Патент на изобретение №2204937
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ТЕПЛА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
(57) Реферат: Изобретение относится к области медицины. В предложенном способе определения содержания тепла в организме человека предварительно измеряют температуру воздуха, относительную влажность воздуха, скорость движения воздуха, интенсивность теплового облучения окружающей человека среды, а также скорость движения человека, массу переносимого груза, продолжительность действия факторов окружающей человека среды, а затем определяют количество тепла в организме человека по формуле  где Qтс – количество тепла в организме,  – продолжительность действия факторов, ТB температура воздуха, f – относительная влажность воздуха, VB – скорость движения воздуха, J – интенсивность теплового облучения, Vх – скорость движения человека, Рr – масса переносимого груза, k, k, kTв, kf, kVв, kJ, kVx, kРr – коэффициенты соответствующих индексу параметров, при этом коэффициенты k, k, kTв, kf, kVв, kJ, kVx, kРr выбирают в зависимости от типа одежды человека. Изобретение позволяет повысить достоверность определения содержания тепла в организме человека при воздействии на него комплекса факторов, обуславливающих его тепловую нагрузку в реальной производственной обстановке. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области медицины, а именно к гигиене труда и физиологии человека, и может быть использовано при оценке теплового состояния человека и его прогноза во времени при воздействии конкретного сочетания факторов рабочей среды и трудового процесса. Известен способ определения содержания тепла в организме, основанный на измерении физиологических показателей организма человека, температуры тела и температуры кожи и последующем его расчете по уравнению Qтс=С  tс.т.(кДж/кг),где Qтс – содержания тепла в организме; С – теплоемкость тканей организма, равная 3,48 кДж/кг oС;tс.т. – средняя температура тела, которую рассчитывают из уравнения tc.т.=K tp+(l-K)tcк,где tp – ректальная температура тела; tск – средневзвешенная температура кожи; К – коэффициент смешивания (см. Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и перегревания. Методические рекомендации МЗ СССР 5168-90, М., 1989 г. – прототип). Этот способ позволяет рассчитать содержание тепла в организме, но недостатком его является сложность определения ректальной температуры работника в производственных условиях, при этом не учитывается влияние отдельных факторов (температура, влажность, скорость движения воздуха, вид одежды, физическая активность и продолжительность воздействия на человека факторов среды) в содержании тепла в организме человека. Это затрудняет принятие адекватных мер в целях профилактики перегревания работника. Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности определения содержания тепла в организме человека при воздействии на него комплекса факторов, обусловливающих его тепловую нагрузку в реальной производственной обстановке. Техническим результатом изобретения является возможность определения содержания тепла в организме в реальной производственной обстановке путем измерения факторов внешней среды и трудового процесса, обусловливающих теплообмен человека с окружающей средой и его тепловое состояние. Указанная задача достигается тем, что в известном способе определения содержания тепла в организме человека предварительно определяют температуру воздуха, относительную влажность воздуха, скорость движения воздуха, интенсивность теплового облучения человека, а также скорость его движения, массу переносимого груза, продолжительность действия факторов окружающей человека среды, а затем определяют количество тепла в организме человека по формуле  где Qтс – количество тепла в организме, – продолжительность действия факторов, Тв – температура воздуха, f – относительная влажность воздуха, Vв – скорость движения воздуха, J – интенсивность теплового облучения, Vx – скорость движения человека, Рr – масса переносимого груза, k, k, kТв, kf, kVв, kJ, kVx, kРr – коэффициенты соответствующих индексу параметров, при этом коэффициенты k, k, kТв, kf, kVв, kJ, kVx, kРr выбирают в зависимости от типа одежды человека.
Для обнаженного человека коэффициенты уравнения равны: k=113,3772, k= 0,0094, kТв= 0,033, kf= 0,0301, kVв= -0,8793, kJ=0,0045, kVx=1,2078, kРr= 0,0641.
Для 2-слойной хлопчатобумажной одежды коэффициенты уравнения равны: k= 120,3156, k= 0,0089, kТв=0,2029, kf=0,0162, kVв=0,6612, kJ=0,0036, kVx=l, 9449, kРr=0,0249.
Для 3-слойной хлопчатобумажной одежды, у которой верхний слой с защитной пропиткой, коэффициенты уравнения равны: k=120,1793, k=0,0088, kТв=0,2515, kf=-0,0154, kVв=-0,1982, kJ=0,0026, kVx=1,6374, kРr=-0,0138.
Для одежды с ограниченной паропроницаемостью коэффициенты уравнения равны: k= 115,1866, k=0,0136, kТв=0,3184, kf=0,041, kVв=-0,061, kJ=0,003, kVx=1,1226, kРr=0,0217.
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим информационным источникам показали, что предлагаемый способ неизвестен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям “новизна” и “изобретательский уровень”.
Предлагаемый способ является простым и может быть применен в любых производственных условиях.
Таким образом, заявленный способ является доступным, а следовательно, практически применимым.
Предлагаемая совокупность приемов позволяет обеспечить повышение достоверности определения содержания тепла в организме человека при воздействии на него комплекса факторов окружающей среды, обусловливающих его тепловую нагрузку в реальной производственной обстановке.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
В производственных условиях непосредственно на рабочем месте устанавливают датчики для измерения параметров рабочей среды.
Далее в процессе выполнения рабочими типичных операций определяют:температуру (Тв) и влажность воздуха (f) – аспирационным психрометром Асмана, скорость движения воздуха (Vв) – анемометром, интенсивность теплового излучения (J) – радиометром, скорость передвижения человека (Vx) – по часам, массу переносимого груза (Pr) – взвешиванием на весах, продолжительность действия комплекса факторов ( ) – по часам.
Затем измеренные величины и конкретную продолжительность их воздействия подставляют в уравнение где Qтс – количество тепла в организме (кДж/кг), – продолжительность действия факторов (ч), Тв – температура воздуха (oС), f – относительная влажность воздуха (%), Vв – скорость движения воздуха (м/с), J – интенсивность теплового облучения (Вт/м2), Vx – скорость движения человека (м/с), Рr – масса переносимого груза (кг), k, k, kТв, kf, kVв, kJ, kVx, kРr – коэффициенты соответствующих индексу параметров, при этом величина коэффициентов k, k, kТв, kf, kVв, kJ, kVx, kРr зависит от типа одежды человека.
Для обнаженного человека коэффициенты уравнения равны: k=113,3772, k= 0,0094, kТв= 0,033, kf= 0,0301, kVв= -0,8793, kJ=0,0045, kVx=1,2078, kРr= 0,0641.
Для 2-слойной хлопчатобумажной одежды коэффициенты уравнения равны: k= 120,3156, k= 0,0089, kТв= 0,2029, kf=0,0162, kVв=0,6612, kJ=0,0036, kVx= 1,9449, kРr=0,0249.
Для 3-слойной хлопчатобумажной одежды, у которой верхний слой с защитной пропиткой коэффициенты уравнения равны: k=120,1793, k=0,0088, kТв=0,2515, kf=-0,0154, kVв=-0,1982, kJ=0,0026, kVx=1,6374, kРr=-0,0138.
Для одежды с ограниченной паропроницаемостью коэффициенты уравнения равны: k= 115,1866, k=0,0136, kТв=0,3184, kf=0,041, kVв=-0,061, kJ=0,003, kVx=1,1226, kРr=0,0217.
Эти коэффициенты получены путем математико-статистического анализа результатов экспериментальных исследований по изучению взаимосвязи взаимодействующих факторов окружающей среды и трудового процесса на организм человека.
Из полученного значения количества тепла в организме человека (Qтс) при необходимости вычитают нормативную величину (123,7кДж/кг) и делают вывод об уровне (оптимальный, допустимый, предельно допустимый с регламентацией времени пребывания, недопустимый) изменения содержания тепла в организме (см. см. “Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и перегревания”. Методические рекомендации МЗ СССР 5168-90, М., 1989 г.).
Пример 1.
Рабочий В. работает в сборочном цехе в одежде, состоящей из хлопчатобумажного белья и хлопчатобумажной куртки и брюк или хлопчатобумажного комбинезона с защитной пропиткой (3-слойная хлопчатобумажная одежда). Он переносит детали массой Рr=17 кг в течение =2 часов, передвигаясь со скоростью Vx=1 м/с. Температура воздуха в помещении Тв составляет 18oС, скорость движения воздуха Vв= 0,2 м/с, влажность воздуха f=50%, тепловое излучение J=36 Вт/м2.
Определяем величину коэффициентов k, k, kТв, kf, kVв, kJ, kVx, kРr для 3-слойной хлопчатобумажной одежды из таблицы 1, подставляем измеренные величины и значения коэффициентов k, , kТв, kf, kVв, kJ, kVx, kРr в уравнение: и определяем содержание тепла в организме по формуле: Qт.с.=120,1793+0,0088 120+0,251518-0,015450-0,19820,2+0,002636+1,63741-0,013817=126,45 кДж/кг.
Полученное содержание тепла в организме 126,45 кДж/кг превышает нормативное 123,7 кДж/кг (см. “Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и перегревания”. Методические рекомендации МЗ СССР 5168-90, М., 1989 г.) на 2,75 кДж/кг, что превышает оптимальную его величину 0,87 кДж/кг, и допустимую 2,6 кДж/кг, но не выходит за пределы допустимой с ограничением времени пребывания до 3-х часов (от 2,6 до 4,0 кДж/кг). Следовательно, содержание тепла в организме рабочего по истечении 2-х часов работы в указанных условиях будет соответствовать предельно допустимому уровню (беспрерывная работа в указанных условиях не должна превышать 3 часа).
Пример 2.
Рабочий А. работает в том же сборочном же цехе в одежде, состоящей из 2-х слоев хлопчатобумажной одежды (тип одежды – 1). Он также переносит детали массой Рr= 17 кг в течение =2 часов, передвигаясь со скоростью Vx=1 м/с. Температура воздуха в помещении Тв составляет 18oС, скорость движения воздуха Vв=0,2 м/с, влажность воздуха f=50%, тепловое излучение J=36 Вт/м2. Определяем величину коэффициентов k, k, kТв, kf, kVв, kJ, kVx, kРr для 2-слойной хлопчатобумажной одежды из таблицы 1.
Подставляем измеренные величины и значения коэффициентов k, k, kТв, kf, kVв, kJ, kVx, kРr в уравнение и определяем содержание тепла в организме по формуле: Qт.с.=120,3156+0,0089 120+0,202918-0,016250-0,66120,2+0,003636+1,94491-0,024917=125,77 кДж/кгПолученное содержание тепла в организме Qт.с.=125,77 кДж/кг превышает нормативную величину 123,7 кДж/кг (см. “Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и перегревания”. Методические рекомендации МЗ СССР 5168-90, М. , 1989 г.) на 2,04 кДж/кг, что не выходит за пределы допустимого значения 2,6 кДж/кг, следовательно, накопление тепла в организме за 2 часа работы в тех же условиях, в одежде, состоящей из 2-х слоев хлопка, не превысит допустимый уровень. Предлагаемый способ определения содержания тепла в организме человека по сравнению с прототипом обеспечивает достоверную оценку теплового состояния организма при воздействии на него комплекса факторов, обусловливающих его тепловую нагрузку в реальных производственных условиях. Это дает возможность целенаправленно разрабатывать профилактические мероприятия по снижению неблагоприятного воздействия различных термических факторов среды (температуры воздуха, теплового излучения, скорости ветра, влажности) с учетом физической нагрузки на систему терморегуляции и другие функциональные системы организма человека, ответные реакции которых могут выражаться в ухудшении самочувствия, работоспособности и в ряде случаев здоровья. Предлагаемый способ достаточно прост, выполним практически в любых условиях и может быть использован в производственных условиях как представителями службы охраны труда и здоровья работающих, так и санитарными врачами. Формула изобретения
 где QТС – количество тепла в организме; – продолжительность действия факторов;Тв – температура воздуха; f – относительная влажность воздуха; Vв – скорость движения воздуха; J – интенсивность теплового облучения, Вт/м2; Vх – скорость движения человека, м/с; Рr – масса переносимого груза, кг; k, k , kTв, kf, kVв, kJ, kVx, kPr – коэффициенты соответствующих индексу параметров,при этом величину коэффициентов, k, k , kTв, kf, kVв, kJ, kVx, kPr выбирают в зависимости от типа одежды человека.
2. Способ определения содержания тепла в организме человека по п. 1, отличающийся тем, что для обнаженного человека коэффициенты уравнения равны k = 113,3772, k = 0,0094, kТв= 0,033, kf = 0,0301, kVв = 0,8793, kJ = 0,0045, kVx = 1,2078, kPr = 0,0641.
3. Способ определения содержания тепла в организме человека по п. 1, отличающийся тем, что для 2-х слойной хлопчатобумажной одежды коэффициенты уравнения равны k = 120,3156, k= 0,0089, kТв = 0,2029, kf = 0,0162, kVв = 0,6612, kJ = 0,0036, kVx = 1,9449, kРr = 0,0249.
4. Способ определения содержания тепла в организме человека по п. 1, отличающийся тем, что для 3-х слойной хлопчатобумажной одежды, у которой верхний слой с защитной пропиткой, коэффициенты уравнения равны k = 120,1793, k= 0,0088, kТв = 0,2515, kf = -0,0154, kVв = -0,1982, kJ = 0,0026, kVx = 1,6374, kРr = -0,0138.
5. Способ определения содержания тепла в организме человека по п. 1, отличающийся тем, что для одежды с ограниченной паропроницаемостью коэффициенты уравнения равны k = 115,1866, k= 0,0136, kТв = 0,3184, kf= 0,041, kVв = -0,061, kJ = 0,003, kVx = 1,1226, kРr = 0,0217.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
