Тема 2. ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИИ ТРУДА И КОМФОРТНЫЕ УСЛОВИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

 

Деятельность человека носит самый разнообразный характер. Не­смотря на это, ее можно разграничить на три основные группы по характеру выполняемых человеком функций (рис. 2.1).

Физический труд.Физическим трудом (работой) называют выпол­нение человеком энергетических функций в системе «человек — ору­дие труда».

Физическая работа требует значительной мышечной активности. Она подразделяется на два вида: динамическую и статическую. Дина­мическая работа связана с перемещением тела человека, его рук, ног, пальцев в пространстве; статическая — с воздействием нагрузки на верхние конечности, мышцы корпуса и ног при удерживании груза, при выполнении работы стоя или сидя. Динамическая физическая работа, при котором в процессе трудовой деятельности задействовано более 2/3 мышц человека, — называется общей, при участии в работе от 2/3 до 1/3 мышц человека (мышцы только корпуса, ног, рук) — региональной, при локальной динамической физической работе задей­ствовано менее 1/3 мышц (например, набор текста на компьютере).

Физическая тяжесть работы определяется энергетическими затра­тами в процессе трудовой деятельности и подразделяется на следующие категории: легкие, средней тяжести и тяжелые физические работы.

 

Рис.(21) Основные формы деятельности человека

 

Легкие физические работы (категория I) подразделяются на две категории: 1а, при которой энергозатраты составляют до 139 Вт, и 16, при которой энергозатраты составляют 140—174 Вт. К категории 1а относятся работы, проводимые сидя и сопровождающиеся незначи­тельным физическим усилием. К категории 16 относятся работы, проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим усилием.

Физические работы средней тяжести (категория II) подразделяются на две категории: На, при которой энергозатраты составляют 175—232 Вт, и Пб, при которой энергозатраты составляют 233—290 Вт. К категории На относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенных физических усилий. К категории Пб отно­сятся работы, связанные с ходьбой, перемещением и перенесением тяжестей массой до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим усилием.

Тяжелые физические работы характеризуются расходом энергии более 290 Вт. К этой категории относятся работы, связанные с посто­янными передвижениями, перемещением и перенесением значитель­ных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий.

Энергетические затраты на мышечную работу.Затраты энергии на мышечную работу в труде (сверх уровня покоя и независимо от влияния эмоций, связанных с работой, влияния температуры воздуха и пр.) могут быть рассчитаны для среднего рабочего как сумма затрат на поддержание рабочей позы (табл. 2.1) и на выполняемую мышцами механическую работу (табл. 2.2).

Механизированные формы физического труда в системе «человек — машина».Человек выполняет умственные и физические функции. Деятельность человека (далее человека-оператора) происходит по од­ному из процессов:

детерминированному — по заранее известным правилам, инструк­циям, алгоритмам действий, жесткому технологическому графику и т. п.;

недетерминированному — когда возможны неожиданные события в выполняемом технологическом процессе, неожиданное появление сигналов, но в то же время известны управляющие действия при появлении неожиданных событий (расписаны правила, инструкции и т.п.) в выполняемом процессе.

 

Таблица 2.1.

Энергетические затраты на поддержание рабочей позы

 

Поза	Количество затрачиваемой энергии, кДж/мин
Сидя	1,3
На коленах	2,1
На корточках	2,1
Стоя	2,5
Стоя на коленях более чем на 15% и другие неудобные позы	3,4

 

Таблица 2.2.

Энергетические затраты при выполнении мышцами механической работы

 

Части тела, занятые в работе	Количество затрачиваемой энергии при условных степенях интенсивности работы, кДж/мин
Кисти и пальцы рук	1,7(1,3—2,5)	3,0(2,5—3,8)	4,2(3,8—5,0)
Руки	4,6(2,9—5,9)	7,6(5,9—9,2)	10,9(9,2—12,6)
Руки и туловище, а также одновре­менная работа трех или четырех ко­нечностей	13,9(10,5— -16,8)	21,0(16,8— —25,2)	30,2(25,5— —35,7)

 

Различают несколько типов операторской деятельности в техниче­ских системах, классифицируемых в зависимости от основной функции, выполняемой человеком, и доли мыслительной и физической загрузки, включенных в операторскую работу.

Оператор-технолог непосредственно включен в технологический процесс, работает в основном режиме немедленного обслуживания, совершает преимущественно исполнительные действия, руководству­ясь четко регламентирующими действия инструкциями, содержащими, как правило, полный набор ситуаций и решений. Это — операторы технологических процессов, автоматических линий и пр.

Оператор-манипулятор (машинист). Основную роль в его деятель­ности играют механизмы сенсомоторной регуляции (исполнения дей­ствий) и в меньшей степени — понятийного и образного мышления. К числу выполняемых им функций относится управление отдельными машинами и механизмами.

Оператор-наблюдатель, контролер (например, диспетчер техноло­гической линии или транспортной системы). В его деятельности преобладает удельный вес информационных и концептуальных моделей. Оператор работает как в режиме немедленного, так и отсроченного обслуживания в масштабах реального (настоящего) времени. В его деятельности в значительной мере используется аппарат понятийного мышления и опыт, заложенный в образно-концептуальных моделях. Физическая работа здесь играет несущественную роль.

Функционирование организма требует протекания в нем химиче­ских и биохимических процессов в достаточно строгих температурных пределах. Для температуры тела это интервал находится в пределах 36,5—37,0° С.

В процессе взаимодействия человека с окружающей средой темпе­ратура тела может значительно изменяться, что связано с температурой, влажностью и подвижностью воздуха в окружающей среде, а также тепловой радиацией от различных видов оборудования, используемых в производственной среде. Приспособление организма человека к изменениям параметров состояния окружающей среды выражается в способности протекания в нем процессов терморегуляции.

Терморегуляция—совокупность физиологических и химических процессов в организме человека, направленных на поддержание по­стоянства температуры тела (« 36—37 °С). Это обеспечивает нормаль­ное функционирование организма, способствует протеканию биохи­мических процессов в организме человека. Терморегуляция (0 иск­лючает переохлаждение или перегрев организма человека. Поддержа­ние постоянства температуры тела определяется теплопродукцией организма (М), т.е. процессами обмена веществ в клетках и мышечной дрожью, теплоотдачей или теплоприходом (R) за счет инфракрасного излучения, которое излучает или получает поверхность тела; теплоот­дачей или теплоприходом за счет конвекции (Q, т.е. через нагрев или охлаждение тела воздухом, омываемым поверхность тела; теплоотдачей (£), обусловленной испарением влаги с поверхности кожи, слизистых оболочек верхних дыхательных путей, легких. Терморегуляция, таким образом, обеспечивает равновесие между количеством тепла, непре­рывно образующимся в организме и излишком тепла, непрерывно отдаваемым в окружающую среду, т.е. сохраняет тепловой баланс организма.

Терморегуляцию можно представить следующим выражением:

 

Q = M±R± С—Е.

 

В нормальных условиях при слабом движении воздуха человек в состоянии покоя теряет в результате тепловой радиации около 45 % всей вырабатываемой организмом тепловой энергии, конвекцией до 30 % и испарением до 25 %. При этом свыше 80 % тепла отдается через кожу, примерно 13 % через органы дыхания, около 7 % тепла расходу­ется на согревание принимаемой пищи, воды и вдыхаемого воздуха. При покое организма и температуре воздуха 15 °С потоотделение незначительно и составляет примерно 30 мл за 1 ч. При высокойтемпературе (30 °С и выше), особенно при выполнении тяжелой фи­зической работы, потоотделение может усиливаться в десятки раз. Так, в горячих цехах при усиленной мышечной работе количество выделя­емого пота 1—1,5 л/ч, на испарение которого затрачивается около 2500...3800 кДж.

Различают острые и хронические формы нарушения терморегуля­ции. Острые формы нарушения терморегуляции:

— тепловая гипертермия — теплоотдача при относительной влаж­ности воздуха 75...80 % —легкое повышение температуры тела, обиль­ное потоотделение, жажда, небольшое учащение дыхания и пульса. При более значительном перегреве возникает также одышка, головная боль и головокружение, затрудняется речь и др.

— судорожная болезнь — преобладание нарушения водно-солево­го обмена — различные судороги, особенно икроножных мышц, и сопровождаемые большой потерей пота, сильным сгущением крови. Вязкость крови увеличивается, скорость ее движения уменьшается и поэтому клетки не получают необходимого количества кислорода.

— тепловой удар — дальнейшее протекание судорожной болезни — потеря сознания, повышение температуры до 40—41.°С, слабый учащенный пульс. Признаком тяжелого поражения при тепловом ударе является полное прекращение потоотделения.

Тепловой удар и судорожная болезнь могут заканчиваться и смер­тельным исходом.

Хронические формы нарушения терморегуляции приводят к изме­нениям в состоянии нервной, сердечнососудистой и пищеварительной системе человека, формируя производственно-обусловленные заболе­вания.

Длительное охлаждение часто приводит к расстройству деятельно­сти капилляров и мелких артерий (ознобление пальцев рук, ног и кончиков ушей). При этом происходит и переохлаждение всего орга­низма. Широко распространены вызываемые охлаждением заболева­ния периферийной нервной системы, особенно пояснично-крестцовый радикулит, невралгия лицевого, тройничного, седалищного и других нервов, обострения суставного и мышечного ревматизма, плев­рит, бронхит, асептическое и инфекционное воспаление слизистых оболочек дыхательных путей и др.

Влажный воздух лучше проводит тепло, а подвижность его увели­чивает теплоотдачу конвекцией — это приводит к большому обморо­жению (даже смерти) при условии низкой температуры, высокой влажности и подвижности воздуха.

Выделяют три стадии охлаждения организма челове­ка, которые характеризуются следующими показателями:

I—II стадии температура тела от 37 до 35,5° С. При этом происходит:

— спазм сосудов кожи;

— урежение пульса;

— снижение температуры тела;

— повышение артериального давления;

— увеличение легочной вентиляции;

увеличение теплопродукции.

Таким образом, в пределах до 35 °С организм пытается бороться собственными силами против охлаждающего микроклимата.

III стадия —температура тела ниже 35 °С. При этом происходит:

—падение температуры тела;

—снижение деятельности центральной нервной системы;

—снижение артериального давления;

—уменьшение легочной вентиляции;

—уменьшение теплопродукции.

Заболевания, вызываемые охлаждением: обморожения, отеки лок­тей и ступней, острые респираторные заболевания и грипп.

Создание благоприятного микроклимата рабочей зоны является гарантом поддержания терморегуляции организма, повышения рабо­тоспособности человека на производстве.

Умственный труд (интеллектуальная деятельность). Этот труд объ­единяет работы, связанные с приемом и переработкой информации, требующие преимущественного напряжения внимания, сенсорного иппарата, памяти, а также активации процессов мышления, эмоцио­нальной сферы (управление, творчество, преподавание, наука, учеба и т. п.).

Операторский труд — отличается большой ответственностью и вы­соким нервно-эмоциональным напряжением. Управленческий труд — определяется чрезмерным ростом объема информации, возрастанием дефицита времени для ее переработки, повышения личной ответствен­ности за принятие решений, периодическим возникновением конф­ликтных ситуаций. Творческий труд—требует значительного объема памяти, напряжения внимания, нервно-эмоционального напряжения. Труд преподавателя — постоянный контакт с людьми, повышенная ответственность, дефицит времени и информации для принятия реше­ния,— это обуславливает высокую степень нервно-эмоционального напряжения. Труд учащегося — память, внимание, восприятие, нали­чие стрессовых ситуаций.

При интенсивной интеллектуальной деятельности потребность мозга в энергии повышается, составляя 15..20 % от общего объема в организме. При этом потребление кислорода 100 г коры головного мозга оказывается в 5 раз больше, чем расходует скелетная мышца такого же веса при максимальной нагрузке. Суточный расход энергии мри умственном труде составляет от 10,5 до 12,5 МДж. Так, при чтении вслух расход энергии повышается на 48 %, при выступлении с публич­ной лекцией —на 94 %, у операторов вычислительных машин —на М)—100/%.

При выполнении человеком умственной работы при нервно-эмо­циональном напряжении имеют место сдвиги в вегетативных функциях человека: повышение кровяного давления, изменение ЭКГ, увеличение легочной вентиляции и потребление кислорода, повышение темпера­туры тела. По окончании умственной работы утомление остается дольше, чем при физической работе.

При эксплуатации технических систем в любой области среды обитания человек-руководитель управляет не техническими компонен­тами системы или отдельной машиной, а другими людьми. Управление осуществляется как непосредственно, так и опосредованно — через технические средства и каналы связи. К этой категории персонала относятся организаторы, руководители различных уровней, лица, при­нимающие ответственные решения, обладающие соответствующими знаниями, опытом, навыками принятия решения, интуицией и учиты­вающие в своей деятельности не только возможности и ограничения технических систем и их компонентов, но и в полной мере особенности подчиненных — их возможности и ограничения, состояния и настроения.

Тяжесть и напряженность труда. Тяжесть труда является количественной характеристикой физического труда. Напряженность труда — количественная характеристика умственного труда. Она определяется величиной информационной нагрузки.

На производстве различают четыре уровня воздействия факторов условий труда на человека:

—комфортные условия труда обеспечивают оптимальную дина­мику работоспособности человека и сохранение его здоровья;

—относительно дискомфортные условия труда при воздействии в течение определенного интервала времени обеспечивают заданную работоспособность и сохранение здоровья, но вызывают субъективные ощущения и функциональные изменения, не выходящие за пределы нормы;

—экстремальные условия труда приводят к снижению работоспо­собности человека, не вызывают функциональные изменения, выво­дящие за пределы нормы, но не ведущие к патологическим изменениям;

—сверхэкстремальные условия труда приводят к возникновению в организме человека патологических изменений и к потере трудоспо­собности.

Медико-физиологическая классификация тяжести и напряженно­сти труда проводится на основании комплексной количественной оценки факторов условий труда, называемой интегральной величиной тяжести и напряженности труда (Ит).

К I категории относят работы, выполняемые в оптимальных усло­виях труда при благоприятных нагрузках. II категория включает работы, выполняемые в условиях, соответствующих предельно допустимым значениям производственных факторов. К III категории относят рабо­ты, при которых вследствие не вполне благоприятных условий труда у людей формируются реакции, характерные для пограничного состоя­ния организма (ухудшение некоторых показателей психофизиологического состояния к концу работы). IV категория включает работы, при которых неблагоприятные условия труда приводят к реакциям, харак­терным для предпатологического состояния у большинства людей. К V категории относят работы, при которых в результате воздействия нссьма неблагоприятных условий труда у людей в конце рабочего периода формируются реакции, характерные для патологического фун­кционального состояния организма. VI категория включает работы, при которых подобные реакции формируются вскоре после начала трудового периода (смены, недели).

I и II категории тяжести и напряженности труда соответствуют комфортным производственным условиям, III—относительно дис­комфортным, IV и V —экстремальным и VI —сверхэкстремальным.

Категорию тяжести и напряженности труда определяют расчетным путем. Для этого каждый фактор производственных условий оценивают по шестибалльной системе с помощью специальных таблиц.