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.