СПОСОБ ЭРГОНОМИЧЕСКОЙ КВАЛИМЕТРИИ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДУШНОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ВИБРАЦИИ
METHOD FOR HUMAN-ENGINEERED QUALIMETRY OF DEVICES OF INDIVIDUAL PROTECTION AGAINST AIR ACOUSTIC VIBRATION

Предлагаемое изобретение относится к области безопасности жизнедеятельности человека, а более конкретно к обеспечению защиты человека от воздушной акустической вибрации, и может быть использовано при выборе средств индивидуальной защиты человека от воздушной акустической вибрации, обусловленной высокоинтенсивными шумами с уровнем звукового давления более 120 дБ.
Существенное значение для выбора средств индивидуальной защиты человека вообще и средств индивидуальной защиты от воздушной акустической вибрации (СИЗ) в частности имеет их эргономичность, под которой в общем случае понимают приспособленность для использования по назначению, наличие условий, возможностей для легкого, приятного, необременительного использования изделия или удовлетворения каких-либо нужд, потребностей. Поскольку любое СИЗ в той или иной степени ограничивает мобильность человека (сковывает движения, оказывает давление на определенные части тела и т.п.), то эргономичность СИЗ является весьма важной характеристикой, прямо влияющей на работоспособность и надежность профессиональной деятельности специалиста, использующего СИЗ. Опыт убедительно свидетельствует о том, что эффективное СИЗ, имеющее эргономические недостатки, либо вообще не используется специалистами, либо используется неправильно, что существенно снижает его защитные характеристики. Оценку эргономичности получают в результате эргономической экспертизы, однако способ эргономической экспертизы СИЗ нормативными документами не регламентирован.
Наиболее близким заявляемому изобретению является способ определения состояния адаптационно-компенсаторных механизмов человека при воздействии локальной вибрации в сочетании с шумом и пылью (патент SU №1577761, опубликован 15.07.1990). Реализация этого способа предполагает:
1) определение информативных характеристик: потери вибрационной чувствительности на частоте 125 Гц и слуховой чувствительности на частоте 1000 Гц, коэффициент реакции на движущийся объект, жизненную емкость легких по отношению к должной жизненной емкости, мышечную силу кисти, систолическое артериальное давление, грудно-ростовой индекс Бругша, время дифференцировочной зрительно-моторной реакции после переделки дифференцировочного раздражителя в положительный, содержание ацетилхолина в крови и время восстановления частоты сердечных сокращений после дозированной физической нагрузки;
2) последующий расчет диагностического коэффициента, по величине которого определяют состояние адаптационно-компенсаторных механизмов человека, обусловленное воздействием локальной вибрации в сочетании с шумом и пылью.
Однако указанный способ обладает следующими недостатками:
- не учитывает ряд важных эргономических характеристик СИЗ (удобство одевания/съема, сочетаемость с другими элементами экипировки, отсутствие помех профессиональной деятельности, эффективность крепежной системы и др.),
- требует использования методов лабораторной диагностики, что обусловливает невозможность проведения скрининговых исследований вблизи рабочих мест специалистов, применяющих СИЗ,
- ориентирован на исследование эффективности защиты от локальной вибрации в сочетании с шумом и пылью, что существенно ограничивает область его возможного использования.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности эргономической экспертизы любых образцов средств индивидуальной защиты человека от воздушной акустической вибрации и их сочетаний (виброзащитные шлемы, виброзащитные пояса, виброзащитные жилеты, виброзащитная обувь), что имеет существенное значение для обеспечения высокой работоспособности и надежности профессиональной деятельности специалистов, подвергающихся действию воздушной акустической вибрации, обусловленной высокоинтенсивными шумами с уровнем звукового давления более 120 дБ.
Технический результат заключается в обеспечении возможности проведения эргономической экспертизы любых образцов средств индивидуальной защиты человека от воздушной акустической вибрации и их сочетаний (виброзащитные шлемы, виброзащитные пояса, виброзащитные жилеты, виброзащитная обувь) на основании определения объективных и субъективных оценок гигиенических и эргономических характеристик.
Технический результат достигается тем, что в качестве объективных характеристик используют:
1
снижение вибротактильной чувствительности, обусловленное использованием средства индивидуальной защиты (x - доля респондентов, у которых не отмечено снижение вибротактильной чувствительности после использования средства индивидуальной защиты в течение смены),
2
состояние кожи человека под средством индивидуальной защиты (x - доля респондентов, у которых отмечено отсутствие покраснения кожи после использования средства индивидуальной защиты в течение смены),
3
влажность кожных покровов человека под средством индивидуальной защиты (x - доля респондентов, влажность кожных покровов которых оценена как «нормальная»);
в качестве субъективных характеристик используют:
4
массогабаритные характеристики средства индивидуальной защиты (x - доля респондентов, оценивших массогабаритные характеристики как «удовлетворительные»),
5
эффективность крепежной системы средства индивидуальной защиты (x - доля респондентов, оценивших эффективность крепежной системы как «удовлетворительная»),
6
удобство (комфортность) использования средства индивидуальной защиты (x - доля респондентов, оценивших удобство (комфортность) использования как «удовлетворительное»);
7
удобство хранения средства индивидуальной защиты в неиспользованном состоянии (x - доля респондентов, оценивших удобство хранения в неиспользованном состоянии как «удовлетворительное»),
8
отсутствие помех профессиональной деятельности в средстве индивидуальной защиты (x - доля респондентов, отметивших отсутствие помех профессиональной деятельности с использованием средства индивидуальной защиты),
9
безопасность использования средства индивидуальной защиты (x -доля респондентов, оценивших безопасность использования как «удовлетворительную»),
10
сочетаемость средства индивидуальной защиты с другими элементами экипировки (x - доля респондентов, оценивших сочетаемость средства индивидуальной защиты с образцами экипировки как «удовлетворительная»),
11
неприятные ощущения при использовании средства индивидуальной защиты (x - доля респондентов, отметивших отсутствие неприятных ощущений, вызванных использованием средства индивидуальной защиты),
12
защитные свойства средства индивидуальной защиты (x - доля респондентов, отметивших высокие защитные свойства средства индивидуальной защиты),
13
удобство одевания/съема средства индивидуальной защиты (x - доля респондентов, оценивших удобство одевания/съема средства индивидуальной защиты как «удовлетворительно»),
и на основе полученных оценок рассчитывают коэффициент
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
эргономичности средства индивидуальной защиты человека от воздушной акустической вибрации k=0,15x+0,13x+0,04x+0,07x+0,1x+0,1x++0,02x+0,12x+0,1x+0,03x+0,05x+0,04x12+0,05x, по величине которого оценивают эргономичность средств индивидуальной защиты человека от воздушной акустической вибрации как низкую (k<0,4); удовлетворительную (0,4≤k<0,7), хорошую (0,7≤k<0,9) или отличную (k≥0,9).
По совокупности существенных признаков заявляемый способ существенно отличается от ранее известного, так как обеспечивает:
интегральную количественную характеристику важнейших эргономических характеристик СИЗ (удобство одевания/съема, сочетаемость с другими элементами экипировки, отсутствие помех профессиональной деятельности, эффективность крепежной системы и др.) при выборе одного из вариантов СИЗ для определенной социопрофессиональной группы специалистов,
- обеспечивает возможность проведения скрининговых исследований эргономичности СИЗ вблизи рабочих мест специалистов, их применяющих, в интересах обоснования направлений улучшения эргономичности СИЗ,
- позволяет оценить эргономичность любых образцов средств индивидуальной защиты человека от воздушной акустической вибрации и их сочетаний (виброзащитные шлемы, виброзащитные пояса, виброзащитные жилеты, виброзащитная обувь).
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.
1) Образец СИЗ, эргономичность которого оценивают, выдают специалистам, для которых он предназначен, перед началом рабочей смены. Перед этим при необходимости осуществляют подгонку образца СИЗ и проводят инструктаж по особенностям его надевания/снятия и эксплуатации.
2) До начала смены с помощью вибротестера измеряют вибротактильную чувствительность кожи человека в области под СИЗ. В течение рабочей смены контролируют правильность эксплуатации образца СИЗ специалистами.
3) Непосредственно после окончания рабочей смены сразу после снятия образца СИЗ измеряют вибротактильную чувствительность кожи человека в области под СИЗ и осматривают кожный покров специалистов под СИЗ, отмечая случаи наличия/отсутствия покраснения кожи, обусловленные использованием СИЗ и по визуальной и/или пальпаторной оценке - случаи сухости или влажности кожных покровов под СИЗ.
4) После этого каждому специалисту, эксплуатировавшему СИЗ, выдают бланк-анкету (табл.1 - Бланк анкеты) и просят заполнить ее, указав любой символ напротив оценки, данной каждой характеристике СИЗ. Как правило, респондента просят подписать анкету, чтобы при необходимости более детально опросить его о мотивах выставления той или иной оценки в интересах совершенствования СИЗ.
5) Исследование эргономичности образца СИЗ проводят в течение одной или нескольких рабочих смен, до начала и в течение каждой из которых выполняют мероприятия, указанные в пункте 1, а по завершении выполняют мероприятия, указанные в пунктах 2 и 3.
6) По завершении исследования обобщают полученные результаты и рассчитывают коэффициент эргономичности СИЗ, для чего
6.1) по результатам измерений вибротактильной чувствительности и осмотра кожных покровов осмотра до и после смены определяют:
1
а) долю специалистов, у которых не отмечено снижение вибротактильной чувствительности после использования средства индивидуальной защиты в течение смены (x),
2
б) долю специалистов, у которых отмечено отсутствие покраснения кожи, обусловленное использованием СИЗ в течение смены (x),
3
в) долю специалистов, влажность кожных покровов которых в результате визуального и пальпаторного осмотра оценена как «нормальная» (x),
6.2) по результатам анкетирования определяют доли респондентов (отношение числа респондентов, давших названный ниже ответ на вопрос анкеты, к общему числу респондентов, ответивших на этот вопрос анкеты):
4
а) оценивших массогабаритные характеристики СИЗ как «удовлетворительные» (x),
5
б) оценивших эффективность крепежной системы как «удовлетворительная» (x),
6
в) оценивших удобство (комфортность) использования СИЗ как «удовлетворительное» (x),
7
г) оценивших удобство хранения СИЗ в неиспользованном состоянии как «удовлетворительное» (x),
8
д) отметивших отсутствие помех профессиональной деятельности с использованием средства индивидуальной защиты (x),
9
е) оценивших безопасность использования СИЗ как «удовлетворительную» (x),
10
ж) оценивших сочетаемость СИЗ с образцами экипировки как «удовлетворительная» (x),
11
з) отметивших отсутствие неприятных ощущений, вызванных использованием СИЗ (x),
12
и) отметивших высокие защитные свойства СИЗ (x),
13
к) оценивших удобство одевания/съема СИЗ как «удовлетворительно» (x),
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
6.3) на основе полученных оценок рассчитывают коэффициент эргономичности СИЗ k=0,15x+0,13x+0,04x+0,07x+0,1x+0,1x+0,02x+0,12x+0,1x+0,03x+0,05x+0,04x+0,03x,
6.4) по рассчитанной величине коэффициента эргономичности СИЗ его эргономичность оценивают как низкую (если k<0,4); удовлетворительную (если 0,4≤k<0,7), хорошую (если 0,7≤k<0,9) или отличную (если k≥0,9).
Разработанный способ можно применять для эргономической экспертизы любых образцов средств индивидуальной защиты человека от воздушной акустической вибрации и их сочетаний (виброзащитные шлемы, виброзащитные пояса, виброзащитные жилеты, виброзащитная обувь), предназначенных для любых социо-професиональных групп населения, в процессе жизнедеятельности подвергающихся действию воздушной акустической вибрации, обусловленной высокоинтенсивными шумами с уровнем звукового давления более 120 дБ.
Примеры реализации способа.
Пример 1. Необходимо выбрать один из двух вариантов виброзащитного шлема с системой активного шумоподавления, обладающих одинаковой акустической эффективностью, для использования специалистами авиаремонтного завода.
1) Образцы виброзащитных шлемов, эргономичность которых нужно оценить, выдавались специалистам авиаремонтного завода перед началом рабочей смены. Перед этим осуществлена подгонка виброзащитных шлемов и проведен инструктаж по особенностям его надевания/снятия и эксплуатации. В распоряжении имелось по два образца каждого варианта виброзащитного шлема. Исследования проводились в течение десяти рабочих смен, в каждой из которых виброзащитный шлем эксплуатировали 4 разных специалиста, работающих в схожих условиях. До начала смены измеряли вибротактильную чувствительность кожи головы, результаты фиксировались. В течение рабочей смены правильность эксплуатации образца специалистами контролировалась представителями организаций-производителей шлемов.
2) Непосредственно после окончания рабочей смены сразу после снятия виброзащитного шлема кожный покров головы осматривался фельдшером: отмечались случаи наличия/отсутствия покраснения кожи, обусловленные использованием шлема, случаи избыточной сухости и избыточной влажности кожи головы, измеряли вибротактильную чувствительность кожи головы, результаты фиксировались.
3) Затем каждому специалисту, использовавшему виброзащитный шлем, выдавалась для заполнения анкета (табл.1 - Бланк анкеты), заполненная анкета возвращалась специалистами через 5-15 минут после окончания смены.
4) По завершении исследования получены данные (40 оценок состояния и вибротактильной чувствительности (до и после смены) кожи головы после ношения СИЗ и 40 заполненных анкет) обобщены (табл.2 -Результаты исследования эргономичности двух вариантов виброзащитного шлема). Случаи, когда респондент не дал ответа на какой-то вопрос анкеты, а также случаи, когда респондент указал два взаимоисключающих ответа на вопрос анкеты, из рассмотрения исключались.
1
13
5) По полученным результатам рассчитаны показатели x…x (табл.3 - Показатели эргономичности виброзащитных шлемов) и оценки коэффициента эргономичности (k).
6) Эргономичность двух исследуемых шлемов следует оценить как хорошую, но поскольку коэффициент эргономичности второго шлема имеет более высокое значение, чем коэффициент эргономичности первого шлема (табл.3), то его и следует предпочесть.
Пример 2. Необходимо оценить эргономичность представленного на государственные испытания виброзащитного пояса, предназначенного для авиационных техников.
1) Виброзащитные пояса, эргономичность которых необходимо оценить, выдавались авиационным техникам перед началом рабочей смены. Перед этим осуществлена подгонка виброзащитных поясов и проведен инструктаж по особенностям их надевания/снятия и эксплуатации. На государственные испытания представлены 15 идентичных виброзащитных поясов различных размеров. Исследования проводились в течение шести рабочих смен. До рабочей смены измеряли вибротактильную чувствительность кожи живота. В течение рабочей смены правильность эксплуатации поясов авиационными техниками контролировалась представителями организаций-производителей поясов.
2) Непосредственно после окончания рабочей смены сразу после снятия виброзащитного пояса кожный покров живота и спины осматривался фельдшером: отмечались случаи наличия/отсутствия покраснения кожи, обусловленные использованием пояса, случаи избыточной сухости и избыточной влажности кожи живота, измеряли вибротактильную чувствительность кожи живота, результаты фиксировались.
3) Затем каждому специалисту, использовавшему виброзащитный пояс, выдавалась для заполнения анкета (табл.1 - Бланк анкеты), заполненная анкета возвращалась специалистами через 5-15 минут.
4) По завершении исследования полученные данные (90 оценок состояния кожи спины и живота после ношения СИЗ и 90 заполненных анкет) обобщены (табл.4 - Результаты исследования эргономичности виброзащитного пояса). Случаи, когда респондент не дал ответа на какой-то вопрос анкеты, а также случаи, когда респондент указал два взаимоисключающих ответа на вопрос анкеты, из рассмотрения исключались.
1
13
5) По полученным результатам рассчитаны показатели x…x (табл.5 - Показатели эргономичности виброзащитного пояса) и оценка коэффициента его эргономичности (k).
6) Эргономичность виброзащитного пояса следует оценить как удовлетворительную (k=0,60045). Образец виброзащитного пояса целесообразно вернуть на доработку, указав в акте государственных испытаний результаты исследования эргономичности и недостатки виброзащитного пояса, обусловившие такие оценки.
Описанный способ определения эргономичности средств индивидуальной защиты человека от воздушной акустической вибрации верифицирован при проведении экспериментальных исследований СИЗ инженерно-технического состава Военно-воздушных сил от воздушной акустической вибрации и нашел применение в практике.
Таблица 1
Характеристика
Возможная оценка
Отметить нужное (одну из оценок для каждой характеристики)
Массогабаритные характеристики средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
неудовлетворительно
Эффективность крепежной системы средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
неудовлетворительно
Удобство (комфортность) использования средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
неудовлетворительно
Удобство хранения средства индивидуальной защиты в неиспользованном состоянии
удовлетворительно
неудовлетворительно
Отсутствие помех профессиональной деятельности в средстве индивидуальной защиты
удовлетворительно
неудовлетворительно
Безопасность использования средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
неудовлетворительно
Сочетаемость средства индивидуальной защиты с другими элементами экипировки
удовлетворительно
неудовлетворительно
Неприятные ощущения при использовании средства индивидуальной защиты
отсутствуют
имеются
Защитные свойства средства индивидуальной защиты
заметны
незаметны
Удобство одевания/съема средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
неудовлетворительно
Таблица 2
Характеристика
Оценка
Количество ответов респондентов
для первого варианта шлема
для второго варианта шлема
Снижение вибротактильной чувствительности кожи
имеется
1
2
отсутствует
19
18
Покраснения кожи, обусловленные использованием средства индивидуальной защиты
имеются
0
1
отсутствуют
20
19
Сухость (влажность) кожных покровов после использования средства индивидуальной защиты
аномальная
0
0
нормальная
20
20
Массогабаритные характеристики средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
19
20
неудовлетворительно
1
0
Эффективность крепежной системы средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
18
18
неудовлетворительно
2
2
Удобство (комфортность) использования средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
14
18
неудовлетворительно
6
2
Удобство хранения средства индивидуальной защиты в неиспользованном состоянии
удовлетворительно
20
20
неудовлетворительно
0
0
Отсутствие помех профессиональной деятельности в средстве индивидуальной защиты
удовлетворительно
19
18
неудовлетворительно
1
2
Безопасность использования средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
20
20
неудовлетворительно
0
0
Сочетаемость средства индивидуальной защиты с другими элементами экипировки
удовлетворительно
13
18
неудовлетворительно
5
2
Неприятные ощущения при использовании средства индивидуальной защиты
отсутствуют
17
18
имеются
3
2
Защитные свойства средства индивидуальной защиты
заметны
14
15
незаметны
1
0
Удобство одевания/съема средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
14
18
неудовлетворительно
6
2
Таблица 3
Показатель
Значение
для первого варианта шлема
для второго варианта шлема
x<sub>1</sub>
0,95
0,9
x<sub>2</sub>
1
0,95
x<sub>3</sub>
1
1
x<sub>4</sub>
0,95
1
x<sub>5</sub>
0,9
0,9
x<sub>6</sub>
0,7
0,9
x<sub>7</sub>
1
1
x<sub>8</sub>
0,95
0,9
x<sub>9</sub>
1
1
x<sub>10</sub>
0,72
0.9
x<sub>11</sub>
0,85
0.9
x<sub>12</sub>
0,93
1
x<sub>13</sub>
0,7
0,9
k
0,7668
0,7985
Таблица 4
Характеристика
Оценка
Количество ответов респондентов
Снижение вибротактильной чувствительности кожи
имеется
12
отсутствует
78
Покраснения кожи, обусловленные использованием средства индивидуальной защиты
имеются
14
отсутствуют
76
Сухость (влажность) кожных покровов после использования средства индивидуальной защиты
аномальная
10
нормальная
80
Массогабаритные характеристики средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
78
неудовлетворительно
12
Эффективность крепежной системы средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
64
неудовлетворительно
26
Удобство (комфортность) использования средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
55
неудовлетворительно
35
Удобство хранения средства индивидуальной защиты в неиспользованном состоянии
удовлетворительно
90
неудовлетворительно
0
Отсутствие помех профессиональной деятельности в средстве индивидуальной защиты
удовлетворительно
36
неудовлетворительно
54
Безопасность использования средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
79
неудовлетворительно
11
Сочетаемость средства индивидуальной защиты с другими элементами экипировки
удовлетворительно
67
неудовлетворительно
12
Неприятные ощущения при использовании средства индивидуальной защиты
отсутствуют
32
имеются
58
Защитные свойства средства индивидуальной защиты
заметны
81
незаметны
9
Удобство одевания/съема средства индивидуальной защиты
удовлетворительно
49
неудовлетворительно
41
Таблица 5
Показатель
Значение
x<sub>1</sub>
0,87
x<sub>2</sub>
0,844
x<sub>3</sub>
0,89
x<sub>4</sub>
0,867
x<sub>5</sub>
0,711
x<sub>6</sub>
0,611
x<sub>7</sub>
1
x<sub>8</sub>
0,4
x<sub>9</sub>
0,878
x<sub>10</sub>
0,848
x<sub>11</sub>
0,356
x<sub>12</sub>
0,9
x<sub>13</sub>
0,544
k
0,60045