Терморегуляция организма человека

 

Физическая терморегуляция.

Физическая терморегуляция осуществляется путем изменения отдачи тепла организмом.

Теплоотдача осуществляется следующими путями:  
 
•излучением(радиацией);  
 
•проведением(кондукцией);  
 
•конвекцией;  
 
•испарением.  

Теплоизлучение (радиация) обеспечивает отдачу тепла организмом окружающей его среде при помощи инфракрасного излучения с поверхности тела. Путем радиации организм отдает большую часть тепла. В состоянии покоя и в условиях температурного комфорта за счет радиации выделяется более 60% тепла, образующегося в организме.

Теплопроведение происходит при контакте с предметами, температура которых ниже температуры тела. Путем теплопроведения организмом теряется около 3% тепла.

Конвекция обеспечивает отдачу тепла прилегающему к телу воздуху или жидкости. В процессе конвекции тепло уносится от поверхности коки потоком воздуха или жидкости. Путем конвекции организмом отдается около 15% тепла.

Отдача тепла организмом осуществляется также путем испарения воды с поверхности кожи и со слизистых оболочек дыхательным путей в процессе дыхания. Испарение воды с поверхности тела происходит при выделении пота. Даже в условиях температурного комфорта и при отсутствии видимого потоотделения через кожу испаряется до 0,5 л воды в сутки. Испарение 1 л пота у человека может понизить температуру тела на 10°С. Путем испарения из организма удаляется около 20% тепла. При температуре окружающей среды, равной или выше температуры тела человека, когда другие способы отдачи тепла резко уменьшаются, испарение воды становится главным способом отдачи тепла. Отдача тепла испарением уменьшается при - 
увеличении влажности воздуха н полностью прекращается при 100% относительной влажности.

 

 

1.4. Регуляция постоянства температуры тела.

 

Температура тела является константой организма, определяющей постоянство скорости биохимических реакций—одного из важнейших условий жизнедеятельности организма. Поддержание постоянства температуры тела осуществляется по принципу саморегуляции, путем формирования функциональной системы терморегуляции.

Системообразующим фактором (константой) этой функциональной системы является температура крови в правом предсердии (37" С). Рефлекторные изменения процессов терморегуляции происходят при раздражении тепловых и холодовых рецепторов, расположенных в кожных покровах, в слизистых оболочках дыхательных путей, во внутренних органах, в сосудах, в различных отделах ЦНС (гипоталамусе, ретикулярной формации, продолговатом и спинном мозге, двигательной коре и др.). Особенно большое количество центральных терморецепторов, которые реагируют на изменение температуры крови, находится в гипоталамусе.

Кроме гипоталамуса на процессы терморегуляции оказывают влияние и другие структуры ЦНС: центры спинного мозга, полосатое тело, ретикулярная формация ствола мозга, кора больших полушарий головного мозга. Из этих структур гипоталамус, ретикулярная формация и осцилляторные центры спинного мозга играют ведущую роль в рефлекторной регуляции температуры тела. Например, при снижении температуры окружающей среды возбуждение от холодовых рецепторов поступает по афферентным нервам в центры теплопродукции гипоталамуса и осцилляторные центры спинного мозга. Отсюда возбуждение идет по двигательным нервам к мышцам, увеличивая их тонус, а затем вызывает мышечную дрожь, что приводит к значительному увеличению теплообразования. По вегетативным нервам возбуждение поступает к сосудам (особенно кожных покровов) и вызывает уменьшение их просвета. В - 
результате этого поверхностные слои кожи получают меньше теплой крови и, следовательно, отдают меньше тепла.

В терморегуляции принимают участие и гуморальные факторы, прежде всего, гормоны щитовидной железы (тироксин и др.) и надпочечников (адреналин и др.). При снижении температуры внешней среды количество тироксина и адреналина в крови возрастает. Эти гормоны вместе с симпатическими нервными влияниями усиливают окислительные процессы, увеличивая тем самым количество тепла, образующегося в организме. Адреналин, кроме того, суживает периферические сосуды, что приводит к дальнейшему снижению теплоотдачи.

Таким образом, при снижении температуры окружающей среды включаются нервно-гуморальные механизмы, которые приводят к значительному усилению теплообразования и уменьшению теплоотдачи, в результате чего температура тела в этих условиях остается постоянной.

При повышении температуры окружающей среды, рассмотренные выше процессы, имеют противоположный характер.  
Если человек длительное время находится в условиях значительно высокой, или низкой температуры окружающей среды, то регуляторные механизмы, с помощью которых в обычных условиях поддерживается изотермия, могут оказаться недостаточными. Если не применить поведенческие способы регуляции температуры, направленные на охлаждение или согревание организма, то может наступить перегревание — гипертермия — или переохлаждение — гипотермия.

Гипертермия — состояние, при котором температура тела повышается выше 37 °С. Она возникает при продолжительном действии высокой температуры окружающей среды, особенно при высокой влажности воздуха. Резкая гипертермия, при которой температура тела достигает 40-41 °С - 
сопровождается тяжелым общим состоянием организма и носит название теплового удара.

Гипертермия может наступить под влиянием некоторых эндогенных факторов, усиливающих процессы теплообразования (тироксин, жирные кислоты и др.), а также под влиянием микроорганизмов, так как гипоталамические центры терморегуляции обладают высокой чувствительностью к бактериальным токсинам.

Гипотермия — состояние, при котором температура тела снижается ниже 35 С. Быстрее всего гипотермия наступает при погружении в холодную воду. При этом вначале наблюдается возбуждение симпатического отдела вегетативной нервной системы и рефлекторно ограничивается теплоотдача и усиливается теплопродукция, особенно за счет мышечной дрожи. Но через некоторое время температура тела все же начинает падать, при этом наблюдается состояние, подобное наркозу: исчезновение чувствительности, ослабление рефлекторных реакций, снижение возбудимости нервных центров, резкое снижение интенсивности обмена веществ, замедление дыхания, урежение сердечной деятельности, понижение артериального давления.

 

 

1.5. Тепловое состояние организма

 

К показателям, характеризующим тепловое состояние человека, относятся температура тела, температура поверхности кожи и ее топография, теплоощущения, количество выделяемого пота, состояние сердечно-сосудистой системы и уровень работоспособности.

Температура тела человека характеризует процесс терморегуляции организма. Она зависит от скорости потери теплоты, которая, в свою очередь, зависит от температуры и влажности воздуха, скорости его движения, наличия тепловых излучений и теплозащитных свойств одежды. Выполнение работ категорий Пб и III сопровождается повышением температуры тела на 0,3...0,5 °С. При повышении температуры тела на 1 С начинает ухудшаться самочувствие, появляются вялость, раздражительность, учащаются пульс и дыхание, снижается внимательность, растет вероятность несчастных случаев. При температуре 39 °С человек может упасть в обморок.

Температура кожного покрова человека, находящегося в состоянии покоя в комфортных условиях, находится в пределах 32...34 °С. С повышением температуры воздуха она также растет до 35 °С, после чего возникает потоотделение, ограничивающее дальнейшее увеличение температуры кожи, хотя в отдельных случаях (особенно при высокой влажности воздуха) она может достигать 36...37 °С. Установлено, что при разности температур на центральных и периферических участках поверхности тела менее 1,8 "С человек ощущает жару; 3...5 °С — комфорт; более 6 °С — холод. При увеличении температуры воздуха также уменьшается разница между температурой кожи на открытых и закрытых участках тела.

Теплоощущения человека чаще всего оценивают по пяти- или семибалльной шкале:

по пятибалльной — "холодно", "прохладно", "комфорт", "тепло", "жарко";

по семибалльной — "очень холодно", "холодно", "прохладно", "комфорт", "тепло", "жарко", "очень жарко".

Эти ощущения человека зависят также от термического сопротивления Rт. его одежды, представляющего собой отношение толщины слоя одежды (толщина хлопковых тканей колеблется в пределах 0,10...0,22 мм, а шелковых — 0,043...0,07 мм) к коэффициенту теплопроводности материала λ, из которого она сделана. Для натурального шелка λ = 0,043...0,053 Вт/(м*К), шерстяной ткани — 0,052, льняной ткани — 0,088, кожи — 0,15, для капрона А = 0,24 Вт/(м *К).

 

 

По семибалльной шкале тепловые ощущения человека, одетого в тонкие брюки, рубашку с длинным рукавом, легкое нижнее белье и выполняющего в помещении не менее 3 ч легкую работу в сидячем положении, можно оценить с помощью следующей формулы:

Б7 = 0,243t + 0,049p - 2,803,

где Б7 — число баллов (по семибалльной шкале), соответствующее определенному теплоощущению работающего; t — температура воздуха в помещении, "С; р — парциальное давление водяных паров в воздухе, кПа.

Необходимое для расчетов по этой формуле парциальное давление паров определяют из выражения

p = pHW/100,

где рн — парциальное давление насыщенных водяных паров при данной температуре, кПа: 12,513 при 10 °С, 23,83 при 20 "С и 43,25 при 30 °С; W— относительная влажность воздуха, %.

Например, при температуре 25°С и относительной влажности 45 % число баллов

Б7 = 0,243·25 + 0,049·33,54·45/100 - 2,803 = 4,01,

что соответствует ощущению комфорта.

Сердечно-сосудистая система испытывает большое напряжение при выполнении тяжелой работы в условиях повышенных температур. Нарушается водный обмен, сгущается кровь, усиливается ее приток к коже и подкожной жировой клетчатке, расширяются периферические сосуды, учащается пульс и снижается артериальное давление. При одной и той же физической нагрузке частота пульса тем больше, чем выше температура окружающего человека воздуха. Работоспособность человека в значительной степени снижается при труде в условиях, сильно отличающихся от комфортных. Отрицательное влияние соответствующих параметров микроклимата на центральную нервную систему, другие органы и системы проявляется в ослаблении внимания, замедлении реакций, ухудшении координации движений, в результате чего уменьшается производительность труда и могут возникать травмы. В отдельных случаях работа при высокой температуре воздуха ведет к снижению производительности труда до 80 % по сравнению с аналогичным показателем, зафиксированным в комфортных условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6. Заключение.

Мероприятия по нормализации состояния воздушной среды производственных помещений

 

Для нормализации температурно-влажностного режима применяют системы вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха. При правильном выборе их типа, производительности и оптимальной конструкции условия труда на рабочих местах поддерживаются в пределах норм с минимальными затратами средств, труда и энергии.

Механизация и автоматизация производственных процессов, использование более совершенных машин и оборудования позволяют снизить время пребывания людей на рабочих местах с некомфортными параметрами микроклимата, а также ограничить или исключить контакт с вредными производственными факторами.

Чтобы предотвратить избытки теплоты в помещениях, теплоизолируют нагреваемые поверхности оборудования и устанавливают защитные экраны. Дополнительно организуют рациональный питьевой режим с целью компенсации потерь организмом влаги и солей, обеспечивая работающих в горячих цехах подсоленной и охлажденной газированной водой. Практическая реализация такого режима состоит в частом употреблении небольших количеств воды: 100... 150 мл каждые 15...20 мин. При этом следует напоминать работающим, что степень испытываемой жажды всегда меньше, чем фактические потери жидкости.

 

Если значения параметров микроклимата отличаются от нормативных, то необходимо использовать средства индивидуальной защиты работающих. С их помощью можно предотвратить перегрев или переохлаждение организма, а также устранить неблагоприятное воздействие тепловых излучений на органы зрения.

Для профилактики отрицательного влияния дискомфортных условий труда важно спланировать рациональное чередование периодов труда и отдыха. При низких температурах, особенно в сочетании с высокой подвижностью воздуха, вводят дополнительные перерывы для обогрева работающих. Температуру в помещениях для обогрева поддерживают в пределах 22...24°С, что несколько выше значений, предусмотренных для санитарно-бытовых помещений. При выполнении работы в условиях высоких температур продолжительность дополнительных перерывов должна быть достаточна для восстановления работоспособности и процессов терморегуляции. При выработке рекомендаций для корректировки соответствующих факторов окружающей среды используют результаты медицинских осмотров, позволяющих своевременно обнаружить отклонения в состоянии здоровья работающих и выявить людей, которым противопоказана работа в условиях, отличающихся от нормальных.