Основы физиологии труда и рациональные условия деятельности человека

Физиология труда — это наука, изучающая изменения функ­ционального состояния организма человека под влиянием его трудовой деятельности и обосновывающая методы и средства ор­ганизации трудового процесса, направленные на поддержание высокой работоспособности и сохранение здоровья работающих.

Основные задачи физиологии труда:

• исследование физиологических параметров организма чело­века при различных видах работ;

• изучение физиологических закономерностей организма в процессе трудовой деятельности;

• разработка практических рекомендаций и мероприятий, на­правленных на оптимизацию трудового процесса, снижение утомляемости человека, сохранение здоровья и высокой рабо­тоспособности в течение продолжительного времени. Исходя из этих задач физиология труда обосновывает режимы

труда и отдыха в зависимости от интенсивности, экстенсивности, сложности и значимости трудовой деятельности; выясняет опти­мальные и предельные возможности человека по приему, перера­ботке и выдаче информации (например, наилучшие способы пода­чи зрительной, слуховой и другой информации на табло и щитах управления); определяет наиболее экономичные и наименее утом­ляющие виды рабочих движений. Физиология труда определяет, оценивает и прогнозирует функциональное состояние организма человека до, во время и после трудовой деятельности; разрабатыва­ет способы и режимы тренировки и обучения; обосновывает ме­роприятия по рационализации труда, ведущие к повышению рабо­тоспособности человека и сохранению его здоровья.

 

 

Любой вид трудовой деятельности представляет собой слож­ный комплекс физиологических процессов, в который вовлека­ются все органы и системы человеческого организма. Огромную роль в этой работе играет центральная нервная система, обеспе­чивающая координацию функциональных изменений, развиваю­щихся в организме при выполнении работы.

Нервная система человека имеет сложное строение. Различают центральную и периферическую нервную системы. Центральная нервная система (ЦНС) — головной и спинной мозг — формирует и регулирует поведение и мыслительную деятельность человека. Периферическая нервная система — это нервы, по которым рас­пространяются нервные импульсы с периферии в нервные цент­ры, и наоборот, из нервных центров к периферическим органам. Кроме того, существует вегетативная нервная система, которая регулирует жизнь организма, деятельность его внутренних орга­нов, выполняющих функции жизнеобеспечения.

В зависимости от функции, которую выполняют нервы, их делят на две группы:

• центростремительные, которые несут различную информа­цию (раздражение) от разных органов человеческого тела к головному и спинному мозгу;

• центробежные, несущие возбуждение от ЦНС к мышцам, же­лезам и другим органам.

Центростремительные нервы имеют особые воспринимаю­щие аппараты — рецепторы — во всех органах и системах организ­ма.

Нервная ткань обладает двумя очень важными свойствами — возбудимостью и проводимостью.

По инициативе Н.Е. Введенского в физиологию было введено понятие функциональной подвижности, или лабильности, харак­теризующейся максимальным числом импульсов, которые ткань способна воспроизвести за данный отрезок времени в ответ на раздражения. Был сделан вывод, что лабильность нервной ткани при неблагоприятных для нее условиях снижается, т.е. нерв уже не может провести максимальное число импульсов. Это состоя­ние, получившее название парабиоза, имеет три фазы:

1) уравнительная или трансформирующая: и сильные, и сла­бые раздражения вызывают одинаковые возбуждения в угнетен­ном нерве;

2) парадоксальная: сильные раздражения вызывают слабую волну возбуждения, а слабые, наоборот, — сильную волну воз-

50

буждения и, соответственно, более сильное, чем обычно, сокра­щение мышцы;

3) тормозящая: ни слабые, ни сильные раздражения не вызы­вают волны возбуждения.

Вся деятельность клеток, тканей, органов и систем человечес­кого тела регулируется, управляется ЦНС, благодаря которой ор­ганизм представляет собой единое целое. ЦНС осуществляет связь организма с окружающей средой.

Ответная реакция организма на раздражение рецепторов, осу­ществляемая при участии и под контролем ЦНС, называется реф­лексом.

Наиболее типичный путь, который проходит волна возбуждения при осуществлении рефлекса: раздражение извне попадает на соответству­ющие рецепторы, затем возбуждение идет по центростремительному нерву и передается в ЦНС, где подвергается переработке и передается на другой нейрон (нервную клетку), из которого исходят двигательные волны возбуждения по центробежным (или двигательным) нервным во­локнам. Эти возбуждения поступают к мышцам (или другим рабочим органам) и вызывают их сокращение или расслабление.

Согласно учению И.П. Павлова, все рефлексы делятся на без­условные и условные. Рефлексы низших отделов центральной нервной системы, которые передаются организму наследственно, получили название безусловных, корковые рефлексы, возникаю­щие под воздействием материальных условий среды, называются условными. Образование условных рефлексов есть функция коры головного мозга.

Наиболее общие особенности условно-рефлекторной де­ятельности человеческого организма в процессе труда:

1) осознанность цели трудовой деятельности — стремление к достижению цели выступает как раздражитель, способствующий формированию и закреплению условных рефлексов;

2) воздействие в процессе трудовой деятельности на высшие отделы ЦНС не только физических и химических раздражителей, но и раздражителей социального порядка, которые обусловлены общественным характером труда.

Огромное разнообразие проявлений жизнедеятельности орга­низма как единого целого с окружающей средой осуществляется благодаря объединяющей, регулирующей и координирующей роли ЦНС и ее высших отделов. Поэтому различные движения, приемы, операции, совершаемые человеком во время трудовой

деятельности, есть внешнее проявление сложнейших процессов, происходящих в отделах нервной системы.

Таким образом, нервная система, выполняет две основные функции: 1) обеспечивает нормальное взаимодействие организма с окружающей средой; 2) объединяет и регулирует все функции жизнедеятельности всего организма, его органов, клеток.

Важнейшей предпосылкой правильной ориентации человека в окружающей среде является зрение.

В процессе жизни и деятельности человек до 80% всей инфор­мации получает через зрительный анализатор. Восприятие визу­альной информации ограничено пределами так называемого поля зрения — пространства, обозреваемого человеком при неподвиж­ном состоянии глаз и головы, той сферы, электромагнитные вол­ны в которой возбуждают визуальные ощущения. В пределах угла зрения 30—40° условия для видения оптимальны. Основные носи­тели информации целесообразно помещать в этом диапазоне, так как в нем воспринимаются и движения, и резкие контрасты.

Глаз, обеспечивая безопасность человека, и сам снабжен ес­тественной защитой: рефлекторно закрывающиеся веки защища­ют сетчатку глаза от сильного света, а роговицу — от механичес­ких воздействий; слезная жидкость смывает с поверхности ро­говицы и век пылинки, и благодаря наличию в ней лизоцима (обеззараживающего вещества) убивает микробы; защитную фун­кцию выполняют и ресницы. Однако естественная защита для глаз оказывается недостаточной. Поэтому при опасных для глаз условиях следует применять искусственные средства защиты.

Звуки доставляют человеку информацию. Одни звуки прият­ны, другие отрицательно влияют на здоровье человека, некоторые выполняют роль сигналов, предупреждая об опасности. Оценить мир звуков человек может с помощью органа слуха.

Звуковые волны направляются в слуховую систему через на­ружное ухо к барабанной перепонке, колебания которой механи­ческим путем через среднее ухо передаются к внутреннему уху, где преобразуются в колебания со значительно меньшей амплитудой, но с более высоким давлением. Возбуждение нервных окончаний слухового нерва доходит до коры головного мозга и вызывает вос­приятия звука.

Слуховой анализатор обладает высокой чувствительностью, позволяя человеку воспринимать широкий диапазон звуков и анализировать их по силе, высоте тона, окраске, отмечать измене-

ния по интенсивности и частотному составу, определять направ­ление прихода звука.

Двигательный аппарат — позволяет осуществлять трудовую деятельность.

Двигательным называют специализированный аппарат, кото­рый состоит из: а) костно-опорного аппарата (кости, суставы, су­хожилия); б) скелетных и речевых мышц; в) двигательных не­рвных центров, заложенных в спинном и головном мозге, и не­рвов, связывающих эти центры с мышцами.

Двигательный аппарат выполняет следующие функции: 1) яв­ляется исполнительным механизмом, посредством которого че­ловек, используя орудия труда, воздействует на предмет труда; 2) входит в состав рабочего механизма речи и мышления; 3) явля­ется источником мощных нервных импульсов.

Простейшими элементами двигательного аппарата человека являются так называемые кинематические пары — совокупность двух звеньев, взаимно ограничивающих движение и соединенных друг с другом суставом (пример кинематических пар: плечо — предплечье, бедро — голень, которые сочленены соответственно лучевым и коленным суставом).

Необходимо подчеркнуть две особенности устройства челове­ческого организма: небольшое количество кинематических пар и возможность выполнения с их помощью бесконечного многооб­разия двигательных задач.

Из всего арсенала движений организм избирает те, которые для решения конкретной задачи являются наиболее целесообраз­ными, экономичными и точными. Но если использовать одновре­менно все эти возможности, то получится хаос движений. Благо­даря ЦНС устанавливаются порядок и последовательность ис­пользования двигательного аппарата при выполнении задач, возникающих в процессе трудовой деятельности.

Различают два вида мышц: гладкие (из которых состоит мус­кулатура стенок кровеносных сосудов и всех внутренних органов, кроме сердца) и поперечно-полосатые (из которых состоит вся сердечная и скелетная мускулатура). Поперечно-полосатые мыш­цы называются также скелетными.

В мышцах различают три вида мышечных элементов: белые и красные мышечные волокна и мышечные веретена.

Специфическая функция мышечного волокна и мышцы в це­лом заключается в акте сокращения. Эта функция связана с пре­образованием химической энергии в механическую и тепловую, которое происходит внутри мышечного волокна.

 

Различают два вида мышечной деятельности: динамическая работа и статическая работа.

Динамическая работа характеризуется изменением длины мышц при их напряжении и преимущественно в пространстве какого-либо звена двигательного аппарата человека. Динамичес­кая работа внешне воспринимается как перемещение предметов труда, инструмента и т.д. Следует иметь в виду, что двигательные функции осуществляются не только двигательным аппаратом, но и всем организмом.

Под воздействием условных раздражителей от нервных оконча­ний, заложенных в зрительных, двигательных и других окончаниях периферических анализаторов, импульсы идут по нервным волок­нам к коре больших полушарий, в которой находится двигательная зона, осуществляющая двигательные функции организма.

Статическая работа (напряжение, усилие) характеризуется тем, что напряжение мышц при ней развивается без изменения длины и без активного перемещения движущихся звеньев и всего тела. Статическая работа в процессе труда связана с фиксацией орудий и предметов труда в неподвижном состоянии, а также с созданием рабочей позы.

Статическую работу нельзя измерить обычными показателя­ми механической работы, поскольку при ней не наблюдаются энергетические движения, однако она сопровождается расходом энергии и быстро вызывает утомление.

Динамическая и статическая работа связаны между собой об­щей программой действия.

Динамическая работа создается и регулируется с помощью двигательных условных рефлексов, статическая — с помощью ус­ловных рефлексов положения конечностей и условных рефлексов позы (стоя, сидя).

Выбор правильной и удобной позы необходим для: 1) здоровья человека, так как длительное пребывание в неудобной позе при­водит к патологическим изменениям; 2) обеспечения эффектив­ной работоспособности человека.

Удобство позы зависит главным образом от: 1) положения центра тяжести и площади опоры; 2) величины напряжения тони­ческих мышечных групп, препятствующего нарушению соответ­ствующего расположения частей тела.

В процессе труда наиболее распространены позы «стоя» и «сидя».

Поза «стоя» требует больших энергетических затрат и менее устойчива, поэтому целесообразно заменять ее позой «сидя». Труд — основное условие существования человека. Различают следующие основные формы труда (рис. 2.4):

1) требующие значительной мышечной энергии. Эти трудовые
действия применяются при отсутствии механизированных средств
и требуют повышения энергетических затрат в сутки — от 17 до
25 МДж (4000-6000 Ккал) и выше.

Напряженный физический труд, стимулирующий развитие мышечной системы и обменные процессы, имеет вместе с тем ряд недостатков. Главный из них — неэффективность, связанная с низкой производительностью труда и необходимостью перерывов на восстановление физических сил, доходящих до 50% рабочего времени;

2) механизированные. При этом энергетические затраты колеб­-
лются в пределах 12,5—17 МДж (3000—4000 Ккал) в сутки.

Механизация труда снижает мышечные нагрузки и усложняет программы действий. Однако однообразие простых действий и малый объем воспринимаемой в труде информации приводят к монотонности труда;

3) частично автоматизированные. Данная форма труда исклюю-­
чает человека из процесса непосредственной обработки предмета
труда, который целиком выполняют механизмы. Характерные
черты этого вида работ — монотонность, повышенный темп рабо-­
ты, нервная напряженность.

От работника требуются постоянная готовность к действию и быстрота реакции, необходимая для своевременного устранения неполадок;

4) групповые — конвейерные: разделение общего процесса на
конкретные операции, строгая последовательность их выполне­-
ния, автоматическая подача деталей к каждому рабочему месту
с помощью ленты конвейера.

Конвейерная форма труда требует соответствующего темпа и ритма работы. Чем проще содержание операции, тем меньше вре­мени на нее тратит работник и тем монотоннее работа.

Одно из отрицательных последствий конвейерного труда — преждевременная усталость и нервное истощение работника;

5) интеллектуальный труд. С точки зрения физиологии разли­-
чают две основные формы управления производственными про­
цессами: в одних случаях пульты управления требуют частых, в
других — редких активных действий человека.

 

 

Интеллектуальный труд заключается в переработке и анализе большого объема разнообразной информации, а следовательно, требует мобилизации памяти, внимания, напряжения сенсорного аппарата, активизации процессов мышления. Мышечные нагруз­ки при этом незначительны, а суточные энергозатраты составля­ют 10-11,7 МДж (2000-2400 Ккал).

Для интеллектуального труда характерно значительное сни­жение двигательной активности, приводящее к ослаблению реак­тивности организма и повышению эмоционального напряжения. Умственный труд подразделяют на операторский, управлен­ческий, творческий труд, труд медицинских работников, труд преподавателей, учащихся и студентов. Различаются они органи­зацией трудового процесса, равномерностью нагрузки, степенью эмоционального напряжения.

Интенсивная работа, как физическая, так и умственная, мо­жет привести к утомлению, выражающемуся во временном сни­жении работоспособности, и переутомлению, называемому иног­да хроническим утомлением, когда ночной отдых полностью не восстанавливает снизившуюся за день работоспособность.

Важными мерами профилактики утомления являются внедре­ние в производственную деятельность оптимального режима тру­да и отдыха, который регламентирует такое соотношение работы и отдыха, при котором высокая производительность труда сочета­ется с высокой и устойчивой работоспособностью человека в те­чение возможно длительного времени. Необходимость чередова­ния работы и отдыха — одна из физиологических особенностей трудовой деятельности человека. Снижение работоспособности при утомлении может наступить раньше или позже в зависимости от характера и конкретных условий труда. Большое значение в профилактике утомления имеют активный отдых, в частности физические упражнения, санитарное состояние производствен­ных помещений, их микроклиматические условия, эстетическое оформление и др.

Безопасная трудовая деятельность возможна при обязатель­ном учете физиологических основ умственного и физического труда, проведении мер по повышению работоспособности орга­низма и созданию комфортных условий для работы.

Согласно «аксиоме о потенциальной опасности»любая деятель­ность потенциально опасна. В процессе эволюции организм чело­века постепенно приспособился к экстремальным климатическим условиям — низким температурам севера, высоким температурам

экваториальной зоны, к жизни в сухой пустыне и в окружении бо­лот. Потенциальная опасность заключается в скрытом характере проявления опасностей.

Например, человек не ощущает до определенного момента увели­чение концентрации С0₂ в воздухе. В норме атмосферный воздух дол­жен содержать не более 0,05% С0₂, однако в помещении, где постоян­но находятся люди, концентрация С0₂ увеличивается. Нарастание его концентрации проявится появлением усталости, вялости, снижением работоспособности; изменением частоты, глубины и ритма дыхания; увеличением частоты сердечных сокращений; изменением артериаль­ного давления. Все это может привести к травматизму.

Потенциальная опасность — это возможность воздействия на человека негативных или несовместимых с жизнью факторов.

Негативные факторы, воздействующие на людей, подразделя­ются на:

• естественные, т.е. природные (например, пыль в воздухе по­является в результате извержений вулканов, ветровой эрозии почвы);

• антропогенные, т.е. вызванные деятельностью человека. На­пример, громадное количество вредных частиц выбрасывается промышленными предприятиями;

• физические — движущиеся машины и механизмы; подвижные части оборудования, неустойчивые конструкции; острые и падающие предметы; повышение и понижение температуры воздуха и окружающих поверхностей; повышенная запылен­ность и загрязненность; повышенный уровень шума; акусти­ческих колебаний; вибрации; повышенный уровень электро­магнитного излучения и т.д.;

• химические — вредные вещества, используемые в технологичес­ких процессах; промышленные яды; используемые в сельском хозяйстве и быту ядохимикаты; боевые отравляющие вещества;

 

• биологические — патогенные микроорганизмы (бактерии, ви­русы, особые виды микроорганизмов) и продукты их жизнеде­ятельности. Биологическое загрязнение окружающей среды возникает в результате аварий на биотехнических предпри­ятиях, очистных сооружениях, недостаточной очистки сто­ков;

• психифизиологические — факторы, обусловленные особеннос­тями характера и организации труда, параметрами рабочего места и оборудования;

58

• травмирующее — повреждения в организме человека, вызван­ные действием факторов внешней среды. Потенциальную опасность можно оценить с помощью рис­ка — вероятности реализации опасности. Состояние безопаснос­ти предполагает отсутствие риска, т.е. отсутствие возможности реализации опасности. На практике полная безопасность недо­стижима: пока существует источник опасности, всегда сохраняет­ся некоторый остаточный риск.