Физиологические основы охраны труда. Учебное пособие

20

от 20 до 200 тысяч на квадратный миллиметр. При этом колбочки преобладают в центральной части сетчатки, палочки – на периферии. В центре сетчатки находится желтое пятно овальной формы (длиной 2 мм, шириной 0,8 мм). Желтое пятно 11 (см. рис. 6) является местом наилучшего видения. На этом участке сетчатки находятся почти одни колбочки.

Палочки и колбочки различаются между собой содержащимися в них светочувствительными веществами. Вещество палочек — родопсин (зрительный пурпур). Максимальное светопоглощение родопсина соответствует длине волны примерно 500 нм (зеленый свет). Поэтому палочки имеют максимальную чувствительность к излучению с длиной волны 500 нм.

Предполагают, что светочувствительное вещество колбочек (йодопсин) состоит из смеси трех веществ, каждое из которых имеет максимальное поглощение, а следовательно, и максимальную светочувствительность в коротко -, средне - и длинноволновой частях спектра.

Под действием света молекулы светочувствительных веществ диссоциируют (распадаются) на положительно и отрицательно заряженные ионы. Это вызывает импульс тока в нервном волокне, который распространяется по направлению к мозгу со скоростью до 100 м/с.

Реакции светового распада родопсина и йодопсина обратимы, т.е. через некоторое время после того, как под действием света они были разложены на ионы, происходит их восстановление в своей первоначальной чувствительной к свету форме. Чувствительность глаза пропорциональна концентрации светочувствительных веществ в первоначальной форме. Непрерывный цикл разрушения и последующего восстановления светочувствительных веществ обеспечивает нормальную работу глаза в течение продолжительного времени.

Чувствительность глаза к свету непостоянна. Она зависит от степени освещенности. Известно, что если перейти из ярко освещенной комнаты в темное помещение, то в начальный момент глаза ничего не различают. Постепенно чувствительность глаза повышается, так как уменьшается интенсивность распада светочувствительных веществ и способность глаза различать предметы восстанавливается. После длительного пребывания в темноте (около 1 часа) чувствительность глаза становится максимальной. Если теперь выйти на свет, то в первый момент глаза также перестают что-либо видеть: восстановление светочувствительных веществ отстает от очень интенсивного их распада. Через 1 – 2 минуты чувствительность глаза понижается и зрение восстанавливается. Свойство глаза приспосабливаться к уровню освещения, изменяя свою чувствительность, называется адаптацией.

Каждая светочувствительная клетка сетчатки или небольшая их группа соединены с отдельными нервными волокнами и могут рассматриваться как окончания этих волокон в глазу. Другой конец каждого нервного волокна находится в соответствующих "зрительных" участках головного мозга. При

21

выходе из глаза все нервные волокна собираются в единый пучок – зрительный нерв 9 (см. рис. 6), представляющий собой проводниковый отдел зрительного анализатора. Центральным отделом зрительного анализатора является четверохолмие среднего мозга, а также зрительная ассоциативная зона, располагающаяся в затылочной доле конечного мозга.

Преломление (рефракция) света. От объекта, удаленного на расстояние больше 6 м, в глаз поступают практически параллельные лучи света, тогда как лучи, идущие от более близких предметов, заметно расходятся. Чтобы получить четкое изображение предметов, находящихся на разном расстоянии от глаза, оптический аппарат глаза обладает способностью преломлять проходящие через него световые лучи, фокусируя их на сетчатке. Нормальный глаз способен точно фокусировать свет от объектов, находящихся на расстоянии от 25 см до бесконечности. Рефракция (преломление) света происходит при переходе его из одной среды в другую, имеющую иной коэффициент преломления, в частности на границе воздух – роговица, роговица

– поверхность хрусталика. Роговица не обладает способностью изменять форму, поэтому рефракция на границе воздух – роговица зависит только от угла падения лучей света на роговицу. Угол падения в свою очередь зависит от удаленности предмета. Преломляющая сила хрусталика, фокусирующего световые лучи на сетчатке, изменяется в зависимости от кривизны его поверхности. Форма хрусталика регулируется за счет сокращения цилиарной мышцы. Так, при увеличении кривизны хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет свет.

На сетчатке изображение получается перевернутым, но это не мешает правильному восприятию, так как все дело не в пространственном положении изображения на сетчатке, а в интерпретации его мозгом.

Основными физиологическими показателями зрительного анализатора являются контрастная чувствительность, острота зрения, поле зрения, скорость различения, устойчивость ясного видения, цветоразличение.

Контрастная чувствительность – способность зрительного анализатора различать предмет на фоне других. Для оценки функционального состояния зрительного анализатора используется показатель, называемый порогом контрастной чувствительности. Порог контрастной чувствительности –

наименьшая воспринимаемая разность яркостей рассматриваемого объекта и фона (поверхности, прилегающей к объекту).

Острота зрения – это способность раздельного восприятия двух точек или объектов. При нормальной остроте зрения человек может различать объект с угловым размером 1 мин (минимальный угол зрения).

Скорость различения – способность зрительного анализатора различать детали объектов за минимальное время наблюдения.

Поле зрения состоит из центральной области бинокулярного зрения, обеспечивающей стереоскопичность восприятия. Границы поле зрения за-

22

висят от анатомических факторов: размера и формы носа, век, орбит и т. д. По горизонтали поле зрения охватывает 120 – 180°, по вертикали вверх –

55 – 60° и вниз – 65 – 72°.

Устойчивость ясного видения – способность зрительного анализатора отчетливо различать объект в течение заданного времени. Чем продолжительнее период ясного видения, тем выше производительность зрительного анализатора.

Цветовосприятие (цветовое зрение) – способность зрительного анали-

затора различать цвета предметов. Возникновение того или иного цветового ощущения: от фиолетового до красных цветов зависит от длины волны видимого излучения. Нарушение цветового зрения – дальтонизм (цветовая слепота) – генетическая аномалия.

1.2.2. Слуховой анализатор

Слуховой анализатор включает в себя ухо, нервы и слуховые центры, расположенные в коре головного мозга. Человеческое ухо представляет собой орган слуха, в котором располагается периферический отдел слухового анализатора, содержащий механорецепторы, чувствительные к звукам, к силе тяжести и к перемещению в пространстве.

Большинство структур уха предназначены для восприятия, усиления и преобразования звуковой энергии в электрические импульсы, которые, поступая в слуховые зоны мозга, вызывают слуховое ощущение.

Орган слуха человека (рис. 9) включает наружное, среднее и внутреннее ухо. Наружное ухо состоит из ушной раковины 1, улавливающей и направляющей звуковые волны в наружный слуховой проход 2. Слуховой проход довольно широкий, но примерно в середине он значительно суживается. Это обстоятельство следует иметь в виду при извлечении из уха инородного тела. Кожа слухового прохода покрыта тонкими волосками. В просвет прохода открываются протоки желез, вырабатывающие ушную серу. Волоски и ушная сера выполняют защитную функцию – предохраняют слуховой проход от проникновения в него пыли, насекомых, микроорганизмов.

За слуховым проходом, на границе его со средним ухом находится тонкая упругая барабанная перепонка 3. За ней располагается полость среднего уха 4. Внутри этой полости имеются три слуховые косточки – молоточек 6, наковальня 7 и стремечко 8. Полость среднего уха сообщается с полостью рта через евстахиеву (слуховую) трубу 5. Евстахиева труба служит для выравнивания давления в полости среднего уха с наружным. Если возникает разность давлений, то нарушается острота слуха, а если разность давлений окажется очень большой, то может произойти разрыв барабанной перепонки. Чтобы этого не произошло, необходимо открыть рот и сделать несколько глотательных движений.

Во внутреннем ухе располагается спиралевидной формы улитка 9. Внутри в одном из каналов улитки, заполненных жидкостью, расположена

23

основная мембрана, на которой находится звуковоспринимающий аппарат – кортиев орган. Он состоит из 3 – 4 рядов рецепторных клеток, общее число которых достигает 24000.

Рис. 9. Орган слуха человека:

а – наружное ухо; б – среднее ухо; в – внутреннее ухо; 1 – ушная раковина; 2 – наружный слуховой проход; 3 – барабанная перепонка; 4 – полость среднего уха; 5 – евстахиева труба; 6 – молоточек; 7 – наковальня; 8 – стремечко; 9 – улитка; 10 – вестибулярный аппарат; 11 – преддверие; 12 – полукружные каналы; 13 – слуховой нерв; 14 – нерв преддверия

Звуковые волны, улавливаемые ушной раковиной, вызывают колебания барабанной перепонки и затем через систему слуховых косточек и возникающих в улитке колебаний жидкости передаются воспринимающим фонорецепторным клеткам кортиева органа, вызывая их раздражение. Слуховое раздражение, преобразованное в нервное возбуждение (нервный импульс), по слуховому нерву 13 попадает в кору головного мозга, где происходит высший анализ звуков – возникают слуховые ощущения.

Одна из основных характеристик слуха заключается в восприятии звуков определенного диапазона частот. Ухо человека способно слышать звуки с частотой колебаний от 16 до 20000 Гц.

Важной характеристикой слуха является острота слуха или чувствительность слуха. Чувствительность слуха можно оценивать абсолютным пороговым звуковым давлением (Па), вызывающим слуховое ощущение. Минимальное звуковое давление, которое воспринимается ухом человека, называется порогом слышимости. Величина порога слышимости зависит от частоты звука. На практике для удобства оценки восприятия звуков принято использовать относительную величину: уровень звукового давления, измеряемый в децибелах (дБ). Порог слышимости на частоте 1000 Гц, принятой в качестве стандартной частоты сравнения в акустике, примерно соответст-

25

парат. Он состоит из рецепторных волосковых клеток и отолитовой мембраны. Отолитовый аппарат реагирует на изменения положения головы.

При обычном положении головы отолитовая мембрана действует с определенной силой и в определенном направлении на волосковые клетки. При изменении положения головы сила и направление действия мембраны на волосковые клетки меняются, что служит сигналом изменения положения головы или тела в пространстве. В ответ происходит рефлекторное изменение тонуса различных групп мышц, возвращающих голову в нормальное положение.

Рецепторы полукружных каналов реагируют на вращательное движение головы. Три полукружных канала расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Они заполнены эндолимфой. Конец каждого канала около места соединения с преддверием образует расширение – ампулу. В ампулах расположены специальные рецепторные клетки, снабженные пучком волосков. Каждый пучок (50 – 80 волосков) покрыт желеобразным колпачком – купулой. Повороты и наклоны головы вызывают движение эндолимфы в полукружных каналах. В свою очередь, движение эндолимфы смещает купулу, что вызывает возбуждение рецепторов.

Возбуждение рецепторов вестибулярного анализатора сопровождается целым рядом рефлекторных реакций: изменяется частота сердечных сокращений, усиливается деятельность кишечника и желудка, возникает головокружение, нарушается ориентировка.

Перевозбуждение вестибулярного анализатора (например, в результате воздействия вибрации) ухудшает мышечную координацию, снижает чувство равновесия, вызывает нарушение работы сердца и легких, возникает потоотделение, тошнота. В этом состоянии ослабевает способность различать цвета, причем особенно ухудшается восприятие красного цвета.

1.2.4. Кожный анализатор

Одной из важнейших функций кожи является рецепторная функция. В коже заложено огромное количество рецепторов, воспринимающих различные внешние раздражения: боль, тепло, холод, прикосновение. На 1 см2 кожи располагается приблизительно 200 болевых, 20 холодовых, 5 тепловых и 25 воспринимающих давление рецепторов, которые представляют собой периферический отдел кожного анализатора.

Болевые ощущения вызывают оборонительные рефлексы, в частности рефлекс удаления от раздражителя. Болевая чувствительность, являясь сигналом, мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность.

Механические воздействия на кожные покровы не вызывающие боли воспринимаются тактильным анализатором. Тактильная чувствительность является составной частью осязания. Чувствительность кожи различных

26

участков тела к воздействию тактильных раздражителей различна, т.е. они имеют разные пороги тактильной чувствительности, например, минимальный порог ощущения для кончиков пальцев кистей рук – 3 мг/мм2, тыльной стороны кисти – 12 мг/мм2, для кожи в области пятки – 250 мг/мм2.

Тактильная чувствительность совместно с другими видами чувствительности кожи может в некоторой степени компенсировать отсутствие или недостаточность функции других органов чувств.

Температурная чувствительность кожи обеспечивается холодовыми терморецепторами с максимумом восприятия температуры 25 – 30 °С и тепловыми – с максимумом восприятия 40 °С.

Наибольшая плотность терморецепторов в коже лица, меньше их в коже туловища, еще меньше в коже конечностей. Передавая информацию об изменениях температуры окружающей среды, терморецепторы играют важнейшую роль в процессах терморегуляции, обеспечивающих постоянство температуры тела.

1.2.5. Двигательный анализатор

Двигательный или кинестетический анализатор – это физиологическая система, передающая и обрабатывающая информацию от рецепторов ске- летно-мышечного аппарата, а также участвующая в организации и осуществлении координированных движений. Двигательная активность способствует адаптации организма человека к изменениям окружающей среды (климата, временных поясов, условий труда и т. д.).

Различные виды движений характеризуются динамикой физиологических процессов, которая при их оптимизации обеспечивает наилучшее сохранение жизнедеятельности организма.

Чрезмерная мобилизация функциональной активности, не обеспечиваемая необходимым уровнем координации и активности восстановительных процессов в ходе работы и в течение длительного времени после ее окончания, характеризуется как гипердинамия. Это состояние возникает при чрезмерном занятии спортом или тяжелым физическим трудом, при длительных эмоциональных стрессах. Гипердинамия развивается в результате неадекватной для функционального состояния организма мобилизации функций нервно-мышечной, сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем и может сопровождаться рядом болезненных симптомов.

Малая двигательная активность является причиной гиподинамии. Это состояние характеризуется снижением деятельности всех органов, систем и расстройством взаимосвязи в организме, нарушается обмен веществ, снижается надежность и устойчивость организма человека при значительных функциональных нагрузках и действии неблагоприятных факторов окружающей среды.

Таким образом, все это позволяет говорить о двигательной активности человека как о процессе, во многом способствующем сохранению его здо-

27

ровья и трудовой активности.

1.2.6. Обонятельный анализатор

Вид чувствительности, направленный на восприятие различных пахучих веществ с помощью обонятельного анализатора, называется обонянием.

Обоняние имеет большое значение в обеспечении безопасности, так как люди с нарушением обоняния чаще подвергаются риску отравления.

Для многих пахучих веществ определен порог восприятия, т.е. минимальная величина концентрации вещества, способная вызвать реакцию органа обоняния.

Основными характеристиками органа обоняния являются: абсолютный порог восприятия – концентрация вещества, при которой

человек ощущает запах, но не узнает его (даже для знакомых запахов); порог узнавания – минимальная концентрация вещества, при которой за-

пах не только ощущается, но и узнается.

Разница между порогом восприятия и порогом узнавания для большинства веществ составляет один порядок: 10 – 100 мг/м3.

Запахи по их характеру называются приятными, неприятными, скверными, неопределенными, отвратительными, удушливыми и др.; по интенсивности их делят на слабые, умеренные, выраженные, сильные и очень сильные; по раздражающему действию – на нераздражающие, слабораздражающие, невыносимые.

Изменения обоняния могут протекать по типу:

гипосмия – снижение остроты обоняния, при этом порог восприятия запаха возрастает;

аносмия – потеря восприятия запахов; гиперосмия и оксиосмия – обострение обоняния, при этом порог воспри-

ятия запаха снижается.

Гипосмия может быть полной или частичной. Профессиональная гипосмия может быть функциональной (адаптация к запаху, утомление органов обоняния), токсической (после вдыхания свинца, ртути, хлора и др.), респираторной (после вдыхания пыли), воспалительной, постинфекционной, посттравматической.

Изменения обоняния могут быть как периферического, так и центрального происхождения, в зависимости от того, какое звено обонятельного анализатора повреждено.

1.3. Иммунитет

Иммунитет – это невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям, а также к агентам и веществам, обладающим чужеродными для организма, антигенными свойствами.

Иммунные реакции носят защитный, приспособительный характер и направлены на освобождение организма от чужеродных антигенов, посту-

28

пающих в него извне и нарушающих постоянство его внутренней среды. Различают иммунитет: врожденный и приобретенный.

Врожденный, видовой, наследственный или естественный иммунитет

– это невосприимчивость одного вида животных или человека к заболеваниям другого вида. Например, люди невосприимчивы к чуме собак и крупного рогатого скота; у многих животных не удается вызвать заболевание корью и т. д. Иногда неблагоприятные факторы (например, воздействие низких температур) могут снизить естественный иммунитет к определенному виду микробов.

Приобретенный иммунитет может быть естественным и искусственным. В свою очередь, различают активно и пассивно приобретенный естественный и искусственный иммунитет.

Активно приобретенный естественный иммунитет возникает после пе-

ренесенного инфекционного заболевания. Это наиболее прочный, продолжительный иммунитет, который поддерживается иногда всю жизнь.

Активно приобретенный искусственный иммунитет возникает в резуль-

тате вакцинации живыми ослабленными или убитыми вакцинами (микробными препаратами). Такой иммунитет человек приобретает через 1 – 2 недели после вакцинации, и он поддерживается относительно долго – годами и десятками лет.

Пассивно приобретенный естественный иммунитет – это иммунитет плода или новорожденного, который получает антитела от матери через плаценту или с грудным молоком. В связи с этим новорожденные в течение определенного времени остаются невосприимчивыми к некоторым инфекциям, например, к кори.

Пассивно приобретенный искусственный иммунитет создают путем введения в организм иммуноглобулинов, полученных от активно иммунизированных людей или животных. Такой иммунитет устанавливается быстро – через несколько часов после введения иммунной сыворотки или иммуноглобулина и сохраняется непродолжительное время – в течение 3 – 4 недель, т. к. организм стремится освободиться от чужеродной сыворотки.

Все виды иммунитета, связанные с образованием антител, носят название специфического, т. к. антитела действуют только против определенного вида микроорганизмов или токсинов.

К неспецифическим защитным механизмам в организме человека относятся: лизоцим – фермент в составе слизистой оболочки глаз, дыхательных путей и полости рта, разрушающий оболочки бактериальных клеток; реакция воспаления; бактерицидные свойства крови и тканевой жидкости; реакция фагоцитоза – активного захвата и поглощения посторонних частиц, в том числе бактерий, фагоцитами (некоторыми типами лейкоцитов и других клеток человека).

29

Раздел 2. Воздействие факторов окружающей и производственной среды на человека

2.1. Освещение и его гигиеническое значение

Необходимым фактором окружающей среды для человека является освещение и особенно солнечное – источник наиболее благоприятного дневного света и необходимого ультрафиолетового излучения. Свет через вегетативную нервную систему оказывает огромное влияние на функции всех систем и органов человека. Ограничение или лишение человека естественного света может привести к развитию патологического состояния, получившего название светового голодания. Следствием длительного светового голодания являются функциональные нарушения в деятельности ЦНС, авитаминоз, снижение интенсивности обмена веществ, ослабление защитных иммунобиологических реакций организма, его предрасположенность ко многим заболеваниям, в частности, простудного характера, обострение хронических заболеваний, особенно туберкулезного процесса в легких.

Свет выступает не только необходимым компонентом для нормального функционирования организма человека, но и обязательным фактором, обеспечивающим зрительное восприятие информации об окружающей среде. Более 80% всей информации из внешнего мира поступает в мозг человека через зрительный анализатор, испытывающий постоянную нагрузку.

Особое значение освещение имеет на предприятиях точного приборостроения, где одной из существенных особенностей условий труда является значительное зрительное напряжение при выполнении большинства технологических операций: изготовления деталей, сборки и настройки узлов и др.

Некачественное освещение производственных помещений не только затрудняет, но в некоторых случаях делает невозможным осуществление рабочих операций, снижает производительность и качество труда и может стать причиной профессиональных заболеваний, аварий, несчастных случаев. Анализ травматизма свидетельствует, что примерно 25 % всех несчастных случаев на производстве связаны с неудовлетворительным освещением.

Основной характеристикой для оценки освещения рабочих мест является освещенность – поверхностная плотность светового потока, падающего на освещаемую поверхность. Измеряется освещенность в люксах (лк).

Характеристикой, определяющей уровень светового ощущения, является яркость. Единица яркости: кандела на квадратный метр (кд/м2).

Установлено, что постоянная работа при недостаточном освещении, способствует развитию миопии (близорукости), вызывает повышенное зрительное напряжение и, как следствие, быстрое зрительное утомление. Зрительное утомление сказывается в нарушении функций зрительного анализатора: уменьшении контрастной чувствительности, скорости восприятия информации, устойчивости ясного видения, остроты зрения.