Физиологическая оценка держания грузов различными производственными способами
Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: Д-р Л. И. Брайцева. Физиологическая оценка держания грузов различными производственными способами. Из физиологической лаборатории ВЦИООТ . Директор проф. С. И. Каплун, зав. лабораторией д-р М. Е. Маршак. Гигиена и безопасность труда № 5–6. Москва, 1933 г.
Целью настоящей работы было выяснение наиболее экономного способа держания грузов при переноске тяжестей. Всякая динамическая работа содержит выраженный в той или иной степени статический компонент, и часто утомление при динамической работе вызывается именно статическим усилием, в особенности в тех случаях, когда статический компонент ярко выражен, как например, при переноске тяжестей. Поэтому выяснение расхода энергии, приходящегося на статический компонент, имеет большое значение.
В литературе имеются данные по исследованию различных способов переноски грузов.
Bedale, исследовав 8 различных способов переноски грузов, нашел, что наиболее экономным способом в смысле затраты энергии является коромысло и наименее экономным – держание груза на бедре. Автор не уделяет однако внимания степени статического усилия при всех этих способах переноски грузов; кроме того изучавшиеся им способы не применяются на производстве.
Klingenduhl и Pesonеn исследовали три способа переноски грузов. Наиболее экономным, по их мнению, способом является переноска на спине и наименее экономным – переноска попеременно то одной, то другой рукой.
Atzler и Herbst наряду с исследованием влияния величины нагрузки и скорости шага на газообмен при 4 способах переноски грузов определяли и степень статического усилия, исследуя газообмен при держании грузов теми же способами, что и при переноске грузов. Они нашли, что наиболее экономно переносить груз обеими руками, вытянутыми вертикально вниз, а наименее выгодна переноска руками, вытянутыми в стороны, причем переноска одной рукой менее выгодна, чем двумя руками, и левой не менее, чем правой.
Ввиду того, что в упомянутых работах не уделено достаточно внимания статическому компоненту при производственных способах переноски тяжести мы специально занялись этим вопросом и выбрали для сопоставления три способа, имеющих практическое производственное значение: поддерживание груза на носилках, на спине («коза») и на плече.
Методика. Опыты с испытуемыми И. и Б. проводились по методике Цунца и Гепперта, а с испытуемым П. по методике Дуглас Холдэна.
Опыты начинались утром в 8 часов. Испытуемые приходили натощак и отдыхали лежа на кровати в течение 45 мин. – 1 часа. Работа состояла в том, что испытуемый поддерживал на вытянутых вертикально вниз руках носилки, свободные концы которых находились на козлах. Высота козел подбиралась для каждого испытуемого таким образом, чтобы при держании носилок на вытянутых руках они находились в горизонтальной плоскости и чтобы, следовательно, на испытуемого приходилась точно половина груза. Вторые козлы, с которыми испытуемый приподнимал носилки, были на 5 см ниже первых, так что испытуемый производил небольшое движение при взятии и опускании носилок. Груз состоял из мешков, наполненных песком.
При держании груза на спине он в виде длинного, узкого мешка с песком укреплялся на козе. Коза находилась на столике, высота которого была подобрана для каждого испытуемого, и испытуемый производил незначительное движение при взятии и опускании козы. Во время опыта испытуемый слегка поддерживал обеими руками ручки козы.
При держании груза на плече испытуемый брал груз (мешок с песком), находившийся на кронштейнах, вделанных в стену на соответствующей высоте для каждого испытуемого. Плечо испытуемого свободно подходило под мешок, и он производил небольшое движение при его взятии и опускании. Испытуемый держал груз на левом плече, а правой рукой слегка поддерживал его.
Величина груза была одинакова для всех испытуемых и для всех способов, – 37,5 кг (вес носилок и козы входит в указанный вес; на носилках, разумеется, находился удвоенный груз).
Время держания груза было одинаково для всех способов, но различно для каждого отдельного испытуемого (в зависимости от того, сколько времени каждый был в состоянии продержать носилки до полного утомления): испытуемый И. держал 12 мин., испытуемый П. –10 мин. и Б. – 5 мин.
До работы и после работы испытуемые сидели в кресле.
Испытуемые были трое вполне здоровых мужчин в возрасте от 23 до 25 лет, предварительно тренировавшиеся ежедневно в течение месяца в каждом способе переноски груза.
С каждым испытуемым было проведено по 4 опыта на каждый способ держания грузов.
Как видно из таблицы 1, легочная вентиляция, потребление кислорода и выделение углекислоты при всех способах держания грузов повышаются во время работы (В интересах экономии места приводится только одна из трех представленных автором таблиц, дающих в общем одинаковую картину (Прим. редакции). Это повышение при держании груза на носилках и на плече к концу работы в 2-3 раза выше по сравнению с «покоем»; при держании же груза на спине повышение незначительно, и нет нарастания его к концу работы. Соответственно с этим на диагр. 1, где показан избыток потребления кислорода в см3, мы получили: при держании груза на носилках и на плече ступенчатую кривую с наибольшим подъемом к концу работы, а при держании «козы» – почти прямую линию.
Повышение газообмена к концу работы при держании груза на носилках и на плече может быть объяснено вовлечением в работу новых групп мышц. Проведенная в нашем институте работа Н. А. Бернштейна, исследовавшего участие мышц при этих способах держания грузов в зависимости от длительности работы, показала, что при длительном держании груза на носилках и на плече вовлекаются все новые группы мышц и увеличивается напряжение основных мышц.
По Haas'у, увеличение газообмена к концу работы объясняется, кроме вовлечения в работу новых мышц, еще тем, что вследствие сильного напряжения работающих мышц иннервация иррадиируется на антагонисты и принуждает агонисты к более сильному напряжению, чем это нужно только для поддержания одного груза, чтобы преодолеть противодействие антагонистов. Атцлер и Фруммери также объясняют повышение газообмена к концу статической работы вовлечением новых групп мышц в работу.
При держании груза на спине в нашем опыте (5 – 12 минут) не вовлекались по-видимому новые группы мышц, так как нагрузка распределялась на сильные мышцы спины, наиболее приспособленные к статической работе. Этим и объясняется различный характер кривых на диагр. 1. Восстановление (по потреблению кислорода и легочной вентиляции) при держании груза на носилках на плече затягивалось дольше, чем при держании груза на спине: при первых двух способах держания груза восстановление наступало через 10 – 15 минут, а при держании груза на спине – через 3 – 5 минут.
Для выяснения характера дыхания во время работы записывались одновременно движения грудной клетки и передней брюшной стенки. При всех способах держания груза получилось повышение грудного и брюшного дыхания, причем последнее увеличивалось сильнее первого. Сразу после работы амплитуда грудного и брюшного дыхания уменьшалась по сравнению с амплитудой дыхания во время работы (за исключением испытуемого И., у которого амплитуда первых 2 дыханий после работы превышает амплитуду при работе) и через 5-6 минут достигала нормы.
При сравнении всех способов держания груза по показателям потребления кислорода бросается в глаза резкая разница между ними, что видно из диагр. 2 и табл. 2. В среднем (если принять избыток О2 на 1 минуту работы при «козе» = 1,0) получаются следующие соотношения: при держании на носилках – 3,3, на плече – 2,4.
Из таблицы видно, насколько невелико потребление кислорода при держании груза на спине с помощью «козы».
Субъективные ощущения испытуемых вполне совпадают с полученными объективными данными. При держании груза на носилках и на плече появляется ясно выраженная боль в плечевом и локтевом суставах, чувство боли и онемение в пальцах; из-за боли главным образов испытуемые прекращают работу, так как общего утомления они не чувствуют. Время проявления сильной боли, заставляющей испытуемого прекращать работу, различно у разных испытуемых, испытуемый И. был в состоянии продержать носилки в течение 12 мин., испытуемый Л. – 10 мин. и испытуемый Б. – 5 мин.
На это указывают также и другие авторы. Долгин и Леман указывают, что длительность держания груза зависит от способности испытуемого, несмотря на сильное напряжение мышц, поддерживать нормальную циркуляцию крови. Haas объясняет разницу в выдержке тем, что иннервация антагонистов наступает скорее у более слабых, чем у сильных людей.
При держании груза на спине испытуемые не чувствовали ясно выраженной локальной боли, в течение короткого времени опыта они совсем не утомлялись и были в состоянии поддержать груз более длительное время.
Такая разница в субъективных ощущениях связана с тем, что при держании груза на спине (на «козе») нагрузка распределяется равномерно на сильные мышцы спины, которые более приспособлены к статической работе: при держании же груза на носилках главная нагрузка падает на связочный аппарат, что вызывает боль и затрудняет работу. При держании груза на плече имеет место, по всей вероятности, сдавливание сосудисто-нервного пучка между ключицей и первым ребром, и кроме того приходится поддерживать равновесие, так как тело стремится наклониться в сторону действия тяжести.
Следовательно, при переноске тяжестей нужно стремиться распределить нагрузку на спину, что, как мы видели, значительно облегчает работу.
Для переноски груза на носилках нашим институтом, по идее А. Бернштейна, была предложена специальная лямка, назначение которой перенести главную нагрузку на мышцы спины. Лямка имеет форму не застегивающегося впереди жилета, по обеим сторонам которого опускаются петли, в которые и вставляются ручки носилок.
Результаты пользования лямкой показывают так же, как и при держании груза на «козе» весьма незначительное повышение потребления кислорода и легочной вентиляции.
Один из опытов держания носилок с помощью лямки продолжался 26 мин., и результаты получились такие же, как и при 10-минутном опыте, т. е. более длительное держание груза не вызвало повышенного потребления кислорода, в среднем избыток кислорода на 1 минуту работы составляет 30,6 см3, т. е. лямка уменьшает затрату энергии при работе с носилками в 4,5 раза. Субъективное ощущение при держании носилок с помощью лямки приблизительно такое же, как и при держании груза на спине с помощью «козы». Руки при этом совсем разгружаются, и потому и них не появляется той сильной боли, которая заставляла испытуемых прекращать работу при держании носилок без лямки. С лямкой испытуемый был в состоянии продержать груз гораздо дольше. В одном из опытов при 26-минутном держании носилок с лямкой испытуемый жаловался к концу работу только на усталость в ногах. Запись грудного и брюшного дыхания при держании груза с помощью лямки в данной работе не производилась. Но в другом исследовании, проведенном в нашей лаборатории (переноска груза подростками), выяснилось, что экскурсия грудной клетки при держании носилок с лямкой увеличивается по сравнению с держанием груза в руках, a это говорит о том, что при держании груза на носилках с лямкой нет фиксации грудной клетки и дыхание не затруднено. Преимущество переноски груза с помощью лямки заключается еще в том, что при этом не происходит смещения центра тяжести, сохраняется вертикальное положение тела и потому нет напряжения добавочных мышц для поддержания равновесия, как это имеет место при «козе» (сильное напряжение брюшных мышц).
Выводы
1. При различных способах держания грузов можно судить о степени трудности статической работы по затрате энергии; большое значение в оценке тяжести статической работы имеют субъективные ощущения.
2. Равномерное распределение нагрузки на мышцы спины значительно облегчает работы по поддержанию переноски тяжестей.
3. На основании полученных результатов можно утверждать, что наиболее рациональными способами держания грузов на спине являются предложенные нашим институтом носилки со специальной лямкой.
