетически, поэтому ее стали характеризовать спектром по
колебательной скорости, измеряемой в сантиметрах в секунду или как и шум, в
децибелах; за пороговую величину вибрации условно принята скорость в 5*10
-6 см/сек. Вибрация воспринимается (ощущается) лишь при непосредственном
соприкосновении с вибрирующим телом или через другие твердые тела,
соприкасающиеся с ним. При соприкосновении с источником колебаний, генерирующим
(издающим) звуки наиболее низких частот (басовые), наряду со звуком
воспринимается и сотрясение, то есть вибрация.
В зависимости от того, на какие части тела человека распространяются
механические колебания, различают местную и общую вибрацию. При местной
вибрации сотрясению подвергается лишь та часть тела, которая непосредственно
соприкасается с вибрирующей поверхностью, чаще всего руки (при работе с
ручными вибрирующими инструментами или при удержании вибрирующего предмета,
детали машины и т. п.). Иногда местная вибрация передается на части тела,
сочлененные с подвергающимися непосредственно вибрации суставами. Однако
амплитуда колебаний этих частей тела обычно ниже, так как по мере передачи
колебаний по тканям, и тем более мягким, они постепенно затухают. Общая
вибрация распространяется на все тело и происходит, как правило, от вибрации
поверхности, на которой находится рабочий (пол, сиденье, виброплатформа и т.
п.).
При воздействии вестибулярных раздражителей, к которым относится вибрация,
нарушаются восприятие и оценка времени, снижается скорость переработки
информации. В ряде работ показано, что низкочастотная вибрация вызывает
нарушение координации движения, причем наиболее выраженные изменения
отмечаются при частотах 4-11 Гц.
Длительное влияние вибрации приводит к стойким патологическим нарушениям в
организме работающих. Всесторонний анализ этого патологического процесса
послужил основанием для выделения его в качестве самостоятельной
нозологической формы профессионального заболевания - вибрационной болезни.
Вибрационная болезнь продолжает занимать одно из ведущих мест среди всех
профессиональных заболеваний. Причиной этого является как использование
ручных машин, не отвечающих требованиям санитарных норм, так и развивающаяся
специализация труда, ведущая к увеличению времени воздействия на организм
вибрации. Опасность развития вибрационной болезни возрастает с увеличением
интенсивности и длительности действия вибрации; при этом существенное
значение имеет индивидуальная чувствительность. Вредное действие В. усиливают
шум, охлаждение, переутомление, значительное мышечное напряжение,
алкогольное опьянение и др. Условно различают местную В., действующую
преимущественно на руки работающих, и общую В., когда при колебании пола,
сиденья (рабочего места) действию В. подвергается весь организм. Для
вибрационной болезни, обусловленной местной В., характерны жалобы на боли в
руках, чаще по ночам, побеление пальцев на холоде, повышенная зябкость рук,
общее недомогание раздражительность, возможны боли в области сердца.
Основное клиническое проявление болезни — нарушение кровообращения в
периферических сосудах. Вначале сосудистые нарушения обнаруживаются
преимущественно на той руке, которая больше подвергается воздействию
вибрации. Но по мере прогрессирования заболевания процесс распространяется не
только на сосуды другой руки, но и на сосуды стоп, сердца, мозга. Заболевание
сопровождается болями и нарушением чувствительности в руках, а нередко и в
ногах. Особенно сильно страдает болевая чувствительность, снижается
температура кожи на кистях и стопах. Степень снижения чувствительности
возрастает с увеличением длительности и тяжести заболевания. Нарушаются
функции эндокринных желез, внутренних органов, обменные процессы. При
воздействии В. с большой амплитудой возникают нарушения в мышцах, связках,
суставах, костях. Больные жалуются на слабость, быструю утомляемость,
раздражительность, головные боли, плохой сон.
Установлено, что вибрационная болезнь может длительное время протекать
компенсированно, в течение этого периода больные сохраняют трудоспособность и
не обращаются за врачебной помощью.
К основным проявлениям вибрационной болезни относятся нейрососудистые
расстройства. Они проявляются раньше всего на руках и сопровождаются
интенсивными болями после работы и по ночам, снижением всех видов кожной
чувствительности, слабостью в кистях рук. Нередко наблюдается так называемой
феномен "мертвых" или белых пальцев. Одновременно развиваются мышечные и
костные (вплоть до дегенеративно-дистрофических) изменения, а также
расстройства нервной системы по типу неврозов.
В отличие от местной при общей В. возникают клинические симптомы, связанные
с расстройствами деятельности мозга. При этом особенно часто страдает
вестибулярный аппарат, появляются головные боли, головокружения. По степени
выраженности патологического процесса выделяют 4 стадии заболевания: I —
начальная, II — умеренно выраженная, III — выраженная, IV — генерализованная
(встречается крайне редко). Помимо стадий, отмечают наиболее типичные
синдромы: ан-гиодистонический, ангиоспастический, вегетативного полиневрита,
невротический, вегетомиофасцита, диэнцефальный и вестибулярный.
Низкочастотная общая вибрация, особенно резонансного диапазона, вызывая
длительную травматизацию межпозвоночных дисков и костной ткани, смещение
органов брюшной полости, изменения моторики гладкой мускулатуры желудка и
кишечника, может приводить к болевым ощущениям в области поясницы,
возникновению и прогрессированию дегенеративных изменений позвоночника,
заболеваний хроническим пояснично-крестцовым радикулитом, хроническим
гастритом.
У женщин, подвергающихся длительному воздействию общей вибрации, отмечается
повышенная частота гинекологических заболеваний, самопроизвольных абортов,
преждевременных родов. Низкочастотная вибрация вызывает у женщин нарушение
кровообращения органов малого таза.
При рассмотрении особенностей действия общей вибрации надо иметь в виду, что
тело человека представляет собой сочетание различных масс с упругими
элементами, имеющими собственные колебания разной частоты. Под влиянием
вибрации в ряде случаев может произойти явление резонанса, когда амплитуда
колебаний отдельных частей или органов тела увеличивается в несколько раз по
сравнению с амплитудой вибрации того или иного внешнего источника. Для
человека в положении лежа резонансная частота находится в пределах 3-3,5 Гц,
для сидящего - на частотах 4-6 Гц, а для стоящего на вибрирующей площадке
имеется два резонансных пика - на частотах 5-7 и 17-25 Гц. Явления резонанса
для тканей головы наступают в области 2О-3О Гц (в этом диапазоне частот
амплитуда колебаний головы может превышать амплитуду колебаний плеч в 3
раза).
Ткани человека обладают различной способностью к передаче вибрации. Наилучшим
проводником вибрации являются кости, мягкие ткани. Суставы же являются
эффективными гасителями колебаний. С повышением частоты вибрации амплитуда
колебаний частей тела по мере удаления от точки приложения уменьшается. Так,
например, в диапазоне частот 5О-7О Гц до головы доходит около 1О% энергии
передаваемой вибрации человеку, находящегося на виброплатформе. Вибрация
частотой более 1ОО Гц практически не передается по телу человека и является
большей частью местной.
Органы, непосредственно воспринимающие вибрации, делятся на две группы. К
первой относятся органы равновесия (вестибулярный аппарат), находящиеся во
внутреннем ухе. Взаимодействуя с соответствующими связями в мозгу, они
работают как интегральный измеритель угловых и линейных ускорений.
Информация, посылаемая в мозг органами равновесия, находящимися под влиянием
вибраций, может оказаться искаженной, дезориентирующей, а в некоторых случаях
раздражающей и вызывающей у человека состояние болезни. Силы и перемещения,
вызываемые вибрацией, улавливаются большим числом механорецепторов во всем
организме. Некоторые из них, находящиеся в мышцах и сухожилиях, сигнализируют
о положении тела и действующих на него нагрузках. Они взаимодействуют с
отделом центральной нервной системы, регулирующим положение тела и его
движение. Эти рецепторы реагируют на любые изменения, в том числе
низкочастотные.
Ко второй группе относятся рецепторы, расположенные в коже и соединительных
тканях. Они выполняют функции осязания, реагируя на более высокие частоты
(около 30 Гц). Вибрации оказывают определенное влияние на организм также
через органы зрения и слуха.
При передаче вибраций от места приложения к рецепторам одни частоты усиливаются,
а другие ослабляются. На рис.1 приведена кривая изменения в функции частоты
показателя q =A1/A2 в
системе голова- область таза.
| Рис. 1. Изменение коэффициента q в функции частоты вибраций f |
Здесь A1 и A2- амплитуды
вертикальных вибраций тела на уровне головы и сиденья. Из рисунка видно, что на
частоте 4 Гц показатель q=1,4. Это значит, что амплитуда вибраций на
уровне головы на 40% больше, чем на уровне сиденья.
Характер воздействий вибрации на человека зависит от их длительности.
Нарушения физиологических функций организма, наступающие под влиянием
вибраций, имеют тенденцию к усилению с увеличением длительности воздействия.
Вибрация, высокий вибрационный фон среды представляют опасность для здоровья
не только рабочих, в условиях производства, но и для других групп населения.
Источниками вибрации в жилых зданиях являются: транспорт, промышленные
установки, инженерно-технологическое оборудование зданий. По интенсивности
колебаний наиболее воздействует на человека городской рельсовый транспорт:
мелкого заложения и открытые радиусы метрополитена, железнодорожные
магистрали. Вибрация, возникающая в зданиях от движения поездов, имеет
регулярный прерывистый характер. По мере удаления от источника амплитуда
колебаний снижается.
При распространении колебаний по высоте многоэтажного здания на верхних
этажах наблюдается как ослабление, так и усиление вибрации, в зависимости от
резонанса. Изученные типы конструкций зданий в условиях одинаковых грунтов не
оказывают существенного влияния на уровни вибрации в жилых помещениях.
В некоторых случаях регистрируются высокие уровни вибрации от инженерно-
технологического оборудования самих зданий (лифты) и встроенных объектов.
В основе профилактики вибрационной болезни лежит гигиенически обоснованное
нормирование уровней вибрации. При этом учитываются направленность,
продолжительность действия, характер вибрации. В РФ уровни В. на рабочих
местах в производственных помещениях, на горных, сельскохозяйственных,
мелиоративных, строительно-дорожных машинах, железнодорожном и автомобильном
транспорте, на судах регламентируются санитарным законодательством.
С целью профилактики вибрационной болезни устраняется В. машин, оборудования
и инструментов путем уравновешивания сил, вызывающих колебания; принимаются
меры по уменьшению передачи В. при помощи упругих элементов и виброгашения;
вводятся технологические процессы, ограничивающие или полностью исключающие
контакт работающего с вибрирующей поверхностью; снижается усугубляющее
влияние сопутствующих факторов; внедряются рациональные режимы труда и
отдыха; организуются комплексные бригады с совмещением профессий для
ограничения времени воздействия вибрации; широко используются средства
индивидуальной защиты — виброгасящие рукавицы и обувь. Важнейшей мерой
предупреждения вибрационной болезни является неукоснительное соблюдение
каждым рабочим установленных правил работы в условиях вибрации.
Список литературы
1. Популярная медицинская энциклопедия. Гл.ред. В.И. Покровский. М.:
«Советская энциклопедия», 1992
22..http://bgd.udsu.ru/content/education/textbook/1/show.php?file=86.htm&PHPSESSID=a59641b4892c0afb93daf034f94a8093
3. Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды. М.: «Высшая школа».1987.
|
