2.4. Сыртқы тыныс алуды және газалмасуды зерттеу әдістері

Тыныс алу аппаратының функционалдық жағдайы қалай сапалық (ырғақ) көрсеткіштермен сипатталса, сондай - ақ сандық (тыныс алу жиілігі, тереңдігі, тыныстың минуттық көлемі, өкпенің тіршілік сиымдылығы) көрсеткіштермен де сипатталады.

Өкпенің тіршілік сыйымдылығы (ӨТС) тыныстық көлемнен тұрады, яғни әрбір тыныстық айналымдағы тыныс алу және тыныс шығару кезіндегі ауа көлемі (әдетте 500 мл шамасында), резервтік (қосымша) тыныс алу көлемі – максимальды (тыныштық жағдайда) тыныс алған кезде өкпеге түсетін ауа көлемі (1500 мл шамасында) және резервтік тыныс шығару көлемі – тыныштық жағдайда тыныс шығарғаннан кейін максимальды шығарылатын ауа көлемі (1500 мл шамасында).

ӨТС сыртқы тыныс алу аппаратының функционалдық қабілеттілігінің көрсеткіші бола алмайды. ӨТС шамасы негізінен жынысқа, жасқа және бой ұзындығына тәуелді болады. Бірақ еңбек гигиенасында бұл көрсеткішті анықтауды жұмыс қалыптарының қолайлылығына салыстырмалы баға беруде іске асыруға болады. Егер ӨТС-ны тік тұрған қалпында 100 % деп алса, онда денені алға қарай еңкейткенде ол 88,5%, ал артқа шалқайтқанда - 75 % құрайды.

ӨТС шамасына дене еңбегінің қарқындылығы әсерін тигізеді: болар болмас жүктеме ӨТС жоғарлатады, ауыр – оны төмендетеді. Соңғысы кеуде қуысының көлемін азайтатын бұлшықеттердің қатысуымен болатын белсенді тыныс шығарумен байланысты. ӨТС анықтау сонымен бірге адамның дене жұмысына қабілеттілігіне баға беру үшін де қолданылады.

ӨТС анықтау құрғақ немесе сулы спирометрдің көмегімен іске асырылады. Өлшеу жүргізер алдында зерттелушінің мұрнын қысқышпен қысады. Максимальды терең тыныс алғаннан кейін мундштукқа максимальды терең тыныс шығартылады. Тыныс шығару шектен тыс тез болмауы керек, зерттеушімен оның уақыты шектелмейді. Жақындатылған нәтижелерге қол жеткізу үшін 3-5 рет өлшем жүргізеді, олардан максимальдыны есептеп алады, әртүрлі жүйелердегі спирографтарда ӨТС-ті сызбалық тіркеу кезінде нақтырақ мәліметтер алынады. Оларда зерттеуді спирометрлердегі сияқты жүргізеді. Нақты және салыстырмалы нәтижелерді алу үшін шығарылған ауаның өлшенген көлемін өкпеде болған жағдайларына келтіру керек, яғни дене температурасын, қоршаған орта қысымын және су буларымен толық қанығуын немесе BTPS (Body, Temperature, Pressure, Satyrated) ескеру керек, есептеулерді жеңілдету үшін ӨТС-ті түзету коэффициентіне көбейту керек (кесте 2.1.).

Кесте 2.1. BTPS жүйесіне газ көлемін келтіру коэффициенті

Тыныс алатын ауа температурасы, °С	Коэффициент	Тыныс шығарғандағы ауа температура-сы, °С	Коэффициент
15	1,128	21	1,096
16	1,123	22	1,091
17	1,117	23	1,085
18	1,113	24	1,080
19	1,108	25	1,075
20	1,102

Нақты мәнмен қоса, ӨТС-ті адамның жынысын, жасын және бой ұзындығын ескере отырып жасалынған нормативтерге пайызбен алып көрсетеді. Қажетті ӨТС (ҚӨТС) есептеу үшін арнайы номограммалар және есептеу формулалары бар. 25-60 жас аралығындағы ер адамдар үшін (литрмен) ҚӨТС келесі формуламен есептеледі:

ҚӨТСм = 0,052· P – 06019· B – 3,76,

мұндағы Р – бой ұзындығы, см; В – жасы, жылдармен.

Іс жүзіндегі ӨТС қажетті ӨТС-ке сәйкес келеді деп есептейді, егер ол одан ±15% - тен аспаса.

Тыныс алудың минуттық көлемі (ТМК) немесе өкпелік желдену - 1 минут ішінде ағзаны қажетті оттегімен қамтамасыз ету және көмір қышқыл газын шығару үшін өкпеде желденетін ауа көлемі. Әдетте іс жүзінде ТМК зерттелушімен белгілі бір уақыт аралығында (3-5 минут) шығарылған ауа көлемі, одан кейін оны минуттар санына бөле отырып есептейді. Егер тыныс алу біркелкі болса, онда ТМК тыныс тереңдігінің оның жиілігіне туындысы болып табылады. Егер ол біркелкі емес болса, онда ТМК тыныс көлемдерінің 1 минуттағы барлық қосындысына тең болады. ТМК шамасы ағзаның оттегіне қажеттілігіне және желдендірілетін ауаның пайдаға асырылу дәрежесіне, яғни белгілі бір ауа көлеміне қанықтырылатын оттегі санына тәуелді болады.

ТМК стационарлық жағдайда газдық есептегіш немесе газдық сағаттар (ылғалды және құрғақ) көмегімен белгілі уақыт аралығында шығарылған ауа көлемін өлшеу жолымен анықталынады. Аспаптың құрылымына байланысты бетке тығыз жабыстырылатын резиналы төсеніші бар маска немесе еріндік қолданылады; болмаған жағдайда сыналушы адамның мұрнына қысқыш қойылады. Еріндікті қолданудың артықшылығы “өлі кеңістіктің” едәуір азаюы болып табылады. Еріндік (немесе маска) гофрирленген резиналы түтікпен газдық сағаттарға жалғастырылады. Сынақты қояр алдында есептегіш көрсеткіштері жазылып алынады, ал масканы (немесе еріндікті) дезинфекциялау үшін спиртпен өңдейді. Сынаққа дейінгі және сынақтан кейінгі көрсеткіштер айырмасы бойынша ТМК есептелінеді.

Газомерді сыналынушының қасына қою мүмкін болмаған жағдайда (тұрақты жұмыс орыны болмаған жағдайда, биіктікте жұмыс істеу кезінде және т.с.с.) ТМК анықтау үшін резиналанған тіннен жасалынған арнайы Дуглас қаптары қолданылады. Олар жұмысшының арқасына бекітіледі. Қап, алынған және шығарылған ауа көлемін бөлуді (Дуглас қапшығына) қамтамсыз ететін тыныстық клапаны бар маскамен байланысқан гофрирленген түтікпен жабдықталған.

Дуглас әдісімен өкпелік желдендіруді зерттеуде шығарылған ауаны қапшыққа жинау, зерттеу міндеттеріне сай 3-5 мин (уақыт секундомермен белгіленеді) бойына іске асырылады. Сынақтан кейін Дуглас қапшығын газомермен жалғастырады және ондағы ауаны газомер арқылы жібереді. Алынған ауа көлемін минуттар санына (ауа жинау уақыты) бөліп ТМК есептейді.

Өкпелік желденудің алынған көлемдік мәндерін стационарлық жағдайға келесі формуламен келтіру керек (яғни, су булары қоспасынсыз ауа, температура 0º және қысым 760 мм сн. б.б. ):

,

мұнда, – ТМК шамасы, стандарттық жағдайға келтірілген, л; – минуттағы өкпелік желдендіру шамасы, сынақ кезінде алынған, л; – 0,00367 тең коэффициент; – сынақ кезіндегі ауа температурасы, ºС; – сынақ кезіндегі атмосфералық қысым, мм. с. б.б.; – берілген температурада кеңістікті қанықтыратын су буының қаттылығы, мм. с. б. б.

Ер адамдардағы ТМК мәні тыныштық жағдайда 5-7 л, әйелдерде біршама аз (20-25%) болып келеді. Динамикалық компоненті басым болатын (жергіліктіні қоспағанда) дене еңбегімен айналысқан кезде ТМК шамасымен жүктеме қарқындылығы арасында іс жүзінде тікелей тәуелділік болады. Бұл бірқатар жағдайларда ТМК шамасы бойынша еңбек ауырлығын жіктеуге мүмкіндік береді. Жеңіл жұмыс – 12 л/минутқа дейін, орташа - 20 л/минутқа дейін, ауыр - 36 л/мин дейін және өте ауыр – 36 л/мин жоғары.

Тыныс жиілігі (1 минут ішіндегі тыныс қозғалыстарының саны) кеуденің тыныстық қозғалыстарын көзбен бақылау жолымен анықталынады, бірақ өндірістік жағдайларда бұған үнемі қол жете бермейді. Келтірілген әдіс тынысқа сапалы сипаттама беруге жарамайды, яғни оның ырғағы анықталынбайды. Берілген кемшіліктерді жою үшін тыныс қозғалыстарының сызбалық жазбасын алуға мүмкіншілік беретін әртүрлі аспаптар қолданылады. Стационарлық жағдайда (бекітілген жұмыс орнында) спирограф немесе пневмограф қолданылады. Олардың ең қарапайым құрылымы Марей капсуласының резиналы түтікшесімен жалғастырылған, артериалды қысымды өлшеуге арналған аппараттың манжетінен тұрады. Манжет сыналушының кеуде қуысының төменгі бөлігіне бекітіледі. Содан кейін тройник арқылы жүйе ауамен толтырылады және герметизацияланады. Жазба кимографта немесе пьезобергіш арқылы сиялы жазғышта жүргізіледі.

Кейде технологиялық үрдістің шарттарына байланысты сыналушының еңбек іс-әрекеті үнемі қозғалып жүрумен байланысты болады немесе ерекше жағдайларда (биіктіктегі монтаждық жұмыстар) іске асырылады. Бұл жағдайда телеметрикалық аппаратура (“Спорт”) қолданылады. Сыналушының кеудесіне электр-өткізгіш ұнтақпен (графит) толтырылған резиналы түтік тәрізді көрсеткіш бекітіледі. Кеуде қуысының қозғалысы кезінде түтіктің диаметрі өзгереді, соның салдарынан сыналушының беліне бекітілген көрсеткішке тіркелетін, графиттің электрлік қарсыласуы да өзгереді. Көрсеткіштің жиілігіне бейімделген қабылдағыш оны осциллографқа немесе сиялы жазғышқа сигналдармен тасымалдайды.

Бірақ тұлға бұлшықеттерінің қатысуымен болатын дене еңбегінде жоғарыда аталған әдістердің ақпараттылығы шектеулі, себебі пневмограммалар тек қана кеуде қуысының экскурсиясын көрсетпейді, сонымен бірге бұлшықет кернеулігінің артефакттарын да береді, ал соңғылары болса басым келіп, тыныс қозғалыстарын толығымен қайталайды.

Тыныс тереңдігі 1 минуттағы тыныс санына ТМК-ін (миллиметрмен алынған) бөлгендегі жиілікпен анықталынады.

Газ алмасуды өлшеу әртүрлі іс-әрекеттермен айналысқанда энергошығын шамасын анықтау үшін қажетті болып табылады. Біріншіден, энергошығын шамасы еңбек ауырлығының (динамикалық компоненті басым болатын тек дене еңбегі үшін) өлшемі бола алады; екіншіден, рационалды еңбек үрдісіне (мысалы, сауықтыру шараларын енгізуге дейінгі және кейінгі энергошығындар) баға беру үшін ақпаратты көрсеткіш бола алады. Еңбектің өнімділігі өзгермейтін кезде энергошығындар шамасының өсуі зорығу дамуының жеткілікті түрде маңызды белгісіне жатады. Бұдан басқа, энергошығын шамаларын өндірістік ықшам климатқа, еңбекті ұйымдастыру және нормалауға баға беруде қолдануға болады.

Адамның энергошығын шамаларын анықтайтын бірнеше әдістер бар. Соның ішінде, еңбек гигиенасында, міндетті түрде газ алмасуын өлшейтін тікелей емес калориметрия әдісі қолданылады. Газ алмасу дегеніміз ағзамен тыныс алатын ауадан оттегін сіңіру және көмірқышқыл газын бөліп шығару үрдістері.

Тыныстап шығарылатын ауадан көмір қышқыл газы мен оттегін анықтау үшін газоанализаторлар қолданылады, олар физикалық және химиялық болып келеді. Химиялық газоанализаторларда әртүрлі химиялық қосылыстардың көмегімен көмір қышқыл газы және оттегін, одан әрі олардың көлемін анықтай отырып, таңдамалы сіңіру әдісін қолданады. Физикалық газоанализаторларда газдардың физикалық қасиеттерін пайдаланады; олар электрлік, магниттік және т.б. бөлінеді.

Осы немесе басқа әдіспен жаратылған оттегі мен бөлінген көмір қышқыл газының мөлшерін өлшеп, тыныстық коэффициентті есептейді (СО2/О2). Оның мәні бойынша оттегінің калориялық эквивалентін анықтайды, оны жаратылған оттегі санына көбейтіп энергошығын шамасын табады.

Энергошығын шамасын шамамен анықтау үшін келесі формуланы пайдалануға болады:

аймақтық жұмыстар үшін – Е (кДж) = 4,18 (-0,52 + 0,17 ТМК)

жергілікті жұмыс үшін - Е (кДж) = 4,18 (1,27 + 0,04 ТМК)

4,18 коэффициенті килокаллорийді килоджоульға айналдыру үшін керек.