28255.pdf

BEZPIECZESTWO PRACY 6/2008

Wp³yw mikroklimatu pod kaskiem integralnym

na sprawnoæ psycho zyczn¹ motocyklisty

– badania pilota¿owe

W artykule przedstawiono wyniki badañ prowadzonych w celu okrelenia wp³ywu rodowiska ograniczonej

przestrzeni wokó³ g³owy pod kaskiem integralnym, na funkcje fizjologicznie i poznawcze motocyklisty.

Okrelono, i¿ u¿ywanie kasku prowadzi³o do obni¿enia dopuszczalnej normy stê¿enia tlenu (20%), chwilo-

wego przekroczenia dopuszczalnej normy stê¿enia ditlenku wêgla (3%), co ³¹cznie z panuj¹cymi warunkami

rodowiska cieplnego mo¿e wp³ywaæ na obni¿enie poziomu uwagi motocyklisty.

The effect of the microclimate underneath the helmet on a motorcyclist’s performance

This paper presents the results of a study the influence of the limited-space environment around the head,

appeared during wearing integral helmet, on human physiological and cognitive functions. It was defined

that utilizing the helmet conducted to decrease admissible value of oxygen (20%), temporary increase

of admissible value of carbon dioxide (3%), that including ambient thermal conditions may influence on

decreasing level of motorcyclist attention.

dr hab. med. IWONA SUDO£-SZOPIÑSKA

dr in¿. ANNA BOGDAN

dr ANNA £UCZAK

dr in¿. PIOTR PIETROWSKI

Centralny Instytut Ochrony Pracy

– Pañstwowy Instytut Badawczy

Wstêp

Wed³ug szacunków prowadzonych w Unii Eu-

ropejskiej, ok. 14% miertelnych wypadków dro-

gowych dotyczy motocyklistów. W wypadkach

tych ginie ponad 6 tys. osób rocznie; w 70-80%

przypadków przyczyn¹ zgonów s¹ urazy g³owy.

Kaski, w szczególnoci tzw. kaski integralne,

w istotny sposób przyczyniaj¹ siê do zmniejszenia

urazów g³owy, w zwi¹zku z tym s¹ obligatoryjne

we wszystkich krajach Unii Europejskiej.

Stosowanie kasków ochronnych ma chroniæ

pracowników przed urazami mechanicznymi,

które mog¹ wyst¹piæ w czasie pracy. Niektóre

grupy zawodowe, np. policjanci pe³ni¹cy s³u¿-

bê na motocyklach, stosuj¹ kaski integralne

os³aniaj¹ce ca³¹ g³owê, zabezpieczaj¹ce przed

urazami powsta³ymi w czasie wypadku na

motocyklu. W przypadku policjantów – moto-

cyklistów bezpieczeñstwo pracy zale¿y równie¿

od zachowania ich zdolnoci poznawczych.

Motocykle s¹ bowiem pojazdami bardzo

niestabilnymi i wymagaj¹ znacznie wy¿sze-

go poziomu koncentracji i szybkiej reakcji

w porównaniu do pojazdów czteroko³owych.

Jednoczenie motocyklista jest bardziej ni¿

kierowca samochodowy eksponowany na

czynniki pogodowe oraz ha³as uliczny, mog¹ce

dodatkowo pogarszaæ koncentracjê. Projektu-

j¹c zatem konstrukcjê kasku oraz wykorzystane

materia³y nale¿y zwróciæ uwagê, nie tylko na

wytrzyma³oæ mechaniczn¹ kasku, ale równie¿

na komfort i zwi¹zan¹ z nim sprawnoæ psy-

chomotoryczn¹ u¿ytkowników.

W roku 2005 pojawi³y siê doniesienia

naukowe, w których wysuniêto hipotezê, i¿

na wypadkowoæ z udzia³em motocyklistów

mo¿e wp³ywaæ oddzia³ywanie rodowiska

pod kaskiem, tzn. takich czynników jak:

nadmiernej wilgotnoci i temperatury po-

wietrza oraz wysokich stê¿eñ ditlenku wêgla.

W zwi¹zku z tym, orodek szwajcarski EMPA

podj¹³ realizacjê projektu – Akcji COST 357 pn.

Accident prevention options with motocycle

helmets („Kaski motocyklowe jako element

zapobiegania wypadkom wród motocykli-

stów”, akronim “Prohelm”) celem poszerzenia

wiedzy nt. wp³ywu kasków motocyklowych na

bezpieczeñstwo jazdy. Projekt ten, w którym

uczestniczy Centralny Instytut Ochrony Pracy

– Pañstwowy Instytut Badawczy, rozpocz¹³

siê w lipcu 2005 r. i bêdzie realizowany do

lipca 2009 r. Uczestnikami Akcji COST 357

s¹ specjalici reprezentuj¹cy wiele dyscyplin

naukowych i technicznych z 22 instytutów

oraz instytucji europejskich znajduj¹cych siê

w: Szwajcarii, Polsce, Bu³garii, Wielkiej Brytanii,

Francji, Niemczech, Irlandii, Izraelu, W³oszech,

Norwegii, Portugalii, Hiszpanii, Turcji i Grecji.

26,67 o C WBGT) w najwy¿szym

stopniu powoduje obni¿enie poziomu uwagi,

spostrzegawczoci, sprawnoci w rozwi¹zy-

waniu zadañ matematycznych i pogorszenie

refleksu. Potwierdzenie negatywnego wp³ywu

gor¹ca na procesy poznawcze w zakresie

czujnoci i uwagi uzyskano równie¿, podczas

eksperymentu przeprowadzonego wród

kierowców, w warunkach ruchu ulicznego [4].

W przedziale 33 ÷ 35 o C WBGT obserwuje siê

najwiêksze obni¿enie jakoci wykonanych za-

dañ motorycznych, za w temperaturze 35 o C

WBGT istotnie wzrasta liczba niebezpiecznych

zachowañ.

Stê¿enie gazów oddechowych pod ka-

skiem – pomiary przeprowadzone z udzia³em

ochotników stosuj¹cych kaski integralne wyka-

za³y, i¿ w czasie postoju stê¿enie ditlenku wêgla

pod kaskiem wynosi³o a¿ 2% (dopuszczalny

limit <3%). Czêæ powietrza wydychana przez

Wp³yw wybranych czynników

na funkcje poznawcze

u¿ytkowników kasków

Na bezpieczeñstwo motocyklistów na

drodze wp³ywa m.in. sprawnoæ okrelonych

funkcji poznawczych, np umiejêtnoæ zacho-

wania sta³ej czujnoci, koncentracji uwagi

i szybkiego refleksu. Pozwalaj¹ one na bez-

pieczne prowadzenie motocykla, jak równie¿

w znacznej mierze na unikniêcie kolizji z innymi

pojazdami, których kierowcy czêsto nie zauwa-

¿aj¹ motocyklistów na drodze [1].

W dalszej czêci artyku³u scharakteryzowa-

no wp³yw niektórych czynników rodowisko-

wych, mog¹cych zak³óciæ prawid³owoæ reakcji

motocyklisty:

Temperatura otoczenia , bêd¹ca pa-

rametrem oddzia³uj¹cym bezporednio na

odczucie komfortu cieplnego, jednoczenie

wp³ywa na sprawnoci psychomotoryczne,

przebieg procesów poznawczych oraz na

procesy fizjologiczne cz³owieka. Szczególnie

negatywny wp³yw w zakresie psychomoto-

ryki oraz przebiegu procesów poznawczych

cz³owieka jest przypisywany podwy¿szonej

temperaturze otoczenia (powy¿ej 24 o C).

W badaniach laboratoryjnych prowadzonych

przez Pilchera, Nadlera i Buscha [2] wykazano,

¿e gor¹co (

BEZPIECZESTWO PRACY 6/2008

motocyklistê jest ponownie wprowadzana do

organizmu w czasie wdechu. Z tego powodu

czêsto w czasie jazdy motocyklem kierowcy

otwieraj¹ wizjery, aby oddychaæ swobodniej.

Wdychanie powietrza o wy¿szym ni¿ 3-pro-

centowym stê¿eniu CO 2 mo¿e wp³ywaæ zna-

cz¹co na zdolnoci poznawcze cz³owieka. Przy

stê¿eniu CO 2 wynosz¹cym 1,2% (zbli¿onym do

poziomu obserwowanego w warunkach jazdy

na motocyklu w kasku integralnym z prêdko-

ci¹ 50 km/godz.) osoby badane odczuwaj¹

znu¿enie [1]. Liczba subiektywnych dolegliwoci

wzrasta przy poziomie CO 2 wynosz¹cym 6

÷ 8%. Wystêpuj¹ wówczas objawy ucisku

w klatce piersiowej, palpitacje serca, skrócenie

oddechu oraz uczucie ogólnego os³abienia [5].

Przy poziomie CO 2 siêgaj¹cym 7,5% dochodzi

do wyd³u¿enia czasu realizacji zadañ wymaga-

j¹cych logicznego mylenia, przy zachowanej

poprawnoci ich wykonania. Po zaprzestaniu

eksperymentu w warunkach laboratoryjnych,

sprawnoæ w tym zakresie powraca do pozio-

mu wyjciowego po 5 minutach.

Bardziej negatywny – w porównaniu z di-

tlenkiem wêgla – wp³yw na sprawnoæ psy-

chomotoryczn¹ i procesy poznawcze cz³owieka

ma stê¿enie tlenku wêgla (CO) w powietrzu

wdychanym. Przy poziomach COHb (tj. he-

moglobiny tlenkowêglowej) uznanych za

bezpieczne z punktu widzenia procesów fizjolo-

gicznych, obserwowane jest istotne pogorszenie

sprawnoci psychomotorycznych i funkcji po-

znawczych cz³owieka, co mo¿e stanowiæ istotne

zagro¿enie dla osób nara¿onych na dzia³anie CO,

a wiêc tak¿e motocyklistów. Przeprowadzone

w warunkach laboratoryjnych badania [6] nie

wykaza³y niepokoj¹cych reakcji fizjologicznych

oraz zaburzeñ zdrowotnych przy stê¿eniu COHb

dochodz¹cym do poziomu 20%, podczas gdy

sprawnoci takie, jak refleks i spostrzegawczoæ

ulega³y istotnemu pogorszeniu ju¿ przy stê¿eniu

COHb wynosz¹cym 5%. Autor konkludowa³, i¿

bardziej z³o¿one funkcje poznawcze, zwi¹zane

np. z podejmowaniem decyzji, dokonywaniem

oceny lub z odpowiedzialnoci¹, mog¹ byæ

o wiele bardziej podatne na stê¿enia COHb

w zakresie 5 ÷20%. S³usznoæ tego wniosku

potwierdzaj¹ badania [7], w których istotny

spadek czujnoci i pogorszenie umiejêtnoci

oceny prêdkoci pojazdu kierowanego przez

motocyklistê odnotowano ju¿ przy 2,5-procen-

towym stê¿eniu COHb. Dalszy wzrost stê¿enia

COHb mo¿e w znacz¹cy sposób zmniejszyæ bez-

pieczeñstwo jazdy. Przy poziomie 6,3% COHb

obserwuje siê bowiem utratê samokrytycyzmu

oraz pogorszenie umiejêtnoci oceny sytuacji,

co jest wczesnym wskanikiem niedotlenienia

mózgu. Stê¿enie COHb w zakresie 10 ÷ 12%, wy-

wo³uje u kierowców rajdowych, w warunkach

gor¹cego mikroklimatu (50 o C) istotne obni¿enie

sprawnoci kierowania pojazdem, co manife-

stuje siê wiêksz¹ liczb¹ zderzeñ i problemami

z utrzymaniem siê na torze jazdy.

Tlenek wêgla ma równie¿ niekorzystny

wp³yw na sprawnoæ narz¹du wzroku – wyka-

zano [8], ¿e przy du¿ej prêdkoci jazdy, moto-

cyklici w warunkach podwy¿szonego poziomu

CO w hemoglobinie (17%) potrzebowali wiêcej

informacji wizualnych, ni¿ przy tych samych

prêdkociach i bez oddzia³ywania CO.

Z kolei przy podwy¿szonym stê¿eniu COHb,

wykazano obni¿enie sprawnoci motorycznej

r¹k kierowców [9]. Uzyskane wyniki nie by³y

znamienne, niemniej jednak przy stê¿eniu COHb

siêgaj¹cym 28% motocyklici zg³aszali uczucie

znacznego zmêczenia r¹k i palców. Z jednej

strony pod kaskiem dochodzi do nadmiernej

koncentracji CO 2 i CO, z drugiej strony – nie-

odpowiednia wymiana powietrza powoduje

spadek stê¿enia O 2 w powietrzu wdychanym

przez motocyklistê. Tlen w powietrzu wystêpuje

w stê¿eniu równym 20%, natomiast w powie-

trzu wydychanym oko³o 16%. Stê¿enie tlenu

w powietrzu wdychanym zmniejszone do 13%

nie powoduje zagro¿eñ w zdrowiu, jednak

obserwuje siê zwiêkszenie czêstoci skurczów

serca. W badaniach z motocyklistami w czasie

postoju, które by³y prowadzone w laboratoriach,

rednie wartoci O 2 pod kaskiem obserwowano

na poziomie 17 ÷ 20% [10].

Ha³as jest kolejnym czynnikiem wp³ywa-

j¹cym w sposób istotny na samopoczucie

i sprawnoæ kieruj¹cego, co wiêcej mo¿e – byæ

podstawowym ród³em zmêczenia odczuwa-

nego przez motocyklistê, a w zwi¹zku z tym

stanowiæ przyczynê pope³nianych b³êdów,

prowadz¹cych do wypadków drogowych [11].

Jest to szczególnie istotny problem zwa¿ywszy

na fakt, i¿ kierowanie pojazdem w warunkach

zat³oczonej drogi jest nieod³¹cznie zwi¹zane

z nara¿eniem kieruj¹cego na zwiêkszony poziom

ha³asu: zarówno ha³asu rodowiskowego, jak

i wynikaj¹cego z obecnoci turbulencji powie-

trza wokó³ kasku (wyranie odczuwanych

przy prêdkociach przekraczaj¹cych 50 km/h),

oraz ha³asu generowanego przez pracê silnika

motocykla. Szkodliwy jest równie¿ wp³yw ha³asu

na narz¹d s³uchu, który odgrywa znacz¹c¹ rolê

w prawid³owej percepcji sygna³ów akustycznych

przez uczestnika ruchu drogowego. D³ugoletnie

nara¿enie motocyklisty na ha³as mo¿e prowa-

dziæ do upoledzenia s³yszenia i trwa³ych ubyt-

ków s³uchu. Zgodnie z przepisami [12, 13] poziom

ha³asu zewnêtrznego motocykli generowanego

podczas jazdy nie powinien przekraczaæ dopusz-

czalnych wartoci (75 ÷ 80 dB w zale¿noci od

pojemnoci silnika). Miêdzy progiem s³yszenia,

ha³asem i wspó³czynnikiem wypadkowoci

istniej¹ wyrane zale¿noci [14]. Wysoki poziom

ha³asu mo¿e w sposób bezporedni prowadziæ

do zwiêkszonej wypadkowoci, co potwierdzaj¹

niekorzystne interakcje pomiêdzy sygna³ami

ostrzegawczymi, odbieranymi komunikatami

s³ownymi a maskuj¹cym ha³asem t³a, który

wynosi ponad 85 dB w czasie postoju i od 95

do 119 dB [15] podczas jazdy, jak i negatywne

efekty oddzia³ywania wysokiego poziomu ha-

³asu na reakcje psychomotoryczne oraz procesy

fizjologiczne kierowców.

Badania pilota¿owe

Badania przeprowadzone w CIOP-PIB

obejmowa³y zbadanie reakcji fizjologicznych,

funkcji psychomotorycznych oraz procesów

poznawczych u¿ytkowników kasków pod

k¹tem wyjanienia, czy ulegaj¹ one modyfi-

kacji w warunkach dyskomfortu termicznego,

ha³asu rodowiskowego czy niedostatecznej

wymiany powietrza pod kaskiem. W badaniach

wziê³o udzia³ 5 zdrowych i sprawnych fizycznie

policjantów pe³ni¹cych s³u¿bê na motocyklach

od ok. 11 lat. Badania z udzia³em ochotników –

policjantów prowadzone by³y w laboratorium

w dwóch wariantach rodowiskowych:

– mikroklimat gor¹cy i ha³as o poziomie

ha³asu panuj¹cego w aglomeracji miejskiej

(88 dB) (A)

– mikroklimat umiarkowany.

Rys. 1. rednie w odniesieniu do 5 policjantów wartoci stê¿enia ditlenku wêgla w przestrzeni pod kaskiem

Fig.1. Mean values of carbon dioxide in the space underneath the helmet

BEZPIECZESTWO PRACY 6/2008

Rys. 2. Wp³yw zastosowania kasku na uwagê motocyklisty (test SIGNAL)

Fig. 2. The effect of using a helmet on a motorcyclist’s attention (SIGNAL test)

Ka¿dy wariant powtarzany by³ dwukrotnie:

w kasku i bez kasku. Przeprowadzone badania

wykaza³y, i¿ ograniczona przestrzeñ pod ka-

skiem mo¿e wp³ywaæ na funkcje fizjologiczne

i procesy poznawcze osób stosuj¹cych tego

rodzaju ochrony g³owy. Wykazano, ¿e podczas

stosowania kasku dochodzi do zwiêkszenia

temperatury skóry rednio o ok. 0,5 o C w wa-

runkach rodowiska umiarkowanego, zwiêk-

szenia temperatury wewnêtrznej o ok. 0,7

o C w warunkach umiarkowanych i ok. 0,3 o C

w warunkach symulowanego gor¹ca i ha³asu.

Stê¿enie CO 2 w przestrzeni pod kaskiem wyno-

si³o rednio 1% (w warunkach gor¹ca i ha³asu)

oraz 2% (w warunkach termoneutralnych) –

ró¿nice jakie zmierzono zwi¹zane by³y z prêd-

koci¹ powietrza w przestrzeni badania, która

dla wariantu gor¹ca i ha³asu wynosi³a 2 m/s

(podczas gdy w rodowisku umiarkowanym

0,5 m/s), (rys.1., str. 15.).

Analogicznie stê¿enie tlenu w przestrzeni

oddechowej badanych by³o ni¿sze od wartoci

dopuszczalnych i wynosi³o rednio 18% (wa-

runki umiarkowane) i 19% (warunki gor¹ca

i ha³asu). W zakresie funkcji psychomotorycz-

nych okaza³o siê, ¿e w warunkach ³¹cznego

oddzia³ywania ha³asu i gor¹ca, zarówno w ba-

daniu bez kasku, jak i w wariancie z za³o¿onym

kaskiem, obni¿y³ siê poziom sprawnoci osób

badanych w zakresie uwagi (rys. 2.).

Natomiast obecnoæ w rodowisku coraz

wiêkszej liczby czynników obci¹¿aj¹cych cz³o-

wieka, takich jak ha³as, wysoka temperatura,

za³o¿enie kasku motocyklowego, powodowa³a

wzrost odczuwanego zmêczenia, ale zjawisku

temu nie towarzyszy³a istotna zmiana nastroju.

W mikroklimacie umiarkowanym kask nie

wp³ywa³ na pogorszenie odczuæ cieplnych

i wilgotnoci. W mikroklimacie gor¹cym ba-

dani w kasku zg³aszali dyskomfort wynikaj¹cy

z nadmiernego ogrzania g³owy oraz wilgotno-

ci skóry i akumulacji potu w odzie¿y.

[6] Schulte J.H. Effects of mild carbon monoxide

intoxicaton . “Archives of Environmental Health”. Vol.

7/1963, 30-36

[7] Putz V.R. The effect of carbon monoxide on dual-task

performance . “Human Factors”, 211979/1, 13-24

[8] McFarland, R.A. (1973). Low level exposure to

carbon monoxide and driving performance. Archives

of Environmental Health, Vol. 27, 355-359

[9] Stewart R.D., Peterson J.E., Baretta E.D., Bachand R.T.

Experimental human exposure to carbon monoxide .

“Archives of Environmental Health”, Vol. 21/1970, 154-164

[10] Iho L., Jonasson H., Petersson J.I., Stridh G., Ljungg

C, 1980. Measurement of aerodynamically generated

noise and concentrations of carbon dioxide and oxygen

in protective helmets for motorcycle riders, Report no

SP-RAPP 1980:31, Statens Provningsanstalt, Sweden

[11] McKnight A. J., McKnight A. S. The effects of mo-

tocycle helmets upon seeing and hearing. “Accident

Analysis & Prevention” 27/1995, 493-501

[12] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 97/24/

WE z dnia 17 czerwca 1997 r. w sprawie niektórych czêci

i w³aciwoci dwu- lub trzyko³owych pojazdów silniko-

wych (Dz. Urz. WE L 226 z 18.08.1997 r. ze zm.)

[13] Rozporz¹dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 28

lipca 2005 r. w sprawie homologacji typu pojazdów sa-

mochodowych maj¹cych dwa lub trzy ko³a, niektórych

pojazdów samochodowych maj¹cych cztery ko³a oraz

motorowerów (DzU nr 162, poz. 1360 ze zm.)

[14] FHWA. Department of Transportation, Federal

Highway Administration, Office of motor carriers. Role of

Driver Hearing in Commercial Motor Vehicle Operation:

An Evaluation of the FHWA Hearing Requirement.

Publication No. FHWA-MCRT 1998-99-001

[15] Binnington J.D., McCombe A.W., Harris M. (1993)

Warning signal detection and the acoustic environment

of the motorcyclist . “British Journal of Audiology”, Vol.

27: pp 415 – 422

Podsumowanie

Przeprowadzone badania mia³y charakter

pilota¿owy, niemniej wykazano, i¿ stosowanie

kasku integralnego tworzy pod nim mikro-

klimat, który mo¿e wp³ywaæ negatywnie na

funkcje poznawcze motocyklisty. Istnieje wiêc

potrzeba dalszych badañ wiêkszej liczby osób.

W przypadku potwierdzenia wyników badañ

pilota¿owych powinny nast¹piæ odpowiednie

zmiany w konstrukcji kasków pod wzglêdem

m.in., poprawy wentylacji oraz zmniejszenia

wilgotnoci w przestrzeni pod kaskiem, np.

przez zastosowanie materia³ów absorbuj¹cych

wilgoæ w przestrzeni miêdzy kaskiem a g³ow¹

u¿ytkownika.

PIMIENNICTWO

[1] Brühwiler P.A., Stämpfli R., Huber R., Camenzind

M. CO 2 and O 2 concentrations in integral motorcycle

helmets . “Applied Ergonomics”. 36/2005, 625-633

[2] Pilcher J. J., Nadler E., Busch C. Effects of hot and

cold temperature exposure on performance: a meta-

analytic review. “Ergonomics”, Vol. 45, No. 10/2002,

682-698

[3] Grether W.F. Human performance at elevated

environmental temperatures . “Aerospace Medicine”

44/1973, 747-55

[4] Wyon D.P., Wyon I., Norin F. Effect of moderate

heat stress on driver vigilance in a moving vehicle .

“Ergonomics”, Vol. 39, No. 1/1996, 66-75

[5] Maresh C.M., Armstrong L.E., Kavouras S.A., Allen

G.J., Casa D.J., Whittlesey M., LaGasse K.E. Physiological

and psychological effects associated with high carbon

dioxide levels In healthy men . “Aviation, Space and

Environmental Medicine”, Vol. 68, No.1/1997, 41-45

Publikacja opracowana na podstawie

wyników badañ uzyskanych w ramach

projektu specjalnego pn. „Wp³yw rodowiska

ograniczonej przestrzeni wokó³ g³owy na

funkcje fizjologiczne i poznawcze cz³owieka”

finansowanego ze rodków finansowych na

naukê w latach 2007-2008.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: