Ультразвук і його вплив на організм людини - студопедія

Ультразвуки - механічні коливання пружного середовища, що мають однакову зі звуками фізичну природу, але перевищують верхній поріг чутної частоти (понад 20 кГц). Низькочастотні ультразвуки (частота - десятки кілогерц) мають здатність поширюватися в повітрі, високочастотні (частота - сотні кілогерц) - швидко загасають. В пружних середовищах - воді, металі та ін. - ультразвук добре поширюється, причому на швидкість поширення істотно впливає температура цих середовищ.

Ультразвук часто зустрічається в природі, супроводжуючи шелест листя, шум морського прибою і ін. У тваринному світі з його допомогою виконується ряд життєво важливих функцій: ехолокація кажанів сигнали комах і ін.

У механізмі дії ультразвуку на неживі і живі об'єкти мають місце механічний, термічний і фізико-хімічний ефекти. Механічний ефект обумовлений природою ультразвуку (стиснення - розтягнення), термічний - переходом механічної енергії в теплову, що особливо посилюється на межі поділу двох середовищ: тверде тіло - рідина, рідина - гази і ін. Фізико-хімічні ефекти пов'язані з тим, що при поширенні ультразвуку в рідинах виникає так звана кавітація - поява зон стиснення і розриву внаслідок руху пружних хвиль, яке викликає утворення бульбашок, заповнених парами рідини і розчиненим у ній газом. При проходженні хвиль вони зникають: при цьому підвищується температура і розвивається тиск (до мільйонів атмосфер). Це супроводжується виникненням електричних зарядів, люмінесцентним світінням, іонізацією. У воді утворюються гідроксильні радикали, атомарний водень (Н2 О - АЛЕ + Н). При контактному озвучуванні ультразвук викликає інактивацію ферментів, розпад білків, прискорення хімічних реакцій, а при високих енергіях - опіки і загибель живих організмів.

Ультразвук знайшов широке застосування в медицині для діагностики та лікування багатьох захворювань. У техніці і промисловості високочастотний ультразвук використовують для дефектоскопії виливків, зварних швів, пластмас і фізико-хімічних досліджень речовин - визначення щільності, пружності, структури та ін. Низькочастотний ультразвук застосовують для промивання, знежирення, емульгація, подрібнення твердих речовин в рідинах, для різання, зварювання металу, дроблення, свердління тендітних матеріалів і т.п. Промислові установки працюють переважно на частотах 16-44 кГц (рідше до 80).

У виробничих умовах короткочасне і періодичне контактну дію ультразвуку має місце при утриманні інструменту, оброблюваної деталі, завантаженні виробів у ванни, вивантаженні їх і інших операціях. При систематичному тривалому контакті з джерелами ультразвуку у медичних працівників спостерігалися професійні захворювання - парези кистей і передпліч.

Зміни в стані здоров'я працюючих при повітряному шляху передачі ультразвуку є наслідком одночасної дії ультразвуку і шуму, інтенсивність якого в області частот 8 - 16 кГц може досягати 100 дБ і більше. При ультразвукової очищенні деталей повітряне середовище нерідко забруднена токсичними речовинами - парами бензину, ацетону, толуолу та ін. Порушення здоров'я проявляються переважно в формі астено-вегетативних реакцій зі скаргами на головний біль, розлад сну, дратівливість, стомлюваність і об'єктивними ознаками зниження слуху, вестибулярних порушень та ін.

8.3. Вібрація і її вплив на організм людини

Вібрація як виробнича шкідливість представляє собою механічні коливальні рухи, безпосередній передаються тілу людини або окремих його ділянках. Внаслідок механізації багатьох видів робіт і використання пневматичних і електричних інструментів значення її різко зросла, і в даний час вібраційна хвороба серед професійних захворювань займає одне з перших місць.

Відносно небезпеки вібраційної хвороби найбільше значення має вібрація з частотою 16-250 Гц.

Прийнято розрізняти місцеву (локальну) і загальну вібрацію: перша передається на руки або інші обмежені ділянки тіла, друга - всьому організму (перебування на хитається платформі, сидінні).

Дія вібрації на робочих нерідко поєднується з впливом інших виробничих шкідливостей: шуму, охолоджуючого мікроклімату, незручного положення тіла.

Вплив вібрації на організм. Вібрація в залежності від її параметрів (частота, амплітуда) може здійснювати як позитивний, так і негативний вплив на окремі тканини і організм в цілому. З фізіотерапевтичної метою вібрацію використовують для поліпшення трофіки, кровообігу в тканинах при лікуванні деяких захворювань. Однак виробнича вібрація, передаючись здоровим тканинам і органам і маючи значну амплітуду і тривалість дії, виявляється шкідливо впливає чинником.

Вібрація викликає перш за все нейротрофические і гемодинамічні порушення. В судинах дрібного калібру (капіляри, артеріоли) виникають спастико-атонічні стану, зростає їх проникність, порушується нервова регуляція. Змінюється вібраційна, температурна і больова чутливість шкіри. При роботі з ручним механізованим інструментом може виникнути симптом «мертвого пальця»: втрата чутливості, побіління пальців, кистей рук. Робітники скаржаться на мерзлякуватість рук, ниючі болі в них після роботи і ночами. Шкірні покриви між нападами мають мармуровий вид, ціанотичні. У деяких випадках виявляються набряклість, зміна шкіри на кистях (тріщини, огрубіння), гіпергідроз долонь. Характерні кістково-суглобові і м'язові зміни. Дистрофічні процеси викликають зміну структури кісток (остеопороз, розростання і ін.), Атрофію м'язів. Можлива деформація кистьового, ліктьового, плечового суглобів з порушенням опорно-рухової функції.

Захворювання носить загальний характер, про що свідчать швидка стомлюваність, головні болі, запаморочення, підвищена збудливість. Можливі скарги на болі в області серця і шлунка, підвищену спрагу: схуднення, безсоння. Астено-вегетативний синдром супроводжується серцево-судинними порушеннями: гіпотонією, брадикардією, змінами ЕКГ. При лікарському огляді можуть бути виявлені зміни шкірної чутливості, тремор рук, мови і вік.

При дії загальної вібрації більш виражені зміни з боку центральної нервової системи: скарги на запаморочення, шум у вухах, сонливість, болі в литкових м'язах. Об'єктивно виявляються зміни ЕЕГ, умовних і безумовних рефлексів, погіршення пам'яті, порушення координації рухів. Спостерігається зростання енерговитрат і схуднення. Частіше, ніж при дії локальної вібрації, виявляються вестибулярні розлади. У поєднанні з шумом вібрація веде до зміни слуху. При цьому характерно погіршення сприйняття звуків не тільки високих, але і низьких частот. Іноді виявляються зорові розлади: зміна відчуття кольору, меж поля зору, зниження гостроти зору. З боку серцево-судинної системи спостерігається нестійкість артеріального тиску, переважання гіпертонічних явищ, а іноді різке падіння артеріального тиску до кінця роботи. Можливі випадки спазму коронарних судин, розвитку міокардіодистрофії. Поразки кістково-суглобового апарату переважно локалізуються в ногах і хребті. Дія загальної вібрації може сприяти розладів функціонального стану внутрішніх органів, появи болів у шлунку, відсутності апетиту, нудоті, частого сечовипускання. Патологічні зміни в органах малого таза можуть супроводжуватися у чоловіків від імпотенції, у жінок - порушенням менструального циклу, опущеними органів малого таза, підвищеної гінекологічної захворюваністю.

Початкові форми вібраційної хвороби легше піддаються зворотному розвитку після тимчасового припинення контакту з джерелами вібрації, впровадження раціонального режиму праці, використання масажу, водних процедур і ін. В більш пізніх стадіях хвороби необхідно тривале лікування і повне усунення дії вібрації під час роботи.

Теоретично, здавалося б, байдуже, яким інструментом викликається вібрація: при інших рівних умовах основну роль грають її параметри. В принципі так справа і йде, але це вірно лише «при інших рівних умовах». Насправді ж характер професії визначає деякі особливості в протіканні хвороби, наприклад, більш гостро розвивається будь-якої локальний процес. Так, як відзначають дослідники Японії, у шоферів вантажних машин широко поширені шлункові захворювання. Відомо також, що у водіїв трелювальних тракторів на лісозаготівлях симптоми вібраційної хвороби супроводжуються радикулітом. У пілотів, особливо працюючих на вертольотах, часто спостерігається втрата гостроти зору. Як показано в спеціальних дослідженнях, одноразова, причому короткочасна - близько 20-30 хв. вібрація, збільшує час вирішення елементарних завдань, тобто погіршує увагу і розумову діяльність, при цьому до 30% рішень виявляється помилковим.

У дослідженнях було виявлено дуже важлива біологічна закономірність. Виявляється, що ослаблення уваги спостерігається тільки при певних частотах близько 10-12 Гц, інші ж частоти, вище і нижче, але з тим же прискоренням, подібних змін не викликають. Ця закономірність дає ключ до з'ясування особливостей захворювань на вібраційну хворобу, пов'язаних з тією чи іншою виробничою діяльністю. Кожна машина або агрегат генерує поряд з масою побічних частот (гармонік) одну основну для даної машини. Ця частота і визначає специфіку захворювань.

Якщо вібрація частотою вище 15 Гц (особливо частотою 60-90 Гц) впливає на людину уздовж його тулуба в напрямку вертикальної осі, то гострота зору знижується, здатність стежити за коливальними рухами об'єкта втрачається вже на частотах 1-2 Гц і майже зникає при 4 Гц . З цього простого прикладу видно, яку небезпеку становить транспортна вібрація: шофери, льотчики, водії інших транспортних засобів перестають розрізняти рухомі об'єкти.

Частота вібрації, викликана нерівностями дороги і недосконалістю наземного транспорту, лежить в діапазоні до 15 Гц, тобто являє собою реальну небезпеку і може послужити причиною аварій.

Вібрація порушує мова людини. При частотах від 4 до 10 Гц мова спотворюється, а іноді переривається. Для збереження виразною і правильно говорити потрібна спеціальна тренування, так як розбірливу мова важко підтримувати при рівні вібрації 0,3 дБ. Легко зрозуміти, як це відбивається на зв'язку льотчиків і космонавтів з наземними пунктами управління.

У льотчиків, шоферів, машиністів виникають ті ж ознаки вібраційної хвороби, що і у робітників. Особливо важкими бувають захворювання у пілотів вертольотів. У польоті виникають низькочастотні коливання, які погано гасяться тілом людини і руйнівно діють на весь організм, насамперед на нервову систему. Порушення нервової і серцево-судинної діяльності у льотчиків зустрічаються майже в 4 рази частіше, ніж у представників інших професій, і вібрація тут відіграє чималу роль.