Ультразвук. Действие на человека, методы и средства защиты
Ультразвук - звуковые волны, имеющие частоту выше воспринимаемых человеческим ухом, обычно, под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 герц.
Значительное распространение ультразвук получил в медицине для лечения заболеваний позвоночника, суставов, периферической нервной системы, а также для выполнения хирургических операций и диагностики заболеваний. Американскими учеными был разработан эффективный метод удаления опухолей головного мозга(2002 г), не поддающихся обычному хирургическому лечению. В его основе принцип, использующийся при удалении катаракты - дробление патологического образования фокусированным ультразвуком. Впервые разработан аппарат, способный создать в заданной точке ультразвуковые колебания необходимой интенсивности и при этом не повредить окружающие ткани. Источники ультразвука располагаются на черепе пациента и испускают относительно слабые колебания. Компьютер рассчитывает направление и интенсивность ультразвуковых импульсов таким образом, чтобы они только в опухоли сливались друг с другом и разрушали ткани.
Кроме того, врачи научились с помощью ультразвука выращивать утерянные зубы заново (2006 г). Как обнаружили исследователи из канадского университета Альберты, пульсирующий ультразвук низкой интенсивности стимулирует повторный рост выбитых и выпавших зубов. Медики разработали особую технологию - миниатюрную “систему на чипе”, обеспечивающую заживление зубной ткани. Благодаря беспроводному выполнению преобразователя ультразвука, микроскопическое устройство, укомплектованное биологически совместимыми материалами, помещается во рту пациента, не доставляя ему дискомфорта.
|
|
|
Интенсивно используется в течение трех десятилетий диагностический ультразвук во время беременности и при заболеваниях отдельных органов. Ультразвук, натыкаясь на препятствие в виде органов человека или плода, определяет их наличие и размеры.
Ультразвуком называют механические колебания упругой среды с частотой, превышающей верхний предел слышимости -20 кГц. Единицей измерения уровня звукового давления является дБ. Единицей измерения интенсивности ультразвука является ватт на квадратный сантиметр (Вт/см2).
В промышленных условиях для получения ультразвука используются установки, состоящие из генераторов высокочастотного переменного тока и магнитострикционного преобразователя. Последний, изготовленный из магнитного материала, под действием переменного электротока изменяет свои геометрические размеры, то есть вибрирует, создавая колебания с частотой, равной частоте переменного тока. Доведя частоту переменного тока до определенного уровня, с помощью такой установки можно получить и звук и ультразвук. Эти установки не дают строго определенных частот колебаний, поэтому с их помощью не удается получить чистого ультразвука рабочей частоты; как правило, образуются колебания с частотой несколько выше и ниже основной, рабочей, то есть получается определенный диапазон колебаний. В промышленности чаще всего используются частоты, находящиеся на границе со звуковой частотой от 18 до 24 кГц. Именно поэтому в производственных условиях, где применяется ультразвук, последний сопровождается образованием шума (обычно высокочастотного).
|
|
|
Ультразвук способен распространяться во всех средах: в газообразной, включая и воздух, жидкой и твердой. При применении ультразвука для производственных целей создаваемые его источником колебания чаще всего передаются через жидкую среду (при очистке, обезжиривании и т. п.) или через твердую (при сверлении, резании, шлифовании и т. п.). Однако и в том и в другом случае некоторая часть энергии, генерируемой источником ультразвука, переходит в воздушную среду, в которой также возникают ультразвуковые колебания.
Оценивается ультразвук по двум основным его параметрам: частоте колебаний и уровню звукового давления. Частота колебаний, так же как и шум и вибрация, измеряется в герцах или килогерцах (1 кГц равен 1000 Гц). Интенсивность ультразвука, распространяемого в воздушной и газовой среде, так же как и шум, измеряется в децибелах. Интенсивность ультразвука, распространяемого через жидкую или твердую среду, принято выражать в единицах мощности излучаемых магнитострикционным преобразователем колебаний на единицу облучаемой поверхности - ватт на квадратный сантиметр (вт/см2).
|
|
|
При распространении в жидкой среде ультразвук вызывает кавитацию этой жидкости, то есть образование в ней мельчайших пустотных пузырьков (вследствие периодического его сжатия и разрежения под действием ультразвуковых колебаний), немедленно заполняемых парами этой жидкости и растворенных в ней веществ, и их сжатие (захлопывание). Этот процесс сопровождается образованием шума.
Ультразвуковые колебания непосредственно у источника их образования распространяются направленно, но уже на небольшом расстоянии от источника (25 - 50 см) эти колебания переходят в концентрические волны, заполняя все рабочее помещение ультразвуком и высокочастотным шумом.
|
|
|
При работе на ультразвуковых установках значительных мощностей рабочие предъявляют жалобы на головные боли, которые, как правило, исчезают по окончании работы; неприятный шум и писк в ушах (иногда до болезненных ощущений), которые сохраняются и после окончания работы; быструю утомляемость, нарушение сна (чаще сонливость днем), иногда ослабление зрения и чувство давления на глазное яблоко, плохой аппетит, сухость во рту и одеревенелость языка, боли в животе и др. При обследовании этих рабочих у них выявляются некоторые физиологические сдвиги во время работы, выражающиеся в небольшом повышении температуры тела (на 0,5 - 1,0о) и кожи (на 1,0 - 3,0о), сокращении частоты пульса (на 5 - 10 ударов в минуту), понижении кровяного давления - гипотонии (максимальное давление до 85 - 80 мм рт. ст., а минимальное - до 55 - 50 мм рт. ст.), несколько замедленных рефлексах и др. У рабочих с большим стажем иногда обнаруживаются отдельные отклонения со стороны здоровья, то есть клинические проявления: исхудание (потеря веса до 5 - 8 кг), стойкое расстройство аппетита (отвращение к пище вплоть до тошноты или ненасытный голод), нарушение терморегуляции, иннервации кистей рук (притупление кожной чувствительности), снижение слуха и зрения, расстройство функций желез внутренней секреции и др. Все эти проявления следует расценивать как результат совместного действия ультразвука и сопровождающего его высокочастотного шума. При этом контактное облучение ультразвуком вызывает более быстрые и ярко выраженные изменения в организме работающих, чем воздействие через воздушную среду. С увеличением стажа работы с ультразвуком нарастают и явления его неблагоприятного воздействия на организм. У лиц со стажем работы в этих условиях до 2 - 3 лет обычно редко выявляются какие-либо патологические изменения даже при интенсивных дозах воздействия ультразвука. Кроме того, степень неблагоприятного воздействия ультразвука зависит от его интенсивности и продолжительности облучения, как разовой, так и суммарной за рабочую смену.
Предупреждение неблагоприятного действия ультразвука и сопровождающего его шума на организм работающих прежде всего должно сводиться к сокращению до минимума интенсивности ультразвуковых излучений и времени действия. Поэтому при выборе источника ультразвука для проведения той или иной технологической операции не следует использовать мощности, превышающие потребные для их выполнения; включать их надо лишь на тот период времени, который требуется для выполнения данной операции.
Установки ультразвука и отдельные их узлы (генераторы токов высокой частоты, магнитострикционные преобразователи, ванны) должны максимально звукоизолироваться путем заключения их в укрытия, изоляции в отдельные кабины или помещения, покрытия звукоизоляционным материалом и т. д. При невозможности полной звукоизоляции используется частичная изоляция, а также звукопоглощающие экраны и покрытия.
Ввиду особой опасности контактного облучения ультразвуком технологический процесс ультразвуковой обработки должен полностью исключать возможность такого воздействия или, по крайней мере, сократить его до минимума.
Ванны для ультразвуковой обработки со всех наружных поверхностей следует покрывать звукоизоляционным слоем и во время работы закрывать их крышками также со звукоизоляцией. При открывании ванн для загрузки, выгрузки или изменения положения обрабатываемых деталей необходимо выключать ультразвуковую установку. Открывание крышки ванны целесообразно сблокировать с отключением установки. При невозможности полного отключения ультразвуковых установок загрузку деталей в ванну производить в специальной металлической сетке или корзине, причем ручки этой корзины не должны соприкасаться со стенками ванны и тем более с жидкостью. Для изменения положения обрабатываемых изделий сетка (корзина) вынимается из ванны.
Установка, повороты и снятие деталей в станках для контактной ультразвуковой обработки также производятся при выключенном состоянии. Если выключить установку нельзя, эти операции производятся специальными щипцами. В качестве отражательных экранов для предупреждения распространения ультразвуковых колебаний используют металлические и пластмассовые щиты.
Наиболее распространенными средствами индивидуальной защиты при работе с ультразвуком являются противошумы и перчатки. Последние целесообразно иметь двухслойные: снаружи резиновые, а изнутри хлопчатобумажные или шерстяные, они лучше поглощают колебания и непромокаемы.
При выявлении начальных признаков неблагоприятного воздействия ультразвука на организм работающих нужно временно прекратить работу в контакте с ультразвуком (очередной отпуск, перевод на другую работу), что приводит к быстрому исчезновению симптомов воздействия.
Все вновь поступающие на работу с ультразвуком подлежат обязательному предварительному медицинскому обследованию, а в дальнейшем - периодическим медицинским осмотрам не реже одного раза в год.
Практическое задание
Исходные данные. Человек случайно прикоснулся к электрической колодке
(колодка не закрыта съемной крышкой), через которую подается напряжение на
электрический двигатель. Двигатель питается от трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью, сопротивление заземления нейтрали Ro = 4 Ом, линейное напряжение Uл=380В, сопротивление исправной изоляции равно 0,5 МОм, сопротивление изоляции ухудшенного качества - 40 кОм. Принять сопротивление кожи поверхности тела человека 900 Ом, сопротивление внутренних тканей организма 650 Ом, сопротивление обуви 350 Ом, сопротивление пола на площади, равной поверхности ступней ног 400 Ом.
Определить:
1 Электрическое сопротивление тела человека.
2 Ток, проходящий через человека, при случайном касании: оголенного
фазного зажима.
3 При замыкании человеком двух зажимов.
4 При прикосновении к проводу с исправной изоляцией.
5 При прикосновении к проводу с ухудшенной изоляцией.
Решение.
Перечисленные варианты прикосновения могут привести к производственному электротравматизму.
1 Найдем общее сопротивление человека при протекании тока по контуру рука-нога. Схема замещения сопротивления тела человека для случая протекания тока по контуру рука - нога показана на рисунке 5.
Величины этих сопротивлений изменяются в широких пределах. Например, Rk, Rp сильно зависят от влажности: Rp составляет 200 - 300 Ом, если кожавлажная (при решении задач Rp принимать = 300 Ом), и десятки тысяч Ом при сухом состоянии кожи.
Сопротивление внутренних тканей организма составляет 500—1000 Ом.
Сопротивление параллельной цепочки Rk , Rвн равно:
R1 = (Rk*Rbh )/(Rk+Rbh) = (900 *650)/(900 +650) = 377 Ом
Сопротивление пола зависит от его материала, влажности, наличия загрязнений. Так, сопротивление бетонного пола Rпна площади, равной поверхности ступней ног, составляет сухого - 2 МОм, сырого - 200 Ом, покрытого водой со щелочью - 10 Ом.
Rp – сопротивление кожи на руке в месте контакта;
Rk – сопротивление кожи поверхности тела;
Rвн – сопротивление внутренних тканей организма;
Rоб – сопротивление обуви;
Rп – сопротивление пола на площади, равной поверхности ступней ног.
Рисунок 5 – Схемы прикосновения (а) и замещения сопротивления человека (б)
Сопротивление обуви зависит от ее вида (резиновая, кожаная, кожимитовая), влажности и приложенного напряжения. Ориентировочно можно считать, что сопротивление сухой обуви R об лежит в пределах от 100 до 500 Ом, сырой — от 0,5 до 1,5 Ом.
При указанных величинах сопротивлений наименьшая величина общего
сопротивления человека составит:
Рука – нога – пол: Rч = Rp + R1 + Rоб + Rn = 300 + 377 + 350 + 125 = 1427 Ом
Рука – рука: Rч = Rp + R1 + Rp = 300 + 377 + 300 = 977 Ом
Однако в реальных условиях сопротивление может быть и меньшей величины. Правда, при благоприятном стечении обстоятельств сопротивление человека может достигнуть величины 40000—100000 Ом.
2 При случайном касании оголенного фазного зажима человек попадает под фазное напряжение и сила тока, проходящего через него, равна:
Iч = Uф/Rч = 220/1427 = 0,15 А
Ток такой величины безопасен, если время его протекания через человека не более 0,2 с(такую быстроту отключения может обеспечить автоматическая защита). При длительном воздействии такой ток смертелен. Самостоятельное освобождение от воздействия такого тока исключено.
3 При замыкании двух зажимов человек попадает под линейное напряжение и сила тока, проходящего через человека, составит:
Iч = Uл/Rч = 380/1427 = 0,39 А
Ток такой величины представляет смертельную опасность.
4 При прикосновении к проводу с исправной изоляцией:
Iч = Uф/(Rч+Rиз) = 220/(1427 +500 000) = 0,44 * 〖10〗^(-3)
По данным таблицы 6 приложения, переменный ток менее 0,0005 А не
ощущается.
5 При прикосновении к проводу с ухудшенной изоляцией:
Iч = Uф/(Rч+Rиз) = 220/(1427 +40000) = 5 * 〖10〗^(-3)
Заключение
В результате рассмотрения данной темы можно сделать следующие выводы. Вибрации, превышающие частоты звуковых колебаний, представляют собой профессиональную вредность.
Для защиты от действия вибрации применяют общие и индивидуальные средства. К общим средствам защиты относятся прежде всего усовершенствование строительных машин и технологического процесса, планировка производственных помещений и изоляция шумных производственных процессов, применение звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов в машинах, стенах, перекрытиях и перегородках.
К средствам защиты от вибрации могут быть отнесены всякого рода оградительные устройства, виброизолирующие, виброгасящие и вибропоглощающие устройства автоматического контроля, сигнализации и дистанционного управления.
К средствам индивидуальной защиты от вредных влияний шума относятся противошумы, шлемы, наушники, вкладыши, а от воздействия вибрации — применение виброгасящей обуви, специальных перчаток и рукавиц (при пользовании ручными вибраторами).
Воздействие ультразвука (при механической обработке материалов, сварке, лужении и т. п.) на организм человека происходит через воздух и непосредственно при соприкосновении человека с предметами. Физиологическое воздействие ультразвука вызывает в тканях человека тепловой эффект (повышение температуры) и переменное давление, а также быструю утомляемость, боль в ушах, нарушает равновесие и развивает невроз и гипотонию.
Вредное воздействие повышенных уровней ультразвука на организм человека снижается за счет уменьшения вредного излучения звуковой энергии в источнике, локализации действия ультразвука конструктивными и планировочными решениями, организационно-профилактическими мероприятиями, применением средств индивидуальной защиты. Кроме того, уменьшение вредного излучения звуковой энергии в источнике может быть достигнуто путем повышения номинальных рабочих частот источников ультразвука и исключения паразитного излучения звуковой энергии.
К средствам устранения и снижения вредного воздействия ультразвука относятся также конструктивные и планировочные решения, направленные на его локализацию. Это применение звукоизолирующих кожухов, полукожухов, экранов, размещение оборудования в отдельных помещениях и кабинетах, устройство системы блокировки, отключающей генератор источника ультразвука при нарушении звукоизоляции, применение дистанционного управления, облицовка отдельных помещений и кабин звукопоглощающими материалами.
Организационно-профилактические мероприятия по защите от вредного воздействия повышенных уровней включают инструктаж работающих о характере действия ультразвука и рациональные режимы труда и отдыха
Список использованных источников
1. Бережной С.А., Романов В.В., Седов Ю.И. Безопасность жизнедеятельности. - Тверь: ТГТУ, 1996г.
2. Бережной С. А., Романов В.В., Седов Ю.И. Безопасность жизнедеятельности. - Тверь: ТвеПИ, 1993 г.
3. Безопасность жизнедеятельности: Учебник/под ред. С.В.Белова. - М.: Высшая школа, 1999
4. Евтушенко Н.Г., Кузьмин А.П. «Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных ситуаций» М. 94.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 12; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!