Действие вибрации на организм

Вибрация относится к факторам, обладающим значительной биологической активностью. Характер, глубина и направленность функциональных сдвигов со стороны различных систем организма определяются прежде всего уровнями, спектральным составом и продолжительностью вибрационного воздействия. В субъективном восприятии вибрации и объективных физиологических реакциях важная роль принадлежит биомеханическим свойствам человеческого тела как сложной колебательной системы.

Степень распространения колебаний по телу зависит от их частоты и амплитуды, площади участков тела, соприкасающихся с вибрирующим объектом, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явления резонанса и других условий.

При низких частотах вибрация распространяется по телу с весьма малым затуханием, охватывая колебательным движением все туловище и голову. Обнаруживается прямая зависимость между степенью статических мышечных усилий при работе ручным механизированным инструментом и степенью распространения колебаний. Следовательно, снижая силовые воздействия, прилагаемые оператором к машине, можно в значительной степени ограничить распространение вибрации по телу и тем самым снизить ее неблагоприятное действие на человека.

Резонанс человеческого тела в биодинамике определяется как явление, при котором анатомические структуры, органы и системы под действием внешних вибрационных сил, приложенных к телу, получают колебания большей амплитуды. На резонанс тела наряду с его массой влияют такие факторы как размер, поза и степень напряжения скелетной мускулатуры индивидуума и др.

Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20 и 30 Гц, при горизонтальных - 1,5 - 2 Гц.

Особое значение резонанс приобретает в отношении органа зрения. Частотный диапазон расстройств зрительных функций лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

Для торакоабдоминальных органов резонансными являются частоты 3 - 3,5 Гц.

Для всего тела в положении сидя резонанс определяется на частотах 4 - 6 Гц.

Хотя в нормативных документах, лимитирующих параметры производственных вибраций, пока не нашли отражения сведения о резонансных свойствах тела человека, совершенно очевидно сколь важно учитывать области резонансных частот при создании вибрационных машин и механизмов.

В генезе реакций организма на вибрационную нагрузку важную роль играют анализаторы: кожный, вестибулярный, двигательный, для которых вибрация является адекватным раздражителем.

Научно-практический интерес представляет рассмотрение физиологического механизма противодействия организма человека отдельным толчкам.

На толчок, как известно, организм отвечает безусловным защитным рефлексом противодействия - напряжением соответствующих групп мышц, что позволяет ему сохранить равновесие, смягчить удар и т. д. Скорость возникновения рассматриваемого собственно мышечного рефлекса составляет 20 мс.

В связи с этим возникла необходимость биофизической оценки толчка по времени нарастания его максимальной амплитуды, т. е. его «жесткости». Практический смысл этого показателя очевиден. Особую опасность для организма представляют чрезвычайно жесткие толчки, время нарастания которых менее 20 мс, так как защитная роль собственно мышечного рефлекса в данном случае нивелирована. Наоборот, плавный, растянутый толчок всегда менее травмирующий. Это необходимо учитывать при создании способов и средств защиты человека от толчков и вибраций.