Температура кожи как показатель реакции организма на температуру, влажность и движение воздуха
Материал нашел, перевел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: Д-р М. К. Маршак. Температура кожи человека. Температура кожи как показатель реакции организма на температуру, влажность и движение воздуха. Из лаборатории физиологии труда Государственного научного института охраны труда. Директор – проф. С. И. Каплун. Статья печатается в сокращенном виде. Полностью будет помещена в «Трудах и материалах Института охраны труда». Гигиена, безопасность и патология труда. Москва, 1930 г.
Физиология труда обладает рядом методов для выяснения воздействия на человека таких атмосферных условий, которые вызывают нарушение терморегуляции: измерение температуры тела, определение функциональной устойчивости сердечно-сосудистого аппарата, потоотделения, влекущего за собой изменения физических свойств крови, концентрации хлоридов в поту и крови и т. д. Однако значительно труднее обнаружить какие-нибудь физиологические изменения в организме при таких атмосферных условиях, с которыми организм при нормальном функционировании терморегулирующего аппарата справляется, но которые всегда вызывают неприятные ощущения, определяемые словами «слишком тепло» или «прохладно». Между тем в производстве именно такие атмосферные условия, лежащие между «зоной комфорта» и границей терморегуляции, встречаются наиболее часто, и перед гигиеной труда стоит задача изучения реакции на них организма.
В благоприятных для человека атмосферных условиях, в так называемой «зоне комфорта», организм теряет столько тепла, сколько он вырабатывает. В зоне комфорта это уравновешивание прихода и расхода тепла достигается без «активного» регулирующего действия теплорегулирующего аппарата; последнее наступает по ту или другую сторону от границы этой зоны. Прежде всего, при этом происходит так называемая физическая теплорегуляция, сказывающаяся в изменении кровоснабжения кожи – увеличение притока крови к поверхности кожи при сдвиге температуры вверх и уменьшение кровоснабжения – при понижении температуры среды. Изменение кровоснабжения кожи, наступающее в результате физической терморегуляции, ведет к изменениям температуры кожи: усиленное кровоснабжение вызывает ее повышение, уменьшение притока крови – понижение. Таким образом, температура кожи косвенно отражает действие физической терморегуляции, и, следовательно, колебания температуры кожи должны также отражать всякое воздействие на организм окружающих температурных условий, лежащих непосредственно по ту или иную сторону от зоны комфорта и вызывающих действие физической терморегуляции.
Вот почему, желая осветить поставленный выше вопрос о реакции организма на пограничные с зоной комфорта температурные условия, а также выяснить суммарное воздействие на организм метеорологического фактора и сопоставить эти данные с данными кататермометрии и эффективной температуры, мы и остановились на детальном изучении температуры кожи при разных атмосферных условиях.
Методика и место измерения температуры кожи
Т° кожи измерялась нами главным образом при помощи так называемого «термометра с сопротивлением» (Wideistandstermometer). Этот прибор, довольно сложный и малопортативный, является однако весьма удобным в лабораторных условиях. К коже прикладывается пластинка, внутри которой находится спираль никелевой проволоки. Соответственно колебаниям tº кожи меняется tº проволоки, что влечет за собой изменение сопротивления электрическому току, проходящему через спирали проволоки из элемента в 3 вольта. Постоянство силы тока во время опыта устанавливается при помощи гальванометра и реостатов. Всякие изменения сопротивления, обусловленные колебаниями t° спирали (и, следовательно, кожи), меняют соответственно величину силы тока, что определяется показаниями гальванометра, на котором нанесены деления в градусах Ц. Прежде чем поместить на кожу пластинку со спиралью, ее предварительно нагревают до приблизительно ожидаемой t°. Это ускоряет установление стрелки гальванометра на требуемую точку. Наши данные показали, что действительная t° кожи определяется тогда, когда стрелка гальванометра в течение 30 сек. остается на месте. Для предотвращения накопления тепла между пластинкой и кожей пластинка каждые 6 – 8 сек. передвигалась на соседний участок кожи. Равномерность прижатия пластинки к коже достигается после некоторого навыка. На этом приборе можно определять t° с точностью до 0,1°, а при известном опыте можно отмечать колебания t° в 0,05° Ц. Специальным приспособлением t° может отмечаться каждые полминуты на двигающейся при помощи часового механизма ленте.
Пользуясь для измерения t° кожи термометром с сопротивлением, мы одновременно изучали методику измерения t° кожи при помощи термометров и термопар.
Наиболее распространенным в последнее время на Западе лабораторным методом измерения t° кожи является термоэлектрический метод; t° кожи определяется по величине тока, образовавшегося вследствие разницы температур двух спаев термоэлемента. Термопары делаются из двух разных металлов; наиболее употребительные; медь-константан, железо-константан. Проволоки этих металлов толщиной в 0,3 – 0,6 мм спаиваются в двух местах; один спай при измерении сохраняется при постоянной t° (в термосе или термостате), а другой спай прикладывается к исследуемому участку кожи. Образующийся термоток измеряется при помощи зеркального гальванометра. Предварительно каждый термоэлемент калибрируется по гальванометру, где устанавливается точное соотношение между разницей t° спаев и показаниями гальванометра. Большая чувствительность этого прибора, являясь его преимуществом, таит вместе с тем в себе опасность неточностей; последние например могут возникать вследствие неравномерного прижатия к коже термоспая. Чтобы исправить этот недостаток прибора, отдельными авторами вносились те или иные предложения.
Не останавливаясь на всех модификациях термопар для измерения t° кожи, укажу лишь на те, которые, по моему мнению, лучше других гарантируют равномерность прижатия спая к коже.
В 1928 г. такой термоэлемент (рис. 2) предложен был д-ром Штраусом, работающим в Берлинском гигиеническом институте. Как видно из рис. 2, равномерность прижатия спая к коже достигается здесь тем, что под острым углом к стеклянной трубке, в конце которой находится прикладывающийся к коже спай, имеется противовес с гирькой. Трубка с противовесом свободно качается на оси, вставленной в ручку прибора. Как бы мы ни наложили конец трубки на кожу, степень прижатия будет определяться только противовесом.
К недостаткам этой весьма в общем хорошей конструкции прибора следует отнести то, что им можно пользоваться лишь тогда, когда он находится в горизонтальном положении, т. е. нельзя например измерять t° кожи на груди или на лбу, когда человек находится в вертикальном положении. Это обстоятельство значительно ограничивает возможность применения этого прибора, особенно в тех случаях, когда желательно производить измерения t° кожи на разных участках тела, при разных положениях, на покрытых и непокрытых одеждой участках кожи. Учитывая, что для целей физиологии труда необходимо иметь возможность измерения t° кожи на любой части тела, мы сконструировали термоэлемент (рис. 3), который позволяет при всяком положении прибора в одинаковой мере прижимать термоспай к коже.
рис. 3
При прижатии к коже термоспая надавливается находящаяся в футляре легкая пружинка, и двигающийся по шкале отметчик указывает величину нажатия (последнее легко предварительно проградуировать). Таким образом заранее устанавливается какая-то постоянная величина нажатия, которую под зрительным контролем не трудно держать на постоянном уровне. Прибор устроен таким образом, что легко можно измерить t° кожи под одеждой, причем экспериментатор оставляет снаружи лишь шкалу для контроля степени прижатия спая к коже.
Необходимость иметь для измерения температуры термопарами весьма чувствительный гальванометр (зеркальный) делает и эту установку мало пригодной для производственных условий, где требуется прибор портативный и менее чувствительный к сотрясению и т. п. моментам, неизбежным в производственной обстановке. Последние данные говорят за то, что соответствующий гальванометр уже сконструирован на Западе, но отсутствие его в СССР наряду с необходимостью в наших условиях вынести измерения температуры кожи из лаборатории в производство, заставило нас изучить методику измерения t° кожи при помощи термометров.
Наиболее употребительными являются термометры с резервуаром в виде спирали – для максимального увеличения поверхности соприкосновения ртутного резервуара с колеей (рис. 4). Термометр предварительно нагревается до приблизительно ожидаемой температуры, затем спираль резервуара прикладывается к коже. Во избежание накопления тепла термометр каждые 2 – 3 сек. переносится на соседний участок кожи. Измерение производится до тех пор, пока не установится постоянная температура. Детальное изучение данных измерения t° кожи этими термометрами и сопоставление этих данных с показаниями других приборов убедило нас в возможности больших ошибок при измерении указанными термометрами. Главным недостатком их, по нашему мнению, является малая площадь соприкосновения сравнительно с остальной частью резервуара и недостаточная тонкость стекла резервуара, что обусловливает малую чувствительность. Изготовление чувствительного кожного термометра сопряжено, по-видимому, с большими техническими трудностями, так как его не удалось сделать ни у нас, ни в Германии.
Весьма остроумным следует признать предложение Campbell'а и Angиs'а, измерять t° кожи чувствительным химическим термометром: последний нагревается до 31 – 33°, и резервуар термометра кладется на исследуемый участок кожи, после чего делаются легкие вращения термометра вокруг его оси до тех пор, пока не установится постоянная температура, чем достигается попеременное соприкосновение почти всей поверхности резервуара с кожей; при этом термометр давит на кожу только своей тяжестью. Этот способ при проверке (правда, еще не окончательной) дал и у нас весьма обнадеживающие результаты.
Т° кожи далеко не одинакова на всей поверхности кожи, что, по-видимому, находится в связи с большим или меньшим кровоснабжением отдельных участков кожи. На рис. 5 мы приводим данные о t° кожи у нашего испытуемого на отдельных участках тела при 25° Ц и средней влажности. На приведенном рисунке отчетливо видно, как значительно разнится t° даже двух рядом лежащих участков кожи: например t° кожи на щеке, была равна 34,55°, а на груди – 33,5°. В общем отмечается тенденция к снижению t° кожи по направлению от головы к ногам, причем наиболее высокая t° обычно бывает на лбу. Неодинаковость 1° кожи на разных частях тела ставит перед исследователями вопрос о месте измерения ее для суждения о реакции на атмосферные условия окружающей среды.
Многие исследователи производили измерения t° кожи на лбу, мотивируя преимущество этого места тем, что «кровораспределение в колее лба сравнительно мало меняется под влиянием физиологических моментов, – во всяком случае, меньше, чем на других частях головы; физические моменты также сравнительно мало влияют на кровенаполнение конец лба» (Reichenbach, Heyman). Ряд других авторов измеряли t° кожи на других местах: на груди (Rubner), между пальцами руки (Fleischer), на щеке (Hill и др.).
Мы установили в нашей работе, что лоб является не совсем удобным местом для измерения t° кожи как показателя колебаний теплоотдачи организма главным образом потому, что на t° лба влияют такие моменты, которые не сказываются на t° кожи остальной поверхности тела, и, следовательно, колебания t° кожи лба часто не отражают изменений теплопотери с поверхности тела. Особенно это должно иметь место при измерении t° кожи в производственной обстановке. Для подтверждения высказанного мы можем привести несколько наших наблюдений.
У двух испытуемых через 15 мин. после прихода на опыт (при 20° Ц и средней влажности) отмечена, t° кожи:
Испыт. № 1
На лбу - 33,0°
На груди - 32,6°
Испыт. № 2
На лбу - 30,4°
На груди - 32,7°
Через 40 мин. пребывания в трусиках при этой же температуре и влажности t° кожи равнялась:
Испыт. № 1
На лбу - 33,7°
На груди - 32,2°
Испыт. № 2
На лбу - 33,11°
На груди - 32,6°
Характерным в этом примере является то, что в то время как при сидении в трусах t° кожи груди у обоих испытуемых несколько снизилась; t° лба, наоборот, повысилась, притом неравномерно, у обоих испытуемых. Более низкая t° лба в начале опыта легко объясняется тем, что испытуемые сравнительно недавно пришли с улицы, большая разница в t° лба может быть объяснена нажатием на лоб фуражкой, в чем мы убедились экспериментально.
Щеки, лоб, а также кисти рук не покрыты одеждой и потому подвергаются действию ряда моментов, которые не воздействуют на остальную часть тела, играющую главную роль в общей теплоотдаче тела. Мы например отметили, что через 2 часа после бритья t° кожи щеки была на 0,5° выше обычной при нормальной 1° кожи на других частях тела. При учете всех указанных моментов их можно избежать и не нарушить чистоты эксперимента, но это достижимо лишь в лаборатории; в производственной же обстановке кроме приведенных может встретиться еще ряд факторов, которые обусловят еще большее расхождение t° кожи покрытых и непокрытых частей тела.
Есть еще один момент, отмеченный Lange, который приходится сугубо учитывать, если ми хотим по t° кожи судить о влиянии окружающей среды на тепловой баланс организма: «регуляторная деятельность сосудов участков кожи, обычно не покрытых одеждой, лучше выражена благодаря постоянному воздействию интермитирующего движения воздуха, которое наблюдается, как правило, на открытом воздухе».
Довод Campbell'а и Angиs'а, за предпочтительное измерение t° кожи щеки, потому что она не меняется в зависимости от того, одет ли человек или нет, говорит скорое против целесообразности измерения t° щеки, так как одежда в большой мере меняет характер теплоотдачи и кровоснабжение кожи, чего, как видно по данным этих же авторов, t° кожи щеки не отмечает.
Приведенные данные послужили для нас основанием измерять t° кожи не на открытых, а на покрытых одеждой частях тела; это имеет еще то преимущество, что дает возможность учесть влияние самой одежды, что, как увидим, само по себе имеет большое значение. Мы измеряли t° кожи на туловище (большей частью на передней поверхности груди), исходя преимущественно из того, что грудь и спина сравнительно с другими частями тела имеют наибольшую поверхность и, следовательно, являются главным источником теплопотери с поверхности тела. Параллельно нами произведен ряд промеров t° и на лбу.
В методологическом отношении весьма важно то обстоятельство, что после изменения окружающих кожу температурных условий t° кожи лишь через 0,75–1 час устанавливается на новый, постоянный уровень. Конкретный пример приведен на рис. 6, где отчетливо видно, как медленно снижалась t° кожи после снятия одежды. При действии движения воздуха постоянная t° кожи устанавливается обычно не ранее 15–20 минут после начала обдувания.
Движение воздуха и, температура кожи.
Роль направления тока воздуха
В проведенной нами работе мы изучали влияние изменения скорости движения воздуха на t° кожи, причем особое внимание нами было обращено на два фактора, которые, как увидим, могут резко влиять на t° кожи при наличии движения окружающего воздуха: 1) влияние одежды и 2) влияние направления тока воздуха по отношению к телу.
В своем исследовании, опубликованном в 1904 г., Rubner экспериментально доказал чрезвычайно большую чувствительность кожи к движению воздуха. Даже при тех скоростях движения воздуха, которые не ощущаются человеком (0,18 – 1,46 см/сек.), отмечалась определенная потеря тепла с участка кожи, подвергавшегося действию воздушного тока. (Опущение движения воздуха обычно начинается с 50 см/сек., следовательно упомянутые опыты производились при скорости движения воздуха меньше 1/33 этой величины).
Движение воздуха не меняет теплопотерю излучением, а увеличивает только теплоотдачу проведением. По Schuckmann'y, теплоотдача кожи пропорциональна квадратному корню скорости движения воздуха. Это относится к неодушевленным предметам. На живом организме нельзя отметить такую же строгую пропорциональность между скоростью движения воздуха и теплопотерей благодаря наличию весьма чуткого аппарата терморегуляции. Несомненно однако, что при одной и той же t° среды понижение t° обдуваемого участка кожи тем больше, чем больше движение воздуха. Если ток воздуха действует на участок кожи, покрытый одеждой, то снижение t° кожи по сравнению с тем, что отмечалось без одежды, при той же скорости движения воздуха значительно меньше, причем, как оказалось, на понижение действия движения воздуха на t° кожи имеет влияние наряду с другими свойствами одежды также степень плотности ее прилегания к коже.
Чрезвычайно наглядны наши предварительные данные о влиянии одежды на теплоотдачу при движении воздуха, произведенные на кататермометрах. При одной и той же скорости движения воздуха определялось Н сухого кататермометра с непокрытым резервуаром и с резервуаром, покрытым сухой материей, в одном случае плотно, а в другом неплотно прилегавшей к стенкам ката. Основные данные приведены на рис. 7. Таким же образом производились исследования на людях. На рис. 8 мы приводим данные, иллюстрирующие, как менялась t° кожи у одного и того же испытуемого при разных скоростях движения воздуха на одном и том же участке кожи в зависимости от того, был ли испытуемый раздет догола или одет в одну или в две рубашки. На приведенной диаграмме (рис. 8) видно, насколько чутко реагирует t° кожи на движение воздуха. Вместе с тем отчетливо отмечается, что одежда может почти свести на-нет охлаждающее действие движения воздуха.
При повышенной 1° среды, понижающей теплоотдачу, движением воздуха можно корригировать отрицательное действие тепла путем повышения теплоотдачи как проведением, так и усилением испарения. В этом отношении особенно демонстративны опыты, проведенные нами с двумя испытуемыми при t° 28° и низкой относительной влажности. В этих условиях мы направляли на испытуемых ток воздуха той же температуры и путем увеличения скорости движения воздуха достигали таких условий, когда t° кожи снижалась до величины, какая у этих испытуемых отмечалась при 21 – 22° при v=0, причем самочувствие испытуемых настолько улучшалось, что они не испытывали действия тепла, которое заметно давало себя знать при данной t° (28°) без движения воздуха. Но этого удавалось достигнуть только тогда, когда испытуемые были обнажены до пояса; одежда резко понижала положительный эффект движения воздуха. Точно так же при высокой влажности (85%) скорость движения воздуха в 1 м/сек. оказалась недостаточной для создания условий комфорта.
В наших данных понижение t° кожи в тех случаях, когда испытуемые были и одной рубашке (ситцевой или сатиновой), близко к тому, что отмечалось у обнаженных до пояса. Влияние двух рубашек на задержку теплоотдачи значительно больше. Наконец, у испытуемого, одетого в шерстяной пиджак и жилет, даже такой сильный ток воздуха как 2 м/сек. почти совсем не сказывается на t° кожи груди.
Как с теоретической, так и с практической точки зрения весьма интересен вопрос о том, как влияет на t° кожи туловища направление тока воздуха (по отношению к человеку). Три года тому назад нами был изучен вопрос о влиянии разных направлений тока воздуха на теплопотерю резервуара кататермометра. При этом оказалось, что при одной и той же скорости движений в зависимости от направления тока воздуха резко меняется величина охлаждения – Н. Как видно из диаграммы (рис. 9), наибольшее охлаждение ката получалось в том случае, когда ток воздуха направлялся перпендикулярно стержню, а при восходящих и нисходящих токах Н значительно понижалось.
Чтобы проверить этот опыт на человеке, мы при одной и той же температуре направляли одинаковой скорости ток воздуха 1) сверху вниз, 2) спереди на грудь, 3) сзади на спину и 4) сбоку (скорость движения воздуха измерялась выверенным анемометром на уровне середины груди, т. е. там, где мы производили измерение t° кожи; t° кожи измерялась на груди и на спине). Полученные данные, касающиеся одного испытуемого, приведены на рис. 10 (эти данные типичны и для остальных испытуемых). Из диаграммы (рис. 10) видно, что наибольшее расхождение между температурой груди и спины получается при перпендикулярном токе воздуха. Когда ток воздуха ударяет в грудь, то преимущественно на последней и происходит снижение t° кожи, в то время как t° спины меняется мало. При токе воздуха перпендикулярно спине мы получали большое снижение t° кожи на спине и ничтожное – на груди. При действии тока воздуха сверху вниз или сбоку происходит наиболее равномерное охлаждение обеих частей тела. Таким образом для получения наибольшего охлаждающего эффекта и наиболее равномерного воздействия на организм движения воздуха целесообразно подачу воздуха устроить так, чтобы направленный на человека воздушный ток падал на него сверху вниз или сбоку на уровне туловища.
Влияние движения воздуха при температуре среды более высокой,
чем температура тела
Когда t° окружающего воздуха выше t° тела и абсолютная влажность выше максимальной влажности при t° тела, то испарение невозможно и тело нагревается тем больше, чем выше t° среды. В этих условиях движение воздуха лишь ускоряет нагревающую силу воздуха и способствует большему нагреванию тела. Когда же абсолютная влажность ниже максимальной упругости водяных паров при t° тела, то испарение пота еще возможно даже при t° среды более высокой, чем t° тела. Если в таких атмосферных условиях имеется движение воздуха, то суммарный тепловой аффект данных атмосферных условий на кожу будет зависеть от того, что преобладает: действие ли созданной движением воздуха повышенной нагревающей силы воздуха или охлаждающее влияние усиленного испарения. Теоретически весьма трудно ответить на вопрос о том, как скажется в указанных условиях движение воздуха, и наилучшим показателем, суммирующим влияние упомянутых двух факторов, действующих в противоположных направлениях, должна быть t° кожи. Ориентировочные данные можно получить при помощи мокрого кататермометра, который является как бы аналогом покрытого потом тела, но следует иметь в виду и то, что живой организм обладает аппаратом терморегуляции, отсутствующим в кататермометре (напр., мокрый ката при измерении покрыт смоченным «покровом», а кожа человека и при высокой t° не сразу потеет, и потение в разное время и на разных частях тела неодинаково). Вот почему окончательный ответ могут дать только непосредственные наблюдения на людях.
Все опыты по этому вопросу проведены в экспериментальной камере, где создавалась желаемая температура, влажность и движение воздуха. Мы применяли следующие две комбинации температуры и влажности: 1) 40º Ц и 30% относительной влажности, что соответствует Н1= 8, и 2) 46°Ц и 50% относительной влажности – Н1=2 – 3.
Прежде всего мы наблюдали, как меняется t° кожи, когда человек находится в указанных условиях при отсутствии движения воздуха. В этом случае, как правило, отмечается следующее: t° кожи с момента вхождения в камеру быстро начинает повышаться и через некоторое время (тем скорее, чем выше t° воздуха и влажность) достигает 36 – 37°, после чего больше не повышается и остается до конца опыта (в течение часа) в этих пределах, иногда даже несколько снижаясь (при 40°) или же повышаясь на несколько десятых градуса (при 46°).
Быстрый подъем t° кожи получался при сухой коже; максимальная t° кожи, после которой дальнейшее повышение приостанавливалось, неизменно совпадала с началом усиленного потоотделения. Таким образом потение у человека при высокой температуре среды наступает не сразу, а лишь тогда, когда t° кожи достигает 36 – 37°. После появления пота и, следовательно, усиленного испарения охлаждение от испарения либо уравновешивает нагревающий эффект окружающей среды, либо же, как это отмечалось при 40°, вследствие преобладания действия нагревания t° кожи понемногу повышается.
На рис. 12 приводится типичная кривая колебании t° кожи при 40° окружающего воздуха и 30% относительной влажности при отсутствии движения воздуха. На этой кривой отчетливо видны отдельные фазы; 1) первоначальный быстрый подъем t° кожи; 2) максимум t° кожи, который можно было бы назвать «температурой потения» и наконец постоянное снижение t° до известной точки, уровень которой зависит от окружающих атмосферных условий. Так, в приведенном случае t° кожи на «вершине» кривой была равна 36,8° и при последующем снижении остановилась на 35°.
При наличии в указанных атмосферных условиях движения воздуха отмечалось следующее: (рис. 11) нарастание кривой t° кожи сразу после вхождения, в камеру значительно ускорялось, что обусловливается усилением нагревающего действия воздуха на сухую кожу. В это время движение воздуха вызывало неприятное ощущение нагревания. Когда же достигалась верхняя граница t° кожи и начиналось усиленное потоотделение, движение воздуха начинало действовать положительно в смысле охлаждения, и t° кожи понижалась.
По реакции t° кожи на движение воздуха при 40° и 46° из пяти наших испытуемых выделялся один, у которого движение воздуха видимого положительного эффекта не давало. Вместе с тем было замечено, что, несмотря на высокую t° среды, даже когда t° кожи достигала 35° и выше, у него не было обильного потения, как у других испытуемых, а тело становилось лишь несколько влажным. Каких-либо видимых расстройств в состоянии здоровья у этого испытуемого не было, можно было лишь отметить бледность слизистой и некоторую истощенность. Отсутствие положительного эффекта от движения воздуха у данного испытуемого наряду с пониженным потоотделением по сравнению с другими испытуемыми привело нас к мысли о том, не является ли в этом случае недостаточность потоотделения главной причиной того, что при движении воздуха превалируют моменты усиленного нагревания кожи. Для выяснения этого вопроса мы произвели смачивание кожи испытуемого водой температуры равной t° кожи (35 – 36°) и этим создавали как бы искусственное обильное потение. Как видно из приводимых ниже данных (рис. 12), при смачивании кожи водой получался сразу положительный эффект, сказывавшийся в понижении t° кожи; через 3 – 4 минуты опять начиналось повышение t°, при вторичном смачивании тела водой снова наступало ее снижение и т. д.
Смочив тело водой тотчас после входа испытуемого в экспериментальную камеру и периодически повторяя смачивание, удавалось удерживать t° кожи на значительно более низком уровне и получить заметное улучшение самочувствия испытуемых. Еще больший эффект получился при смачивании тела водой более низкой температуры.
Весьма интересен также вопрос о том, как сказываются на t° кожи движение воздуха так называемых воздушных душей с t° воздуха более низкой, чем t° воздуха, окружающего человека. К сожалению, по чисто техническим причинам нам не удалось пока широко поставить эти опыты, но и первые опыты дали вполне обнадеживающие результаты. На сводной диаграмме (рис. 12) мы приводим кривую t° колеи при 40°, когда на испытуемого на уровне груди действовал сверху вниз ток воздуха с t° около 24° со скоростью 0,5 м/сек. Как видно из диаграммы, получился отчетливый положительный эффект, сказавшийся в более низком уровне t° колеи на протяжении всего часа опыта по сравнению с тем, что наблюдалось без движения воздуха и при движении камерного воздуха со скоростью вдвое большей.
Температура кожи и теплоощущение
Исследуя влияние разных атмосферных условий на t° кожи, мы в большинстве случаев опрашивали наших испытуемых об их теплоощущении: тепло ли им, холодно ли или безразлично-хорошо. Наши экспериментальные данные, охватывающие свыше 100 опытов над 4 испытуемыми, не могут служить материалом для детальной статистической обработки, но могут дать направляющие указания о том, насколько t° кожи груди при разных атмосферных условиях отражает теплоощущение. Для полноценности ответов испытуемых мы приводили лишь опыты продолжительностью в 3 – 2 часа; о теплоощущении мы опрашивали испытуемого не ранее, как через 3/4 – 1 час пребывания при одинаковых атмосферных условиях.
Для наглядности мы расположили полученные данные не в хронологическом порядке, а по теплоощущению; ответы испытуемых о теплоощущении в тех или иных атмосферных условиях мы свели в следующие три группы: «холодно» (прохладно), «комфорт», «тепло». Кроме t° по сухому термометру приводятся данные об ЭТ, ЭЭТ и Н (последнее частично вычислено теоретически по t° воздуха и v). За исключением нескольких опытов относительная влажность в камере во всех случаях колебалась в пределах 40 – 50%.
По нашим данным видно, что тому или иному теплоощущению соответствует определенная t° кожи груди, угадывающаяся в довольно ясно очерченные границы. Особенно характерно, что стойкое соответствие между t° кожи и теплоощущением остается для всех испытуемых независимо от колебаний окружающих атмосферных условий и одежды. Зона комфорта соответствует t° кожи груди между 31,5 и 33,5°Ц. При t° кожи между 31,5 и 31° испытуемые в одних случаях отмечают, что им «безразлично», «не холодно», а в других высказывают пожелание, чтобы было теплее. Ниже t° 31° во всех без исключения случаях отмечали, что прохладно. Верхней границей зоны комфорта является 33,5°, выше которой обычно высказывалось пожелание, чтобы было прохладнее («иначе клонит ко сну», «нельзя читать»).
Т° кожи в зоне комфорта, полученная нами, близка к данным Rubner'а, по которому зоне комфорта соответствует t° кожи туловища в 32 – 33° Ц. По Kunkel'ю она лежит между 32 – 35°. Таким образом как данные упомянутых авторов, так и наши данные говорят о том, что t° кожи является результирующей величиной, складывающейся из ряда моментов: действия на организм температуры, влажности и движения воздуха.
В дальнейшем мы попытались сопоставить данные ощущения (и, следовательно, t° кожи) с t° сухого термометра, кататермометром и ЭТ. Уже одного взгляда на таблицу достаточно, чтобы увидеть, насколько велики колебания t° по сухому термометру, при одинаковой относительной влажности дающие одно и то же ощущение, и что при одной и той же t° испытуемые чувствовали себя то хорошо, то холодно, то тепло. Так, например, при t° 24,5° испытуемому было прохладно, а при t° 28° – хорошо. Объясняется это просто тем, что одна лишь температура по сухому термометру, без учета действия движение воздуха и одежды, отнюдь не может правильно характеризовать влияние окружающих атмосферных условий на человека.
Сопоставляя теплоощущение испытуемых (равной t° кожи) с показаниями сухого кататермометра – Н, мы получаем на первый взгляд довольно неясную картину.
Так, например, в условиях комфорта мы находим Н равным 3,2 – 3,6 и 11; кроме того, в условиях, когда испытуемые отмечали, что им холодно, часто встречаются такие же величины Н и даже ниже тех, какие встречаются в зоне комфорта. Однако, разобравшись в этих данных, можно отметить известную четкость соотношения между теплоощущением и показаниями ката, нарушаемую главным образом благодаря двум моментам – одежде и движению воздуха, на которые мы уже указывали в начале сообщения. Если рассматривать отдельно зону комфорта для одетых и раздетых людей и исключить опыт с движением воздуха выше 1 м/сек., то зона комфорта для одетого человека (две рубашки) намечается в пределах 5 – 7, а для голого до пояса 3,5 – 4,5. При учете отмеченного фактора одежды данные кататермометра становятся в общем значительно более верными показателями ощущений. Отдельные, резко выступающие величины Н обусловливаются, как указано, большей реакцией ката, чем человека, на движение воздуха.
L. Hill в своих работах это учел и предложил определять Н2, т. е. показание ката при t° кожи. Weiss на основании своих исследований показал, какое должно быть оптимальное движение воздуха при разной t° среды, причем критерием оптимума у него служила постоянная t° лба. На рис 13 и 14 видно, насколько отличается кривая Н2 и кривая оптимума по Weiss'y от соответствующих кривых сухого ката.
При сопоставлении данных теплоощущения с ЭТ и ЭЭТ бросается прежде всего в глаза, что величины ЭТ, соответствующие зоне комфорта, значительно ниже тех, какие приводятся американскими авторами как для одетых, так и для обнаженных до пояса людей. Зона комфорта по таблице ЭТ лежит для раздетого до пояса человека между 16,7 и 20,6° ЭТ (линия комфорта – 17,8°), а для нормально одетого человека – между 17,2 и 21,7° ЭТ (линия комфорта – 18,9°) (Непонятно, почему по американским данным зона комфорта для одетых людей выше, чем для раздетых до пояса. Это противоречит основным положениям о действии атмосферных условия на одетого и голого человека). Между тем в зоне комфорта в наших данных подавляющая часть величин ЭТ лежит либо ниже 17,1, либо около нижней границы американской зоны, т. е. около 17 – 18°. Для голого до пояса, по нашим данным, зоне комфорта соответствует ЭТ в 16 – 19°, а для одетого – ЭТ и ЭЭТ от 13,5 до 18°. То, что ЭТ, соответствующая зоне комфорта в наших атмосферных условиях (средней части СССР), лежит ниже американских данных, совпадает с другими нашими наблюдениями. Однако мы считаем, что наши данные недостаточны для того, чтобы окончательно принять указанную выше зону комфорта. Вместе с тем, говоря об ЭТ, совпадающих с ощущением комфорта у наших испытуемых, мы не можем утверждать, что то же ощущение комфорта было бы у наших испытуемых при всех других возможных комбинациях температуры, влажности и движения воздуха, какие укладываются в упомянутых пределах ЭТ.
Если исходить из указанных выше зон комфорта, то можно отметить довольно правильное взаимоотношение между ЭТ и теплоощущением; по сравнению с данными ката и ЭТ кожная температура правильно отражает самочувствие людей при разных атмосферных условиях.
Выводы
1. Проверка показаний разных кожных термометров показала их малую пригодность для получения достоверных данных о температуре кожи. Более надежным оказался, по предварительным данным, метод Campbell'а и Angus'a измерения кожной температуры при помощи чувствительного химического термометра. Туловище является наиболее целесообразным местом измерения температуры кожи для суждения о колебаниях теплопотери тела.
2. Наблюдения, произведенные при разных атмосферных условиях, показали большое влияние движения воздуха на температуру кожи. Это действие понижается, когда человек одет, а при так называемой «нормальной» одежде действие тока воздуха сводится почти на-нет.
3. Большое значение для равномерного охлаждения организма имеет направление тока воздуха но отношению к вертикали тела. Наиболее равномерное снижение температуры кожи на передней и задней поверхности тела получается при действии тока воздуха сверху вниз или сбоку, на уровне груди.
4. Движение воздуха при температуре выше 30° (когда абсолютная влажность воздуха меньше максимальной упругости паров при 36°) оказывает в первое время нагревающее действие, ускоряет появление усиленного потоотделения, после чего температура кожи начинает понижаться.
5. Положительный эффект при высокой температуре среды (понижение температуры кожи) вызвало движение воздуха при искусственном смачивании коней водой, а также обдувание тела воздухом более низкой температуры, чем температура среды (воздушный душ).
6. Сопоставление теплоощущения испытуемых с температурой кожи показало, что, несмотря на разные в отдельные опытные дни атмосферные условия и одежду, зона комфорта находится между 31,5 и 33,5° температуры кожи груди.
7. Меньшее соответствие отмечено между теплоощущением и показаниями сухого кататермометра. Большая четкость получается при раздельном учете случаев, когда испытуемые одеты и когда они обнажены до пояса. Тогда зона комфорта для одетого человека в наших данных в общем лежит в пределах Н = 5 – 7, а для голого человека при Н =3,5 – 4,5.
Между ЭТ и ЭЭТ и теплоощущением получается близкое совпадение, если сдвинуть зону комфорта вниз: для одетого человека – от 13,5 до 18°, а для голого до пояса – от 16 до 19°. Наименее правильно отражает самочувствие испытуемых сухой термометр.
