Ультразвук. Источники. Действие на организм. Нормирование. Контроль. Защита от ультразвука

 

Ультразвук -акустические колебания воздуха или другой упругой среды с частотой выше 20000 Гц, неслышимые ухом человека. Низкочастотный ультразвук (до 100 кГц), распространяющийся воздушным и контактным путем, применяется в машиностроительной и металлургической промышленности для очистки, обеззараживания, дробления и обработки материалов; в медицине для резки тканей, обезболивания, стерилизации инструментов, рук медперсонала и различных предметов; высокочастотный ультразвук (от 100 кГц до 100 МГц и выше), распространяющийся только контактным путем, применяется для дефектоскопии отливок, сварных швов, а в медицине для диагностики и лечения различных заболеваний (позвоночника, суставов и др.) Лечебный и профилактический стимулирующий эффект ультразвука имеет место при уровнях интенсивности УЗ, не превышающих 80-90 дБ.

По сравнению с высокочастотным шумом ультразвук слабее влияет на слуховую функцию, но вызывает выраженные отклонения со стороны вестибулярного аппарата.У работающих с ультразвуковыми установками возможна профессиональная патология в виде астенических состояний или астеновегетативного синдрома с нарушениями функции сердечно-сосудистой системы, а при контакте рук с озвучиваемой средой - расстройства нервно-сосудистого аппарата кистей рук. При длительном и интенсивном (120 дБ и выше) воздействии УЗ наблюдается разрушение костных тканей. Разрушение структуры кости в зоне роста и особенно на границе раздела тканей (кость – надкостница) имеет место даже при действии умеренных доз ультразвука.

Ультразвуковое воздействие на организм работающего обусловлено термическим эффектом (превращением энергии ультразвука в тепловую энергию) и механическим “кавитационным” эффектом (сжатием и растяжением тканей, вследствие чего возникает переменное акустическое давление).

Профилактика: применение дистанционного управления источниками ультразвука; использование звукопоглощающих кожухов и экранов генератора, кабеля и преобразователя ультразвука; детали для очистки ультразвуком погружать в ванны в сетках с ручками, имеющими виброизолирующие покрытия; организовать два регламентированных перерывы: 10-минутный после 1 - 1,5 час от начала работы до и 15-минутный через 1,5 – 2 час после обеденного перерыва; после работы – массаж рук, тепловые (37-38°С) водные процедуры, ультрафиолетовое облучение; использование средств индивидуальной защиты – нарукавники, рукавицы или перчатки (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные) и противошумы; введение в рацион питания или прием дополнительных количеств витаминов С и группы В; проведение предварительных и ежегодных периодических медицинских осмотров работающих. ПДУ ультразвука в производственных условиях не должен превышать 110 дБ

Оценивается ультразвук по двум основным его параметрам: частоте колебаний и уровню звукового давления. Частота колебаний, так же как и шум и вибрация, измеряется в герцах или килогерцах (1 кгц равен 1000 гц). Интенсивность ультразвука, распространяемого в воздушной и газовой среде, так же как и шум, измеряется в децибелах. Интенсивность ультразвука, распространяемого через жидкую или твердую среду, принято выражать в единицах мощности излучаемых магнитострикционным преобразователем колебаний на единицу облучаемой поверхности — ватт на квадратный сантимет (вт/см²).

При распространении в жидкой среде ультразвук вызывает кавитацию этой жидкости, то есть образование в ней мельчайших пустотных пузырьков (вследствие периодического его сжатия и разрежения под действием ультразвуковых колебаний), немедленно заполняемых парами этой жидкости и растворенных в ней веществ, и их сжатие (захлопывание). Этот процесс сопровождается образованием шума.

Ультразвуковые колебания непосредственно у источника их образования распространяются направленно, но уже на небольшом расстоянии от источника (25 — 50 см) эти колебания переходят в концентрические волны, заполняя все рабочее помещение ультразвуком и высокочастотным шумом.

При работе на ультразвуковых установках значительных мощностей рабочие предъявляют жалобы на головные боли, которые, как правило, исчезают по окончании работы; неприятный шум и писк в ушах (иногда до болезненных ощущений), которые сохраняются и после окончания работы; быструю утомляемость, нарушение сна (чаще сонливость днем), иногда ослабление зрения и чувство давления на глазное яблоко, плохой аппетит, сухость во рту и одеревенелость языка, боли в животе и др. При обследовании этих рабочих у них выявляются некоторые физиологические сдвиги во время работы, выражающиеся в небольшом повышении температуры тела (на 0,5 — 1,0^о) и кожи (на 1,0 — 3,0^о), сокращении частотыпульса (на 5 — 10 ударов в минуту), понижении кровяного давления — гипотонии (максимальное давление до 85 — 80 мм рт. ст., а минимальное — до 55— 50 мм рт. ст.), несколько замедленных рефлексах и др. У рабочих с большим стажем иногда обнаруживаются отдельные отклонения со стороны здоровья, то есть клинические проявления: исхудание (потеря веса до 5— 8 кг), стойкое расстройство аппетита (отвращение к пище вплоть до тошноты или ненасытный голод), нарушение терморегуляции, инервации кистей рук (притупление кожной чувствительности), снижение слуха и зрения, расстройство функций желез внутренней секреции и др. Все эти проявления следует расценивать как результат совместного действия ультразвука и сопровождающего его высокочастотного шума. При этом контактное облучение ультразвуком вызывает более быстрые и ярко выраженные изменения в организме работающих, чем воздействие через воздушную среду. С увеличением стажа работы с ультразвуком нарастают и явления его неблагоприятного воздействия на организм. У лиц со стажем работы в этих условиях до 2 — 3 лет обычно редко выявляются какие-либо патологические изменения даже при интенсивных дозах воздействия ультразвука. Кроме того, степень неблагоприятного воздействия ультразвука зависит от его интенсивности и продолжительности облучения, как разовой, так и суммарной за рабочую смену.

Предупреждение неблагоприятного действия ультразвука и сопровождающего его шума на организм работающих прежде всего должно сводиться к сокращению до минимума интенсивности ультразвуковых излучений и времени действия. Поэтому при выборе источника ультразвука для проведения той или иной технологической операции не следует использовать мощности, превышающие потребные для их выполнения; включать их надо лишь на тот период времени, который требуется для выполнения данной операции.

Установки ультразвука и отдельные их узлы (генераторы токов высокой частоты, магнитострикционные преобразователи, ванны) должны максимально звукоизолироваться путем заключения их в укрытия, изоляции в отдельные кабины или помещения, покрытия звукоизоляционным материалом и т. д. При невозможности полной звукоизоляции используется частичная изоляция, а также звукопоглощающие экраны и покрытия.

Ввиду особой опасности контактного облучения ультразвуком технологический процесс ультразвуковой обработки должен полностью исключать возможность такого воздействия или, по крайней мере, сократить его до минимума.

Ванны для ультразвуковой обработки со всех наружных поверхностей следует покрывать звукоизоляционным слоем и во время работы закрывать их крышками также со звукоизоляцией. При открывании ванн для загрузки, выгрузки или изменения положения обрабатываемых деталей необходимо выключать ультразвуковую установку. Открывание крышки ванны целесообразно сблокировать с отключением установки. При невозможности полного отключения ультразвуковых установок загрузку деталей в ванну производить в специальной металлической сетке или корзине, причем ручки этой корзины не должны соприкасаться со стенками ванны и тем более с жидкостью. Для изменения положения обрабатываемых изделий сетка (корзина) вынимается из ванны.

Установка, повороты и снятие деталей в станках для контактной ультразвуковой обработки также производятся при выключенном состоянии. Если выключить установку нельзя, эти операции производятся специальными щипцами. В качестве отражательных экранов для предупреждения распространения ультразвуковых колебаний используют металлические и пластмассовые щиты.

Наиболее распространенными средствами индивидуальной защиты при работе с ультразвуком являются противошумы и перчатки. Последние целесообразно иметь двухслойные: снаружи резиновые, а изнутри хлопчатобумажные или шерстяные, они лучше поглощают колебания и непромокаемы.

При выявлении начальных признаков неблагоприятного воздействия ультразвука на организм работающих нужно временно прекратить работу в контакте с ультразвуком (очередной отпуск, перевод на другую работу), что приводит к быстрому исчезновению симптомов воздействия.

Все вновь поступающие на работу с ультразвуком подлежат обязательному предварительному медицинскому обследованию, а в дальнейшем — периодическим медицинским осмотрам не реже одного раза в год.

 

Ультразвуковыми колебаниями называются колебания с f = 20 кГц. У ультразвука та же природа, что и у звука.

Источники ультразвука: оборудование, в котором генерируются ультразвуковые колебания для выполнения технологических операций (очистка и обезвреживание деталей, дефектоскопия, сварка, сушка, технический контроль) и оборудование, где ультразвук возникает как сопутствующий фактор.
Ультразвуковые колебания делятся на:
1) низкочастотные f  100 кГц (распространение воздушным и контактным путем) выраженные сдвиги в состоянии нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной системах, обмене веществ и терморегуляции;
2) высокочастотные 100 кГц  f  1000000 кГц
Ультразвук частотой 1000 мГц распространяется контактным путем. Здесь имеет место локальное воздействие на организм человека при соприкосновении со средами, в которых распространяются ультразвуковые колебания (ультразвуковые вибрации).
Воздействие ультразвуковой энергии 6  7 Вт/см2 может приводить к поражению периферического нервного и сосудистого аппарата в месте контакта (например, воздействие на руки в момент загрузки и выгрузки деталей из ультразвуковой ванны).
Характеристикой ультразвуковых колебаний является уровень звукового давления Ly в третьеоктавных полосах.
Для ультразвука, передающегося контактным путем нормируется пиковое значение виброскорости.
Защита от ультразвука. Применяются следующие виды защиты от ультразвука: 1) дистанционное управление, 2) автоблокировка при выполнении вспомогательных операций (загрузка и выгрузка деталей и т.п.), экранирование источника.
В качестве СИЗ (для рук) используются рукавицы, перчатки.
Контроль уровня ультразвука: Измерения проводятся в контрольных точках на высоте 1,5 м от пола, на расстоянии 0,5м от контура оборудования и не менее 2м от окружных поверхностей. Измерения проводятся не менее, чем в 4-х контрольных точках по контуру оборудования, при этом расстояние между точками - не более 1 м.
Для измерения L (уровней звукового давления) в воздушной среде, применяется аппаратура, состоящая из измерительного микрофона, электрической цепи с линейной характеристикой, третьеоктавного фильтра и измерительного прибора со стандартными временными характеристиками.
В зоне контакта с твердой средой при этом располагается измерительный тракт, состоящий из датчика, лазерного интерферометра, усилителя, схемы обработки сигналов.
Измерения проводят в зоне максимальных амплитуд колебаний.

 

Согласно ГОСТ 12.1.001-75 установлены допустимые уровни звукового давления на рабочих местах:(ГОСТ 12.1.001-75.Ультразвук.Общие требования безопасности. 1982 г.).

Для полос частот со среднегеометрической частотой 12500 ГЦ уровень звукового давления - 75 дБ; для 16000 Гц - 85, для 20000 и свыше - 110 дБ.

 

Гигиеническое нормирование воздушного и контактного ультразвука. При разработке эффективных профилактических мероприятий, направленных на оптимизацию и оздоровление условий труда работников ультразвуковых профессий, на первое место выдвигаются вопросы гигиенического нормирования ультразвука как неблагоприятного физического фактора производственной среды и среды обитания.

Материалы проведенных в ГУ НИИ медицины труда РАМН комплексных исследований послужили основанием для разработки новой системы гигиенической регламентации ультразвука, что нашло отражение в санитарных нормах и правилах «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения».

Санитарные нормы и правила устанавливают гигиеническую классификацию ультразвука, воздействующего на человека-опера- тора; нормируемые параметры и предельно допустимые уровни ультразвука для работающих и населения; требования к контролю воздушного и контактного ультразвука, меры профилактики. Следует отметить, что настоящие нормы и правила не распространяются на лиц (пациентов), подвергающихся воздействию ультразвука в лечебно-диагностических целях.

Таблица 12.3. Вероятность развития полиневропатии рук работающих с источниками контактного ультразвука, распространяющегося в жидких и твердых средах

Нормируемыми параметрами воздушного ультразвука являются уровни звукового давления в децибелах в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 кГц.

Нормируемыми параметрами контактного ультразвука являются пиковые значения виброскорости или ее логарифмические уровни в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16 000; 31 500 кГц, определяемые по формуле:

L_v = 20 lgV/V0,

где:

V - пиковое значение виброскорости, м/с;

V0 - опорное значение виброскорости, равное 5?10^-8 м/с.

В табл. 12.4 представлены предельно допустимые уровни воздушного ультразвука на рабочих местах и контактного ультразвука в зонах контакта рук или других частей тела работающих с источни-ками ультразвуковых колебаний или средами, в которых они распространяются.

Новые нормативы построены по спектральному принципу с учетом совместного воздействия контактного и воздушного ультразвука путем установления понижающей поправки, равной 5 дБ, к ПДУ кон-тактного ультразвука, обладающего более высокой биологической активностью.

При использовании ультразвуковых источников бытового назначения (стиральные машины, устройства для отпугивания насекомых, грызунов, собак, охранная сигнализация и т.д.), как правило, работающих на частотах ниже 100 кГц, нормативные уровни воздушного и контактного ультразвука, воздействующего на человека, не должны превышать 75 дБ на рабочей частоте.

Кроме санитарных правил и норм разработан ряд нормативнометодических документов, регламентирующих, в частности, условия труда медработников, использующих ультразвуковые источники в виде аппаратуры, оборудования или инструментария.

Так, «Гигиенические рекомендации по оптимизации и оздоровлению условий труда медработников, занятых ультразвуковой диагностикой» содержат общие требования к оборудованию кабинета

Таблица 12.4. Предельно допустимые уровни ультразвука на рабочих местах

Примечание. ¹ Предельно допустимые уровни контактного ультразвука следует принимать на 5 дБ ниже табличных данных при совместном воздействии на работающих воздушного и контактного ультразвука.

ультразвуковой диагностики, организации и проведению диагностических исследований, а также санитарно-гигиенические и медикопрофилактические мероприятия по ограничению неблагоприятного влияния контактного ультразвука на медперсонал. Например, в соответствии с гигиеническими рекомендациями площадь кабинета для проведения ультразвуковых исследований (УЗИ) должна быть не менее 20 м² при условии размещения в нем одной ультразвуковой диагностической установки. Помещение для проведения УЗИ должно иметь естественное и искусственное освещения, раковину с подводкой холодной и горячей воды, общеобменнуюприточновытяжную систему вентиляции с кратностью воздухообмена 1:3, допускается установка кондиционеров. В помещении следует поддерживать определенные параметры микроклимата: температура воз- духа - 22?С, относительная влажность 40-60%, скорость движения воздуха не выше 0,16 м/с.

При измерении воздушного и контактного ультразвука, генерируемого бытовыми приборами и оборудованием, следует руководс-

твоваться требованиями, изложенными в действующих санитарных нормах и правилах.

Профилактические мероприятия. Мероприятия по защите работающих от неблагоприятного воздействия контактного ультразвука и сопутствующих факторов производственной среды и трудового процесса включают:

1. Медико-биологический скрининг при приеме на работу с учетом субъективных (индивидуальных) и объективных (профессионально-производственных) факторов риска.

2. Применение различных режимов труда (сменных и скользящих недельных, декадных, месячных, квартальных и др.) и контрактной системы ведения работ на срок прогнозируемой продолжительности безопасности стажа.

3. Гигиенический, в том числе экспозиционный, и клиникофизиологический мониторинг.

4. Мероприятия медико-профилактического характера по оздоровлению работающих.

Медико-биологический скрининг при приеме на работу целесообразно проводить в несколько этапов:

I-й этап - социальный отбор. Согласно действующим гигиеническим нормам и правилам, основным противопоказанием для работы в условиях воздействия ультразвука является возраст моложе 18 лет.

II-й этап - медицинский отбор, включающий предварительный медицинский осмотр и проведение функциональных исследований с учетом специфики действия контактного ультразвука и факторов риска (как выявленных индивидуальных, так и конкретных профессионально-производственных, установленных при аттестации или лицензировании рабочего места, на которое предполагается трудоустройство).

Предварительный медицинский осмотр проводится в соответствии с действующим приказом. При проведении предварительных медицинских осмотров следует учитывать противопоказания для работы в «ультразвуковых» профессиях, к числу которых наряду с общими медицинскими противопоказаниями к допуску на работу в контакте с вредными, опасными веществами и производственными факторами отнесены хронические заболевания периферической нервной системы, облитерирующие заболевания артерий и периферический ангиоспазм.

Помимо медицинских противопоказаний определены индивидуальные и объективные факторы риска, способные усугублять воздействие контактного ультразвука. К субъективным (личностным) факторам риска следует отнести наследственную отягощенность по сосудистым заболеваниям, астенический тип конституции, холодовую аллергию, травмы конечностей и их отморожение в анамнезе, вегетативную лабильность, преимущественно с преобладанием тонуса симпатической нервной системы, длительный стаж работы в профессии и др.

Объективными или производственно-профессиональными факторами риска являются высокие уровни контактного и воздушного ультразвука, передача ультразвуковых колебаний через жидкую среду, большая площадь контакта с источником, загрязнение рук контактными смазками, охлаждение рук, высокий ультразвуковой индекс источников, статическая нагрузка на мышцы пальцев и кистей рук, вынужденная поза, охлаждающий микроклимат, высокие уровни суммарного индекса одночисловой оценки комплексного воздействия факторов и т.д.

Большое значение в профилактике ультразвукового воздействия имеют рациональные режимы труда, устанавливаемые для конкретного рабочего места или источника колебаний. При разработке режи-мов труда необходимо руководствоваться следующими принципами:

- сокращение суммарного времени контакта и уменьшение экспозиции ультразвукового озвучивания при превышении нормативов;

- ведение работ с регулярно прерывающимися ультразвуковыми воздействиями;

- организация двух регламентированных перерывов, первый - продолжительностью 10 мин, второй - 15 мин для активного отдыха, проведения специального комплекса производственной гимнастики, физио-профилактических процедур и т.д. Первый перерыв рационально устраивать через 1,5-2 ч после начала смены, второй - через 1,5 ч после обеденного перерыва;

- обеденный перерыв продолжительностью не менее 30 мин. Помимо сменных режимов труда, целесообразно внедрение сколь-зящих режимов - недельных, декадных, месячных, квартальных и т.д. Эти современные формы режимов труда наиболее приемлемы для медицинских работников, когда ультразвуковая нагрузка на работающих, превышающая допустимую, может быть равномерно разнесена во времени.

К мероприятиям, направленным на повышение сопротивляемости организма, в том числе и при воздействии контактного ультразвука, относятся различные виды физиопрофилактических процедур, реф-лексопрофилактика, производственная гимнастика, рациональное сбалансированное питание, витаминизация, психофизиологическая разгрузка.

Вводная гимнастика проводится до работы и рекомендуется всем без исключения работающим. Основная ее задача - поднять общий тонус организма, активизировать деятельность органов и систем, помочь быстрее включиться в рабочий ритм и сократить период врабатываемости. Комплекс включает в себя 7-9 упражнений и выполняется в течение 5-7 мин перед началом работы.

В результате многочисленных экспериментальных исследований были подобраны наиболее эффективные способы защиты рук рабо- тающих от воздействия низкочастотного и высокочастотного ультразвука, распространяющегося в твердой и жидкой средах.

Работающим с низкочастотными источниками контактного ультразвука рекомендуется применять:

- при распространении колебаний в твердой среде - две пары плотных хлопчатобумажных перчаток;

- при распространении колебаний в жидкой среде - две пары перчаток: нижние - хлопчатобумажные и верхние - плотные рези- новые.

Работающим с высокочастотными источниками контактного ультразвука рекомендуется применять:

• при распространении колебаний в твердой среде - одну пару хлопчатобумажных перчаток, или хлопчатобумажные перчатки с непромокаемой ладонной поверхностью (выполненной, например, из непромокаемых синтетических материалов), или хлопчатобумажные напальчники;

• при распространении колебаний в жидкой среде - две пары перчаток: нижние - хлопчатобумажные и верхние - резиновые.

В качестве средства индивидуальной защиты от воздействия шума и воздушного ультразвука работающие должны применять противошумы - вкладыши, наушники.

Среди мероприятий по защите работающих от ультразвукового воздействия важное место занимают вопросы обучения работающих основам законодательства об охране труда, правилам техники

безопасности и мерам профилактики при работе с источниками контактного ультразвука; санитарное просвещение среди работающих, пропаганда здорового образа жизни.

 

Производственная вибрация. Физические характеристики. Источники производственной вибрации. Классификация. Действие на организм. Нормирование. Контроль и измерение. Защита от вредного действия вибрации.

 

Производственная вибрация (механические колебания твердых тел) характеризуется частотой колебаний в секунду, амплитудой, скоростью и ускорением колеблющегося тела. По месту приложения и степени распространения в теле человека вибрация условно делится на локальную (или местную), распространяющуюся ограниченно на определенную часть тела, чаще на руки работающего (работа с вибрирующими инструментами ударно-вращательного типа: бурильными и отбойными молотками, виброуплотнителями) и общую, действующую на все тело работающего.

Вибрация может быть причиной профессионального заболевания - вибрационной болезни, основным симптомом которой является спазм мелких артериол и прекапилляров конечностей, как правило, кистей рук. Имеют место ангиотрофические нарушения (ангионевроз конечностей), снижение мышечной силы, тремор рук, вялость сухожильных рефлексов, развитие артрозов мелких суставов кисти, локтевых и плечевых суставов, изменения костной ткани. Снижается эластичность и увеличивается хрупкость костей. Нервно-мышечная проводимость ослаблена. При длительном воздействии вибрации развивается мышечная атрофия, нарастание трофических нарушений. Наблюдается повышение возбудимости мышц на фоне снижения их минеральной насыщенности.

Профилактика:совершенствование конструкции машин и инструментов, создающих вибрацию, с целью снижения амплитуды колебаний; использование амортизирующих прокладок, гасящих вибрацию; организация двух регламентированных перерывов: 20 мин через 1-2 ч. после начала работы и 30 мин через 2 ч. после обеденного не менее 40-минутного перерыва с использованием согревания, во время перерывов и после работы - согревающие гидропроцедуры, гимнастика и массаж рук для восстановления кровообращения, ультрафиолетовое облучение; использование средств индивидуальной защиты (рукавицы, обувь, специальные костюмы с виброгасящими амортизирующими материалами, что позволяет снизить вибрацию на 10 дБ); введение в рацион питания или прием дополнительных количеств (50% от суточной нормы) витаминов С, В₁, В₁₂ и кальция; проведение предварительных и ежегодных периодических медицинских осмотров работающих. ПДУ локальной вибрации в производственных условиях варьирует в зависимости от их частотной характеристики (табл).