Дія вібрації на організм людини

При роботі в умовах вібрацій продуктивність праці знижується, зростає кількість травм. На деяких робочих місцях у сільськогосподарському виробництві вібрації перевищують допустимі значення, а в деяких випадках вони близькі до граничних. Не завжди відповідають нормам рівні вібрацій на органах управління. Зазвичай у спектрі вібрації переважають низькочастотні вібрації негативно діють на організм. Деякі види вібрації несприятливо впливають на нервову і серцево-судинну системи, вестибулярний апарат. Найбільш шкідливий вплив на організм людини надає вібрація, частота якої збігається з частотою власних коливань окремих органів, приблизні значення яких такі (Гц): шлунок — 2−3; нирки — 6−8; серце — 4−6; кишечник — 2−4; вестибулярний апарат — 0,5-Л, 3; очі - 40−100 і т.д.

Вплив на м’язові рефлекси досягає 20 Гц; навантажене масою оператора сидіння на тракторі має власну частоту вібрації 1,5−1,8 Гц, а задні колеса трактора — 4 Гц. Організму людини вібрація передається в момент контакту з вібруючим об'єктом: при дії на кінцівки виникає локальна вібрація, а на все тіло — спільна. Локальна вібрація вражає нервово-м'язові тканини і опорно-руховий апарат і призводить до спазмів периферичних судин. При тривалих і інтенсивних вібраціях в деяких випадках розвивається професійна патологія (до неї частіше призводить локальна вібрація): периферична, церебральна або церебрально-периферична вібраційна хвороба. В останньому випадку спостерігаються зміни серцевої діяльності, загальне збудження або, навпаки, гальмування, стомлення, поява болю, відчуття трясіння внутрішніх органів, нудота. У цих випадках вібрації впливають і на кістково-суглобовий апарат, м’язи, периферійний кровообіг, зір, слух. Місцеві вібрації викликають спазми судин, які розвиваються з кінцевих фаланг пальців, поширюючись на всю кисть, передпліччя, і охоплюють судини серця.

Тіло людини розглядається як поєднання мас з пружними елементами. В одному випадку це все тулуб з нижньою частиною хребта і тазом, в іншому — верхня частина тулуба в поєднанні з верхньою частиною хребта, нахиленою вперед. Для стоїть на вібруючій поверхні людини існують 2 резонансних піка на частотах 5−12 і 17−25 ГЦ, хто сидить на частотах 4−6 ГЦ. Для голови резонансні частоти знаходяться в області 20−30 Гц. У цьому діапазоні частот амплітуда коливань голови може перевищувати амплітуду коливань плечей в 3 рази. Коливання внутрішніх органів, грудної клітки і черевної порожнини виявляють резонанс на частотах 3,0−3,5 Гц.

Максимальна амплітуда коливань черевної стінки спостерігається на частотах 7−8 Гц. Зі збільшенням частоти коливань їх амплітуда при передачі по тілу людини послаблюється. У положенні стоячи і сидячи ці ослаблення на кістках тазу рівні 9 дБ на октаву зміни частоти, на грудях і голові - 12 дБ, на плечі -12−14 дБ. Ці дані не поширюються на резонансні частоти, при дії яких відбувається не послаблення, а збільшення швидкості коливань.

У виробничих умовах ручні машини, вібрація яких має максимальні рівні енергії (максимальний рівень віброшвидкості) у смугах низьких частот (до 36 Гц), викликають вібраційну патологію з переважним ураженням нервово-м'язової тканини та опорно-рухового апарату. При роботі з ручними машинами, вібрація яких має максимальний рівень енергії у високочастотній області спектру (вище 125 Гц), виникають головним чином судинні розлади. При впливі вібрації низької частоти захворювання виникає через 8−10 років, а при дії високочастотної вібрації - через 5 років і раніше. Загальна вібрація різних параметром викликає різну ступінь вираженості змін нервово й системи (центральної і вегетативної), серцево-судинної системи і вестибулярного апарату.

У залежності від параметрів (частота, амплітуда) вібрація може як позитивно, так і негативно впливати на окремі тканини та організм в цілому. Вібрацію використовують при лікуванні деяких захворювань, але найчастіше вібрацію (виробничу) вважають шкідливо впливає чинником. Тому важливо знати граничні характеристики, розділяють позитивний і негативний вплив вібрації на людину. Вперше на корисне значення вібрації звернув увагу французький вчений абат вересня П'єр, який у 1734 р. сконструював вібруюче крісло для домосідів, підвищує м’язовий тонус і поліпшує циркуляцію крові. в. На початку XX ст. в Росії професор Військово-медичної академії А.Є. Щербак довів, що помірна вібрація покращує живлення тканин і прискорює загоєння ран.

Виробнича вібрація, що характеризується значною амплітудою і тривалістю дії, викликає у працюючих дратівливість, безсоння, головний біль, ниючий біль в руках людей, що мають справу з вібруючим інструментом. При тривалому впливі вібрації перебудовується кісткова тканина: на рентгенограмах можна помітити смуги, схожі на сліди перелому — ділянки найбільшої напруги, де розм’якшується кісткова тканина. Зростає проникність дрібних кровоносних судин, порушується нервова регуляція, змінюється чутливість шкіри. При роботі з ручним механізованим інструментом може виникнути акроасфіксія (симптом мертвих пальців) — втрата чутливості, побіління пальців, кистей рук. При дії загальної вібрації більш виражені зміни з боку центральної нервової системи: з’являються запаморочення, шум у вухах, погіршення пам’яті, порушення координації рухів, вестибулярні розлади, схуднення.

Основні параметри вібрації: частота і амплітуда коливань. Коливається з певною частотою і амплітудою точка рухається з безперервно мінливими швидкістю і прискоренням: вони максимальні у момент її проходження через вихідне положення спокою і знижуються до нуля в крайніх позиціях. Тому коливальний рух характеризується також швидкістю і прискоренням, що представляють собою похідні від амплітуди і частоти. Причому органи чуття людини сприймають не миттєве значення параметрів вібрації, а чинне.

Вібрацію часто вимірюють приладами, шкали яких відградуйовані не в абсолютних значеннях швидкості та прискорення, а у відносних — децибелах. Тому характеристиками вібрації служать також рівень коливальної швидкості і рівень коливального прискорення. Розглядаючи людину як складну динамічну структуру з змінюються в часі параметрами, можна виділити частоти, що викликають різке зростання амплітуд коливань як усього тіла в цілому, так і окремих її органів. При вібрації нижче 2 Гц, що діє на людину вздовж хребта, тіло рухається як єдине ціле. Резонансні частоти мало залежать від індивідуальних особливостей людей, так як основний підсистемою, що реагує на коливання, є органи черевної порожнини, що вібрують в одній фазі. Резонанс внутрішніх органів наступає при частоті 3−3,5 Гц, а при 4−8 Гц вони зміщуються.

Якщо вібрація діє в горизонтальній площині по осі, перпендикулярній хребту, то резонансна частота тіла обумовлена згинанням хребта і жорсткістю тазостегнових суглобів. Область резонансу для голови сидячої людини відповідає 20−30 Гц. У цьому діапазоні амплітуда віброприскорення голови може втричі перевищувати амплітуду коливань плечей. Якість зорового сприйняття предметів значно погіршується при частоті 60−70 Гц, що відповідає резонансу очних яблук.

Дослідники Японії встановили, що характер професії визначає деякі особливості дії вібрації. Наприклад, в шоферів вантажних машин широко поширені шлункові захворювання, у водіїв трелювальних тракторів на лісозаготівлях — радикуліти, у пілотів, особливо працюючих на вертольотах, спостерігається зниження гостроти зору. Порушення нервової та серцево-судинної діяльності у льотчиків виникають в 4 рази частіше, ніж у представників інших професій.