Эргономика Березкина 2013

работах энергопотребление осуществляется только за счет углеводов. При этом кровоток в мышцах может увеличиваться в 20-40 раз, рост кровоснабжения происходит постепенно и достигает максимума через 60-90 с.

Конечные продукты - вода, углекислый газ, продукты рас­ пада.

Кровь

При выполнении мышечной работы в крови отмечаются некоторые характерные явления: увеличивается число эритро­ цитов - происходит повышение количества гемоглобина и не­ которое повышение вязкости крови; количество лейкоцитов может возрасти в три раза. Сосуды расширяются и в целом увеличивается масса циркулирующей в организме крови (за счет выхода ее из депо - селезенки, печени, кожи). Аналогич­ ным образом развивается лейкоцитоз - преимущественно за счет выхода нейтрофилов и лимфоцитов из депо. Число лейко­ цитов может достигать 15-20-109/л. Через 1-2 ч после тяже­ лой работы возможен вторичный лейкоцитоз за счет усиления кроветворения и поступления в кровь нейтрофилов.

Из биохимических изменений крови обращает на себя вни­ мание динамика содержания сахара (глюкозы). Обычно в со­ стоянии покоя содержание глюкозы в крови составляет 4,4— 4,95 ммоль/л. В начале мышечной работы количество глюкозы в крови увеличивается, что объясняется условно-рефлектор­ ными влияниями. При выполнении привычной работы (осо­ бенно тренированным человеком) содержание глюкозы в кро­ ви через некоторое время уменьшается, потом несколько по­ вышается и держится примерно на одном уровне вследствие того, что повышается выход сахара из печени.

Выраженное снижение содержания глюкозы в крови насту­ пает при выполнении тяжелой и длительной работы. Уровень глюкозы ниже 3,3 ммоль/л свидетельствует о тяжелой работе и недостаточной тренированности организма.

Падение уровня сахара во время работы нужно расцени­ вать как неблагоприятный факт (истощение либо недостаточ­ ная мобилизация углеводных ресурсов). Организм дает сигнал о необходимости перерыва в работе для приема пищи.

При выполнении работ различной тяжести отмечается из­ менение содержания в крови молочной кислоты: если ее со­

151

держание в норме - 1,1-2,8 мкмоль/л, то при очень тяжелой работе - 5,6-6,7 мкмоль/л.

Повышение содержания молочной кислоты сопровождает­ ся одновременным падением резервной щелочности крови. Щелочной резерв крови является показателем способности крови связывать кислые продукты. При кратковременной ин­ тенсивной работе отмечается снижение щелочного резерва.

Необходимо также отметить, что в результате повышения концентрации водородных ионов при интенсивной работе зна­ чительно повышается коэффициент утилизации кислорода.

Особую роль в сосудистой регуляции играют продукты об­ мена (гистамин, адениловая кислота, ацетилхолин), а также адреналин, суживающий сосуды внутренних органов, и антидиуретический гормон (вазопрессин), действующий на артериолы и капилляры.

Содержание в крови углекислого газа зависит от содержа­ ния в ней катионов и интенсивности легочной вентиляции: в покое в артериальной крови его содержание составляет 44,6- 54,7, в венозной - 48,3-60,4 объемных процента. При выпол­ нении работы содержание углекислоты в крови уменьшается. Это обусловлено связыванием углекислого газа катионами и вымыванием из крови при гипервентиляции.

Сердечно-сосудистая система

Увеличение потребности работающих мышц в кислороде и питательных веществах ведет к усилению деятельности сер­ дечно-сосудистой системы, что выражается в учащении сокра­ щений и увеличении ударного объема сердца.

Всостоянии покоя пульс составляет 60-70 ударов в минуту. Как правило, через 15-30 секунд после начала работы (а ино­ гда рефлекторно и до работы) пульс учащается, достигает из­ вестной величины, зависящей от мощности работы, и держит­ ся на этом уровне в течение всей работы. Даже удобное поло­ жение «стоя» требует увеличения частоты сердечных сокра­ щений на 10-15 ударов в мин.

Врезультате работы минутный объем крови, выбрасывае­ мой сердцем, может возрасти с 3-5 до 30-40 л. На 5-30 мм рт. ст. может повыситься максимальное артериальное давление.

При легких работах частота пульса не превышает 100— 120 ударов в мин.

152

При тяжелых работах частота пульса может достигать 140160 и более ударов в минуту. Изменение пульса в процессе ра­ боты в значительной степени зависит от тренированности. У тренированного человека частота пульса при прочих равных условиях всегда меньше, чем у нетренированного. У нетрени­ рованных людей возрастание минутного объема сердца в про­ цессе работы обеспечивается в основном за счет учащения числа сердечных сокращений, у тренированных - за счет уве­ личения систолического объема.

После прекращения работы частота пульса резко снижает­ ся. Однако время восстановления пульса до исходной величи­ ны в значительной степени определяется тяжестью выполнен­ ной работы. Восстановительный период составляет:

при легкой работе - 2-4 мин; работе средней тяжести - 30 мин; тяжелой - 65-70 мин.

Восстановительный период обусловлен накоплением в ра­ ботающих органах недоокисленных продуктов обмена.

Под влиянием импульсов из центральной нервной систе­ мы, а также в результате сосудорасширяющего действия про­ дуктов мышечного сокращения (молочная кислота) значитель­ но расширяются кровеносные сосуды скелетных мышц, разви­ вается сеть мышечных капилляров, но сами капилляры сужа­ ются. Этим достигается лучшее кровоснабжение работающей мышцы и удаление продуктов обмена.

Дыхательная система

Число дыханий в минуту 8-22, а легочная вентиляция - 4—10 л/мин. При работе потребление кислорода увеличивает­ ся; при этом вентиляция достигается за счет учащения дыха­ ния и увеличения глубины вдоха (у тренированных людей уве­ личение легочной вентиляции осуществляется главным обра­ зом за счет усиления глубины дыхания). Среднее количество выделяемого человеком пара составляет 900 г/сутки (через легкие около 300 г и соответственно 600 г через кожу). Чело­ век выделяет до 16 л углекислого газа в час.

Количество кислорода в минуту, необходимое для полно­ го окисления продуктов распада, назвается кислородным за­ просом.

153

Важно заметить, что потребление кислорода в начале рабо­ ты растет и только через 2-3 мин оно устанавливается на опре­ деленном уровне, т.е. наступает его устойчивое состояние.

Вначале работа производится при неполном удовлетворе­ нии кислородного запроса, поэтому накапливается кислород­ ный долг. Такое явление объясняется тем, что доставка кисло­ рода увеличивается не сразу, хотя энергетические процессы в мышце при ее сокращении происходят мгновенно. Только ког­ да доставка кислорода соответствует кислородному запросу, наступает устойчивое состояние потребления кислорода.

Кислородный долг, образовавшийся в начале работы, пол­ ностью погашается после прекращения работы, в период вос­ становления.

Кожа

Кожа - наружный покров организма. Она состоит из эпи­ дермиса и дермы. Эпидермис (верхняя часть кожи) представ­ ляет собой многослойный ороговевший эпителий. Жизнь кле­ ток, составляющих эпителй, недолговечна: в течение пример­ но 26-28 дней они почти полностью обновляются.

Между коллагеновыми пучками располагаются эластиче­ ские волокна - они придают коже эластичность.

Коллагеновые и эластические волокна сетчатого слоя пере­ ходят в подкожную основу - гиподерму. Подкожная основа в зависимости от того, на каком участке тела она находится, представляет собой преимущественно либо жировую ткань, либо рыхлую волокнистую соединительную ткань.

К производным кожи у человека относятся волосы, ногти, сальные, потовые и молочные железы.

Потовые железы представляют собой простые неразветвленные трубочки, закрученные в плотный клубок; их выво­ дные протоки находятся на поверхности эпидермиса. Пото­ вые железы подразделяются на апокриновые (в подмышечных впадинах и вокруг ануса) и мерокриновые, или эккринные (во всех остальных областях тела). Мерокриновые железы выде­ ляют белково-полисахаридный секрет, соли и воду. Апокри­ новые потовые железы начинают функционировать с поло­ вым созреванием. В состав выделяемых ими секретов входят

154

белковые продукты, которые на поверхности кожи разлагают­ ся и придают поту характерный запах.

Сальные железы почти все открываются в волосяной фол­ ликул. И лишь на тех частях тела, где волос нет (красная кайма губ, соски молочных желез), их выводной проток открывается на поверхность кожи самостоятельно. Сальные железы выра­ батывают кожное сало, которое служит для смазки эпидерми­ са и волос. Если сальные железы работают плохо, кожа стано­ вится сухой, а волосы - ломкими.

Кожа мужчин отличается от женской - она толще, имеет лучшую упругость и увлажнение; содержит примерно в 2 раза больше сальных и потовых желез; кислотность (рН) мужской кожи вдвое выше; в ней больше сосудов (склонность к покрас­ нению); она имеет значительный волосяной покров.

Кожа защищает организм от механических повреждений, микроорганизмов (через здоровую кожу большинство микро­ бов проникнуть не может), от солнечной радиации (выделяя пигмент), а также осуществляет иммунологическую защиту.

Кожа регулирует обмен тепла между организмом и внеш­ ней средой - 80% теплоотдачи происходит через кожу, в том числе за счет испарения пота. В среднем человек выделяет 600-900 мл пота в сутки. Испарение с поверхности кожи вы­ зывает понижение температуры тела. Человеческий организм через кожу теряет около 1% воды. Часть продуктов обмена ве­ ществ (шлаков) удаляется вместе с потом.

Кожа выделяет углекислый газ и поглощает кислород. Через кожу осуществляется 2% всего газообмена организма. Кожное дыхание и окислительно-восстановительные процессы тесно связаны между собой и зависят от функций потовых желез.

Водорастворимые вещества могут всасываться через саль­ новолосяные фолликулы и выводные протоки потовых желез,

аразличные жирорастворимые вещества через эпидермис.

Вкоже синтезируются меланин, витамин Б, кератин, се­ креты сальных желез, некоторые энзимы.

Кожа осуществляет функцию депо крови: до 1 л крови мо­ жет задерживаться в венах подкожной жировой клетчатки и таким образом исключается из кровотока.

Вкоже располагаются болевые, тактильные, хемо-, механо-

итерморецепторы.

155

Органы пищеварения

Человек в сутки потребляет около 3 кг пищи. В неактивном состоянии желудок имеет размер примерно с кулак. Чтобы вместить пищу, принятую во время обильной трапезы, он рас­ ширяется в 40 раз - до объема около 2 литров. При тяжелой физической нагрузке происходит торможение секреции и мо­ торной функции желудка и как следствие замедление перева­ ривания и всасывания пищи. После еды возникает сонное со­ стояние; это происходит потому, что до 1/3 крови отвлекается на кишечник. Чтобы не мешать его жизненно важной работе, другие части организма, в том числе мозг, снижают свою ак­ тивность.

Печень выполняет следующие функции:

-выделяет желчные кислоты, участвующие в переварива­ нии жиров;

-выводит из организма билирубин - желтый пигмент, ко­ торый выделяется при разрушении эритроцитов;

-создает запас глюкозы, белков, витаминов и жиров для последующего выделение их в кровь;

-синтезирует белок альбумин, который обеспечивает до­ ставку различных веществ к органам и тканям, а также регу­ лирует прохождение воды через стенки кровеносных сосудов;

-синтезирует холестерин, участвующий в образовании но­ вых желчных кислот;

-осуществляет функцию депо крови: в печени накап­ ливается до 1/4 всего объема крови организма; если нагрузка организма повышается, кровь из печени поступает в общий кровоток;

-обезвреживает вредные и токсичные вещества (в том чис­ ле, алкоголь и лекарственные средства), поступающие с пи­ щей или образующиеся в процессе обмена веществ.

Проходя через печень, кровь фильтруется: клетки Купфера разрушают содержащиеся в крови опасные для организма бак­ терии, вирусы, токсины и другие вредные вещества. Эти суб­ станции в обезвреженном виде попадают вместе с желчью в кишечник и выводятся из организма.

Печень играет важную роль в деятельности всех жизненно важных органов - почек, селезенки, желудка, сердца и др., поддерживает постоянство внутренней среды организма: определенный состав крови, лимфы, желчи и т. д.

156

Печень обладает феноменальной способностью к регенера­ ции - седьмой части этого органа вполне достаточно для со­ хранения жизненных функций организма.

Температура тела

Во время работы происходит изменение температуры тела. При выполнении некоторых видов тяжелой мышечной работы она может доходить до 39,3°.

При интенсивной умственной работе может повышаться температура кожи головы.

Возрастание теплопродукции в работающих мышцах со­ провождается увеличением теплоотдачи через расширяющие­ ся сосуды кожи (пот и его испарение).

Небольшое повышение температуры тела при работе явля­ ется благоприятным фактором, стимулирующим обмен ве­ ществ, тканевое дыхание, улучшающим условия утилизации кислорода, но значительное ее повышение при работе нельзя признать благоприятным. При этом происходит усиленный распад белковых соединений, ухудшаются условия работы сердечно-сосудистой системы, нервных центров, значительно увеличивается расход энергии на внешнюю работу, усиливает­ ся потоотделение, изменяется водно-солевой режим организма (особенно при работе в горячих цехах или при выполнении тя­ желой физической работы). При этом значительное повыше­ ние деятельности потовых желез может снижать выделитель­ ную функцию почек. Для пополнения влагопотерь рабочие, выполняющие тяжелые физические работы, должны выпивать большее количество жидкости, чем при легких работах (до 4-5 л за смену).

5 3 3 . Классификация физического труда

С учетом вида нагрузки и нагружаемых мышц физическая работа делится на статическую и динамическую.

Статическая работа связана с фиксацией орудий и пред­ метов труда в неподвижном состоянии, с поддержанием тела и его частей в фиксированной рабочей позе. Внешняя мышечная работа отсутствует, но остается длительное напряженное со­ стояние мышц. Это приводит к сильному утомлению мышц (например, часовой на посту, электросварщик).

157

Динамическая работа - процесс сокращения мышц, приво­ дящий к перемещению груза, тела человека или его частей. При этом энергия расходуется как на поддержание определен­ ного напряжения в мышцах, так и на физическую работу. Ди­ намическая работа подразделяется на следующие виды:

-общую мышечную работу (задействовано более 2/3 мышц скелетной мускулатуры, в том числе мышцы ног и туло­ вища);

-региональную мышечную (выполняется мускулатурой

плечевого пояса и верхних конечностей);

-локальную мышечную (в ней участвует менее чем 1/3 скелетных мышц).

Физический труд характеризуется нагрузкой на опорно­ двигательный аппарат и все функциональные системы орга­ низма человека, обеспечивающие его деятельность.

Физические работы условно принято делить в зависимости от потребления кислорода и энергозатрат.

На основании данных определяются необходимое коли­ чество воздуха для работающих и соответственно размеры (объем) производственных помещений и параметры систем вентиляции.

Эти показатели пересчитывают в энергозатраты. Выполня­ емые физические работы на основе энергозатрат организма делят на следующие категории:

•I - легкая физическая работа (потребление кислорода не превышает 0,5 л/мин):

-1а - энергозатраты до 139 Вт (120 ккал/ч) - работы, вы­ полняемые сидя и сопровождающиеся незначительным физи­ ческим напряжением (ряд профессий на предприятиях точно­ го приборостроения и машиностроения, изготовление микро­ схем, на часовом, швейном производствах, в сфере управле­ ния, дизайна и т.п.);

-16 - энергозатраты 140-174 Вт (121-150 ккал/ч) - работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопрово­ ждающиеся некоторым физическим напряжением (ряд про­ фессий в полиграфической промышленности, на предприяти­ ях связи, контролеры, мастера в различных видах производ­ ства и т.д.);

•II - работа средней тяжести (потребление кислорода - от 0,5 до 1,0 л/мин):

158

-Па - энергозатраты 175-232 Вт (151-200 ккал/ч) - рабо­ ты, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении «стоя» или «сидя», требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроитель­ ных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.);

-Пб - 233-290 Вт (201-250 ккал/ч) - работы, связанные с

ходьбой и переносом небольших (до 10 кг) тяжестей и сопро­ вождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд про­ фессий в механизированных прокатных, литейных, кузнеч­ ных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.);

ниями, перемещениями и переносом значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, в литей­ ных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машинострои­ тельных и металлургических предприятий и т.п.). Помещения, где производятся данные работы, могут меньше обогреваться, так как при тяжелой физической работе организм выделяет больше тепла.

Использование показателей энергозатрат при выполнении тех или других работ позволяет говорить лишь об относитель­ ной оценке той или иной работы, поскольку на величину рас­ хода энергии при выполнении работы влияют и другие важ­ ные моменты (формы организации труда, режим труда и отды­ ха; состояние воздушной среды - в частности, содержание вредных веществ в воздухе; тренированность организма).

53.4. Физиологические особенности умственного труда

При умственном труде основная нагрузка приходится на высший отдел нервной системы - кору больших полушарий головного мозга. Мышечные нагрузки, как правило, незначи­ тельны, энергозатраты находятся на уровне легкой физической работы. Данный вид труда характеризуется значительным сни­ жением двигательной активности (гипокинезией), что приво­ дит к сердечно-сосудистой патологии.

В физиологическом отношении главной особенностью ум­ ственного труда является то, что при нем мозг выполняет

159

функцию не только координирующего, но и основного рабо­ тающего органа. При этом значительно активизируются ана­ литические и синтетические функции центральной нервной системы.

Лобным долям мозга принадлежит важная роль в осущест­ влении психической деятельности. Их обширные связи с не­ специфическими структурами разных уровней мозга обеспе­ чивают неспецифические формы активации, необходимые для протекания умственного труда. В лобных долях интегрируется разнообразная информация, поступающая как из окружающей и внутренней сред организма, так и от нижележащих структур мозга, а также информация об эмоциональном состоянии че­ ловека.

Для большинства современных профессий характерны рез­ кое увеличение объема и разнородности информации, скоро­ сти принятия решений, возрастание социальной значимости этих решений и личной ответственности работника. Поэтому возрастает нервно-психическая напряженность труда.

Взависимости от того, на какие системы или процессы па­ дает нагрузка, различают следующие виды умственного труда:

• зрительно напряженные работы (с напряжением вни­ мания);

• интеллектуально-творческие;

• работы, связанные с эмоциональным напряжением. Причинами зрительного напряжения являются фиксация

зрения на близко расположенных и движущихся предметах, длительное рассматривание мелких деталей, частые переводы взгляда с одного объекта на другой, частые и резкие переходы от света к тени и обратно и др.

Вусловиях зрительного напряжения изменяются рефрак­ ция и аккомодационная способность глаз, ухудшается кон­ трастная чувствительность, снижается устойчивость хромати­ ческого и ахроматического видения, сокращается поле зрения (туннельное зрение), снижаются острота зрения (расплывание очертаний предметов, затуманенность), скорость восприятия и переработки информации, ухудшается бинокулярное зрение.

При интенсивной интеллектуально-творческой работе

потребности мозга в энергии составляют 15-20% основного обмена, хотя на массу мозга приходится около 2% массы тела. Кора головного мозга при умственной нагрузке потребляет кислорода в 5—6 раз больше, чем скелетная мышца такой же массы при физической работе. Активация различных структур

160