Вибрация и ее вредное влияние на здоровье 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.

Для вибрации отсчет децибел ведется от условной опорной виброскорости, равной 5 10 8 м/с, виброускорения - 3 10 4 м/с 2 .

Виброскорость и виброускорение выражаются в дБ относительно их нулевых порогов. При этом порог восприятия вибрации составляет около 70 дБ.

Виброскорость и виброускорение оцениваются в пределах стандартных октав со среднегеометрическими частотами - 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250 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 г.), то в отношении вибрации имеются лишь единичные работы экспериментального плана.

Необходимо отметить, что действующий ГОСТ 12.1.012-78 регламентирует ПДУ вибрации по кинематическому параметру виброскорости, а доза - параметр энергетический , учитывающий уровень вибрации и время ее действия.

Источниками вибрации являются широко применяемые в промышленности, строительстве, транспорте, сельском хозяйстве и в быту пневматические и электрические ручные механизированные инструменты, различные машины и оборудование, станки, транс-портные средства. Вибрацию широко применяют не только в технике, но и в медицине для лече-ния 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, распрос-транением 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, под-черкивающий 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.

II -- уме-ренно выраженная,

III -- выраженная,

IV -- генерализованная (встречается крайне редко).

Помимо стадий, отме-чают наиболее типичные синдромы: ангиодистонический, ангиоспастический, вегетативного полиневрита, невротиче-ский, 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.

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 50-70 Гц до головы доходит около 10% энергии передаваемой вибрации человеку, находящегося на виброплатформе. Вибрация частотой более 100 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.

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-тех-нологическое 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 уда-ления от источника амплитуда колебаний снижается.

При распространении колебаний по высоте много-этажного 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 существен-ного влияния на уровни вибрации в жилых помещениях.

В некоторых случаях регистрируются высокие уров-ни вибрации от инженерно-технологического оборудова-ния самих зданий (лифты) и встроенных объектов.

В основе профилактики вибрационной болезни лежит гигиенически обоснован-ное нормирование уровней вибрации. При этом учитываются направленность , продолжительность действия, характер вибрации. В Российской Федерации уровни вибрации на рабо-чих местах в производственных по-мещениях, на горных, сельско-хозяйст-венных, мелиоративных, строительно-дорожных машинах, железнодорож-ном и автомобильном транспорте, на судах регламентируются санитарным законодательством.

Основными нормативными правовыми актами , регламентирующими параметры производственных вибраций, являются: "Санитарные нормы и правила при работе с машинами и оборудованием, создающими локальную вибрацию, передающуюся на руки работающих" № 3041-84 и "Санитарные нормы вибрации рабочих мест" № 3044-84.

В настоящее время около 40 государственных стандартов регламентируют технические требования к вибрационным машинам и оборудованию, системам виброзащиты, методам измерения и оценки параметров вибрации и другие условия.

Список литературы

1) Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. - М.: 2001.

2) Гарин В.М. Экология для технических вузов. - Ростов на Дону: 2001.

3) Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. Экология. - М.: «Дрофа», 2004.

Негативное воздействие вибрации, проявляющееся в виде развития различных патологий, стоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний. При воздействии вибрации тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты, которые для плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение "стоя") составляют 4 ~ 6Гц, головы относительно плеч (положение "сидя") − 25 − 30Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6 − 9Гц. Однако, развитие вибрационных патологий зависит не только от частоты, но и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий. При этом существенное значение имеет индивидуальная чувствительность. Вредное действие вибрации усиливают шум, охлаждение, переутомление, значительное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и др.

При действии на организм общей вибрации страдает в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности, расстройство зрения, онемение и отечность пальцев рук, заболевание суставов, снижение чувствительности. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, проявляющиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови.

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. Общая вибрация с частотой менее 0,7Гц, определяемая как качка, хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, вызванная нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата по причине резонансных явлений.

При частоте колебаний рабочих мест, близкой к собственным частотам внутренних органов, возможны механические повреждения или даже разрывы. Низкочастотная общая вибрация, 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.

Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими изменениями.

Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, приводит к вибрационной болезни, которая характеризуется нарушениями физиологических функций организма, связанными с поражением центральной нервной системы. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности.

Локальной вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отделы симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических сосудов. Доказано, что направленность сосудистых нарушений определяется, в первую очередь, параметрами воздействующей вибрации. Область частот 35 − 250Гц наиболее опасна в отношении развития спазма сосудов.

Например, ручные машины, вибрация которых имеет максимальные уровни энергии в низких частотах (до 35Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечного и опорно−двигательного аппарата. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125Гц), возникают сосудистые расстройства с наклонностью к спазму периферических сосудов. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8 − 10 лет (формовщики, бурильщики), при воздействии высокочастотной вибрации − через 5 и менее лет (шлифовщики, рихтовщики).

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 − 11Гц.

При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии - вибрационной болезни.

Гигиенические нормы, установленные в нормативных документах, ограничивают параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни.

Например, оценка степени вредности вибрации ручных машин производится по спектру виброскорости в диапазоне частот 11 − 2800 Гц. Для каждой октавной полосы в пределах указанных частот устанавливают предельно допустимые значения среднеквадратичной величины виброскорости и ее уровни относительно порогового значения, равного 5·10 - 8 м/с.

Масса вибрирующего оборудования или его частей, удерживаемых руками, не должна превышать 10кг, а усилие нажима − 20кг.

Общая вибрация нормируется с учетом свойств источника ее возникновения.

Высокие требования предъявляют при нормировании технологических вибраций в помещениях для умственного труда (дирекция, диспетчерская, бухгалтерия и т. п.). Гигиенические нормы вибрации установлены для рабочего дня длительностью 8 час (табл. 1).

Таблица 1

Влияние вибрации на организм человека

Таблица 2

Допустимые величины вибрации в производственных помещениях предприятий

Примечание:* При таких параметрах вибрации даже сверхпрочные клепочные конструкции до полного своего разрушения выдерживают не более 30 минут Санитарные нормы устанавливают предельно допустимые величины вибрации в производственных помещениях предприятий (табл. 2). Приведенные нормы одинаковы для горизонтальных и вертикальных вибраций. Непрерывность их воздействия не должна превышать 10 − 15% рабочего времени. Амплитуда колебаний, скорость и ускорение колебательных движений могут быть увеличены не более чем в три раза.

Снижение воздействия вибрирующих машин и оборудования на организм человека возможно путем:

Замены инструмента или оборудования с вибрирующими рабочими органами на невибрирующие в процессах, где это возможно (например, замена электромеханических кассовых машин на электронные);

Применения виброизоляции вибрирующих машин относительно основания (например, применение рессор, резиновых прокладок, пружин, амортизаторов);

Использования дистанционного управления в технологических процессах (например, использование телекоммуникаций для управления вибротранспортером из соседнего помещения);

Использования автоматики в технологических процессах, где работают вибрирующие машины (например, управление по заданной программе);

Использования ручного инструмента с виброзащитными рукоятками, специальной обуви и перчаток.

В соответствии с требованиями нормативных документов для работников виброопасных профессий должен быть предусмотрен следующий внутрисменный режим труда и отдыха:

Общее время контакта с вибрирующими машинами, вибрация которых соответствует санитарным нормам, не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня;

Производственные операции должны распределяться между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15 − 20мин.;

Дополнительно рекомендуются два регламентированных перерыва (для активного отдыха, проведения производственной гимнастики по специальному комплексу гидропроцедур): 20мин. − через 1 − 2ч. после начала смены и 30мин − через 2ч. после обеденного перерыва.

К работе с вибрирующими машинами и оборудованием должны допускаться лица не моложе 18 лет, получившие соответствующую квалификацию, сдавшие технический минимум по правилам безопасности и прошедшие медицинский осмотр.

Работа с вибрирующим оборудованием, как правило, должна проводиться в отапливаемых помещениях с температурой воздуха не менее 16°С, при относительной влажности 40 − 60% и скорости движения воздуха не более 0,3м/с. При невозможности создания подобных условий (работа на открытом воздухе, подземные работы и т. п.) для периодического обогрева должны быть предусмотрены специальные отапливаемые помещения с температурой воздуха не менее 22 °С, относительной влажностью 40 − 60% и скоростью движения воздуха 0,3м/с. Целесообразно также проводить в середине или в конце рабочего дня 5 − 10-ти минутные гидропроцедуры, сочетающие ванночки при температуре воды 38°С и самомассаж верхних конечностей.

Нормирование вибрации

Гигиеническое нормирование вибраций регламентирует параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием требованиями ГОСТ 12.1.012-90 "ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования" и Санитарных норм СН 2.2.4/2.1.8.556-96 "Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий".

Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации, воздействующей на человека, производиться следующими методами:

Частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;

Интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

Интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.

Нормируемый диапазон частот устанавливается:

Для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000Гц;

Для общей вибрации в виде октавных или 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0Гц.

Для того, чтобы эффективно вести борьбу с вибрациями необходимо знать частотный состав колебательного процесса.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами являются cредние квадратические значения виброскорости и виброускорения или их логарифмические уровни измеряемые в 1/1 и 1/3 октавных полосах частот.

В октавной полосе f 2 /f 1 = 2, где f 2 и f 1 - верхняя и нижняя граничные частоты полос. В третьеоктавных полосах f 2 /f 1 = < 1,26 . При этом полоса характеризуется значением f ср = .

Поскольку абсолютные значения скорости и ускорения изменяются в широком диапазоне, для оценки вибрации пользуются относительными уровнями виброскорости и виброускорения, выражаемыми в децибелах (дБ):

где V o − пороговое значение колебательной скорости, равное 5.10 -8 м/с;

W o − пороговое значение виброускорения, равное 3.10 -4 м/с 2 .

Использование логарифмической шкалы для гигиенической оценки воздействия вибрации обусловлено еще и тем обстоятельством, что чувствительность организма к действию вибрации изменяется пропорционально логарифму интенсивности воздействия.

Для общей и локальной вибрации зависимость допустимого значения виброскорости V 1 (м/с) от времени фактического воздействия вибрации, не превышающего 480 мин, определяется по формуле:

где V 480 -допустимое значение виброскорости для длительности воздействия 480 мин, м/с.

Максимальное значение V т для локальной вибрации не должно превышать значений, определяемых для T = 30мин, а для общей вибрации при Т = 10мин.

Предельно допустимые величины нормируемых параметров производственной локальной вибрации при длительности вибрационного воздействия 480 мин. (8ч.) приведены в табл. 3

Таблица 3

Предельно допустимые значения производственной локальной вибрации

Примечание:*Работа в условиях воздействия вибрации с уровнями, превышающими настоящие санитарные нормы более чем на 12 дБ (в 4 раза) по интегральной оценке или в какой-либо октавной полосе, не допускается.

Допустимые уровни вибрации в жилых домах, условия и правила их измерения и оценки регламентируются Санитарными нормами СН 2.2.4/2.18.566-96.

Для гармонических колебаний нормируемым параметром является амплитуда виброперемещения (мм), установленная с учетом частоты и характера выполняемой работы, которая используется для расчетов строительных конструкций при проектировании (табл.4).

Таблица 4 Допустимые амплитуды виброперемещения общей технологической вибрации (для расчета строительных конструкций при проектировании)

В зависимости от величины превышения действующих нормативов производится градация условий труда при воздействии вибрации на работников.

Существует довольно распространенное мнение, что вибрация является фактором, не столь радикально действующим на биологическую судьбу объекта по сравнению, например, с термическими и радиационными, действие которых, безусловно, приводит к гибели.

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 5х10-6 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 вибрации усиливают шум, охлаждение, переутомление, значительное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и др. Условно различают местную вибрацию, действующую преимущественно на руки работающих, и общую, когда при колебании пола, сиденья (рабочего места) действию вибрации подвергается весь организм. Для вибрационной болезни, обусловленной местной вибрации, 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 вибрации 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 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 вибрации 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 20-30 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 50-70 Гц до головы доходит около 10% энергии передаваемой вибрации человеку, находящегося на виброплатформе. Вибрация частотой более 100 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.

Результаты опытов

Сложилось убеждение, что биологический эффект вибрации накапливается в результате длительного или многократно повторяемого ее действия. Основания для этого имеются. Насколько нам известно, еще не зарегистрировано ни одного случая смертельного исхода действия вибрации на человека. Однако при ближайшем рассмотрении механизма биологического действия вибрации смертельный исход объекта не только теоретически возможен, но уже многократно наблюдался в экспериментах на животных. Еще в 30-х гг. японский исследователь Суеда М. провел обширное исследование действия вибрации на различные функциональные системы лабораторных животных. Было установлено, что низкочастотная вибрация - 140 колебаний в минуту - приводит к смертельному исходу кроликов. По данным автора, горизонтальная вибрация является более опасной, чем вертикальная.

Аналогичные результаты наблюдаются в опытах на крысах. Скорость гибели животных повышалась с увеличением амплитуды колебаний. В серии экспериментов было показано, что смертельный исход от действия вибрации наступает в результате смещений органов. Каждый орган обладает своей массой, своими динамическими свойствами, и в силу этого при вибрации животного, как, впрочем, и человека, в той или иной области возникает явление резонанса. Многими авторами было показано, что, например, вибрация человека в положении сидя вызывает резонанс при 5 Гц, стоя - при 11 Гц; голова - 20 Гц, грудь, живот - 8 Гц. Эти исследования объясняют многие явления, связанные с вибрацией: например, случаи, когда при вибрации пилот теряет способность прочитать показания прибора. Как оказалось, это наблюдается при резонансной частоте 24 Гц. Становится понятной и причина смертности животных. Чтобы исключить всякого рода нервные влияния на конечный результат вибрации, животных анестезируют, а затем подвергают вибрации. Оказалось, что лишь частоты 18-25 Гц вызывают быструю гибель мышей, другие частоты подобного эффекта не вызывают. Вскрытие показало, что смерть наступает от кровоизлияния в легких и желудочно-кишечном тракте. Высокая смертность крыс наблюдалась при вибрации с частотой 10-45 Гц; при гибели животных от вибрации обнаружено кровоизлияние в легких.

С теоретической и практической точек зрения представляет большой интерес серия исследований комбинированного действия вибрации и радиации. Каждый из этих факторов имеет свою мишень действия: радиация - компоненты клетки, главным образом нуклеопротеиды; вибрация - структуру клетки и субклеточных образований. В этом их специфичность действия на клетки. Однако реакция клетки, как часто можно наблюдать, кажется однозначной. Это обстоятельство дало повод к широкому выводу о существовании неспецифической реакции клетки в ответ на самые различные виды воздействия: механические, химические, радиационные и др. Но идея неспецифической реакции клеток справедлива лишь на уровне последнего этапа ее бытия - на грани жизни - паранекрозе. Начальный этап действия этих факторов и соответствующая им реакция сугубо специфичны и представляют особый интерес для биологов. К сожалению, исследование реакций клетки и в микроинтервалах времени, и на уровне ультраструктуры в ответ на действие хотя бы этих двух факторов представляет серьезные методические трудности. Может быть, в силу этих трудностей проблема комбинированного действия разных факторов на биологические системы пока что изучена крайне слабо.

В результате исследований комбинированного действия на животных вибрации и радиации было установлено, что конечный результат комбинированного действия этих факторов зависит от интенсивности каждого из них, от последовательности действия, а также от интервала времени между факторами. Так, при облучении мышей после вибрации с частотой 70 Гц их смертность повышается. Напротив, если вначале облучать животное, а потом подвергнуть его вибрации, то смертность не повышается. Что происходит в клетке после облучения, в результате которого вибрация оказывается неэффективной, - мы не знаем. Мы не знаем также, что происходит в клетке через 5 сут. после вибрации, когда последующее облучение резко повышает смертность животных. Общий вывод заключается в том, что при определенных условиях комбинированное действие вибрации и радиации увеличивает смертность животных либо сокращает продолжительность их жизни. Это далеко не банальный, само собой разумеющийся вывод о том, что два фактора, конечно же, действуют эффективнее, чем один. Физиологам, однако, известны явления синергизма и антагонизма. Вполне возможно, что при совместном действии вибрации и радиации могут быть случаи и синергизма, и антагонизма. К сожалению, причины этого остаются за пределами наших знаний.

Высокая смертность кошек наблюдается при вибрации их с частотами 6-12 Гц и с ускорением 15-20 g - животные не выдерживают более 20 мин. По мнению ряда авторов, смерть наступает в результате деструкции в области сердца и легких. В исследованиях на кошках применялась несколько необычная методика. Допускали возможность ударения животных о стенки клетки при вибрации. Чтобы исключить эту возможность, животных погружали в сосуд с водой. Допускалась также, и вполне резонно, возможность влияния с рецепторов, и, разумеется, не только с рецепторов поверхности, но и с интерорецепторов. Для устранения и этих влияний животных наркотизировали. Условия вибрации: частота 2-50 Гц, амплитуда до 0.4 мм, время от 5 до 120 мин. Результаты опытов показали, что максимальная гибель животных наблюдается при вибрации с частотами 12 и 18 Гц и с ускорением в 15 g. Если применялась вибрация с частотой 12 Гц, животное погибало через 37 мин, а с частотой 18 Гц - через 60 мин. Интересно, что каких-либо значительных изменений в электрокардиограмме животных не наблюдалось. Наибольшие патологические изменения были обнаружены в легких. При ускорении в 15 g уже через 5 мин действия вибрации в легких наблюдаются резкие изменения.

Нами также были проведены исследования переносимости вибрации животными. Мыши подвергались вертикальной вибрации с частотами от 10 до 50 Гц и амплитудой 4-6 мм. Гибель животных наблюдалась при вибрации с частотой 25 Гц. Вскрытия показали, что уже через 10 мин вибрации обнаруживаются обширные очаги кровоизлияний в печени, легких и кишечнике, что в конечном счете и является причиной гибели животных. Естественно, эта опасность увеличивается еще и под влиянием сопутствующих факторов: температура окружающей среды, газовый состав, повышенный уровень шума и другие трудно учитываемые факторы, а для человека еще и моральное состояние его, социальный микроклимат.

Летальный исход действия вибрации становится, как уже отмечалось, более вероятным при ее сочетании с влиянием других физических факторов. Так, смертность крыс от вибрации повышается с падением парциального давления кислорода, связанным с увеличением высоты над уровнем моря. Показано также, что начиная с 3000 м над ур. м. смертность крыс резко возрастает. Увеличение напряжения кислорода положения не спасает. При подъеме животных до 6000 м гибель их происходит в 100% случаев. В одной из серий опытов исследовалась роль атмосферного давления в выносливости животных к вибрации. Оказалось, что само по себе понижение атмосферного давления не влияет на выживание животных, однако действие вибрации в этих случаях становится уже летальным. Вскрытие животных, погибших в этих условиях, показывает наличие обширных очагов кровоизлияния в различных органах.

Вибрация – механические колебания в области инфра- звуковых (дозвуковых) и частично звуковых частот, сообщающие телу человека (или его органам) колебательную скорость.

Диапазон колебаний, воспринимаемых человеком как вибрация при непосредственном контакте с колеблющейся поверхностью, лежит в пределах 12-8000 Гц, колебания с частотой до 12 Гц воспринимаются всем телом как отдельные толчки.

По характеру распространения в организме человека вибрацию разделяют на обгцую и локальную (местную).

Наибольшее вибрационное влияние (воздействие) на работающего оказывают ручной пневматический и электрический инструмент: вибраторы (бетонные работы), пневматические отбойные молотки, электрические дрели и т. п. Вибрация оказывает опасное действие на отдельные органы и организм человека в целом, вызывая вибрационную болезнь, относящуюся к профессиональным заболеваниям.
Вибрационная болезнь, возникающая при работе с ручными механизированными инструментами, характеризуется сосудистыми и нервными расстройствами верхних конечностей. Для этого заболевания характерны боль в руках, внезапно возникающее побеление пальцев и их онемение, изменения в мышцах, сухожилиях, костях, она сопровождается также общими болезненными явлениями: головными болями, головокружением, повышенной утомляемостью, нарушением обмена веществ и др.

Действие вибрации усугубляют другие неблагоприятные факторы: низкая температура, большие статические мышечные усилия, производственный шум и др.

Вибрация относится к числу вредных факторов, измеряется механическими вибрографами (ВР-1 или виброграф Гейгера). Предельно допустимые величины уровней виброскорости устанавливаются санитарными нормами.

Вибробезопасными называют условия труда, при которых производственная вибрация не оказывает на работающего неблагоприятного воздействия.

Классификация методов и средств вибрационной защиты приведена в ГОСТ 12.4.046 ССБТ. «Методы и средства вибрационной защиты. Классификация».

Мероприятия по защите от вибраций подраздеяются на технические, организационные, лечебно-профилактические.

К техническим мероприятиям относят устранение вибраций в источнике и на пути распространения. Для уменьшения вибрации на пути распространения применяют вибродемпфирование, виброгашение, виброизоляцию.

Основные способы обеспечения вибробезопасности и защиты от вибрации:

Применение вибробезопасных машин;
- применение средств виброзащиты, снижающих воздействие на работающих вибрации на путях ее распространения;
- проектирование технологических процессов и производственных помещений, обеспечивающих непревышение гигиенических норм вибрации на рабочих местах;
- организационно-технические мероприятия, направленные на улучшение эксплуатации машин своевременным их ремонтом и контролем вибрационных параметров;
- разработка рациональных режимов труда и отдыха;
- применением индивидуальных средств виброзащиты.

Для уменьшения вредного влияния вибрации также применяются методы: уменьшение вибрации в источнике (балансировка, точность изготовления и сборка); виброизоляция и вибропоглощение (пружинные и резиновые амортизаторы, прокладки, облицовки).

К организационным мероприятиям относят установление рациональных режимов труда и отдыха, проведение периодических инструктажей работающих.

К лечебно-профилактическим мероприятиям относят производственную гимнастику, прием витаминных препаратов, воздушный обогрев. Для предупреждения возникновения вибрационной болезни рекомендуются комплексы: водных процедур, массажа, лечебной гимнастики, УФО и т.д.

Технический прогресс создал новую среду обитания человека, в которой внешние факторы, к которым так же относится вибрация, во много раз интенсивнее оказывают влияние на человеческий организм, чем в процессе эволюции.

С ней человек сталкивается при пользовании транспортными средствами, бытовыми приборами, промышленными механизмами. Избежать ее воздействия невозможно. Что является самым большим противоречием между человеком и техническим прогрессом.

О негативном влиянии вибрации на человеческий организм слышали все, а в чем же ее полезность?

Рассмотрим диапазоны вибрации в зависимости от частоты колебаний.

Основные базовые параметрами, характеризующие вибрацию:

1. амплитуда (максимальное смещение колеблющейся точки от положения покоя)
2. частота колебания (число колебательных движений в 1 секунду).

От величины этих параметров и зависит полезность или вредность ее на организм человека.

Какие показатели вибрации, оказывают негативное влияние?

Однако обнаружено, что эффект 30-минутного вибровоздействия легко обратим, он исчезает через 30 минут после прекращения.

Какие показатели вибрации оказывают положительный эффект на организм?

Частота колебаний в пределах от 18 до 33 Гц вдоль мышечного волокна оказывает положительный эффект. С помощью продольных воздействий на мышцы можно регулировать кровообращение в организме.

Положительный эффект вибрации с частотой колебаний от 18 до 33 Гц на живой организм с помощью

1. Увеличение кровенасосной функции. Т.е. при стимуляции вдоль мышечного волокна на аппарате Назарова ток крови увеличивается в 10 раз.
2. Принудительная доставка кислорода из центральных кровеносных магистралей на периферию.
3. Увеличивается амплитуда в суставах, то есть гибкость при стимуляции на тренажере Назарова в 60 раз быстрее, чем традиционным способом.
4. После стимуляции на аппарате Назарова сила мышц возрастает на 20%.
5. Резкое усиление нервно-мышечной работоспособности после стимуляции на тренажере Назарова.
6. 100 минутам занятия на вибротренажере Назарова равняется 200 прыжков вниз с высоты 60 см дважды в неделю на протяжении 12 месяцев.
7. После 3 минут занятия на аппарате Назарова гибкость увеличивается на 15 см и держится этот эффект около 10-15 минут.
8. 4-5 минут выполнения упражнений увеличивает силу мышц.
9. Вибрационное воздействие на тренажере Назарова приводит к повышению уровня тестостерона и гормона роста.
10. Занятия на аппарате Назарова вызывают рефлекторное сокращение мышц, которое называется «тонический вибрационный рефлекс».

Таким образом, мы видим, что вибрационное влияние на организм бывает разным в зависимости от частоты колебаний и время воздействия.

Используемая литература:
«Теория и методика вибрационной тренировки в спорте» А.А. Михеев