CC BY
10
К ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ РАБОЧЕГО КРЕСЛА ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТА
Кандидат медицинских наук С. А. Гозулов, кандидат медицинских наук
Г. Г. Мусалов
Вопрос о рациональном размещении тела человека в рабочем кресле неоднократно возникал перед гигиенистами в связи с оценкой рабочих мест водителей автомобильного, железнодорожного и авиационного транспорта. Решение этого вопроса имеет существенное значение и для ряда других профессий, когда человеку приходится работать длительное время, не вставая с кресла. Рациональная рабочая поза, как было показано в работе Я. А. Шейдина и О. С. Ильиной (1938), не только обеспечивает экономное и точное выполнение движений, но и отодвигает момент наступающего при этом утомления.
Поза сидящего в кресле человека в основном определяется углом наклона спинки назад. В зависимости от этого создается различная степень нагрузки на опорные поверхности спины и таза и развивается различное тоническое напряжение мышц шеи, спины, живота, грудной клетки и нижних конечностей. Длительное статическое напряжение различных групп мышц приводит к их утомлению и тем самым сказывается на степени общего утомления человека, отрицательно влияет на его работоспособность.
На значение угла наклона спинки кресла для рабочей позы летчика впервые обратил внимание Н. М. Добротворский (1930). Им было рекомендовано положение спинки кресла, откинутое назад на угол до 25° от вертикальной оси. Расположение рабочего кресла для работников ряда других профессий было установлено эмпирически без достаточных экспериментальных обоснований.
Целью настоящего исследования являлось определение такого угла наклона кресла назад, при котором длительное пребывание человека в вынужденной позе в кресле вызывало бы у него менее выраженное утомление. Для решения этой задачи необходимо было сравнительно оценить степень развивающегося утомления при различных углах наклона кресла. На основе более 300 наблюдений, в которых исследовалось распределение силы веса и давления тела человека на поверхность сиденья и спинки кресла при различных углах его наклона назад, были выбраны следующие четыре угла:
1) минимальный угол, при котором возникает полная пассивная опора тела человека на спинку креска. В среднем этот угол равен 33°;
2) угол равновесия, при котором моменты сил, действующих на сиденье и спинку кресла, равны. В среднем этот угол составляет 37—40°,
3) угол равных сил, при котором наступает равенство нормальных составляющих силы веса, действующих на сиденье и спинку кресла. В среднем этот угол равен 43—45°;
4) угол равных давлений, при котором среднее давление тела человека на опорную поверхность сиденья и спинки кресла становится одинаковым. В среднем этот угол имеет широкий диапазон — от 50 до 62°, что связано с эффективной площадью опоры, зависящей от положения ног (вытянутые ноги, согнутые в коленях и пр.) и профиля поверхности сидения.
На основе этих предварительных исследований, позволивших дать качественную и количественную характеристику углам наклона кресла, были выбраны шесть различных углов: 25, 33. 40, 45, 50 и 62°, с которыми и проводились исследования условий длительного пребывания человека в кресле.
Исследования ставились на макете типового кресла, имевшего мягкие покрытия. Угол между поверхностями сиденья и спинки кресла составлял 100° и во всех случаях оставался неизмененным. Всего было проведено 38 исследований с участием 10 человек.
Основное внимание уделялось оценке развивающегося утомления в связи с длительным пребыванием в кресле в условиях ограниченной яодвижности (на протяжении всего исследования наблюдаемым не разрешалось отклоняться от спинки кресла или приподниматься с сиденья). После краткого врачебного осмотра исследуемый садился в кресло. В начале наблюдения и затем через каждые 2—3 часа регистрировали следующие показатели (время отсчитывалось по секундомеру):
а) величину максимального мышечного усилия и время статического напряжения мышц кисти правой руки (исследуемому предлагалось сжимать правой кистью грушу ртутного динамометра и удерживать уровень ртути на заданной отметке, соответствующей 70% максимальной силы кисти);
б) время статического напряжения мышц вытянутой вперед левой руки при удерживании груза 1,7 кг;
в) время задержки дыхания при пробе на выносливость су-образ-иым манометром (удержание при выдохе уровня ртути в манометре на заданной отметке);
г) количество движений за каждый час пребывания в кресле, для чего в специальной таблице условно отмечали все произвольные и непроизвольные движения при непрерывном наблюдении за исследуемым.
Кроме того, периодически в течение наблюдения исследуемый в произвольной форме вел запись о своем самочувствии, отмечая появление болей, неудобства позы, наступающее утомление и т. д.
В первой серии исследований с углом наклона кресла назад на 25 и 83° было проведено 15 исследований с участием 10 человек. Исследования с углом наклона кресла назад на 25° служили в известной мере контролем при сравнительном анализе результатов последующих серий исследований.
Применение функциональной пробы с у-образным манометром показало, что во всех случаях при углах наклона кресла на 25 и 33° к концу пребывания в кресле (т. е. через 10—12 часов) имеется уменьшение времени задержки дыхания в среднем на 10—15 секунд. Выраженное уменьшение времени, как правило, наступает уже после 4—6 часов пребывания в кресле. Во всех исследованиях также уменьшалось время статического напряжения мышц, при этом максимальная сила кисти руки не изменялась. У отдельных лиц при угле наклона кресла на 33° можно было отметить улучшение способности развивать статическое мышечное напряжение. В среднем для всех исследуемых способность удерживать груз на вытянутой руке (рис. 1, А) на протяжении всего исследования при угле наклона кресла на 33° падает в меньшей степени, чем за такое же время с углом наклона кресла на 25° (рис. 1, Б).
Одним из проявлений утомления, связанного со статическим напряжением мышц, определяющих позу, является двигательная активность, посредством которой организм противодействует статическому утомлению. При наклоне кресла на 33° количество движений неуклонно нарастало в течение 9 часов, тогда как с углом наклона на 25° нарастание продолжалось только до 4—6 часов непрерывного пребывания в кресле (рис. 2). К концу срока пребывания в кресле, когда углубляется утомление, наблюдается выраженное уменьшение количества движении. Оно наступало на 10—12- мчасу при угле наклона на 33°, а при 25е—на 7—9-м часу. Если исходить из положения, что уменьшение двигательной активности при длительном пребывании в кресле характеризует более глубокую фазу развивающегося утомления, то следует признать, что увеличение угла наклона кресла с 25 до 33° положительно влияет на
условия длительного пребывания человека в кресле. Все лица, сидевшие
в кресле с наклоном его назад на угол 33°, отмечали, что сидеть в нем длительное время более удобно.
Во второй серии наблюдений исследовали vcлoвия длительного пребывания человека в кресле с наклоном на 40, 45, 50 и 62*. Всего в этой серии проведено 18 исследований с участием 9 человек.
В исследованиях с углом наклона кресла на 62° было установлено, что сидеть длительно в нем крайне неудобно. Уже через 1 '/г—2 часа
150-
"—V к, /зо-
•
§> пи-
V»
С!
Ч яи-
*
55-
4
*5-
35-
✓ А
•-•<25°
.----.<33-
Ли чмез
г * б ! ю
часа часа часа} часов часа/
Рис. !. Изменение времени статического напряжения
мышц при заданной величине усилия в зависимости от угла наклона кресла.
А — при удерживании груза на вытянутой руке; Б — при сжимании груши динамометра.
50 40-
I
I §
30 \ 70
П-8
—I-1-1-1-1-Т-1
НЩ-З'М На1-6--м На 7-3'» На10-12--м чес// часу часу часу
- Ори наклоне на 25"
-----/Три наклоне на 33°
Рис. 2. Изменение количества движений при двух различных углах наклона кресла.
непрерывного пребывания в кресле возникали боли по всей спине, которые со временем усиливались, делая 9-часовое пребывание крайне тяжелым. При остальных углах наклона кресла в этой серии экспериментов было отмечено, что угол наклона в 40 и 45° имеет известные преимущества не только по сравнению с углом наклона на 50 или 62°, но и с углами, равными 25 и 33°.
Функциональная нагрузка с задержкой дыхания при пробе с у-об-разным манометром переносится человеком хуже после того, как он просидит 9—12 часов в кресле, отклоненном назад на 25 и 33°. С увеличением угла наклона выносливость к данной пробе повышается. Причина такого изменения, по-видимому, в утомлении дыхательной мускулатуры, которая выполняет в какой-то мере и статистическую работу, фиксируя положение грудной клетки.
Исследования статического напряжения мышц при сжимании груши ртутного динамометра и удерживании груза на вытянутой руке показывают (табл. 1), что сокращение времени статического напряжения мышц и, следовательно, степени утомления после 10-часового пребывания в кресле меньше всего выражено при углах наклона его на 40 или 45°.
Сравнивая двигательную активность в среднем у всех лиц за каждые 3 часа непрерывного пребывания в кресле, можно отметить выраженное различие в количестве движений за первые 3—6 часов в зависимости от угла наклона кресла (табл. 2); наименьшее количество дви-
жений в это время наблюдается при углах, равных 40 и 45°. К концу непрерывного пребывания в кресле, когда нарастает общее утомление, различия в показателях при разных углах наклона сглаживаются.
Оценивая, насколько удобно сидеть в кресле при углах наклона его на 40, 45 и 50°, все исследуемые отмечали, что угол наклона кресла на 50® менее удобен; четкого разграничения в оценке углов наклона на 40 и 45° по субъективным показателям не получено. Хотя интенсивность болевых ощущений при углах в 40 и 45° в общем значительно меньше, время появления болевых и других неприятных ощущений примерно то же, что и при других углах наклона кресла. На это обстоятельство необходимо обратить особое внимание. Всякое длительное неподвижное положение тела будет вызывать статическое перенапряжение определенных групп мышц. Последнее сопровождается сначала чувством утомле-ления, затем болезненностью и к 10—12 часам тянущей, тупой болью.
Таблица 1 Таблица 2
Угол наклона кре- Время статического напряжения мышц (в секундах) Угол на- Количество движений при непрерывном пребывании в кресле
кксти вытянуто* руки клона кресла на 1—3-й на на
сла часу 4—6-м 7-9-1»
до через через 10 часов до через через 10 часов часу часу
работы 6 часов работы 6 часов
25° 29 44 37
40° 56 50 45 151 132 121 33° 25 36 40
45* 60 52 48 168 123 116 40° 19 31 33
50° 53 36 30 147 106 92 45* 18 31 33
62* 52 35 27 — — — 50° 23 34 29
Статическое перенапряжение мышц возникает не только тогда, когда человек длительно сидит в рабочем кресле, но и когда он при этом выполняет однообразную работу. В этом случае, как хорошо известно из практики, жалобы на утомление относятся не к активно работающим мышцам, а к тем, которые фиксируют положение тела, следовательно, находятся в статическом напряжении. Учитывая это обстоятельство, мы провели исследования, в которых также оценивали статическую работоспособность отдельных групп мышц с той лишь разницей, что угол наклона кресла периодически изменялся. Исследования продолжали 7Vs часов, при этим через каждые 1 '/г часа угол наклона кресла изменялся в следующей последовательности: 25, 50, 33, 45, 40°. Во всех этих случаях утомление, насколько можно судить о нем по изменению времени статического напряжения мышц, было значительно меньше, сказываясь на данном показателе лишь к концу пребывания в кресле (рис. 3). Таким образом, периодическое изменение положения кресла способствует сохранению мышечной работоспособности. Как видно из рис. 3, время статического напряжения мышц не только не уменьшается, но и оказывается значительно выше исходного для каждого отрезка времени по сравнению с показателями, когда исследуемый сидит в неподвижном кресле. Необходимо также отметить, что отзывы лиц, просидевших с изменяющимся через каждые 1 '/г часа углом наклона, были во всех случаях положительными-
Полученные результаты позволяют оценить значение наклона кресла назад для создания оптимальных условий размещения человека в кресле. По-видимому, угол наклона кресла назад в среднем на 33° оказывается для большинства лиц достаточным, чтобы разгрузить мышцы спины и грудной клетки, поддерживающие ее в вертикальном положе-
нии, когда человек продолжительно работает, сидя в обычном кресле. Однако и в таком положении, как показывают пробы на выносливость, работа мышц, определяющих позу, оказывается все еще значительной, в результате чего статическая работоспособность мышц систематически снижается в течение всего времени, пока человек сидит в кресле. Увеличение угла наклона кресла до 40—45° создает более благоприятные условия для длительного пребывания в нем человека в относительно неподвижной позе. С этой точки зрения угол наклона на 40—45° является оптимальным углом наклона кресла. Дальнейшее увеличение угла наклона кресла заметно ухудшает условия длительного пребывания в нем человека. Угол наклона кресла, при котором создается равенство давлений тела на сидение и спинку кресла (порядка 60°), оказывается совершенно непригодным для этих целей. Связано это, по-видимому, с тем, что человек, сидя в кресле, никогда не находится в полностью расслабленном положении, а неизбежные движения глазами, головой и необычное положение тела при таком наклоне вызывают усиленное тоническое напряжение различных групп мышц, что и приводит более быстро к утомлению.
Существенное значение имеет (как становится очевидным из полученных результатов) распределение действия силы веса на область сидения и спинки кресла. Нетрудно понять, что именно величиной моментов сил определяется степень мышечных усилий (и тонических напряжений), обеспечивающих взаимное расположение сопряженных частей тела, находящегося в какой-то определенной позе. Такое равенство в распределении действующих сил обеспечивается при угле наклона кресла на 40—45°. По-видимому, оптимальное значение этого угла для большинства лиц будет находиться ближе к углу в 40°. Однако и такой угол наклона при значительном увеличении времени пребывания в кресле не избавляет от развивающегося утомления. Возникшую трудность отчасти разрешает периодическое изменение угла наклона кресла от 15—25 до 45—50°. Таким способом можно в известной мере достигнуть меньшего утомления на протяжении 6—10 часов пребывания в кресле и сохранить мышечную работоспособность на неизмененном уровне.
Выбор угла наклона кресла должен быть сделан в зависимости от назначения данного кресла. В отрыве от такой конкретной цели в при-
Рис. 3. Изменение времени статического напряжения мышц кисти (А) и вытянутой руки (Б). I — при периодическом изменении угла: 2 — среднее для всех постоянных углов: 3 — случаи с наименьшим изменением времени при постоянном угле наклона кресла.
менении рабочего кресла и не существует одного оптимального угла наклона кресла. Для условий непрерывной работы в кресле в течение 6—8 часов, по-видимому, наиболее подходящим окажется угол наклона кресла на 33°. Для условий отдыха человека, вынужденного длительно оставаться в кресле в относительно вынужденной позе (например, в пути на транспорте) целесообразнее всего применять кресло с углом наклона на 40—45°. И, наконец, для работы и отдыха в кресле, когда в нем необходимо находиться более 6—8 часов, по-видимому, целесообразно иметь кресло с изменяющимся углом его наклона от 25 до 45° по желанию сидящего в нем человека. Для получения положительного эффекта от такого изменения последнее не должно быть меньше 10—15е при всякой перемене наклона.
Определением оптимальной величины угла наклона кресла не исчерпывается, конечно, вся проблема необходимых условий для уменьшения утомления человека, сидящего в рабочем кресле длительное время. Должны быть разрешены при этом и такие важные вопросы, как профиль опорной поверхности, эластичность покрытий, наличие специальных упоров для размещения ног и рук, расположение заголовников, улучшение вибропоглощающих свойств кресла и ряд других вопросов, которые могут возникнуть для конкретных условий применения того или иного кресла.
ЛИТЕРАТУРА
Добротворский Н. М. Летный труд. М., 19Z0.— Шей дин Я- А. Поза и работа. Л., 1938.
Поступил* 14/VII 1958 F.
HYGIENIC FEATURES OF THE DRIVER S SEAT IN TRANSPORT
S. A. Gozulov, candidate of medical sciences G. G. Musalov, candidate of medical
sciences
This investigation was aimed at determining the optimum conditions for a prolonged slav in thp same posture in a seat and at elaborating measures to relieve the fatique developing during such work. The results obtained showed that to perform continuous work in a sitting position for 6—8 hours the most appropriate tilt of the seat should comprise 33°. To work and rest in the same posture for over 6—8 hours it is preferable to have an adjustable seat with its tilt varying from 25° to 45° at the desire of the person seated, with the angle of the tilt to be changed by not less than 10—15° at a time.
it
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗМЕРОВ СЛЕСАРНОГО ИНСТРУМЕНТАРИЯ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ 5—7-х КЛАССОВ
Старший научный сотрудник Г. П. Сальникова, младший научный сотрудник Л. Е. Любомирский
Из Научно-исследовательского института физического воспитания и школьной гигиены Академии педагогических наук РСФСР
Задача работы состояла в гигиеническом обосновании размеров инструментария, наиболее часто употребляемого учащимися 5—7-х классов при работе в слесарной мастерской. На основании изучения действующей программы и хронометража занятий учащихся в слесарной мастерской было установлено, что примерно 40% всего рабочего времени приходится на опиловку заготовок плоским драчевым напильником. Так, из 7 занятий, во время которых учащиеся изготовляли боек молотка, 4 ушло на опиловку заготовок драчевым напильником.
