Что понимается под биофизической совместимостью человека и среды
Биофизические, энергетические совместимости человека с машиной
Биофизическая совместимость Подразумевает создание такой окружающей среды, которая беспечивает приемлемую работоспособность и нормальное физиологическое состояние оператора. Эта задача стыкуется с требованиями охраны труда. Предельные значения для многих факторов окружающей среды установлены законодательством, но они не всегда увязаны с функциональными задачами оператора. Поэтому при разработке машин появляется необходимость специального исследования параметров шума, вибрации, освещенности, воздушной среды и т.д.
Силовые и энергетические параметры человека имеют определенные границы. Для приведения в действие сенсомоторных устройств (рычагов, кнопок, переключателей и т.д.) могут потребоваться очень большие чрезвычайно малые усилия. И то и другое плохо.
Энергетическая совместимость Предусматривает согласование органов управления машиной с оптимальными возможностями оператора в отношении прилагаемых усилий, затрачиваемой мощности, скорости и точности движений.
2 Опасность человека 2х или 1ой фазных(ой) цепи. Действие эл. тока на человека сказывается при включении тела в эл. сеть (прикосновение к токоведущим частям или нетоковедущим при при повреждении изоляции). Прикосновения возможны двухполюсные(фаза-фаза) и однополюсные (фаза-земля).
б) однополюсное с несовершенной изоляцией
в) однополюсное при пробое на корпус
г) однополюсное при одновременном замыкании на землю одной из двух
При прикосновении ток через тело человека I чел зависит не только от схемы внешней цепи, но и от схемы включения человека в электрическую цепь, от состояния изоляции токопроводящих частей установки, от режима нейтрали источника питания и др. обстоятельств.
Наиболее опасной является схема двухполюсного прикосновения (Рис. 1а и 2а). При этом ток идет по пути рука-рука (самый опасный путь) и будет зависеть от прикладываемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети, а также от сопротивления тела человека, т.е.
при прикосновении к одной из фаз последовательно с сопротивлением человека оказываются включенными сопротивление изоляции и емкости относительно земли двух других фаз. В этом случае ток через тело человека ограничивается включенным последовательно с человеком эквивалентным сопротивлением изоляции фаз, состоящим из активной и емкостной составляющей
при наличии одновременного замыкания на землю другой фазы, т.е. когда сопротивление этой фазы становится маленьким, человек оказывается под линейным напряжением аналогично случаю с 2-х полюсным прикосновением.
Iчел = Uфаз * sqrt(3)/(R чел+r зм)
где r зм – малое сопротивление
при пробое изоляции часть тока замыкания на землю проходит через тело человека.
Система с изолированной нейтралью чаще применяется на предприятиях, где сети небольшой протяженности а следовательно небольшая емкость и высокий уровень сопротивления изоляции фаз относительно земли.
На предприятиях с разветвленной сетью и большой ее протяженности с т.зр. электробезопасности предпочтение отдается сети с заземленной нейтралью (особенно в электроустановках до 1000В).
человек оказался включенным под фазное напряжение, которое меньше линейного в 1,73 раза (sqrt(3)).
Выводы:
1. Прикосновение человека к исправной фазе в сети с заземленной нейтралью в аварийном режиме (при замыкании другой фазы на землю) более опасно, чем при нормальном режиме.
2. В период нормальной работы сети более безопасной является, как правило, сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период – сеть с заземленной нейтралью.
3. Сеть с заземленной нейтралью следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды и т.д.), когда нельзя быстро отыскать или устранить повреждение изоляции (напр. на крупных предприятиях).
4. Сеть с изолированной нейтралью целесообразно применять в тех случаях, когда имеется возможность поддержать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна, т.е. сеть малоразветвленная (напр. электротехнические лаборатории, малые предприятия).
5. При напряжении более 1000В по технологическим требованиям сети напряжением до 35кВ включительно имеют изолированную нейтраль, а выше 35кВ – заземленную.
3 Действие радиактивного излучения на человека
Ионизирующие излучения – излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию ионов (электрически заряженных частиц) разных знаков из электрически нейтральных атомов и молекул.
Активность радионуклида (А) – мера радиоактивности – это величина, которая характеризует источник и показывает число происходящих в нем распадов в единицу времени (это косвенная характеристика количества радиоактивного вещества в любом веществе). Единица активности – беккерель, равный одному распаду в сек.
Механизм: ионизация и возбуждение атомов и молекул, их диссоциация (разрыв химических связей), образование свободных радикалов Н и ОН, обладающих высокой активностью.
Радикалы вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и другой биологической ткани, нарушая все биохимические процессы в организме, что приводит к нарушению обменных процессов, замедлению и прекращению роста ткани, возникновению новых химических соединений, не свойственных организму токсинов. Нарушаются отдельные функции организма и организм в целом – лучевая болезнь.
Особенность: 1) в процессы вовлекаются молекулы, даже не затронутые излучением; 2) биологические эффекты протекают в течение от нескольких секунд до нескольких лет и отражаются на наследственности; 3) форма лучевой болезни и ее тяжесть зависит от полученной дозы. Примеры:
1. Д погл. >= 0,25 Гр – изменения не обнаруживаются.
2. Д погл. = 0,25-0,5 Гр – изменения в крови (быстро нормализуются).
3. Д погл. = 0,5-1 Гр – усталость, умеренные изменения в крови, в 10% рвота.
4. Д погл. = 1,5-2 Гр – кратковременная легкая форма острой лучевой болезни (продолжительная лимфогения), у 30-50% рвота в первые сутки.
В настоящее время имеется ряд противолучевых средств и комплексного лечения, которые позволяют исключить летальный исход при Д погл. ў 10 Гр.
Степень воздействия зависит от характера облучения (внутреннее или внешнее).
Ca, Ra, Sr и др. накапливаются в костях,
J – повреждение щитовидной железы,
РЗЭ – опухоль печени,
Cs, Rb – угнетают кроветворную систему, атрофия семенников, опухоли мягких тканей.
Допустимые уровни регламентируются «Нормами радиационной безопасности НРБ-76/87» и «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующий излучений ОСП 72/87».
Тема 2. Физиология труда и комфортные условия жизнедеятельности
Оглавление
Введение
В процессе эволюции человек, стремясь наиболее эффективно удовлетворять свои потребности в пище, материальных ценностях, защите от климатических и погодных воздействий, непрерывно преобразовывал естественную среду обитания и прежде всего биосферу. Для достижения этих целей он преобразовал часть биосферы в территории, занятые техносферой.
Техносфера — регион биосферы в прошлом, преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям.
Техносфера, созданная человеком с помощью технических средств, представляет собой территории, занятые городами, поселками, сельскими населенными пунктами, промышленными зонами и предприятиями. К техносферным относятся условия пребывания людей на объектах экономики, на транспорте, в быту, на территориях городов и поселков.
Человек находится в теснейшей связи с техносферой. Эта связь проявляется в процессах жизнеобеспечения человека в быту, общественной и культурной жизни, учебе, спорте и, конечно, в труде.
Труд, Как целенаправленный процесс взаимодействия человека с техносферой является объектом исследования многих естественных и общественных наук: политэкономии, философии, гигиены труда, эргономики, социологии, инженерной психологии и др. И прежде всего труд является объектом исследования физиологии — науки, изучающей процессы, протекающие в живом организме. В состав этой науки входит дисциплина физиология труда, изучающая закономерности протекания физиологических процессов и особенности их регуляции при трудовой деятельности человека.
В задачи физиологии труда входит изучение физиологических процессов, т. е. состояния и изменения жизненных функций организма человека в процессе его трудовой деятельности, и на основании этого разработка мероприятий, направленных на повышение работоспособности и общего жизненного тонуса, а также укрепления здоровья работающих.
2.1 Основы физиологии труда
В физиологии труда изучается ряд проблем: обучения, рациональных режимов труда и отдыха, утомления, рационализации трудовых движений и др.
Начало изучения вопросов физиологии труда положено в нашей стране работами И.М. Сеченова (1901 г.) по анализу роли чувств в труде. В 1914—1918 гг. физиология труда определилась как самостоятельная дисциплина и появились институты, занимающиеся физиологией труда (Москва, Берлин). Большой вклад в развитие физиологии внесли отечественные ученые: Н.П. Павлов, Н.Е. Введенский, А.А. Ухтомский.
В настоящее время в нашей стране физиологией труда занимаются многие институты по охране и гигиене труда.
Формы труда. Классификация труда.
Жизнь урбанизированного человека неразрывно связана со следующими видами деятельности: труд в различных отраслях экономики, пребывание в городской среде, использование средств транспорта, деятельность в быту, активный и пассивный отдых.
Многообразие форм трудовой деятельности человека подразделяют на физический и умственный труд.
Физический труд характеризуется нагрузкой на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы организма человека (сердечно-сосудистую, нервно-мышечную, дыхательную и др.), обеспечивающие его деятельность.
Умственный труд объединяет работы, связанные с приемом и переработкой информации, требующей преимущественного напряжения внимания, памяти, а также активизации процессов мышления.
В современной трудовой деятельности человека объем чисто физического труда незначителен. В соответствии с существующей физиологической классификацией трудовой деятельности различают:
Энергетические затраты человека зависят от интенсивности мышечной работы, информационной насыщенности труда, степени эмоционального напряжения и условий окружающей среды (температуры, влажности, скорости движения воздуха и др.).
Уровень энергозатрат может служить критерием тяжести и напряженности выполняемой работы, что имеет большое значение для оптимизации условий труда и рационализации его организации.
Оптимальные условия труда обуславливаются оптимальными нормативами для параметров микроклимата и обеспечивают максимальную производительность труда и минимальную напряженность организма.
Допустимые условия труда характеризуются факторами среды и трудового процесса, не превышающими гигиенические нормативы для рабочих мест.
Вредные условия труда характеризуются уровнями вредных производственных факторов, которые превышают гигиенические нормативы и оказывают неблагоприятное воздействие на организм работающего и его потомство.
Опасные (экстремальные) условия труда характеризуются уровнями производственных факторов, которые в течение рабочей смены создают угрозу для жизни, риск профессиональных заболеваний.
Проявление мышечной деятельности при физической работе
При физической работе наблюдаются два проявления мышечной деятельности:
При выполнении физической работы работа мышц является смешанной. При возбуждении мышц во время работы происходит превращение потенциальной энергии питательных веществ в работу с выделением тепла.
Изменения в организме при трудовом процессе
В процессе труда мышцам требуются в повышенном количестве кислород и питательные вещества (белки, углеводы и жиры), и в организме происходят изменения, обеспечивающие поддержание этих повышенных потребностей: в крови, в сердечно-сосудистой системе и системе дыхания.
Изменение в крови при трудовом процессе
Доставка к мышцам и тканям кислорода, питательных веществ и перенос от них продуктов обмена веществ осуществляется кровью.
Во время работы происходят количественные и качественные изменения в крови.
Перенесенный кровью из легких к тканям кислород участвует в сложных химических превращениях, называемых тканевым дыханием. При этом дыхании, наряду с другими продуктами обмена, образуется углекислый газ, который, попадая в кровь, превращается в угольную кислоту. При поступлении крови в легкие углекислый газ освобождается и выдыхается с воздухом.
Углеводы в крови находятся главным образом в виде глюкозы, которая непрерывно расходуется тканями организма, особенно мышцами при физической работе. При окислении глюкозы в тканях освобождается необходимая им энергия.
Продуктом обмена углеводов является молочная кислота.
Изменения в сердечно-сосудистой и дыхательной системах
Теории утомления
Имеется ряд теорий утомления, считающих одной из причин утомления:
Наиболее верной является центрально-корковая теория утомления при мышечной работе. Согласно этой теории утомление представляет корковую защитную реакцию и означает снижение работоспособности, в первую очередь, корковых клеток.
Признаки утомления при физической работе
При физической работе утомление проявляется тремя признаками:
Признаки утомления при умственной работе
При умственной работе утомление появляется в виде сдвигов в вегетативной системе. Различают три фазы нервной деятельности:
При развитии утомления наступает парадоксальная фаза, когда человек на важные для него явления почти не реагирует, а малозначительные явления могут вызвать повышенные реакции (раздражение).
Если после первой фазы достаточно небольшого отдыха для восстановления работоспособности, то после второй фазы требуется более продолжительное время отдыха.
При нарушении режима труда и отдыха может возникнуть состояние переутомления, выражающееся в снижении работоспособности в начале работы.
Пути повышения работоспособности
Работоспособность – степень функциональных возможностей организма человека, которая характеризуется количеством и качеством работы, выполняемой за определенное время. Работоспособность организма с течением времени снижается.
Меры борьбы с утомлением должны быть направлены на повышение работоспособности, отдаления наступления утомления и обеспечения активного отдыха.
Для снижения утомления принимаются во внимание следующие факторы:
Принципы организации отдыха
Для повышения работоспособности важное значение играет форма отдыха.
Отдых должен быть активным, при этом соблюдаются следующие принципы:
Для борьбы с утомлением используются также различные стимулирующие вещества:
Но нужно помнить, что химические вещества вызывают ряд побочных и вредных явлений: бессонницу, потерю аппетита и др.
Таким образом, условия, в которых трудится человек, влияют на результаты производства – производительность труда, качество и себестоимость выпускаемой продукции. Производительность труда повышается за счет сохранения здоровья человека, повышения уровня использования рабочего времени, продления периода активной трудовой деятельности человека.
Улучшение условий труда и его безопасности приводит к снижению производственного травматизма, профессиональных заболеваний, что сохраняет здоровье трудящихся.
2.2 Комфортные условия жизнедеятельности
Созданная руками и разумом человека техносфера, призванная максимально удовлетворять его потребности в комфорте и безопасности, во многом не оправдала надежд людей. Биосфера во многих регионах планеты стала активно замещаться техносферой, на планете осталось мало территорий с ненарушенными экосистемами. Появившиеся производственная и городская среды оказались далеки по уровню безопасности и экологичности от необходимых требований. В наибольшей степени экосистемы разрушены в развитых странах: Европе, Северной Америке, Японии. Здесь естественные экосистемы сохранились в основном на ограниченных площадях, они представляют собой небольшие пятна биосферы, окруженные со всех сторон нарушенными деятельностью человека территориями.
В условиях техносферы негативные взаимодействия в системе «человек-среда обитания» характеризуются как:
Из четырех характерных состояний взаимодействия человека со средой обитания лишь первые два (комфортное и допустимое) соответствуют позитивным условиям повседневной жизнедеятельности, а два других (опасное и чрезвычайно опасное) — недопустимы для процессов жизнедеятельности человека, сохранения и развития природной среды.
Одним из наиболее важных элементов обеспечения эффективности трудовой деятельности человека является оптимизация параметров производственной среды (микроклимат, освещение и др.).
Условия, в которых трудится человек, влияют на результаты производства — производительность труда, качество и себестоимость выпускаемой продукции. Производительность труда повышается за счет сохранения здоровья человека, повышения уровня использования рабочего времени, продления периода активной трудовой деятельности человека.
Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение оптимального микроклимата.
Нормы производственного микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005—88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Они едины для всех производств и всех климатических зон с некоторыми незначительными отступлениями. В этих нормах отдельно нормируется каждый компонент микроклимата в рабочей зоне производственного помещения.
Производственные помещения — это замкнутые пространства производственной среды, в которых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей, связанная с участием в различных видах производства, в организации, контроле и управлении производством. Внутри производственных помещений находятся рабочая зона и рабочие места.
Рабочей зоной называется пространство (до 2 м) над уровнем пола или площадки, на котором находятся места постоянного или временного пребывания работающих. Часть рабочей зоны, представляющая собой место постоянного или временного пребывания работающих в процессе трудовой деятельности, называется рабочим местом.
Микроклимат производственных помещений — это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей.
Таблица 2.1: Комфортными (оптимальными) условиями считаются:
Совместимость элементов системы «человек – среда».
Чтобы система «человек – среда» функционировала эффективно и не приносила ущерба здоровью человека, необходимо обеспечить совместимость характеристик среды и человека:
Антропометрическая совместимость предполагает учет размеров тела человека, возможности обзора внешнего пространства, положения (позы) оператора в процессе работы.
При решении этой задачи определяют объем рабочего места, зоны достигаемости для конечностей оператора, расстояние от оператора до приборного пульта и т.д. Сложность обеспечения этой совместимости заключается в том, что антропометрические показатели у людей разные.
Биофизическая совместимость подразумевает создание такой окружающей среды, которая обеспечивает приемлемую работоспособность и нормальное физиологическое состояние человека. Эта задача стыкуется с требованиями безопасности.
Особое значение имеет терморегулирование организма человека, которое зависит от параметров микроклимата.
Биофизическая совместимость учитывает требования организма к виброакустическим характеристикам среды, освещенности и другим физическим параметрам.
Температура,  | Относительная влажность воздуха, % | Состояние |
| Наиболее благоприятное состояние Отсутствие неприятных ощущений Хорошее спокойное состояние Усталость, подавленное состояние | ||
| Отсутствие неприятных ощущений Неприятные ощущения Потребность в покое Невозможность выполнения тяжелой работы | ||
| Неприятное ощущение отсутствует Нормальная работоспособность Невозможность выполнения тяжелой работы Повышение температуры тела Опасность для здоровья |
Энергетическая совместимость предусматривает согласование органов управления машиной с оптимальными возможностями человека в отношении прилагаемых усилий, затрачиваемой мощности, скорости и точности движений.
Силовые и энергетические параметра человека имеют определенные границы. Для приведение в действие сенсомоторных устройств (рычагов, кнопок, переключателей и т.п.) могут потребоваться или очень большие, или очень малые усилия. И то и другое плохо. В первом случае человек будет уставать, что может привести к нежелательным последствиям в управляемой системе. Во втором случае возможно снижение точности работы системы, так как человек не почувствует сопротивления рычагов.
Информационная совместимость имеет особое значение в обеспечении безопасности.
В сложных системах человек обычно непосредственно не управляет физическими процессами. Зачастую он удален от места их выполнения на значительные расстояния. Объекты управления могут быть невидимы, неслышимы, неосязаемы. Человек видит показания приборов, экранов, слышит сигналы, свидетельствующие о ходе процесса. Все эти устройства называют средствами отображения информации. При необходимости работающий пользуется рычагами, ручками, кнопками и другими органами управления, в совокупности образующими сенсомоторное поле. Через средства отображения информации и сенсомоторное поле человек осуществляет управление самыми сложными объектами.
Чтобы обеспечить информационную совместимость, необходимо знать характеристики органов чувств человека.
Психологическая совместимость связана с учетом психических особенностей человека. Опыт показывает, что в основе аварийности и травматизма часто лежат не инженерно-конструкторские дефекты, а организационно-психологические причины: низкий уровень профессиональной подготовки по вопросам безопасности, недостаточное воспитание, слабая установка специалиста на соблюдение безопасности. Допуск к опасным видам работ лиц с повышенным риском травматизации, пребывание людей в состоянии утомления или других психических состояниях, снижающих надежность и безопасность деятельности специалиста.
Особенностями психики обусловлены такие явления, как боязнь замкнутых или открытых пространств.
Социальная совместимость предопределена тем, что человек – существо бисоциальное. Решая вопросы социальной совместимости, учитывают отношения человека к конкретной социальной группе и социальной группы к конкретному человеку.
Технико-эстетическая совместимость заключается в обеспечении удовлетворенности человека от общения с техникой, цветового климата, от процесса труда. Всем знакомо положительное ощущение при пользовании изящно выполненным прибором или устройством. Для решения многочисленных и чрезвычайно важных технико-эстетических задач эргономика привлекает художников-конструкторов, дизайнеров.
Совместимость элементов системы «человек – среда».
Чтобы система «человек – среда» функционировала эффективно и не приносила ущерба здоровью человека, необходимо обеспечить совместимость характеристик среды и человека:
Антропометрическая совместимость предполагает учет размеров тела человека, возможности обзора внешнего пространства, положения (позы) оператора в процессе работы.
При решении этой задачи определяют объем рабочего места, зоны достигаемости для конечностей оператора, расстояние от оператора до приборного пульта и т.д. Сложность обеспечения этой совместимости заключается в том, что антропометрические показатели у людей разные.
Биофизическая совместимость подразумевает создание такой окружающей среды, которая обеспечивает приемлемую работоспособность и нормальное физиологическое состояние человека. Эта задача стыкуется с требованиями безопасности.
Особое значение имеет терморегулирование организма человека, которое зависит от параметров микроклимата.
Биофизическая совместимость учитывает требования организма к виброакустическим характеристикам среды, освещенности и другим физическим параметрам.
| Температура, | Относительная влажность воздуха, % | Состояние |
| Наиболее благоприятное состояние Отсутствие неприятных ощущений Хорошее спокойное состояние Усталость, подавленное состояние | ||
| Отсутствие неприятных ощущений Неприятные ощущения Потребность в покое Невозможность выполнения тяжелой работы | ||
| Неприятное ощущение отсутствует Нормальная работоспособность Невозможность выполнения тяжелой работы Повышение температуры тела Опасность для здоровья |
Энергетическая совместимость предусматривает согласование органов управления машиной с оптимальными возможностями человека в отношении прилагаемых усилий, затрачиваемой мощности, скорости и точности движений.
Силовые и энергетические параметра человека имеют определенные границы. Для приведение в действие сенсомоторных устройств (рычагов, кнопок, переключателей и т.п.) могут потребоваться или очень большие, или очень малые усилия. И то и другое плохо. В первом случае человек будет уставать, что может привести к нежелательным последствиям в управляемой системе. Во втором случае возможно снижение точности работы системы, так как человек не почувствует сопротивления рычагов.
Информационная совместимость имеет особое значение в обеспечении безопасности.
В сложных системах человек обычно непосредственно не управляет физическими процессами. Зачастую он удален от места их выполнения на значительные расстояния. Объекты управления могут быть невидимы, неслышимы, неосязаемы. Человек видит показания приборов, экранов, слышит сигналы, свидетельствующие о ходе процесса. Все эти устройства называют средствами отображения информации. При необходимости работающий пользуется рычагами, ручками, кнопками и другими органами управления, в совокупности образующими сенсомоторное поле. Через средства отображения информации и сенсомоторное поле человек осуществляет управление самыми сложными объектами.
Чтобы обеспечить информационную совместимость, необходимо знать характеристики органов чувств человека.
Психологическая совместимость связана с учетом психических особенностей человека. Опыт показывает, что в основе аварийности и травматизма часто лежат не инженерно-конструкторские дефекты, а организационно-психологические причины: низкий уровень профессиональной подготовки по вопросам безопасности, недостаточное воспитание, слабая установка специалиста на соблюдение безопасности. Допуск к опасным видам работ лиц с повышенным риском травматизации, пребывание людей в состоянии утомления или других психических состояниях, снижающих надежность и безопасность деятельности специалиста.
Особенностями психики обусловлены такие явления, как боязнь замкнутых или открытых пространств.
Социальная совместимость предопределена тем, что человек – существо бисоциальное. Решая вопросы социальной совместимости, учитывают отношения человека к конкретной социальной группе и социальной группы к конкретному человеку.
Технико-эстетическая совместимость заключается в обеспечении удовлетворенности человека от общения с техникой, цветового климата, от процесса труда. Всем знакомо положительное ощущение при пользовании изящно выполненным прибором или устройством. Для решения многочисленных и чрезвычайно важных технико-эстетических задач эргономика привлекает художников-конструкторов, дизайнеров.