|
|
Процес дихання характеризується великою кількістю різноманітних показників, найбільш важливими з яких є частота дихання, життєва ємність легень, легенева вентиляція, мертвий простір, газообмін у легенях людини, доза споживання кисню.
Частота дихання ( f) людини визначається кількістю повних дихальних рухів (вдихів та видихів), зробленою в одиницю часу. Частота дихання не є постійною величиною і залежить від декількох чинників. Вона збільшується з підвищенням навантаження на людину і залежить від ступеня її тренованості. При цьому частота дихання у нетренованої людини, в залежності від фізичного навантаження збільшується в більшій мірі, ніж у тренованої. Крім того, частота дихання залежить від статі і віку людини.
В залежності від ступеня ваги робіт, які виконуються в протигазах, усі види робіт (вправ) поділяються на 4 групи: легка, середня, важка, дуже важка. При конструюванні та іспитах ізолюючих апаратів виходять з таких показників частоти дихання:
- повний спочинок – 15 дихальних циклів у хвилину;
- робота середньої ваги – 20 дихальних циклів у хвилину;
- робота важка – 25 дихальних циклів у хвилину;
- дуже важка робота – 30 дихальних циклів у хвилину.
Одним з основних параметрів, який характеризує вентиляційну функцію легень, є об’єм одного вдиху (видиху) або дихальний об’єм Vд. За спокійного стану людина вдихає та видихає біля 0,5 літри повітря. Зі збільшенням навантаження дихальний об’єм повітря зростає.
Людина у змозі недовгий час свідомо міняти звичайну частоту та глубину дихання, припиняти (тамувати) дихання і робити окремі максимально можливі вдихи та видихи. Максимальна кількість повітря, яка може надійти в легені після звичайного вдиху, називається додатковим об’ємом вдиху Vдод. Для дорослої людини він складає в середньому 1,5 л. Максимальна кількість видихуваного повітря після звичайного видиху називається резервним об’ємом видиху Vрез. Крім цього, після максимального видиху в легенях людини залишається ще 1- 1,5 л повітря (так зване залишкове повітря Vзал).
Сума об’ємів дихального, додаткового та резервного повітря називається життєвою ємністю легень (ЖЄЛ ). ЖЄЛ показує об’єм повітря, яке людина здатна видихнути з легень після глибокого вдиху, та характеризує її фізичний розвиток. За більшого значення ЖЄЛ органи дихання можуть забезпечити виконання більш інтенсивної та тривалої фізичної роботи. У нетренованої дорослої людини ЖЄЛ (її визначають за допомогою спірометра) у середньому дорівнює 3,5 л , у тренованої – близько 5 л (тобто дихальний мішок регенеративного дихального апарата не повинен мати корисну місткість менше 5 л), але може бути і більше. Таким чином, ізолюючий апарат повинен забезпечити вдих, який дорівнює ЖЄЛ. Це здійснюється за рахунок запасу газоповітряної суміші і подачі додаткової кількості повітря легеневим автоматом.
Перевищення ЖЄЛ (6 л і більше) небажано для роботи людей у регенеративних дихальних апаратах, тому що при цьому протигаз повинен мати збільшену корисну ємність дихального мішка, а також, відповідно, габарити і масу.
Найбільш поширеною і важливою характеристикою вентиляційної функції легень, яку використовують у більшості розрахунків, пов’язаних з обгрунтуванням вимог до створення та експлуатації засобів індивідуального захисту органів дихання, є легенева вентиляція  Вона визначається кількістю повітря, що циркулює в легенях за одиницю часу. Оскільки це об’ємна кількість повітря, що протягом 1 хвилини вдихає або видихає людина, то легенева вентиляція дорівнює результату множення частоти дихання f на дихальний об’єм Vд повітря
.gif) (1.4)
У стані спокою доросла людина робить 15-18 дихальних рухів (дихальних циклів) у хвилину, дихальний об’єм (або глибина дихання) у цьому випадку дорівнює близько 0,5 л, а легенева вентиляція, відповідно, 7-9 л/хв. При фізичному навантаженні, яке супроводжується прискоренням окислювальних процесів в тканинах та підвищенням їх потреби в кисню, показники всіх трьох параметрів збільшуються. Дуже важке фізичне навантаження характеризується частотою дихання до 40-45 хв-1, глибиною 3,5–4 л та легеневою вентиляцією до 150 л/хв (останній показник, до речі, зумовлює тактико-технічні вимоги до легеневих автоматів резервуарних та регенеративних апаратів ).
У той же час, за нормами Системи стандартів безпеки праці (ССБП) легенева вентиляція під час роботи в засобах індивідуального захисту органів приймається :
- повний спокій –12,0 л/хв;
- робота середньої ваги – 30,0 л/хв;
- тяжка робота – 60,0 л/хв;
- дуже тяжка робота – 84,0 л/хв
.
Деяке розходження з наведеним раніше пояснюється особливостями дихання та роботи в апаратах. Так, навіть перебування в апараті у стані повного спокою дещо збільшує частоту дихання, а дуже велике фізичне навантаження не може здійснюватись протягом часу, який перевищує декілька хвилин. Тобто дуже тяжка робота являє собою чергування дуже великого фізичного навантаження та навантаження середнього рівня.
Збільшення вентиляції легень відбувається як за рахунок збільшенні частоти дихання, так і за рахунок збільшення глибини дихання. Проте, на увазі варто мати, що при незначному збільшенні числа вдихів можна цілком використовувати ЖЄЛ. При більшому збільшення частоти дихання можливість використання ЖЄЛ знижується. Звідси випливають дві важливі особливості, котрі необхідно враховувати при роботі в ізолюючих апаратах.
По-перше, до цієї роботи варто залучати осіб, які добре підготовлені з фізичного боку і мають малу частоту дихання. Надмірне збільшення вентиляції легень під час роботи в апаратах небажано. Тому під час роботи ЗІЗОД необхідно стежити за частотою дихання та при значному її збільшенні робити паузи в роботі з тим, щоб знизити розміри легеневої вентиляції.
По-друге, за основу при визначенні часу роботи в ЗІЗОД приймається показник легеневої вентиляції У розрахунках часу роботи газодимозахисників в регенеративних дихальних апаратах приймається, що вони виконують роботу середньої ваги, чергуючи важку або дуже важку роботу, якщо така має місце, з відпочинком. Тобто  Робота в апаратах на стиснутому повітрі, які мають більшу вагу і значно менший час захисної дії, ніж регенеративні, являє собою чергування важкої роботи з роботою середньої ваги . При цьому значення легеневої вентиляції приймається  Мертвий простір визначається об’ємом повітря, який не бере участі в процесі газообміну. Мертвий простір складається з мертвих просторів людини і безпосередньо апарата. Мертвий простір людини дорівнює сумі об’ємів повітря, що залишається в носовій порожнині, гортані, трахеї, бронхах і бронхіолах при видиху. Об’єм мертвого простору в дорослої людини досить великий і складає в середньому 140 мл. Кожний апарат має свій мертвий простір. За вимогами ССБП об’єм мертвого простору протигазів не повинен перевищувати під час користування дихальною маскою 200 мл.
Оскільки повітря, що не бере участі в процесі газообміну, містить мало кисню й у значній мірі забруднене вуглекислим газом, воно шкідливо відбивається на процесі дихання. Тому мертвий простір іноді називають шкідливим простором .
Процес газообміну в легенях людини, який визначається складом вдихуваного та видихуваного повітря, було розглянуто у розділі 1.1.
Важливою характеристикою, особливо під час розгляду регенеративних дихальних апаратів, є доза  споживання кисню, яка визначається споживанням кисню  , який поглинає людина з повітря. Кількість визначається як результат помноження легеневої вентиляції на долю відбору кисню  людиною в процесі дихання ( ще називають коефіцієнтом відбору кисню з дихальної суміші):
.gif) (
1.5)
Споживання кисню є похідною від частоти серцевих скорочень в особи, яка виконує роботу, і характеризується даними, що приведено в таблиці 1.8. Для газодимозахисників, які працюють в регенеративних дихальних апаратах, доза споживання повітря оцінюється в середньому як при виконанні роботи середньої ваги. Тому для таких апаратів захисту постійна подача, яка дорівнює дозі споживання кисню,
.gif) (1.6)
де,  - доля кисню у вдихуваному повітрі;
 - доля кисню у вдихуваному повітрі;
приймається в межах 1,4± 0,2 л/хв.
Таблиця 1. 8 - Доза споживання кисню чоловіком
|
Ступінь важкості роботи |
Споживання
О 2, л/хв |
Частота серцевих скорочень |
Дихальний коефіцієнт,
Кд |
Енерговитрати ,
Вт |
|
Легка
(2 режим) |
до1,0 (0,47) |
85-100 |
0,85 |
164 |
|
Середня
(5 режим) |
1,0-1,5 (1,14) |
100-125 |
0,88 |
398 |
|
Тяжка
( 10 режим) |
1,5-2,0 (2,22) |
125-150 |
0,9 |
775,6 |
|
Дуже тяжка
(15 режим) |
більше 2,0 (3,16) |
150-170 |
0,95 |
1103 |
Примітка: Значення, які наведено в дужках, подані за вимогами системи стандартів з безпеки праці (ССБП) при відповідному режимі.
Оцінки деяких видів робіт, пов’язаних з пересуванням газодимозахисників, із різним ступенем важкості наведено в таблиці 1.9.
Таблиця 1. 9 - Оцінка за ступенем важкості деяких видів робіт та
вправ
|
Вид робіт та вправ |
Швидкість
пересування,
м/хв. |
Споживання
кисню,
л/хв. |
Частота
серцевих скорочень, удар/хв. |
Ступінь
важкості |
|
Повільна ходьба |
50-60 |
|
|
середній |
|
Повільний біг |
110-120 |
|
|
тяжкий |
|
Схід по сходовій клітині |
9-11 |
|
|
тяжкий |
|
Спуск по сходовій клітині |
10-12 |
|
|
легкий |
|
Схід по вертикальній
драбині |
10 |
|
|
дуже
тяжкий |
|
Спуск по вертикальній
драбині |
12 |
|
|
середній |
Продовження таблиці 1.9
|
Вид робіт та вправ |
Швидкість
пересування,
м/хв. |
Споживання
кисню,
л/хв. |
Частота
серцевих скорочень, удар/хв. |
Ступінь
важкості |
|
Лазити карачки |
18-20 |
|
|
середній |
|
Пересування через вузький лаз |
6-8 |
|
|
тяжкий |
|
Перенесення потерпілого двома пожежними |
30-40 |
|
|
середній |
|
Схід з потерпілим по сходовій клітині |
6-7 |
|
|
тяжкий |
|
Спуск по сходовій клітині з вантажем
30 кг |
6-7 |
|
|
середній |
|
Пересування зі стволом під натиском води 4-4,5кгс/см 2 |
4,5-5,0 |
|
|
тяжкий |
|
Проведення розвідки з розшуком осередку пожежі або потерпілого. Видимість відсутня |
- |
|
|
середній
|
|