Physiological impact on firefighters wearing special garments during operations Текст научной статьи по специальности «Прочие медицинские науки»

D01:10.12845/bitp.38.2.2015.5

ml. kpt. dr Tomasz W^sierski1

ml. bryg. mgr inz. Przemyslaw Kowalczyk1

Przyjfty/Accepted/Принята: 10.10.2014; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: 15.05.2015; Opublikowany/Published/Опубликована: 30.06.2015;

Koszt fizjologiczny pracy strazaka w ubraniu specjalnym2

Physiological Impact on Firefighters Wearing Special Garments During Operations Физиологическая нагрузка при работе пожарного в специальной одежде

ABSTRAKT

Cel: Celem artykulu jest okreslenie wplywu ubrania specjalnego na obci^zenie strazaka w trakcie prowadzenia dzialan ratowniczych. Projekt i metody: W artykule przedstawiono wyniki badan wykonanych za pomoc^ ergospirometru Start 2000M. Badaniu poddano ratownika w wieku srednim, o przeci^tnej budowie ciala (179 cm, 92 kg, 36 lat), powtarzaj^c pomiar pi^ciokrotnie. Kazde badanie bylo wykonane na czczo, w róznych dniach, w pomieszczeniu zamkni^tym o stabilnych warunkach temperaturowych oraz wilgotnosci (21-22°C, wilgotnosc wzgl^dna 33-41%). Uzyte w badaniach czterowarstwowe strazackie ubranie specjalne spelnialo wymagania normy PN-EN 469:2008. Masa ubrania w przeliczeniu na jednostkf powierzchni wynosila 620 g/m2. Wyniki zostaly odniesione do warunków pracy w stroju sportowym, które uznano za niepowoduj^ce obci^zenia termicznego i daj^ce mozliwie najwyzszy komfort. Badania po-równawcze wykonano w trakcie obci^zenia prac^ polegaj^c^ na stalym 10-minutowym szybkim marszu (v = 7 km/h) poprzedzonym czterominutowym okresem spoczynkowym. W toku badan rejestracji i analizie poddano takie parametry jak cz^stosc skurczów serca (HR), wentylacja minutowa pluc (VE), zuzycie tlenu na kilogram masy ciala (VM), cz^stosc oddechu (BF).

Wyniki: Wszystkie badane parametry wskazaly wzrost obci^zenia prac^ w ubraniu specjalnym w odniesieniu do ubrania sportowego. Ponadto wszystkie zakresy analityczne poza cz^stosci^ oddechow^ podczas pracy w obci^zeniu dla ubrania specjalnego (VBF = 21,7%) charakteryzowaly si§ wspólczynnikiem zmiennosci ponizej 20%, a zatem oznaczaly niskie zróznicowanie cechy. Potwierdzaj^ to rów-niez niskie wartosci niepewnosci pomiarowych, które poza BF s^ nizsze od 5%. Zaden z przedzialów ufnosci dla a = 0,1 nie zaz^bial si§, a kryterium porównawcze w kazdym z przypadków spelnialo zaleznosc |X2 - Xj > AXj + AX2. Zatem wartosci parametrów w ubraniu specjalnym mozna uznac za istotnie wyzsze od parametrów w stroju sportowym z prawdopodobienstwem równym 90%. Wnioski: Róznica parametrów mierzonych pomi^dzy strojem sportowym a ubraniem specjalnym jest duza i wynosila co najmniej 16,7% (VM ), osi^gaj^c w przypadku BF az 51%. Jako pomiar analizowany przyj^to pomiar b^d^cy median^ badanej serii pomiarowej odpowiednio dla ubrania specjalnego oraz stroju sportowego. Tak znaczne róznice wskazuj^ koniecznosc podj^cia kroków maj^cych na celu skonstruowanie ubran specjalnych powoduj^cych mniejsze obci^zenie organizmu. Dane literaturowe wskazuj^, iz sam aspekt psychologiczny prowadzenia dzialan (np. przyst^pienie do ataku na pozar) powoduje wzrost HR do 71% osobniczego HR oraz VE do ~56 dm3/min, co pokazuje koniecznosc ograniczenia innych czynników stresu - jednym z nich moze byc zbyt niski komfort pracy w ubraniu specjalnym.

Slowa kluczowe: badania ergospirometryczne, obci^zenie strazaka, zuzycie tlenu, wentylacja, rytm serca Typ artykulu: doniesienie wst^pne (komunikat z badan)

ABSTRACT

Aim: The purpose of this article is to determine the demands placed on a firefighter as a result of wearing special garments during rescue operations.

Design and Methods: The article presents results from research performed with the aid of ergo-spirometer Start 2000M. A middle aged firefighter, of average physical build (36 years of age, 179 cm high, 92 kg weight) was exposed to research tests which were repeated five times. Each test was performed after fasting, on different days in an enclosed space with stable temperature conditions and humidity (temperature in the range 21-22°C and relative humidity 33-34%). The mass of the garment was calculated at 620 g/m2. Results were compared with performance where sport attire was worn. It was assumed that wearing sportswear precluded generation of heat and probably afforded maximum comfort. Comparative tests were performed for constant workload sessions consisting of a 10-minute quick march

Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej, Warszawa / Main School of Fire Service, Warsaw, Poland; wesierskitomasz@poczta.onet.pl; Autorzy wniesli jednakowy wklad merytoryczny w powstanie artykulu / The authors contributed equally to this article;

D01:10.12845/bitp.38.2.2015.5

(v = 7 km/h), preceded by a four minute rest period. During the course of research, parameters such as the heart rate (HR), lung ventilation per minute (VE), oxygen consumption for every kilogram of body weight (VMO2) and breathing rate (BF) were recorded and analyzed. Results: All tested parameters revealed a higher workload during tests, when the special garment was worn compared with sportswear. Additionally, all analysed parameters whilst attired in the special garment, apart from breathing frequency (VBF = 21.7%) were characterized by a variation coefficient of less than 20% (low population differential). This is confirmed by low uncertainty values, which are, apart from BF, lower than 5%. None of the confidence intervals for a = 0.1 overlapped, and the comparative criterion for each of the cases fulfilled the dependence |X2 - X1| > AX1 + AX2. Thus, parameter values for a special garment are significantly higher than parameters for sportswear with a probability of 90%.

Conclusions: The difference between measured parameters for sportswear and specialist garment is large, at least 16.7% (VMO2) and in the case of BF rising to 51%. The median of all measurements obtained during experiments, for conditions involving specialist attire and sportswear, was exposed to analysis. Such significant differences indicate a need for steps to manufacture special garments, which cause less stress on the body. Data contained in literature reveals that the psychological aspect alone, of performing operational activities (eg. initial approach to attack the fire) causes an increase in HR to 71% of an individual's maximum heart rate and VE up to ~56 dm3/min. This indicates a need to minimise the influence of other stress factors, one of which may be relatively low comfort at work whilst wearing a special garment.

Keywords: ergo-spirometry, fireman workload, oxygen consumption, ventilation, heart frequency Type of article: short scientific report

АННОТАЦИЯ

Цель: Целью статьи является определение влияния специальной одежды на степень физической нагрузки пожарного во время проведения спасательных действий.

Проект и методы: В статье были представлены результаты исследований, проведенных при помощи эргоспирометра Start 2000M. В исследовании приняли участие спасатели среднего возраста типичного телосложения (179 см, 92 кг, 36 лет). Измерение было проведено пять раз. Каждое исследование проводилось натощак, в разные дни недели, в закрытом помещении со стабильными условиями температуры и влажности (21-22°C, относительная влажность 33-41%). Используемая для исследований четырёхслойная пожарная одежда отвечала требованиям стандарта PN-EN 469:2008. Её вес на единицу поверхности составлял 620 г/м2. Результаты сравнили с условиям работы в спортивной одежде, которая, как принято считать, не вызывает термической нагрузки и обеспечивает максимально возможный комфорт. Сличительные исследования были осуществлены во время (рабочей) нагрузки, которая заключалась в постоянной 10-минутной быстрой ходьбе (v = 7 км/ч), которой предшествовал четырёхминутный отдых. В ходе исследований были зарегистрированы и проанализованы такие параметры как: частота сокращения сердца (HR), минутная вентиляция легких (VE), потребление кислорода на килограмм массы тела (VMO2) и частота дыхания (BF).

Результаты: Все измеряемые параметры указывали на увеличение рабочей нагрузки в случае её выполнения в специальной одежде по сравнению с работой в спортивной одежде. Кроме того, все аналитические характеристики, кроме частоты дыхания во время работы с нагрузкой, связанной с использованием специальной одежды (VBF = 21,7%), характеризовались коэффициентом изменчивости (вариации) ниже 20%, поэтому показывали низкое различие результатов. Данный факт подтверждает также низкий уровень погрешности измерения, который, за исключением BF, есть ниже 5%. Ни один из доверительных интервалов для a = 0,1 не входил друг на друга, а сравнительный критерий в каждом случае отвечал зависимости |X2 - X1| > AXj + AX2. Поэтому значения параметров в специальной одежде можно считать существенно высшими от параметров работы в спортивной одежде с вероятностью равной 90%.

Выводы: Разница параметров, измеряемых между спортивной и специальной одеждами, высока и составляет как минимум 16,7% (VMO2), достигая в случае BF почти 51%. В качестве анализируемой величины измерения принято значение, являющееся медианой исследуемой серии измерений соответственно для спортивной и специальной одежды. Такие значительные различия указывают на необходимость принятия мер, направленных на создание специальной одежды, создавшую более низкую нагрузку на организм. Литературные данные указывают, что сам психологический аспект проведения действий (например борьба с пожаром) приводит к повышению HR до 71% индивидуального HR и VE до ~56 дм3/мин, вызывая тем самым необходимость ограничения других факторов стресса, которыми могут быть, кроме всего прочего, слишком низкий комфорт работы в специальной одежде.

Ключевые слова: эргоспирометрические исследования, нагрузка пожарного, потребление кислорода, вентиляция, ритм сердца Вид статьи: предварительный отчёт

1. Wprowadzenie

Praca ratownika zwi^zana jest z duzym wysilkiem psychicznym, fizycznym oraz dyskomfortem tempera-turowym [1-7]. Nadmierna izolacyjnosc cieplna ubran specjalnych powoduje akumulaj ciepla w organizmie ratownika, co moze doprowadzic do przegrzania. Reakj termofizjologiczn^ organizmu na proces przegrzania jest wyst^pienie pocenia, przy czym pot jest pochlaniany przez warstwy odziezy stykaj^ce si§ ze skor^ [8]. Zawilgocenie

i niewydolna praca membrany paroprzepuszczalnej powoduje spadek jej cieplochlonnosci. Przegrzanie ratownika ma wplyw na wydajnosc pracy, obnizaj^c jednoczesnie szyb-kosc i dokladnosc wykonywanych zadan oraz zdolnosc do podejmowania decyzji. Jest to szczegolnie istotne podczas dlugotrwalych dzialan ratowniczo-gasniczych, zwlaszcza w warunkach duzych obci^zen termicznych. W warunkach dzialan ratowniczych trudno jest zadbac o komfort psycho-fizyczny ratownika skuteczniej niz poprzez umozliwienie

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ

D01:10.12845/bitp.38.2.2015.5

mu pracy z wykorzystaniem profesjonalnego wyposaze-nia - dzi^ki mozliwosci prowadzenia dzialan z dystansu, automatyzacji, czy tez chocby przez optymalny dobor parametrow wydajnosci armatury pozarniczej. Nie wszystkie czynnosci da si§ jednak wykonac zdalnie i konieczne jest wejscie ratownika w rejon wysokiego poziomu zagrozenia. St^d tez konstrukcja ubran specjalnych przechodzi ci^gl^ ewoluj celem poprawy bezpieczenstwa oraz komfortu pracy ratownika w trakcie dzialan.

Ze wzgl^du na specyfik^ pracy strazaka dokladne okre-slenie poziomu wysilku nie jest latwe i wymaga zastosowania metod opartych na pomiarze roznych parametrow organi-zmu czlowieka takich jak zmiany cz^stosci skurczow serca (HR), wentylacji minutowej pluc (VE), zuzycia tlenu (VMO2), czy tez cz^stosci oddechu (BF) w warunkach symulowanego obci^zenia. Niektore z wymienionych parametrow takie jak HR oraz VE zostaly rowniez zbadane w warunkach rzeczy-wistych dzialan, co pozwolilo mi^dzy innymi na okreslenie reakcji organizmu w zaleznosci od rodzaju bodzca psycho-fizycznego [9]. Okazuje si§ bowiem, ze przyczyn^ az 44% wypadkow smiertelnych wsrod strazakow w USA w okresie pomi^dzy 1995-007 byla nagla niewydolnosc serca [10-12]. Poznanie zatem wplywu poszczegolnych stresorow jest konieczne celem poprawy bezpieczenstwa pracy.

2. Metodyka badan

Do pomiarow wykorzystano ergospirometr Start 2000M. Jest to urz^dzenie przenosne do prowadzenia testow wysilkowych w warunkach laboratoryjnych lub w warunkach naturalnego wysilku (bieg, jazda na rowerze itp.) z bezposrednim podgl^dem mierzonych wielkosci. Dzi^ki zastosowaniu niskooporowej glowicy pneumota-chograficznej istnieje mozliwosc wielogodzinnego pomiaru wentylacji minutowej pluc, a zamontowane analizatory CO2, O2 oraz system do bezprzewodowej rejestracji pulsu

daj^ mozliwosc pelnego zapisu najwazniejszych parametrow ergospirometrycznych podczas pracy. Urz^dzenie zostalo pol^czone w sposób przewodowy z komputerem, na którym zainstalowano oprogramowanie Ergo2k sluz^ce do obróbki danych pochodz^cych z ergospirometru Start 2000M. W czasie badañ mierzono przede wszystkim pa-rametry takie jak t^tno (HR), wentylacja minutowa pluc (VE), zuzycie tlenu (VMO2), cz^stotliwosc oddechu (BF). Obci^zeniu prac^ w postaci szybkiego marszu na biez-ni (V = 7 km/h) poddano ratownika w wieku srednim, o przeci^tnej budowie ciala (179 cm, 92 kg, 36 lat). Badania w ubraniu specjalnym powtarzano pi^ciokrotnie, odnosz^c je do wyników badañ w stroju sportowym. Kazde badanie bylo wykonane na czczo, w róznych dniach, w pomieszcze-niu zamkni^tym o stabilnych warunkach temperaturowych oraz wilgotnosci (21-22°C, wilgotnosc wzgl^dna 33-41%).

Uzyte w badaniach ubranie specjalne spelnialo wy-magania normy PN-EN 469: 2008 [13]. Ubranie skladalo si§ z kurtki % oraz spodni z szelkami. Obie cz^sci mialy budow^ warstwow^, na któr^ skladaly si§:

- warstwa zewn^trzna - chronica przede wszyst-kim przed wnikaniem plomieni i urazami mecha-nicznymi,

- membrana wodoszczelna i paroprzepuszczalna - chronica przed wnikaniem wilgoci do wewn^trz ubrania i przepuszczaj^ca par§ wodn^ z wn^trza ubrania,

- warstwa termoizolacyjna - chronica przed wnikaniem ciepla do wn^trza ubrania,

- podszewka - zabezpieczaj^ca pozostale warstwy od wewn^trz.

Przykladowy wygl^d oraz uklad warstw ubrania spe-cjalnego przedstawiono na ryc. 1. Badane ubranie zgodnie z wymaganiami posiadalo mas^ mniejsz^ od 3,8 kg. [15]. Jego masa w przeliczeniu na jednostk^ powierzchni byla standardowa i wynosila 620 g/m2.

Ryc. 1. Przykladowy wygl^d oraz uklad warstw ubrania specjalnego 1 - warstwa zewn^trzna, 2 - membrana, 3 - wloknista warstwa termoizolacyjna przeszpikowana z podszewk^ [14] Fig. 1. An example of the appearance and layout of the special firefighting garment 1 - external layer, 2 - mambrane, 3 - termoinsulation layer joined with lining [14]

Odtwarzalne badania wykonano za pomoc^ ergospirometru Start 2000M, przy czym obci^zenie polegalo na stalym 10-minutowym szybkim marszu (v = 7 km/h)

poprzedzonym 4-minutowym okresem spoczynkowym. W toku badañ rejestracji i analizie poddano takie para-metry jak:

a) czçstotliwosc skurczow serca (HR)

b) wentylacja minutowa pluc (VE)

c) zuzycie tlenu na kilogram masy ciala (VMO2)

d) czçstotliwosc oddechu (BF)

Jako obszary analityczne przyjçto czterominutowy okres spoczynkowy oraz dwuminutowy okres obci^zenia w jego fazie koncowej (oprocz czçstosci oddechowej BF, dla kto-rej przyjçto caly zakres obci^zeniowy). Wynika to z faktu ustabilizowania siç pracy organizmu w czasie wysilku. Nie-pewnosci pomiarowe podano w formie iloczynu odchylenia standardowego od wartosci sredniej i wspolczynnika dystry-buanty rozkladu normalnego N(0,1) przyjçtego na poziomie istotnosci a = 0,1. Jako najbardziej reprezentatywne anali-tycznie przyjçto badania, ktore stanowi^ wartosc medialn^ HR 2 - HR , VE 2 - VE , VMO2 2 - VMO2 , BF 2 - BF , ze

sr2 srl, sr2 srl, O2 sr2 O2 srl, sr2 sr1

wszystkich piçciu prob przeprowadzonych w ubraniu sportowym oraz specjalnym, i tylko one zostaly poddane analizie i przedstawione w postaci rycin w czçsci wyniki i dyskusja.

150

D01:10.12845/bitp.38.2.2015.5

3. Wyniki i dyskusja

3.1. Czçstotliwosc skurczow serca (HR)

Przeciçtna czçstotliwosc skurczow serca dla oso-by bçd^cej w stanie spoczynku wynosila odpowiednio HR , +/- AHR , = 61 +/- 1 min-1 oraz 74 +/- 1 min-1

srl sr1

odpowiednio dla badan w stroju sportowym oraz w trady-cyjnym ubraniu specjalnym (ryc. 2, 3). Koncowy okres ob-ci^zenia charakteryzowal siç parametrami HRsr2+/- AHRsr2 = 118+/- 1 min-1 (stroj sportowy) oraz 143 +/- 1 min-1 (ubranie specjalne). Zatem roznica HRsr2 - HRsr1 wynosi odpowiednio: 57+/-2 min-1 (stroj sportowy) oraz 69 +/-2 min-1 (ubranie specjalne). Otrzymany wynik wskazuje zatem, ze przeciçtny przyrost czçstotliwosci skurczow serca w fazie koncowej obci^zenia jest o 21% wyzszy dla ubrania specjalnego. Zaobserwowano jednak, ze roznica wartosci przyrostu czçstotliwosci skurczow serca obserwowana jest dopiero od szostej minuty pracy pod obci^zeniem (ryc. 4).

Ç

E

Of X

100

50

t, min

г 10

T

15

Ryc. 2. Czçstotliwosc skurczow serca (HR) dla badan przeprowadzonych w stroju sportowym Fig. 2. Heart rate (HR) for measurements taken in sportswear Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

150

I 100-

£ I

50

0

T

5

t, min

-г-10

-Г"

15

Ryc. 3. Czçstotliwosc skurczow serca (HR) dla badan przeprowadzonych w ubraniu specjalnym Fig. 3. Heart rate (HR) for measurements taken wearing a special garment Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

D01:10.12845/bitp.38.2.2015.5

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ

Ryc. 4. Przyrost wartosci cz^stotliwosci skurczow serca dHR podczas pracy pod obci^zeniem w ubraniu sportowym i specjalnym wzgl^dem wartosci przeci^tnej stanu spoczynkowego Fig. 4. Increase in the heart rate dHR under workload wearing sportswear and special garment in terms of to the average

value during state of rest Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

3.2. Wentylacja minutowa pluc (VE)

Przeci^tna wartosc wentylacji minutowej pluc dla osoby b^d^cej w stanie spoczynku wynosila odpowied-nio VE , +/- AVE , = 11,7 +/- 0,3 dm3min-1 oraz 7,5 +/-

sr1 sr1

0,3 dm3min-1 odpowiednio dla badan w stroju sportowym oraz w tradycyjnym ubraniu specjalnym (ryc. 5, 6). Kon-cowy okres obci^zenia charakteryzowal si§ parametrami VEsr2 +/- AVEsr2 = 39,0 +/- 0,2 dm3min-1 (stroj sportowy) oraz 43,0 +/- 0,2 dm3min-1 (ubranie specjalne). Zatem

roznica VEsr2 - VEsrl wynosi odpowiednio: 27,3 +/- 0,5 dm3min-1 (stroj sportowy) oraz 35,5 +/- 0,5 dm3min-1 (ubranie specjalne). Otrzymany wynik wskazuje zatem, ze przeci^tny przyrost wentylacji w fazie koncowej ob-ci^zenia jest o 30% wyzszy dla ubrania specjalnego (ryc. 7). Numeryczne wyznaczenie powierzchni w roznych zakresach czasu podczas obci^zenia prac^ wskazuje, ze procentowy przyrost obj^tosci podczas obci^zenia w ubra-niu specjalnym w stosunku do ubrania sportowego jest wi^kszy od 25-30% (tabela 1).

40-

| 304

■o

uj204 >

10-

0

-¡—i—i—i—i—г

5 + . 10 t, min

г 15

Ryc. 5. Wentylacja minutowa pluc (VE) dla badan przeprowadzonych w stroju sportowym Fig. 5. Ventilation (VE) for measurements taken wearing sportswear Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

40-

f 30 q

ü ,

UJ > . 10A

0

0

I—I—I—I—г

5 + . 10 t, min

D01:10.12845/bitp.38.2.2015.5

r

15

Ryc. 6. Wentylacja minutowa pluc (VE) dla badan przeprowadzonych w ubraniu specjalnym Fig. 6. Ventilation (VE) for measurements taken wearing a special garment Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

40

Ç

E E

T3 UJ

20-

0

0

ubranie specjalne stare stroj sportowy

t, min

10

Ryc. 7. Przyrost wartosci wentylacji minutowej pluc dVE podczas pracy pod obci^zeniem w ubraniu sportowym i specjalnym wzglçdem wartosci przeciçtnej stanu spoczynkowego Fig. 7. Increase to the ventilation value dVE under workload in sportswear and special garment in terms of the average value

during state of rest Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

Tabela 1. Wartosc roznicy objçtosci powietrza wydychanego po czasie t podczas pracy pod obci^zeniem w ubraniu specjalnym oraz stroju sportowym wzglçdem stanu spoczynkowego

Table 1. The difference in the volume of air exhaled after time t when working under load in a sportswear and at rest

ubranie specjalne / special garment ubranie sportowe / sportswear

t [min] V2 [dm3] V1 [dm3] V /V 2 1

3 42,4 33,2 1,28

5 90,6 72,3 1,25

10 259,0 200,9 1,29

Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ

D01:10.12845/bitp.38.2.2015.5

3.3. Zuzycie tlenu na kilogram masy ciala (VMO2)

Przeciçtna wartosc zuzycia tlenu dla osoby bçd^-cej w stanie spoczynku wynosila odpowiednio VMO2 sr1 +/- AVM„, , = 3,4 +/- 0,1 dm3kg-1min-1 zarowno dla

O2 sr1 с

badan w stroju sportowym, jak i w tradycyjnym ubraniu specjalnym (ryc. 8, 9). Koncowy okres obci^zenia cha-rakteryzowal siç parametrami VMO2 sr2 +/- AVMO2 sr2 = 17,8 +/- 0,1 dm3kg-1min-1 (stroj sportowy) oraz 20,2 +/- 0,1

dm3kg-1min-1 (ubranie specjalne). Zatem roznica VMO2 sr2 - VMO2 sr1 wynosi odpowiednio: 14,4 +/- 0,2 dm3kg-1min-1 (stroj sportowy) oraz 16,8+/-0,2 dm3kg-1min-1 (ubranie specjalne). Otrzymany wynik wskazuje zatem, ze prze-ciçtny przyrost zuzycia tlenu w fazie koncowej obci^zenia jest o 16,7% wyzszy dla ubrania specjalnego (ryc. 10). Roznica wartosci przyrostu dVMO2 zaczyna byc obser-wowana juz przed drug^ minut^ cyklu pomiarowego odbywaj^cego siç pod obci^zeniem.

20

10-

0

0

i 1 1 1 1 i

5 , . 10

t, min

15

Ryc. 8. Zuzycie tlenu VMO2 dla badan przeprowadzonych w stroju sportowym Fig. 8. Oxygen consumption (VMO2) for measurements taken wearing sportswear Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

20-

VMO2 sr 2 = 20,2 dmVmin-1)

С '1=

1?

10-

0

0

I—I—I—I—г

5 , . 10 t, min

T

15

Ryc. 9. Zuzycie tlenu VMO2 dla badan przeprowadzonych w ubraniu specjalnym Fig. 9. Oxygen consumption (VMO2) for measurements taken wearing a special garment

Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

D01:10.12845/bitp.38.2.2015.5

Ryc. 10. Przyrost wartosci zuzycia tlenu dVMO2 podczas pracy pod obci^zeniem w ubraniu sportowym i specjalnym wzgl^dem wartosci przeci^tnej stanu spoczynkowego. Parametry badanego ratownika: wiek lat 36, waga 92 kg,

wzrost 179 cm. Obci^zenie: szybki marsz v=7 km/h Fig. 10. Increase to oxygen consumption (VMO2) under workload in sportswear and special garment in terms of average value during state of rest. Firefighter data : age 36 years, weight 92 kg, height 179 cm. Work load: quick march v = 7 km/h

Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

3.4. Czfstotliwosc oddechu (BF)

Przeci^tna cz^stotliwosc oddechu dla osoby b^d^cej w stanie spoczynku wynosila odpowiednio BFsr1 +/- DBFsr1 = 18,7 +/- 0,3 min-1 oraz 20,3 +/- 0,4 min-1, odpowiednio dla badan w stroju sportowym oraz w tradycyjnym ubraniu specjalnym (ryc. 11, 12). Natomiast calkowity okres

50 40

'c

E

UL 30 m

20

0 5 . 10 15

t, min

Ryc. 11. Cz^stotliwosc oddechu dla badan przeprowadzonych w stroju sportowym. Parametry badanego ratownika: wiek lat 36, waga 92 kg, wzrost 179 cm. Obci^zenie: szybki marsz (v = 7 km/h) poprzedzony

okresem spoczynkowym (4 min) Fig. 11. Breath frequency (BF) for measurements taken wearing sportswear. Firefighter data : age 36 years, weight 92 kg, height 179 cm. Load: fast march (v=7 km/h) preceded by a rest period (4 min)

Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

obci^zenia charakteryzowal si§ parametrami BFsr2+/- DBFsr2 = 23,4+/-0,6 min-1 (stroj sportowy) oraz 27,4 +/- 0,5 min-1 (ubranie specjalne). Zatem roznica BFsr2 - BFsr1 wynosi odpowiednio: 4,7 +/- 0,9 min-1 (stroj sportowy) oraz 7,1 +/- 0,9 min-1 (ubranie specjalne). Otrzymany wynik wskazuje zatem, ze przeci^tny przyrost cz^stotliwosci oddechu w czasie obci^zenia jest o 51% wyzszy dla ubrania specjalnego.

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ

D01:10.12845/bitp.38.2.2015.5

So

40-

' t 30

UL

m

20-

o

t, min

г 10

T

15

Ryc. 12. Czçstotliwosc oddechu dla badan przeprowadzonych w ubraniu specjalnym. Parametry badanego ratownika: wiek lat 36, waga 92 kg, wzrost 179 cm. Obci^zenie: szybki marsz (v=7 km/h) poprzedzony

okresem spoczynkowym (4 min) Fig. 12. Breathing frequency (BF) for measurements taken wearing a special garment. Firefighter data: age 36 years, weight 92 kg, height 179 cm. Work load: quick march (v=7 km/h) preceded by a rest period (4 min)

Zrödlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.

4. Wnioski

Wszystkie badane parametry wskazaly podwyzszony wysilek w ubraniu specjalnym w odniesieniu do ubrania sportowego. Ponadto wszystkie zakresy analityczne poza czçstotliwosci^ oddechow^ podczas pracy w obci^zeniu dla ubrania specjalnego (VBF = 21,l %) charakteryzowaly siç wspólczynnikiem zmiennosci ponizej 20%, a zatem oznaczaly niskie zróznicowanie cechy. Potwierdzaj^ to równiez niskie wartosci niepewnosci pomiarowych, które poza BF s^ nizsze od 5%. Zaden z przedzialów ufnosci nie zazçbial siç, a kryterium porównawcze w kazdym z przy-padków wykazalo |X2 - X1| > AX1 + AX2. Zatem wartosci parametrów w ubraniu specjalnym mozna uznac za istotnie wyzsze od parametrów w stroju sportowym z prawdopo-dobieñstwem równym 90%.

Róznica parametrów mierzonych pomiçdzy strojem sportowym a ubraniem specjalnym wynosila co najmniej 16J% (VMO2), osi^gaj^c az 51% w przypadku BF. Tak znacz-ne róznice wskazuj^ koniecznosc podjçcia kroków maj^cych

na celu konstruowanie i uzytkowanie ubran specjalnych po-woduj^cych mniejsze obci^zenie organizmu. Moze to zostac osi^gniçte poprzez zmniejszenie gçstosci powierzchniowej ubran, dopasowanie odpowiednich technologii membran paroprzepuszczalnych, zmiany kroju czy tez zast^pienie filcowej warstwy termoizolacyjnej poduszk^ powietrzn^. Jest to mozliwe do zrealizowania chocby przez zastosowa-nie technologii AIRLOCK [16]. Minimalizacja poziomu negatywnych bodzcow zwi^zanych z obci^zeniem prac^ w ubraniu specjalnym przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczenstwa prowadzenia dzialan ratowniczo-gasniczych ograniczy ryzyko zawodowe strazakow i tak juz znacz^co narazonych w zwi^zku ze specyfik^ wykonywanej pracy. Naukowcy z Indiana University Firefighter Health wska-zuj^, iz sam aspekt psychologiczny prowadzenia dzialan (np. przyst^pienie do ataku na pozar) powoduje wzrost HR do 71% osobniczego HR oraz VE do ~56 dm3/min

° max

[9], czyli w ostatnim przypadku wiçcej niz otrzymane przez nas wartosci doswiadczalne podczas symulowanego obci^zenia prac^.

Literatura

[1] Dmochowska A., Majder-topatka M., Jarosz W., Praca strazaka ratownika w chemoodpornym ubraniu gazoszczel-nym w aspekcie fizycznego obciazenia organizmu, „Zeszyty Naukowe SGSP", Issue 46, 2013, pp. 31-39.

[2] Guzewski P., Pawlowski R., Ranecki J., Ubrania ochrony przeciwchemicznej, SA PSP, wyd. I, Poznan 1997.

[3] Czarnecka A., Dobrodziej C., Psychologiczne aspekty dzialan ratowniczych, ZWiS, Warszawa 2001.

[4] Swiderski A., ¿rodla stresu zawodowego, jego objawy i skutki ekonomiczne dla przedsiçbiorstwa, Seminarium

Okr^gowego Inspektoratu Pracy w Eodzi „Stres w pracy", 15 listopada 2006.

[5] Guidotti T.L., Human factors in firefighting: ergonomic, cardiopulmonary-, and psychogenic stress-related issues, "International Archive of Occupational and Environmental Health", Vol. 64, 1992, pp. 1-12.

[6] Kales S.N., Soteriades E.S., Christophi C.A., Christiani D.C., Emergency duties and deaths from heart disease among firefighters in the United States, "The New England Journal of Medicine", Vol. 356 Issue 12, 2007, pp. 1207-1215.

D01:10.12845/bitp.38.2.2015.5

[7] Sothmann M.S., Saupe K., Jasenof D., Blaney J., Heart rate response of firefighters to actual emergencies; implications for cardiorespiratory fitness, "Journal of Occupational Medicine", Vol. 34 Issue 8, 1992, pp. 797-800.

[8] 8. Physiological Stress Associated with Structural Fire-fighting Observed in Professional Firefighters, Indiana University Firefighter Health & Safety Research School of Health, Physical Education & Recreation Department of Kinesiology Bloomington, Indiana 2011.

[9] Zwolinska M., Bogdan A., Izolacyjnosc cieplna odziezy, „Bezpieczenstwo Pracy", Issue 2, 2010, pp. 17-20.

[10] Fahy R.F., U.S. firefighter fatalities due to sudden cardiac death, 1995-2004, Quincy, MA: National Fire Protection Association, 2005.

[11] U.S. Fire Administration, Firefighter fatalities in the United States in 2005, Emmitsburg, MD, 2006.

[12] U.S. Fire Administration, Firefighter fatalities in the United States in 2006, Emmitsburg, MD, 2006.

[13] PN - EN 469: 2008, Odziez ochronna dla strazakow - Wymagania uzytkowe dla odziezy ochronnej prze-znaczonej do akcji przeciwpozarowej.

[14] Czarnecki R., Ubranie specjalne, „Przegl^d Pozarni-czy" Issue 1, 2011, p. 42.

[15] Rozporz^dzenie MSWiA z dnia 27 kwietnia 2010 r. w sprawie wykazu wyrobow sluz^cych zapewnieniu bezpieczenstwa publicznego lub ochronie zdrowia i zycia oraz mienia, a takze zasad wydawania do-puszczenia tych wyrobow do uzytkowania (Dz. U. Nr 85, poz. 553).

[16] Informacja o seminarium pn. „Testy uzytkowe ubran specjalnych" [dok. elektr.], http://old.edura.pl/html/ konferencja/testy_ubran.html [dostçp: 1.06.2015].

* * *

ml. kpt. dr Tomasz Wifsierski - adiunkt w Zakladzie Fizyki i Chemii Szkoly Glownej Sluzby Pozarniczej. Doktorat ukon-czyl na Wydziale Chemii UAM w Poznaniu. Od wrzesnia 2008 roku zwi^zany z Panstwow^ Straz^ Pozarn^. Zajmuje siç problematyk^ ratownictwa chemicznego oraz ekologicznego.

ml. bryg. mgr inz. Przemyslaw Kowalczyk - wykladowca w Zakladzie Ratownictwa Technicznego oraz kierownik Pra-cowni Bezpieczenstwa Dzialan Ratowniczych w Szkole Glownej Sluzby Pozarniczej. Zajmuje siç kwestiami bezpieczenstwa dzialan ratowniczych oraz srodkow ochrony indywidualnej.