CC BY
20
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
CD
ISPITIVANJA FIZIOLOŠKE PODOBNOSTI FILTROSORPCIONE ZAŠTITNE ODEĆE U LABORATORIJSKIM USLOVIMA
So I Major dr Radovan Karkalić, dipl. inž., Tehnički opitni centar dr Radivoj Popović, dipl. inž., Fakultet za dizajn Sns dr Sonja Radaković, Vojnomedicinska akademija
a
Jedno od najznačajnijih sredstava za hemijsku zaštitu u uslovima vi-sokotoksične kontaminacije predstavlja zaštitno filtrirajuće odelo koje svo-jom konstrukcijom omogućava bolju fiziološku podobnost od izolirajućih zaštitnih sredstava. U radu su prikazane metode i rezultati ispitivanja fizio-loške podobnosti nekoliko različitih modela filtrirajućih zaštitnih odela koji-ma je predviđeno opremanje Vojske Srbije i jedinica civilne zaštite. Ispitiva-na je tolerancija na nekompenzovani toplotni stres ispitanika pri korišćenju četiri modela ovog odela, a u toku simulacije vršenja osnovnih namenskih zadataka u toploj sredini, koje je obuhvatilo ispitivanje u klimatskoj komori i terenskim uslovima pri realizaciji namenskih zadataka. Upoređeni su para-metri tolerancije na toplotni stres i donet zaključak o uticaju nošenja odre-đenog odela na intenzitet toplotnog stresa i neuropsihološke funkcije. Ključne reči: opasne supstance, kontaminacija, rizik, hemijska zaštita, NHB zaštitni materijali.
INVESTIGATION OF PHYSIOLOGICAL SUITABILITY OF FILTROSORPTION PROTECTIVE CLOTHING UNDER LABORATORY CONDITIONS
Summary:
One of the most important devices for chemical protection in a highly toxic enviroment is chemical protective overgarment (CPO). This suit is designated for protection against highly toxic materials. The suit construction offers better physiological suitability than protective equipment based on insulation materials. This work explains methods and results of experimental validity of physiological suitability of a few different protective clothing models that should be used to equip the Army of Serbia and Civil Protection units. The investigation of tolerance to uncompensated stress of volunteers during wearing four different CPO models was carried out. The investigation simulated performance of main military tasks under high temperatures - at a climatic chamber and in all-terrain conditions (based on telemetry observing). The parameters of heat stress were compared and the conclusions about the CPO effects on heat stress intensity and neurophysiological functions were drawn.
Key words: hazardous substances, contamination, risk, chemical protection, NBC clothing
Rezime:
<j*D
Uvod
Pri dejstvu visokotoksičnih materija (VTM) potrebno je izvršiti pot-p unu hemijsku zaštitu koja se odnosi na zaštitu tela i disajnih organa. Telo se štiti odgovarajućim zaštitnim sredstvima, kao što su: zaštitna odela, kombinezoni, zaštitni ogrtači, zaštitne čizme, navlake, zaštitne čara-pe i zaštitne rukavice, a disajni organi različitim tipovima zaštitnih maski, polumaski i respiratora. Zaštita tela odnosi se, pre svega, na zaštitu od dej-stva para/gasova, kapi i aerosola VTM, koji se apsorbuju na koži, dejstva goruće „napalm-smeše" i termalnog impulsa nuklearne eksplozije (TINE).
Svaka generacija zaštitnih sredstava treba da zadovolji neki novi zahtev. Zaštitna odeća izrađuje se na bazi izolirajućih ili filtrosorpcionih materijala. lako, na prvi pogled, izolirajuća zaštitna sredstva ne mogu imati neka posebna tehničko-tehnološka poboljšanja, uvođenje novih materijala i konstrukcije stvara uslove za njihovu implementaciju u zaštitna sredstva nove generacije. Sve strane države opremljene su sredstvima za zaštitu tela izolirajućeg tipa. U svetu se poklanja velika pažnja proiz-vodnji ovih materijala i njihove ugradnje u sredstva, sa konstantnim zah-tevima za poboljšanje upotrebnih performansi.
Sredstva za zaštitu tela na bazi izolirajućih materijala karakterišu se dobrim zaštitnim svojstvima od dejstva VTM, ali zato su fiziološki vrlo ne-podobna, jer su nepropusna za vazduh i znoj. Korišćenjem ovih sredstava produkuje se odgovarajuće toplotno opterećenje, što rezultira toplotnim stresom sa manjim ili većim posledicama, pri radu srednjeg i većeg intenzi-teta i radu u toploj okolini. To dovodi do brzog nagomilavanja toplote u telu i toplotnog opterećenja korisnika sa negativnim posledicama, tako da je vreme njihovog nošenja limitirano u zavisnosti od spoljne temperature.
Jedno od najsloženijih sredstava za zaštitu tela jeste filtrirajuća zaš-titna odeća, koja je u odnosu na zaštitnu odeću izolirajućeg tipa fiziološki podobnija i omogućava korisniku duži boravak na kontaminiranom ze-mljištu, uz mogućnost obavljanja rada većeg intenziteta.
Nošenje ratne uniforme i filtrirajuće zaštitne odeće znatno usložava problem transfera toplote sa tela u okolinu. Odeća predstavlja barijeru prolazu toplote konvekcijom, kondukcijom, radijacijom i isparenom i tečnom znoju, koja je jako izražena u toplim uslovima i pri većem radnom intenzitetu.
Termofizološke osobine odeće ne određuju se samo tekstilnim slojevi-ma, nego i zatvorenim slojevima vazduha, čime se može postići bolji transport vlage optimizacijom „ventilacije" i na taj način poboljšati komfor noše-nja odeće u toploj klimi. Ova „ventilacija" predstavlja direktnu razmenu vazduha između mikroklime i okoline, a prouzrokovana je pomeranjem tela nosioca odeće. Do ventilacije dolazi kroz „normalne" otvore na odeći: krag-nu, revere, završetke na rukavima i nogavicama, odnosno preko specijal-nih otvora za ventilaciju koji se ostvaruju odgovarajućom konstrukcijom
57
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
kroja. S obzirom na to da su svi ispitivani modeli filtrirajućeg zaštitnog ode-la izrađeni od filtrosorpcionih materijala, bilo je neophodno izvršiti ispitiva-nja fiziološke podobnosti. To je realizovano ispitivanjima u klimatskoj ko-mori i realizacijom terenskih ispitivanja, uz angažovanje ispitanika.
SHka 1 - Izgled filtrirajućeg zaštitnog odela
Fiziologija odevanja
Fiziologija odevanja sistematično istražuje odnose između ljudskog tela i odeće u graničnim područjima između fizike, hemije, medicine, filozofije, psiho-logije i tehnika tekstila. Od pronalaska sintetizovanih vlakana i njihove primene u izradi odeće poraslo je opšte interesovanje za ovu nauku. Uprkos već postig-nutim obimnim rezultatima istraživanja još uvek postoje pogrešne predstave o tim odnosima. Proizvođači odeće moraju poznavati važne odnose između ljudskog tela i odevanja, kako bi pri planskom kreiranju odeće mogli da procene efekte pojedinih merila u njihovom dejstvu. Uzajamna dejstva imaju komplek-snu prirodu, tako da samo egzaktno izmereni rezultati imaju upotrebljivu snagu iskaza. Zato se može konstatovati da se odeća nalazi u sistemu sledećih uza-jamnih odnosa:1 zahtevi tela, klimatski uslovi okoline i osobine odeće.
Za koordinirano odvijanje biohemijskih procesa jezgra tela potrebna je konstantna temperatura, tzv. unutrašnja temperatura, koja se kreće oko 37°C. Odstupanja od te vrednosti dovode do poremećaja, a spoljaš-nje temperature više od 42°C i niže od -30°C predstavljaju realnu opa-snost po život. Temperaturno područje telesnog omotača (koža i tkiva) vi-še varira, pri čemu donja granica podnošljivosti iznosi oko 10°C. Unutraš-nja temperatura retko se penje iznad gornje granice, jer se krvotokom us-postavlja neposredna veza sa regulacionim mehanizmima. Unutrašnja temperatura održava se u uskim granicama, za šta su odgovorna dva ter-moregulaciona mehanizma: protok krvi kroz kožu i znojenje.
1 Govori se, dakle o sistemu: telo-odeća-okolina (nemački 3K sistem: Koerper-Klima-Kleidung).
Ljudski organizam može da se posmatra kao mašina koja proizvodi to-plotu, koja proizilazi iz metabolčkih aktivnosti i vezana je za prirodu organi-zma i njegovo stanje aktivnosti.2 Širenjem ili skupljanjem krvnih sudova u blizi-ni kože reguliše se sposobnost kože da provodi toplotu, no ona je relativno malo efikasna (samo ukoliko je spoljašnja temperatura jednaka ili viša od temperature kože). Bitnu ulogu pri regulisanju temperature pri hlađenju imaju po-jačanje metaboličkih aktivnosti, a pri pregrevanju isparavanje znoja. Već pri malom sniženju unutrašnje temperature pojačava se stepen razmene materi-ja, pre svega unutrašnjih organa i muskulature skeleta.
S obzirom na to da je filtri rajuće zaštitno odelo izrađeno od filtrosorp-cionog materijala i sastoji se od dva sloja, od primarnog značaja bilo je ustanovljavanje njegove fiziološke podobnosti. Ukoliko je proizvodnja to-plote veća od odavanja toplote znojne žlezde u koži počinju da luče do-datne količine znoja za isparavanje. To je veoma efikasan način odavanja toplote.3 Ukoliko temperatura okoline ili nepropusna odeća ne stoje tome na putu, čovek sav višak proizvedene toplote može odati preko is-paravanja znoja. Telesna udobnost koja se javlja pri toplotnoj ravnoteži, a koja odgovara stanju ugodnosti odevenog čoveka, omogućava postizanje optimalnog stepena telesne i duhovne sposobnosti za rad pod određenim uslovima spoljne temperature i vlage. Ova zona udobnosti (zona komfo-ra) obuhvata, u proseku, relativnu vlažnost vazduha od 30% do 70%, efektivnu spoljnu temperaturu vazduha od 17,5°C do 22°C i ogleda se u prosečnoj temperaturi kože koja iznosi od 31,4°C do 33°C.
Da bi se održali dobri uslovi za život i rad potrebno je odećom pomo-ći termoregulacionom mehanizmu čoveka. To znači da odeća u hladnim uslovima treba da obezbedi dodatnu toplotnu zaštitu tela od dejstva sni-ženih temperatura, pri povećanoj vlažnosti da obezbedi zaštitu od vlage, pri pojačanom isparavanju da dozvoljava zadovoljavajući transport pare, pa se prema tim prilikama konstruišu različiti kompleti odeće. Organizam odaje toplotu zračenjem, konvekcijom, kondukcijom, disanjem i isparava-njem znoja preko kože. U odavanju toplote u termoneutralnim uslovima i pri mirovanju zračenje učestvuje sa 42%, konvekcija i kondukcija sa 26%, disanje sa 14%, a evaporacija sa 18%.
Odeća u funkciji održanja toplotne ravnoteže
Osećaj udobnosti zavisi od klime između kože i odeće. Ta „mikroklima" određena je klimatskim uslovima okoline, proizvodnjom toplote i vlage u telu i osobinama odeće. U sistemu telo-odeća-okolina telo i okolina su stalne ve-
2 Proizvodnja toplote pri apsolutnom mirovanju iznosi za 24 h oko 7560 KJ, a pri najtežem radu može dostići 21000 KJ.
3 Za isparavanje 1l znoja telu se oduzima oko 2400 KJ. Ljudska koža je u stanju da u izuzetno teškim uslovima preko svojih znojnih žlezda za nekoliko sati izluči čak 2 l znoja.
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
ličine, a odeća je promenljiva. Ona bi trebalo da stvori uslove koji su najbliži području udobnosti. Za održanje toplotne ravnoteže, kao i ravnoteže vlage u „mikroklimi", potrebna je razmena vazduha, koja u suštini zavisi od tri fakto-ra: tekstilne površine (vrsta vlakna, pređe i prepletaja), kroja i ventilacije.
Prirodna vlakna (pamuk, lan, vuna, svila i sl.) odlikuje dobra higro-skopnost, pa im se daje prednost pri umerenim telesnim opterećenjima i malom znojenju. Njihova sposobnost upijanja je dovoljna da primi vlagu koja ispari iz tela pri manjem naprezanju. Sintetizovana vlakna, nasuprot prirodnim i regenerisanim, skoro da ne upijaju vodu, ali im se površina lako nakvasi, pa imaju visoku kapilarnu aktivnost. Subjekti obično nose više po-jedinačnih odevnih sredstava, pa je veoma bitan broj slojeva i debljina me-đuvazdušnih prostora. Ova debljina zavisi od karakteristika odeće (tkani-ne) i njene pripijenosti uz telo. Materijali odeće i vazduh između slojeva od-govorni su za toplotnu izolaciju. Za razmenu toplote bitan je i uticaj vetra koji narušava spoljni miran vazdušni film (vazdušni sloj uz odeću) i prodire kroz pore tekstilnog materijala na mestima naleganja [1, 2].
Odnos između ravnotežne temperature jezgra (unutrašnja tempera-tura tela) i stresa okoline ispitao je Lind [3] pri konstantnom radu. Blockly [4] je na osnovu svojih radova i radova drugih istraživača pronašao odnos između rektalne i efektivne temperature za procenu stanja toplotne ravnoteže i njene destabilizacije.
Transfer toplote i vlage u sistemu
Toplota koja se proizvede u stanju mirovanja ili tokom fizičke aktiv-nosti mora biti kompenzovana odavanjem toplote i često je povezana sa malim povećanjem akumulacije toplote. Metabolizmom proizvedena toplota može se definisati kao toplota koja nastaje usled promena koje na-staju u organizmu. Pri obavljanju spoljnog rada deo energije proizveden u organizmu transformiše se u spoljni rad, a razlika M-W (M-metaboli-zam, W-spoljni rad) jeste konačna energija (W/m2) koja se pretvara u to-plotu koju telo kroz odeću razmenjuje sa okolinom [5]. Ravnoteža između odavanja i akumulacije toplote može se izraziti na sledeći način:
M — W = Cres + Eres + K + C + Ra + E + S (1)
gde su Cres i Eres razmena toplote u respiratornom traktu konvekcijom i is-paravanjem, K, C, Ra i E prenosi toplote kondukcijom, konvekcijom, radi-jacijom i isparavanjem, a S akumulirana toplota.
Transfer toplote respiratornim putem vezan je za razmenu temperature i vlage udahnutog i izdahnutog vazduha. Razmena totalne respiratorne toplote može se izraziti kao razlika entalpija udahnutog i izdahnutog vazduha, i u tom pravcu proizišle su neke od empirijskih jednačina. Kvantitativna pro-cena mnogih faktora vezanih za prenos toplote konvekcijom, radijacijom i is-
<бГ)
paravanjem znoja bila je predmet istraživanja mnogih autora poslednjih de-cenija. Toplotni tok kondukcijom, kada je u pitanju sistem telo-odeća-okoli-na, ne uzima se direktno u proračun. Prisutan je prostor mikroklime ograni-čen odećom, što ima za posledicu da se prenos toplote kondukcijom može kvantitativno asimilirati u prenos toplote konvekcijom i radijacijom. Vrednosti za ukupnu metaboličku proizvodnju toplote variraju u prosečnoj populaciji od oko 1 W/kg u mirovanju do oko 10 W/kg tokom intenzivnog fizičkog napora, a tokom sportskih aktivnosti mogu biti znatno veće. Akumulacija toplote, ko-ja odražava i perifernu i unutrašnju telesnu temperaturu, javlja se tokom veli-kog fizičkog napora ili izloženosti toploj i vlažnoj sredini. Dugotrajna akumulacija toplote, u količini od oko 0,5 W/kg u periodu od 1 h do 2 h, dovodi do povećanja telesne temperature koje neke osobe nisu u stanju da tolerišu.
Toplotni stres se može javiti u kompenzovanom i nekompenzova-nom obliku. Sposobnost kompenzacije toplotnog stresa prevashodno je određena biofizičkim činiocima (uslovi spoljašnje sredine, odeća, intenzi-tet fizičkog napora), a umereno je i pod uticajem biološkog stanja (akli-matizacija na toplotu i hidracija).
Kompenzovani toplotni stres (KTS) javlja se kada je gubitak toplote u ravnoteži sa njenim stvaranjem, tako da se može dostići ravnotežno stanje (steady-state) unutrašnje temperature pri datoj fizičkoj aktivnosti. Obično je prisutan pri većini aktivnosti vezanih za realizaciju namenskih vojničkih zadataka.
Nekompenzovani toplotni stres (NKTS) javlja se kada zahtevi za odavanjem toplote ispravanjem znoja prevazilaze evaporativni kapacitet okoline. Tokom NKTS organizam ne može da postigne ravnotežno stanje unutrašnje temperature, tako da ona raste sve dok se ne dostigne fizio-loška granica i ne dođe do iscrpljenja (uslovi bitni za vojnu sredinu su mi-ran, vlagom zasićen vazduh i nepropusna odeća).
Fiziološki odgovori na toplotni stres
Homeostatski autonomni mehanizmi toplokrvnih bića, uključujući i ljude, održavaju telesnu temperaturu unutar uskog opsega. U literaturi se razlikuju pasivna hipertermija, kada je osnovni uzrok akumulacije toplote u organizmu visoka spoljašnja temperatura i aktivna hipertermija, koja najčešće pogađa mlađu radnu populaciju koja je izložena dugotrajnom fi-zičkom naporu u toploj sredini. Tipične žrtve ovog poremećaja su muš-karci, i to sportisti i vojnici. Za razvoj ovog oblika toplotne bolesti visoka spoljašnja temperatura nije najvažniji uslov, već kombinacija naporne fi-zičke aktivnosti, tople (i često vlažne) sredine i dehidracije. Fizički napor u toploj sredini predstavlja veliki izazov za termoregulaciju. Tokom dugo-trajne fizičke aktivnosti, 75% proizvedene energije je u obliku toplote koja se ne deponuje. Ostalih 25% može se iskoristiti za pokretanje tela. Kako raste intenzitet fizičke aktivnosti, raste i stepen stvaranja toplote.
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
Mehanizmi održanja unutrašnje temperature
Telesna temperatura je normalno regulisana unutar uskog opsega preko dva paralelna procesa: regulacije temperature ponašanjem (bihevi-oralno) i fiziološkom regulacijom. Bihevioralna termoregulacija uključuje voljno sklanjanje u hlad, usporavanje ili prekidanje fizičke aktivnosti i uklanjanje odeće ili opreme sa tela.
Fiziološka regulacija temperature odvija se pokretanjem odgovora oda-vanja toplote (znojenjem i povećanjem protoka krvi kroz kožu), a intenzitet tog odgovora srazmeran je povećanju unutrašnje temperature i izmeni temperature kože (topla koža povećava odgovor odavanja toplote). Odavanje telesne toplote provođenjem, strujanjem i zračenjem posredovano je prome-nom u protoku krvi kroz kožu. Odavanje toplote isparavanjem znoja prevas-hodno podrazumeva lučenje znoja. Ako telo počne da nagomilava toplotu, povećaće se kožna i/ili unutrašnja temperatura. Temperatura kože je viša u toploj sredini, dok je unutrašnja temperatura relativno stabilna unutar širokog opsega spoljašnje temperature. Zato, u uslovima veće spoljašnje temperature, toplotni gradijent između unutrašnjosti organizma i kože postaje manji, a protok krvi kroz kožu se povećava da bi se postiglo odavanje toplote koje traje sve dok se ponovo ne uspostavi toplotna ravnoteža, tako da unutrašnja temperatura prestane da raste. Ako spoljašnji uslovi i odeća ograniče odavanje toplote na vrednost koja je manja od stepena stvaranja toplote, pove-ćanje znojenja i protoka krvi kroz kožu neće uspostaviti toplotnu ravnotežu, već će samo povećati fiziološko opterećenje organizma. [6, 7]
Promene u kardiovaskularnom sistemu tokom toplotnog stresa
Kardiovaskularni odgovor na dejstvo toplote i fizičkog napora od ključnog je značaja za regulaciju temperature. Izuzev u patološkim stanji-ma i u slučaju prevladavanja toplotnog stresa, unutrašnja temperatura se održava konstantnom, i to pri širokom opsegu spoljašnjih uslova.
Protok krvi kroz kožu radi odavanja viška toplote može se povećati sa vrednosti od 0,2 l/min do 0,5 l/min u termoneutralnim uslovima, do preko 8 l/min tokom maksimalno podnošljivog toplotnog stresa, gde unutrašnja temperatura iznosi oko 39°C. Gusta mreža kapilara puni supkapilarni venski splet, venska zapremina raste, tako da se obezbeđuje veća razmena toplote sa okolinom.
Ispitanici
Ispitivanjem je bilo obuhvaćeno 10 muškaraca, starosti od 20 do 22 godi-ne, od kojih je svaki nosio četiri modela filtrirajućeg zaštitnog odela. Svaki ispi-tanik je pre početka ispitivanja detaljno upoznat sa planom ispitivanja i svojim učešćem, nakon čega je potpisao informisanu saglasnost. Svakom ispitaniku data su uputstva kojih treba da se pridržavaju do završetka ispitivanja, a koja se odnose na neunošenje lekova, vitaminskih preparata, kafe i sl.
<бГ)
Metode ispitivanja
Antropometrijska ispitivanja
Ispitivanje antropometrijskih karakteristika obuhvatilo je sledeća me-renja i izračunavanja:
- merenje telesne visine, cm,
- merenje telesne mase, kg,
- merenje debljine kožnih nabora na četiri tačke, mm,
- izračunavanje površine tela, m2,
- izračunavanje stepena uhranjenosti, i
- izračunavanje sastava telesne mase.
Merenja su vršena u stojećem položaju, bez odeće (u donjem vešu) i bez obuće. Telesna visina određivana je u stojećem stavu, pomoću pomičnog antropometra, a telesna masa pomoću elektronske vage Chyo MW 100K, sa preciznošću od 10 g. Debljina kožnih nabora merena je pomoću kalipera po John Bullu, sa pritiskom instrumenta na potkožno tkivo od 10 g/mm2. Merenje je vršeno prema metodi Durninga i Vomerslija i obuhvatilo je četiri tačke:
- biceps (na sredini prednje strane nadlaktice),
- triceps (na sredini zadnje strane nadlaktice),
- lopatica (ispod donjeg ugla scapulae), i
- bok (nabor na crista iliaka između karlične kosti i rebarnog luka).
Merenje je obavljala ista osoba, a konačna vrednost predstavlja
srednju vrednost dobijenu iz tri uzastopna merenja u istoj tački. Na osno-vu izmerenih vrednosti izračunati su sledeći pokazatelji:
- površina tela (m2) određivana je iz vrednosti telesne visine i mase, a prema Nomogramu za određivanje površine tela kod dece i odraslih, [8]
- indeks telesne mase (Body mass index - BMI) izražen je kao ko-ličnik izmerene telesne mase i kvadrata telesne visine (kg/m2),
- sadržaj masti u telu izračunat je iz zbira debljine kožnih nabora na četiri tačke i izražen kao procenat telesne mase, prema Tablici sadržaja masti u telu. Iz procentne vrednosti zatim je izračunat apsolutni sadržaj masti u telu (kg), kao i sadržaj bezmasne „mršave" telesne mase (Lean Body Mass - LBM).
Ergometrijska ispitivanja
Ergometrijske karakteristike, odnosno maksimalna potrošnja kiseoni-ka (VO2max) određivana je indirektno, preko pulsa, metodom progresivnog opterećenja po Brusu, uz korišćenje pokretne trake [9].
Ispitivanja termoregulacije
Ispitanici su podvrgnuti fizičkom naporu, a ispitivanja su sprovedena u klimatskoj komori u toploj sredini (30°C) i u terenskim uslovima sa svim ispitivanim modelima filtrirajućeg zaštitnog odela.
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
Ispitivanje mikroklimatskih uslova u klimatskoj komori
Metodologija ispitivanja u klimatskoj komori podrazumevala je konti-nuirano merenje mikroklimatskih uslova. Na aparatu je očitavana tempe-ratura suvog, vlažnog i globus termometra (°C), relativna vlažnost vazdu-ha (%) i indeks toplotnog opterećenja po sledećoj formuli:
WBGT = 0,7 tv + 0,2 tg + 0,1 ts (2)
gde su:
tv - temperatura vlažnog termometra, tg - temperatura globusa, a
ts - temperatura suvog termometra. Ispitivanje mikroklimatskih uslova vr-šeno je pre početka svakog testa toplotnog opterećenja.
Termoregulacija je ispitana izračunavanjem srednje temperature iz zbira kože temperatura dobijenog merenjem sa četiri tačke na koži termoelementi-ma; ovo merenje je bilo kontinuirano. Merenje unutrašnje temperature (Ts), merene sa bubne opne, bilo je diskontinuirano, a sprovedeno je uvođenjem sonde u ušni kanal na svakih 5 minuta. Količina znoja izračunata je iz razlike telesne mase (TM) pre i posle fizičkog napora. Svakom ispitaniku kontinuirano je praćena srčana frekvenca. Simulacija različitog intenziteta rada ispitanika, koji odgovara vršenju namenskih zadataka, postignuta je hodanjem na pokret-noj traci u klimatskoj komori (slika 2). Brzina hoda na traci iznosila je 5 km/h.
Sl. 2 - Rad ispitanika u klimatskoj komori
Pre početka rada ispitanicima su saopštene određene mere bezbed-nosti i uslovi rada u klimatskoj komori.4
4 U eksperimentima je bilo predviđeno da se ispitivanje prekine ukoliko dođe do dekompenzacije termoregulacije, odnosno kada Ts pređe 39,5°C, ili kad frekvenca srčanog rada pređe 190/min.
Merenje temperature kože
Srednja temperature kože izračunata je iz zbira temperatura dobije-nog merenjem sa četiri tačke na koži, prema ISO standardu [10]. Ovi ter-moelementi imaju nizak toplotni kapacitet i veoma brz odgovor. Merenje je vršeno na sledeće četiri tačke:
- vrat - sredina korena vrata pozadi - koeficijent 0,28;
- desna lopatica - sredina lopatice - koeficijent 0,2;
- leva ruka - sredina nadlanice - koeficijent 0,16;
- desna cevanica - sredina potkolenice napred - koeficijent 0,28.
Merenje je bilo kontinuirano, a rezultati su očitavani na svakih 5 min.
Svaka izmerena vrednost je pomnožena odgovarajućim koeficijentom, nakon čega su te četiri dobijene vrednosti sabrane, što predstavlja vred-nost srednje temperature kože tela u tom momentu.
Merenje timpanične temperature
Unutrašnja temperatura tela (core temperature - Ts) merena je sa bub-ne opne, diskontinuirano, istim aparatom, ali pomoću posebnog termoele-menta (sa bržim odgovorom). Ispitanicima je prethodno urađen otoskopski pregled radi utvrđivanja stanja bubne opne i zidova ušnog kanala, kao i eventualnog uklanjanja ušne masti. Termoelemenat je uveden u ušni kanal i plasiran što je moguće bliže bubnoj opni. Momenat kontakta termoelementa i bubne opne lako je prepoznavan po umereno bolnoj senzaciji ispitanika.
Merenje srčane frekvence
Rad srca praćen je kontinuirano, instrumentom Biotel 33. Elektrode su plasirane na grudni koš ispitanika i tako slale elektrokardiografski signal telemetrijskim putem.
Izračunavanje intenziteta znojenja
Intenzitet znojenja (Sweat rate - SwR) izračunat je iz razlike u tele-snoj masi pre i posle izlaganja toplotnom stresu, korigovanoj za unos vo-de i izlučivanje urina u tom periodu. Izražen je kao izgubljena masa po je-dinici površine tela za sat vremena (g/m2/h).
Subjektivna ocena toplotnog stanja
Za subjektivnu ocenu toplotnog stanja (komfora) korišćena je Mekgi-nisova toplotna skala. Anketiranje ispitanika sprovođeno je tako što je is-pitanik, na tabeli koju je prezentovao ispitivač, svakih 5 minuta pokazivao redni broj koji odgovara njegovom subjektivnom osećaju toplotnog komfora. Nakon realizacije svakog eksperimenta (90 minuta) ispitanici su
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
ocenjivali komfor svakog modela zaštitnog filtrirajućeg odela, radi ustano-vljavanja razlika u masi, udobnosti, pokretljivosti, elastičnosti i količini ap-sorbovanog znoja i nastalih promena.
Neuropsihološka ispitivanja
Ova ispitivanja imala su za cilj merenje brzine reakcije pre i posle iz-vođenja određenih aktivnosti ispitanika. Ispitivano je vreme izborne reakcije na auditivne i vizuelne draži pre i nakon rada u klimatskoj komori, a pri nošenju četiri vrste odela. U te svrhe korišćen je reakciometar - kro-noskop koji je bio postavljen u klimatskoj komori. Neposredno po završet-ku eksperimenta, tj. po silasku ispitanika sa trake (nakon 90 minuta ho-da), ova ispitivanja su ponavljana, kako bi se ustanovile eventualne razli-ke u reagovanju ispitanika pre i posle eksperimenta.
Rezultati ispitivanja
Antropometrijske karakteristike
Tabela 1
Izračunate vrednosti antropometrijskih pokazatelja ispitanika
Antropometrijski pokazatelji Izračunate vrednosti
Površina tela (m2) X 1,79
SD 0,12
min. 1,65
maks. 2,07
Indeks telesne mase, BMI (kg/m2) X 22,36
SD 2,06
min. 18,8
maks. 26,2
Telesna mast, F (%) X 15,6
SD 4,29
min 9
max 22,5
Sadržaj bezmasne telesne mase, LBM (kg) X 55,25
SD 4,46
min. 51,7
maks. 65,4
Ergometrijske karakteristike
Pokazatelj ergometrijskih karakteristika ispitanika predstavlja maksimal-na potrošnja kiseonika (VO2max), izražena u mililitrima kiseonika po kilogramu telesne mase u toku jednog minuta. Da bi se izbegao uticaj sadržaja telesne
masti, maksimalna potrošnja kiseonika je, takođe, izražena u mililitrima po ki-logramu bezmasne „mršave" mase u toku jednog minuta (VO2max/LBM). Vred-nosti ergometrijskih pokazatelja ispitanika prikazane su u tabeli 2.
Vrednosti ergometrijskih pokazatelja ispitanika
Tabela 2
Ergometrijski pokazatelji Izračunate vrednosti
VO2max (ml/kg/min) X 49,67
SD 6,45
min. 44,2
maks. 57,6
VO2 max/ LBM (ml/kg/min) X 62,98
SD 10,81
min. 50,96
maks. 82,65
Ispitivanje termoregulacije
Razlike u srednjoj temperaturi kože tokom eksperimenta prikazane su na slici 3.
-A-M2PUR
-Ф- MOO
----Poly. (M1)
----Poly. (M2PUR)
----Poly. (M2)
----Poly. (MOO)
Vreme (min)
Slika 3 - Srednja temperatura kože tokom eksperimenta
Za ocenjivanje fiziološke podobnosti vršeno je međusobno poređe-nje modela filtrirajućeg zaštitnog odela i zaključeno je sledeće:
- najveće statistički značajne razlike (r<0,05) ustanovljene su pri ko-rišćenju odela M00, a poređenjem sa M1;
C«L>
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
- pri korišćenju M2 uočljive su statistički značajne razlike do 55. mi-nuta eksperimentalnog rada, nakon čega je nastupio period njihovog smanjenja i normalizacije;
- pri korišćenju M2PUP statistički značajne razlike javljale su se jedi-no tokom prvih 10 minuta eksperimentalnog rada, nakon čega je konsta-tovan opšti trend njihovog smanjenja, tako da su ova dva modela dosta sličnih termoregulacijskih karakteristika, tj. poseduju loše termoregulacij-ske osobine.
Realizovan je i statistički test ANOVA. Konstatovane su značajne razlike pri nivou verovatnoće r < 0,05 za modele M1 i M00. Zaključak ANOVA testa jeste da na nivou verovatnoće r < 0,05 postoje značajne razlike jedino između modela M1 i M00 po pitanju temperature kože. Razlike u timpaničnoj temperaturi tokom eksperimenta prikazane su na slici 4.
—♦— M1 -■—M2
—•—M2PUR -.-MOO
----Poly. (M1)
----Poly. (M2PUR)
----Poly. (MOO)
Vreme (min)
Slika 4 - Timpanična (unutrašnja) temperatura tokom eksperimenta
Poređenjem razlika u timpaničnoj temperaturi ispitanika pri korišće-nju različitih modela filtrirajućih zaštitnih odela ustanovljene su razlike identične onima koje su se javile pri ispitivanju temperature kože (između modela M1 i M00).
Izračunavanjem intenziteta znojenja ispitanika pri radu u klimatskoj komori na temperaturi od 30°C (slika 5) zaključeno je da je znojenje naj-intenzivnije u uslovima kada su ispitanici nosili model M2PUP. To je pot-puno opravdano sa stanovišta njegovog tehničko-tehnološkog rešenja, imajući u vidu da se u unutrašnjem sloju nalazi poliuretanska pena (PUP) koja, ipak, predstavlja odgovarajuću barijeru prenosu telesne toplote.
<бТ)
Slika 5- Intenzitet znojenja tokom eksperimenta
Model M2PUP omogućio je intenzitet znojenja od 0,37 L/m2/h, što je neznatno više i od modela M1. Razlika je izraženija ukoliko se izvrši pore-đenje sa modelom M2, a najveća je u poređenju sa modelom M00 («11%). Ukupni rang filtrirajućih zaštitnih odela po pitanju intenziteta znojenja je sledeći (od najmanjeg znojenja ka najvećem): M00, M2, M1, M2PUP.
Zaključak
U ovom radu su prikazani rezultati ispitivanja fiziološke podobnosti četiri modela OFZ. Na osnovu prezentovanih rezultata moguće je zaklju-čiti da je model M00 pokazao najbolje karakteristike kvaliteta po pitanju svih ispitivanih karakteristika.
Literatura
[1] Machperson R. K.: The assesment of the thermal enviroment, Brit. J. In-dustr. Med., 1962.
[2] Breckenridge J. R., Woodcock A. H.: Effects of wind on insulation of arctic clothing, Report No. 164, Environ. Prot. Sec. Quartermaster, Clim. Res. Lab., Lawrence, Massachusetts, 1950.
[3] Lind A. R., Physiological effects of continous intermittent work in the heat, J. Appl. Physiol., 57-60, 1963.
[4] Blockley W. V., Mitchell M. B., Streudwick P. H: Physiological And psychological effects of over loading fall out shelters, Final report, Contract No. OCD-OS-62-137, Office and civil defense, 1963.
[5] Larose P.: Thermal resistance of clothing with special reference to the protection given by coverall fabrica of various permeabilities. Can. J. Res, Sect. A, 169-190, 1947.
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4 / 08
