ВИБРАЦИЯ

ВИБРАЦИЯ (лат. vibratio) — механическое колебание упругих тел. В биологии и медицине с В. обычно связывают механическое колебательное движение тела, отдельных органов и тканей, возникающее под действием внешних факторов (механическое воздействие, действие звука и ультразвука). Как правило, В. представляет собой сложное периодическое или близкое к периодическому механическое колебание. Периодическую В. полностью характеризует колебательный спектр, определяющий частоты и амплитуды простых (гармонических) колебаний.

Частотные спектры В. охватывают инфразвуковые частоты — менее 16 гц, звуковые — от 16 до 20 000 гц (см. Ультразвук). Частоты колебаний, способных вызывать у человека специфическое вибрационное ощущение, лежат обычно в области до 8000 гц, однако иногда в целях исследования биол, эффекта В. выделяют низкочастотный диапазон (вплоть до инфразвуковых частот).

В. как раздражитель характеризуется колебательной мощностью (учитывают амплитуду и частоту колебания) и длительностью действия. Мощность и длительность действия определяют общее количество энергии, получаемой структурой при действии внешней силы.

Механическая В. в ряде случаев приводит к появлению акустического шума (см. Шум). Естественными источниками В. являются землетрясения, извержения вулканов, штормы и т. п. Искусственные источники В.— различные механизмы на производстве, особенно вибрационное оборудование и виброинструменты, транспортные средства, акустические системы, различные механические установки и т. д. Причинами В. в этих устройствах могут быть возвратно-поступательные движения элементов, биения при вращении несбалансированных масс, удары и трение рабочих органов станков по обрабатываемым деталям, пульсация отработанного воздуха в пневмоинструментах, вихреобразования в ракетных двигателях, пульсация давления в камерах сгорания, общие сотрясения при движении транспорта по неровному пути и т. д. Передаваясь через арматуру, перекрытия и фундаменты зданий, через почву, воду и атмосферу, В. могут распространяться на значительные расстояния. Достигнув какого-либо участка тела человека, В. в зависимости от частоты, площади контакта с источником колебаний, позы и т. д. может распространяться на отдельные участки (локальная В.) или на все тело (общая В.).

Биол, эффект действия В. определяется локальной интенсивностью энергии колебаний, непосредственно связанной с величиной возникающих в тканях переменных напряжений (сжатие и растяжение, сдвиг, кручение и изгиб), и проявляется на всех структурных уровнях организма.

В. облегчает циркуляцию жидкости, может вызывать распад молекул или молекулярных комплексов в клеточной протоплазме, повышает сорбционные свойства протоплазмы, интенсифицирует ферментативные реакции, увеличивает проницаемость клеточных мембран, способна вызывать перестройки в хромосомном аппарате клеток и т. п.

Помимо прямого механического воздействия, В. может вызывать в целом организме опосредованные эффекты за счет вовлечения в реакцию ц. н. с., вегетативной нервной и эндокринной систем.

Умеренные дозы невысокой по интенсивности В. оказывают стимулирующий эффект на ц. н. с., повышают лабильность нервно-мышечного аппарата, интенсифицируют окислительно-восстановительные процессы, деятельность системы гипофиз — кора надпочечников, щитовидной железы и т. д. Положительный эффект действия умеренных доз В. позволяет использовать ее для лечения ряда внутренних, нервных и других заболеваний (см. Вибротерапия).

Увеличение дозы В. ведет к прогрессивным функциональным и морфологическим нарушениям в организме.

При локальной вибрации в первую очередь страдает регуляция тонуса периферических кровеносных сосудов. Прямые механические и рефлекторные раздражения гладкомышечных клеток сосудов приводят к ангиоспазмам. Локальные изменения гемодинамики в периферической зоне сердечно-сосудистой системы вызывают компенсаторноприспособительные реакции всех остальных ее участков. Раздражение околососудистых нервных сплетений, приводящее к нарушению трофики, и механическое повреждение нервных окончаний или стволов при В. приводят к дальнейшему нарушению вазомоторной координации; нарушается пластичность лимф, русла.

При локальной В. возникают патологические изменения в нервно-мышечном аппарате: снижается электровозбудимость и лабильность мышц и периферических нервов, ослабляются проприоцептивные и миостатические рефлексы, усиливается биоэлектрическая активность в покоящейся мышце, нарушается двигательная координация. Считают, что эти нарушения вызываются возникновением в ц. н. с. очагов возбуждения доминантного типа, которые при хроническом подкреплении переходят в стойкую патологическую форму. У людей, длительно работающих с виброинструментами, снижается сила, тонус и выносливость мышц, в мышечной ткани возникают очаги уплотнений, болезненные тяжи, развивается атрофия.

Общая В. вызывает аналогичные расстройства во всей двигательной сфере организма, обусловливаемые как механическими травмами, так и рефлекторными изменениями трофики мышечной ткани, периферических нервных окончаний и стволов.

При воздействии общей В. особенно сильно страдает ц. н. с., т. к. она оказывается под влиянием мощных афферентных потоков с огромного количества механорецепторных структур. При этом снижается амплитуда ЭЭГ, наступает депрессия альфа-ритма, становится выраженным или доминирующим бета-ритм, иногда появляются острые волны, в коре головного мозга начинают преобладать тормозные процессы, нарушаются нормальные корково-подкорковые взаимоотношения, возникают вегетативные дисфункции. В результате общее физ. и психическое состояние организма ухудшается, что может выражаться в утомлении, депрессии или раздражительности, головных болях и других нервных расстройствах вплоть до устойчивых неврозов.

В. может воздействовать на все сенсорные системы. При локальной В. наступает снижение тактильной, температурной, болевой, вибрационной и проприоцептивной чувствительности. При общей В. снижается острота зрения, уменьшается поле зрения, светочувствительность глаза, увеличивается слепое пятно; ухудшается восприятие звуков, особенно низкочастотных, нарушается деятельность вестибулярного аппарата. Считают, что эти нарушения обусловлены адаптацией рецепторов, возникновением охранительного торможения в корковых отделах анализаторов, нарушениями кровоснабжения периферических нервов и трофики сенсорных органов из-за вегетативных дисфункций.

Из-за стрессового характера действия В. происходит нарушение всей системы нейрогуморальной регуляции, а также и обменных процессов, функции пищеварительной системы, печени, почек, половых органов и т. д. Как механический фактор В. вызывает нарушение гидродинамического баланса в тканях внутренних органов, увеличение общих энергетических затрат организма с соответствующими сдвигами окислительных процессов, нарушения со стороны дыхательного и голосового аппарата, травмы из-за смещений внутренних органов и систем (см. вибрационная болезнь (см.).

Хрон. воздействие В. (данные экспериментов на животных) вызывает прогрессирующие гистол., гистохим. и биохим. изменения в различных органах и тканях организма: отеки и кровоизлияния в головном и спинном мозге, которые сопровождаются нарушениями структур нейронов, нервных стволов; дистрофические и некробиотические изменения нейронов в мозге с пролиферацией глиальных и гистиоцитарных клеток; исчезновение поперечной исчерченности, атрофия и разрывы мышечных волокон, разрастание соединительной ткани с замещением мышечных волокон; кровоизлияния в барабанной полости, полукружных каналах и перилимфатическом пространстве; отеки, кровоизлияния и дистрофические изменения в паренхиматозных тканях; нарушения морфол, и биохим, состава крови, активности и распределения ферментов и т. д.

Гигиена труда в условиях вибрации

Как физ. фактор производственной среды В. встречается в металлообрабатывающей, горнодобывающей, металлургической, машиностроительной, строительной, авиа- и судостроительной и многих других отраслях народного хозяйства. В. является основным технологическим фактором при виброуплотнении, формовании, прессовании, вибрационном бурении, рыхлении, резании горных пород и грунтов, вибротранспортировке и т. д. В. может быть сопутствующим фактором при работе сельскохозяйственной и лесозаготовительной техники, погрузочных машин, на транспорте, в текстильном производстве и при работе ручных машин.

Виброопасными машинами являются: клепальные, рубильные, отбойные молотки, бурильные перфораторы, бетоноломы, трамбовки, гайковерты, поверхностные и глубинные ручные вибраторы, шлифовальные машины, дрели, горные сверла, пилы бензомоторные и электропилы и многие другие.

Сложное колебательное движение, возникающее в результате работы машин, складывается из колебаний взаимодействующих между собой частей оборудования, обрабатываемого изделия и т. д. Вибрации ручных машин непрерывно флюктуируют, что обусловлено неоднородностью обрабатываемого объекта, изменением силы нажима, давления воздуха в сети и т. п. В. станков и агрегатов носит более стационарный характер, и ее характеристика зависит гл. обр. от числа оборотов двигателя, характера установки на фундаменте, наличия резонансных явлений. Большинство машин и оборудования создает широкополосную В., спектр к-рой включает частоты от инфразвуковых (ниже 16 гц), обусловленных числом ударов ударника или числом оборотов двигателя, до высоких звуковых частот порядка 10—15 кгц.

В., передаваемая через руки работающего, определяется как местная, или локальная. В. рабочего места (скамьи, обрабатываемого изделия, пола, на к-ром находится рабочий) определяется как общая. Часто имеет место смешанное воздействие общей и местной В. с преобладанием одного из этих типов колебаний (напр., работа ручными машинами, вибро-уплотнение бетона). Выделяются три основных направления общей В.: направление «зет» (z) — стопа, голова; направление «икс» (х) — спина, грудь и наоборот; направление «игрек» (у) — слева направо.

На производствах, где применяются машины и оборудование, создающие В., ее воздействие на организм усугубляется тем, что она сочетается с рядом других факторов окружающей среды. К ним относятся: шум высокой интенсивности, неблагоприятные метеорологические условия, значительная запыленность воздуха, повышенное и пониженное атмосферное давление.

Работа с вибрирующим оборудованием часто требует больших физических усилий.

В Советском Союзе основным законодательным документом, регламентирующим предельно допустимые величины В., являются «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий» СН 245—71, «Санитарные нормы и правила по ограничению вибрации и шума на рабочих местах...» № 1102—73, ГОСТ 17770—72.

Оценка степени вредности В. производится по спектру виброскорости в диапазоне частот от 8 до 2000 гц — для В. ручных машин и от 1 до 250 гц — для В. рабочих мест. Для каждой октавной полосы в пределах этих частот устанавливается предельно допустимое значение среднеквадратичной величины виброскорости и ее уровень в децибелах. Нормы регламентируют также вес ручных машин и физ. усилие при работе. Вес вибрирующего оборудования или его частей, удерживаемых руками, не должен превышать 10 кг, а величина усилия ручной подачи — 20 кг.

Измерения В. проводятся в соответствии с требованиями «Санитарных норм и правил» «№ 1102—73 и ГОСТ - 13731 — 68; 16519 — 70 и 16844 — 71. Приборы должны обеспечивать измерение действующих значений колебательной скорости (в м/сек) или ее уровней (в децибелах) в октавных полосах частот, в диапазоне частот и амплитуд, установленных сан. нормами.

Из отечественной шумо-виброизмерительной аппаратуры, к-рая позволяет анализировать В. в соответствии с требованиями «Санитарных норм и правил», следует указать приборы ИШВ-1, НВА-1 и АСВ. Рекомендуется также прецизионная виброизмерительная аппаратура фирмы Брюль и Кьер (Дания): шумомер типа 2209, октавные фильтры типа 1613 и 1614, акселерометры типа 4334 и виброизмерительная аппаратура фирмы RFT (ГДР) — виброметр SM-211 с октавными фильтрами OF-101 и 201.

Профилактика вредного воздействия производственной В. включает технические, организационно-технические, гиг. и леч.-проф, мероприятия. Технические и организационнотехнические мероприятия заключаются в автоматизации технологических процессов и их дистанционном управлении; создании гигиенически рациональных машин и оборудования; в расчете фундаментов и виброизоляционных средств на стадии проектирования; осуществлении на производстве планово-предупредительного ремонта и контроля за вибрационными параметрами машин и оборудования.

Гиг. и леч.-проф, мероприятия включают внедрение физиол, рациональных режимов и организации труда, проведение предварительных и периодических медосмотров.

Лицам, связанным с производственной В., рекомендуются специальные комплексы производственной гимнастики, витаминопрофилактика по схеме и специальное питание; целесообразно в середине и в конце рабочего дня проводить 5—10-минутные гидропроцедуры, сочетающие ванночки для верхних конечностей и самомассаж.

В качестве индивидуальных средств защиты применяют гасящие В. рукавицы, виброгасящие насадки и специальную обувь.

Библиография: Андреева-Галанин а Е. Ц. Вибрация и ее значение в гигиене труда, Л., 1956, библиогр.; Борщев-с к и й И. Я. ид р. Общая вибрация и ее влияние на организм человека, М., 1963, библиогр.; Вибрация на производстве, под ред. А. А. Летавета и Э. А. Дрогичиной, М., 1971, библиогр.; Волков А. М. Гигиеническое нормирование шума и вибрации подвижного состава железнодорожного транспорта, М., 1970, библиогр.; Гигиена труда при работе ручным механизированным инструментом, под ред. Е. Ц. Ан-дреевой-Галаниной, Л., 1967, библиогр.; Малинская H. Н. Влияние вибрации ручного механизированного инструмента на организм работающих и пути профилактики, М., 1964, библиогр.; Allen G. Human reaction to vibration; J. Environ. Sci., v. 14, p. 10, 1971; Berth о z A. Le corps humain et les vibrations, Recherche, t. 2, p. 121, 1971; Dennis J. P. The effect of whole-body vibration on a visual performance task, Ergonomics, v. 8, p. 193, 1965; S e r i s H. - J. Les vibrations mecaniques, Rev. Gps Sante Armees, t. 10, p. 6&, 1969; Vihko V. a. Hasan J. Biomedical aspects of low frequency vibration, Wk-En-viron.-Hlth, v. 7, p. 91, 1970, bibliogr.

О. Д. Терешков; E. Ц. Андреева-Галанина, 3. М. Бутковская (гиг.).