способ оценки влияния нагревающего микроклимата на организм человека

Формула изобретения

СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ НАГРЕВАЮЩЕГО МИКРОКЛИМАТА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА, заключающийся в определении кожно-легочных влагопотерь, отличающийся тем, что определяют категорию тяжести выполняемой работы, находят соответственный нормируемый верхний допустимый уровень кожно-легочных влагопотерь, вычитают его из дебита кожно-легочных влагопотерь, к уменьшенному в тысячу раз остатку этих влагопотерь прибавляют эмпирический коэффициент, равный 1, и при результате менее или равном 1 - неблагоприятное влияние нагревающего микроклимата отсутствует, а если результат больше 1 - нагревающий микроклимат действует неблагоприятно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к способам исследования условий жизнедеятельности человека, и может быть использовано гигиенистами, физиологами труда и организаторами производства для углубленного изучения факторов нагревающего микроклимата и разработки эффективных мероприятий по их оптимизации.

Известен способ изучения микроклимата и определения его влияния на организм путем измерения отдельных составляющих его факторов (температуры, относительной влажности, подвижности воздуха, теплового излучения) и сравнения их величины с имеющимися нормативами. Однако применение этого способа часто дает ошибки поскольку данным способом не учитывается эффект комбинированного действия на организм факторов микроклимата.

Известен способ оценки влияния нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм по дебиту кожно-легочных влагопотерь, являющихся показателем функционального состояния терморегуляторного аппарата человека. Величина этих влагопотерь у человека определяется совместным влиянием теплообразования, вызванного мышечной нагрузкой и сниженной теплоотдачи, обусловленной высокой температурой, влажностью воздуха, ношением изолирующего костюма и т.д. Известен также способ, с помощью которого можно предсказать общий дебит потоотделения в покое у хорошо физически тренированного и заклиматизированого испытуемого в течение непрерывного четырехчасового периода в условиях внешней среды с известными физическими характеристиками. Эта величина, выражаемая в литрах за 4 часа, получила название "предсказываемая четырехчасовая скорость потоотделения".

Однако эти способы тоже имеют существенные недостатки, снижающие точность получаемых результатов и ограничивающие область их применения:

кроме влагопотерь, обусловленных нагревающим микроклиматом и теплозащитными свойствами одежды, данными способами учитываются и влагопотери, вызванные мышечной деятельностью, что является причиной их низкой точности;

возможно применение указанных способов только на человеке, находящемся в состоянии покоя, что на практике осуществимо лишь в лабораторных условиях и неприемлемо для исследований на производстве; это является причиной ограничения области применения способа.

Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения способа оценки влияния нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм человека за счет установления величины кожно-легочных влагопотерь, которые обеспечиваются влиянием только факторов микроклимата и теплозащитных свойств одежды.

Указанная цель достигается тем, что известным способом нахождения кожно-легочных влагопотерь, заключающемся в определении за исследуемое время алгебраической суммы разностей веса тела испытуемого и количества им выпитой и выделенной жидкости, определяют фактическую величину кожно-легочных влагопотерь, по известной методике определяют категорию тяжести выполняемой работы, находят соответствующий этой работе нормируемый верхний допустимый уровень кожно-легочных влагопотерь (имеет место в нормальных климатических условиях), затем при изучении влияния нагревающего микроклимата (фактические кожно-легочные влагопотери больше верхнего уровня нормируемых допустимых кожно-легочных влагопотерь) из фактической величины кожно-легочных влагопотерь вычитают нормируемый верхний допустимый уровень кожно-легочных влагопотерь и по полученному остатку этих влагопотерь производят оценку влияния нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм человека.

На основании известных нормативов допустимого теплового состояния человека при различной тяжести работ в условиях нормального микроклимата составлена табл.1. Пользуясь этой таблицей, можно легко определить нормируемый верхний допустимый уровень кожно-легочных влагопотерь, который обеспечивается мышечной работой в нормальных микроклиматических условиях. В целях получения достоверных результатов перед сопоставлением найденных в исследованиях фактических кожно-легочных влагопотерь с представленным в табл.1 нормативным материалом первые необходимо разделить на средний вес в опытной группе исследуемых и умножить на 70 поскольку представленные в вышеуказанной таблице нормы кожно-легочных влагопотерь рассчитаны для человека массой 70 кг.

В целях удобства применения получаемых данных в различного рода исследованиях микроклимата нами составлена следующая эмпирическая формула (1) расчета показателя влияния нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм человека (П)

П = С Б + 1, усл ед., (1) где П - показатель степени влияния нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм человека;

С - коэффициент, равный 0,001;

Б - остаточная величина кожно-легочных влагопотерь, полученная при сопоставлении нормативных и фактических данных этих влагопотерь, г/ч.

При составлении формулы 1 нами условно приняты следующие положения:

при П = 1 отсутствует неблагоприятное влияние микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм человека, а при П > 1 имеет место неблагоприятное воздействие микроклимата и теплозащитных свойств одежды;

усилению потоотделения на 1 г/ч соответствует П = 0,001.

Таким образом, по установленной в исследованиях условий труда фактической величине мышечной нагрузки и энерготрат (по наибольшей величине одного из представленных в табл.1 критериев тяжести выполняемой мышечной работы), находят нормируемую допустимую для нормальных климатических условий величину кожно-легочных влагопотерь, затем из фактической величины кожно-легочных влагопотерь вычитают найденную с помощью табл.1 нормируемую допустимую величину кожно-легочных влагопотерь и по полученному остатку влагопотерь посредством формулы 1 производят оценку влияния нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм человека.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного, что у исследуемых определяется категория тяжести работы, из фактической величины кожно-легочных влагопотерь вычитается нормируемая (для определенной в исследованиях реальной тяжести работы) допустимая величина кожно-легочных влагопотерь, и оценка влияния нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм производится по полученному остатку кожно-легочных влагопотерь, обеспечиваемых влиянием только изучаемого микроклимата и теплозащитных свойств одежды.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "Новизна". Известны технические решения, в которых для оценки влияния нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды на человека применяют другие объективные показатели функционального состояния организма, например, температуру кожи, температуру тела и частоту сердечных сокращений. Однако теоретический анализ вопроса указывает на то, что эти показатели не могут служить точными критериями степени воздействия на организм нагревающего микроклимата, поскольку в условиях данного микроклимата температура кожи независимо от тепловой нагрузки быстро достигает некоторого предела (36^оС) и ее изменения не могут больше отражать тепловое состояние; не может быть показателем теплового состояния организма и температура тела, т.к. она зависит прежде всего от тяжести выполняемой работы и, являясь гомеостатической константой, мало зависит от воздействия нагревающего микроклимата. При нормально функционирующей системе терморегуляции с ростом теплового воздействия на организм температура тела при неизменной мышечной работе поддерживается на постоянном уровне, обеспечиваемом величиной мышечной нагрузки. Пульсовая реакция сердечно-сосудистой системы (частота сердечных сокращений - ЧСС) на воздействие нагревающего микроклимата носит рефлекторный характер и не имеет с его параметрами линейной зависимости. Частота сердечных сокращений находится в тесной зависимости от тяжести выполняемой работы и температуры тела. Кроме того, ЧСС не может служить критерием теплового состояния организма и по причине значительной варьируемости этого показателя у лиц с различной физической тренированностью.

Таким образом, в известных технических решениях не обеспечивается определение того уровня функциональных изменений в организме, который вызывается влиянием только нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды. Определение такого уровня изменений в функциональном состоянии человека достигается в заявляемом техническом решении. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Существенные отличия".

Апробация предлагаемого способа оценки влияния нагревающего микроклимата и теплозащитных свойства одежды на 20 рабочих мужского пола и двух профессиях на Западно-сибирском металлургическом комбинате (грануляторщик металлургического шлака - 10 чел. и горновой по выплавке чугуна - 10 чел.) показала работоспособность метода. Так при одинаковых величинах мышечной нагрузки (25,4 кДж у грануляторщиков и 25,6 кДж у горновых), но, согласно традиционным методам исследования, разной характеристике нагревающего микроклимата, обусловленного воздействием на организм, с одной стороны, высоких уровней теплового излучения, а с другой - различных параметров других климатообразующих факторов (см. табл.2) - установлено, что у горновых при интенсивности инфракрасного излучения 1744 Вт/м² фактическое число кожно-легочных влагопотерь составило 99655 г/ч, а у грануляторщиков при практически том же тепловом воздействии (1458 Вт/м²) - 420 г/ч. Согласно гигиенической классификации труда микроклиматические условия на рабочих местах лиц указанных профессий по ведущему фактору производственной среды (степень неблагоприятного воздействия на организм) - интенсивности инфракрасного излучения - существенно не отличаются и характеризуются второй степенью третьего класса вредных и опасных условий труда. Однако, используя предлагаемый способ, находим, что показатель влияния на организм нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды, обусловленный комбинированным воздействием всех климатообразующих факторов, у грануляторщиков составляет 1,16 (неблагоприятное влияние нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды слабо выражено), а у горновых этот показатель равен 1,74 (имеет место выраженное неблагоприятное воздействие нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм рабочих). Указанные отличия в оценке влияния нагревающего микроклимата на горновых и грануляторщиков нашли отражение и в реакции сердечно-сосудистой системы. Среднесменная частота сердечных сокращений у грануляторщиков составила 1062,6 удара/мин, а у горновых 1362,5 удара/мин.

Аналогичные сведения, подтверждающие преимущество заявляемого способа, можно привести в отношении условий труда анодчиков и электролизников на Таджикском алюминиевом заводе (см. табл.3) и электролизников на Красноярском (КрАз), Волгоградском (ВгАз) алюминиевых заводах (см. табл.4). Из табл.3 видно, что, если по отдельным факторам микроклимата (тепловому излучению и температуре воздуха) условия труда рассматриваемых групп рабочих в разное время года характеризуются по гигиенической классификации труда одной и той же степенью вредности и опасности: у анодчиков - 3 степень 3 класса, а у электролизников 2 степень 3 класса, то согласно оценки микроклимата и теплозащитных свойств одежды предлагаемым способом в условиях труда этих рабочих зимой и летом выявляются существенные различия. В зимнее время года на рабочих местах имеет место нормальный или слабо выраженный нагревающий микроклимат (П = 1,00 и П = 1,08), а в летнее время нагревающий микроклимат более выражен (П = 1,28 и П = 1,37). Анализ данных табл.4 показывает, что согласно гигиенической классификации труда работа электролизников по ведущим факторам производственной среды (температур воздуха и инфракрасному излучению) на КрАзе относится к 3 степени 3 класса, а на ВгАзе - к 1 степени 3 класса вредных и опасных условий труда. Вместе с тем, применение способа оценки влияния микроклимата и теплозащитных свойств одежды, основанного только на определении дебита кожно-легочных влагопотерь, не позволяет выявить имеющуюся существенную разницу в микроклиматических условиях среды (кожно-легочные влагопотери у обеих групп рабочих практически не отличаются). Применение заявляемого способа оценки влияния на организм нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды подтверждает имеющуюся разницу в микроклиматических условиях среды у этих групп рабочих. Так у работающих на КрАзе показатель влияния на организм нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды равен 1,43, а у работающих на ВгАзе - 1,36.

Таким образом, апробация предлагаемого способа оценки влияния нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм человека свидетельствует о том, что заявляемый способ по сравнению с существующими позволяет оценивать влияние нагревающего микроклимата и теплозащитных свойств одежды с учетом комбинированного действия всех климатообразующих факторов при любых уровнях мышечной активности. Это обусловливает значительное расширение области применения способа в процессе изучения условий труда рабочих в различных отраслях производства и повышение точности в оценке влияния нагревающещго микроклимата и теплозащитных свойств одежды на организм человека.