Биомеханика взаимодействия внешних воздействий и колебательных процессов в организме при вибрации конечности человека тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.08 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ ЛАТВИЙСКОЙ ССР ЛАТВИЙСКИЙ НАУЧШ-ИССЛВДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ

2?Г/

Г

На правах рукописи

ЦУЛАЯ Гамлет Григорьевич

УДК 612.014.45.001.5

БИОМЕХАНИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Й КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ВИБРАЩИ КОНЕЧНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Специальность 01.02.08 - Биомеханика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Рига - 1989

Работе выполнена в Институте механики машин Академии наук Грузинской ССР.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

КНЕТС И.В.;

член-корр. АН СССР, доктор медицинских наук, профессор ГУРФИНКЕЛЬ B.C.; доктор физико-математических наук, профессор БЛЕШАН И.И.

Ведущее предприятие - Инотитут машиноведения имени A.A. Благонравова АН СССР

Защита диссертации состоится "_"_;_1989 г.

в_часов не заседании специализированного Совета

Д 081.02.01 при Латвийском научно-исследовательском институте травматологии и ортопедии Минздрава Латвийской ССР (226005, г. Рига, улица Дунтес, 12/22).

С диссертацией »южно ознакомиться в библиотеке института (226005, Г. Рига, улица Дунтес, 12/22).

Автореферат разослан _"_1989 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, к. Т.н. рг

■ l4t

Адамович И.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современная тенденция все усиливающихся процессов механизации и создание инструментов, большинство которых являются генераторами вибрации, ведет к вое большему увеличению распространения вибропатологии.

В среде, которая характеризуется повишенным уровнем вибрации сложного спектра, оказались люди массовых профессий -механизаторы сельскохозяйственного производства, водители, рабочие связанные с ручным механизированным инструментом и т.д.

Ключевой проблемой профилактики вибропатологии является создание таких машин и механизмов, которые не снижая производительности, оказывают минимальные неблагоприятные воздействия при работе с ниш. Однако применяемые элементарные способы виброзащиты в основном уже исчерпаны. Этим обусловлена необходимость разработки теории виброзащиты человека-оператора. В рамках этой проблемы проводилась и наша работа.

При ее решении первоочередной задачей является создание надежных принципов нормирования вибрации на производстве. Действующие в настоящее время предельно допустимые нормы вибл рации, основанные на энергетическом принципе, оказались недостаточно эффективными.

Представлялось, что это связано с недостаточным знанием механизмов действия вибрации на организм человека, в том числе недоучета того обстоятельства, что имеет место взаимодействие колебательных процессов, в котором ведущая роль принадлежит их частотно-фазовым характеристикам.

Целью настоящей работы является выяснение механизма действия вибрации на человека путем изучения характера и закономер-

ностей взаимодействия двух колебательных процессов: механического - локальная вибрация, и колебаний суммарной биоэлектрической активности мышц (СБАМ).

На основании анализа данных литературы, твкое направление при изучении механизма действия полей различной модальности на биосистемы не является тривиальным. В связи с этим, выполнение таких исследований предполагает решение следующих задач:

Разработать методический комплекс, позволяющий исследовать количественные динамические и биоэлектрические характеристики биомеханических звеньев руки человека при воздействии вибрации различных параметров.

Выяснить характер и закономерности взаимодействия внешних механических колебаний и биоколебаний (СБАМ) в лабораторных условиях и эксперименте приближенного к производственным условиям.

Разработать модель биомеханического звена, позволяющую анализировать процессы взаимодействия выбранных в качестве примера колебаний.

Выяснить возможности практического использования полученных результатов, как в целях профилактики вредного воздействия вибрации в производственных условиях, так и для оптимизации повышения работоспособности.

Цетолы исследования. Для решения поставленных задач был разработан комплекс методических приемов, позволяющий одновременную регистрацию механических и биоэлектрических колебательных процессов биомеханического звена о использованием средств регистрации и анализа в реальном масштабе времени.

Для теоретического исследования изучаемых вопросов были ио-

юльзованы методы аналогового и цифрового моделирования. Ставились численные эксперименты, позволяющие исследовать поведение 5иоыеханической системы при внешних динамических воздействиях.

Научная новизна работы. Предлагается новый подход к изучению механизма воздействия полей различной модальности на организм человека. Этот подход представляется перспективным не только для изучаемого механизма вибрации, но и для более широкого круга внешних периодических воздействий.

Сформированный комплекс методических средств и приемов позволил обнаружить нелинейную взаимосвязь параметров механических I биоэлектрических колебаний при локальном вибрационном воздействии и установить количественные и качественные закономерности процессов синхронизации и резонанса колебаний биоэлектрической активности мышц руки при действии широкого диапазона частот вибрации.

Математическая модель биомеханической системы позволила поручить качественно новые результаты. А именно, раскрыть характер взаимодействия колебательных процессов,в основе которых лежат процессы синхронизации внешних колебаний с биоколебаниями.

В условиях, приближенных к производственным, при работе гаесборочных и чаеподрезочных аппаратов, подтверждено значение особенно неблагоприятного воздействия вибрации в случае совпадения частот вибрации, генерируемой этими инструментами, с основными частотами колебаний СБАМ и усиление этого эффекта при увеличения напряжения мышц. Отсюда вытекает наша тактика вибро-звщиты человека-оператора, которая сводится к созданию таких инструментов, которые позволяли бы избегать эффекты синхронизации и резонанса. При формирований требований к разработанной

нами установки вибростимуляции мышц, ми вводили противоположные условия, предполагающие необходимость возникновения этих процессов.

Основные положения.внносимце на защиту. Предлагается новый перспективный путь изучения механизма действия полей различной модальности на организм человека, который основан на изучение взаимодействия биоколебэчий с внешними колебаниями. В основе взаимодействия полей различной модальности с биоколеба-нилми лежат процессы синхронизации и резонансов, характерной особенностью которых является их существенная нелинейность, свойственная биосистемам.

Предлагаемая наш математическая модель не только позволяет проводить анализ обнаруженных в эксперименте фактов, касающихся характера взаимодействия колебательных процессов, но и выявить более детально их качественные и количественные характеристики, о также прогнозировать измеиение поведения системы при воздействии на нее периодических возмущений.

Грофилактика неблагоприятного воздействия вибрации, генерируемых механизированными инструментами, должна быть основана на минимизация ее в диапазоне частот, близких к основным частотам биоколебаний. На этом же принципе может быть основана оптимизация терапевтического воздействия вибрации при кратковременном ее воздействии.

Результаты экспериментальных исследования и методические разработки при изучении механизма действия вибрации на организм человека позволили оптимизировать эффект терапевтического воздействия вибрации с целью повышения работоспособности.

Научная я практическая значимость работы. Теоретическое шачение работы состоит в установлении механизма действия виб-)ации на организм человека, в основе которого лежат процессы зинхронизации и резонанса внешних колебаний с бкоколебанияыи. Минимизация этих процессов может быть положена в основу разра-Зотки научно-технической проблемы виброзащиты человека-опера-гора.

На основе полученных результатов исследований разработаны методы и созданы технические средства повышения работоспособ-тости с помощью вибростимуляции. Эффективность ее использова-1Ия подтверждена актом внедрения разработанных методов в комплексе реабилитационных мероприятий в спеиусловиях.

Работа выполнена в отделе Динвмики машин Института механики машин АН Грузинской ССР в соответствии с координационными манами научно-исследоБательских работ по проблемам 1.11.1 "Те->рия машин и систем машин", раздел 1.11.1.7 "Теория виброзащиты I человека оператора" (1981-1985 г.г.) и 1.10.5 "Биомеханика", раздел 1.10.5.3 "Управление биологических систем и оптимизация трудовых и спортивных движений" (1986-1990 г.г.), а также по 1рограмме II "Надежность", раздел П.05.Н "Разработать и внедрить методы виброзащиты с целью повышения надежности машиностроительной продукции" (1987-1990 г.г.).

Апробация работы. Основные результаты работа докладыва-тись и обсуждались на УН Международной конференции по динамике машин (Польша-Гливице 1971), Всесоюзной конференции "Вибра-дионная техника в машиностроении и приборостроении" (Львов 1973},, Зсесоюзном симпозиуме по биомеханическим проблемам управления спортивными движениями человека (Тбилиси 1978), Всесоюзной научной конференции "Механо-математическое моделирования спортив-

ной техники" (Москза 1982), III Всесоюзной конференции по проблемам биомеханики (Рига 1983), Всесоюзных конференциях по вибрационной технике (Телави 1984, Кобулети 1987), Международной конференции "Достижения биомеханики в медицине" (Рига 1986), Всесоюзной летней школе ученых-механиков (Исык-Куль 1987), Всесоюзной школе-семинаре "Перспективы развития эргономической биомеханики в период ускорения научно-технического прогресса" (Севастополь 1988), Всесоюзном семинаре "Нейрокомпьютеры и внимание" (Пущино 1988), ХУ1 Международной конференции по динамике магин (ЧССР-Ступэва 1989).

Публикация. По теме диссертации опубликованы 2 монографии . (в соавторстве), 20 статей в журналах и сборниках (в том числе 12 в соавторстве), 4 отчеч'е по НИР.

Структуре и объем диссертации. Диссертационная рвбота состоит из введения, шести разделов с выводами, общих выводов по работе, списка литературы и приложения; содержит 272 стр. машинописного текста, 9 таблиц, 112 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВВДЕНИЕ

В введении дано обоснование актуальности избранной темы, отмечены научная и практическая значимость рэботы.

I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

В разделе рассматриваются основные работы советских и зарубежных исследователей (Е.Д. Андреева-Галанина, Н.П. Бенево-ленокая, И.И. Блехман, Ю.М. Васильев, B.C. Гурфинкель, И.В. Кнетс, В.В. Кузнецов, A.C. Миркин, В.П. Мишнев, H.A. Никифорова, С.Н. Романов, Л.Г. Охнянскея, A.A. Ухтомский, К.В.Фролов, М.З. Хвингия, H. DupuiB, R. Qranit, s. ношта, а.Р. Huxley, o.c.J. Lipporn, н.н. wilaoa и др.), посвященные проблемам

биомеханики, мышечной активности, процессов синхронизации биоэлектрических колебаний мшщ при вибрационном воздействии и дается их критическая оценка.

Обзор литературы велся по следующим основным направлениям.

Виброзащита человека-оператора при действии локальной вибрации.

Клинические проявления нарушений в организма человека при длительном воздействии как общей, так и локальной вибрации, замеченные гигиенистами еще в 30-х годах, несмотря на целый ряд предупредительных мер и ограничений, наблюдаются к в настоящее время. Поэтому эти проблемы являются актуальными и сейчас. Отмечается, что с этой проблемой тесно связана вибробезопасность человека, работающего в обычных и экстремальных условиях и испытывающего вредное воздействие окружащей среды.

Влияние вибрации на биоэлектрическую активность мш::ц двигательного аппарата.

Следует обратить внимание на реакции ыышечно. системы под воздействием вибрационного раздражителя в различных ее проявлениях, в том числе на увеличение рефлекторной активности. Сюда же включен эффект синхронизации биоэлектрических колебаний мышцы при внешних колебательных воздействиях различной физической природы. Отмечается, что публикации, посвященные этой важной проблеме, в литературе встречаются крайне редко.

Не менее актуальным является вопрос позитивного действия вибрации на организм человека. В разделе анализируются литературные источники, посвященные этой проблеме. Тем же указано, что парамэтры вибрации при этом в основном выбираются по эмпирическим данным или субъективным признакам.

- 10 -

Моделирование движений биомеханических систем.

В рамквх исследуемого вопроса на основании анализа литературных источников, в которых приводятся результаты моделирования, раздельно для био и механической частей единой биомеханической системы, создана предпосылка для модельных исследований совместных механических и биоэлектрических колебаний звена при внешних периодических воздействиях. Указываются также недостатки в существующих моделях, которые не позволяют исследовать механизм возникновения синхронизации механических и биоколебаний.

Приведенные соображения были приняты во внимание при постановке ряда задач исследований, перечень которых приведен выше,

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ВИБРАЦИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Характеристика состава объекте исследований.

В таблице I дается характеристика группы лиц, на которых проводились перечисленные в ней основные серии исследований. Всего обследовано 218 человек обоего пола в возрасте 14-50 лет.

Большинство опытов было проведено на здоровых людях, не имеющих контакта с вибрацией, а также часть опытов на группе рабочих виброопасных профессий, связанных о ручным механизированным сбором и подрезкой чая.

Регистрация параметров механических и биоэлектрических

к<?леОаний Огомехешпестогр звене.

На рис.1 представлена структурная схема устройства, которое содержит набор стандартной аппаратуры и позволяет исследовать параметры механических и биоэлектрических колебаний звеньев руки человека при воздействии вибрации детерминированной или

Оснозные серии эксперименталь- Общее количество испытуемых Возрастной состав (лет)

ных исследований Жевд. Мужч. До 20 20-30 30-40 40-5С

•тт аз л ^ я 3 о Ч <0 к « о с? Модуляция частоты вибрации 10 5 5 - 3 5 2

Модуляция амплитуды вибрации 15 8 7 2 8 3 2

н: а) х: ч я о и я 3 Эо Постоянные скорости и ускорения вибрации 20 4 16 _ 7 8 5

о о а о о <и д Меха коле руки Изменение величины произвольных усилий при вибрации 17 3 14 3 6 5 3

Я т Я ( Модуляция частоты вибрации 26 5 21 - II 7 8

Чй со и о« о § Модуляция амплитуды вибрации 15 8 7 2 8 3 2

Я £Г ™ Я ; н о я ЭУОЭ Постоянные скорости и ускорения вибрации 20 4 16 - 7 8 5

ааз 0) п с с а; к о р^ га пк а они ф и а з Изменение величины произвольных усилий при вибрации 30 6 24 4 20 6 -

и га го к очяя 05 ы 2 Изменение функционального состояния мышц 18 9 9 2 10 6 _

Вибровоздейетвш на рабочих ручных механизированных аппаратов сбооа и подрезки чая. 38 27 II 5 17 16

Вибромассаж мышц конечностей 9 - 9 - 4 5 -

ВСЕГО 218 79 139 34 85 72 27

стохастической форм.

Измеряли следующие параметры: перемещения или ускорения вибростола, статического напряжения мышц, электромиограммы четырех мышц-антагонистов (сгибатель, разгибатель пальцев и двуглавая и трехглавая мышцы плеча), пространственных колебаний скорости или ускорения кисти, предплечья и плеча в трех взаимоперпендикулярных направлениях.

1-вибрвтор, 2-регистратор

колебаний вибратора, З-дина-мометр, 4-тензоусилитель, 5-стрелочный индикатор, 6-ре-гистратор колебаний звеньев руки, 7-электромиограф, 8-частотомер, 9-ооциллогрвф, 10-магнитограф.

Рис.1. Схема экспериментальной установки.

Оценивались основные параметры вибрации: частота и амплитуда (различные их сочетания), функциональное состояние мышц, подвергавшихся вибровоздействию и время виброэкспозицпи.

Количество испытуемых для кавдой серии опытов определялось известными из литературы статистическими методами,.Оптимальное их число при проведении данных исследований составило 10-15 человек до 5 испытаний на каодом.

При проведении опытов амплитуда вибрации менялась от нескольких микронов до 5 мм. Режимы статического напряжения мышц выбирались равными в основном 10-15$ от максимального проиэволь ного сокращения (МПС). Постоянство развиваемого при этом усилия контролировалось испытуемым с помощью стрелочного индикатора. В зависимости от задач исследования время виброзкспозиции в раз-

- 13 -

ых сериях опытов было разное. В основном оно составляло 300 с. При выяснении значения вибровоздействия, длительность оходила до 10 мин и более.

Для классификации регистрируемых сигналов в данном разде-е приводится краткое описание периодических и случайных сиг-алов и указываются их информативные компоненты.

Средства анализа сигналов механических и биоэлектрических; олебаний биомеханического звдна.

Применялись средства анализа сигналов механических и био-лектрических колебаний исследуемых звеньев, позволяющих пред-тавить результаты во временной (с помощью коррелометра) и аототной (с помощью третьоктавного анализатора) формах.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНИШШ И ВНУТРЕННИХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ БИОМЕХАНИЧЕСКОГО ЗВЕНА ПРИ ЛОКАЛЬНОМ ВИБРАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

В третьем разделе приводятся результаты эксперименталь-ых исследований механических и биоэлектрических характерио-нк колебаний биомеханической цепи при воздействии локальной эрмонической вибрации.

Зависимость механических колебаний руки от параметров

ДбРбГОШ.

Проведенные предварительные исследования отдельных час-зй руки, кисти-предплечья-плеча, в одномерном пространстве жазэли, что для получения полной информации о движениях спс-змч необходимо исследовать пространственные колебания отдель-IX звеньев биомеханической системы. С этой целью были прове-гнн экспериментальные исследова!шя пространственных колебаний гкя в трех взсишперпекдикулярных плоскостях. Анализ колеба-

- 14 -

ний руки при ее нагружении вибрацией вели в трех основных сериях. '

1. Влияние различных частот вибрации при постоянной ее амплитуде. Количество испытуемых в этой серии опытов составляло 10 человек, не менее 4-6 испытаний на каждом.

При проведении исследований выявлено, что при модуляции частоты вибрации в исследуемом диапазоне, звенья конечности предплечье и плечо имеют несколько отличных друг от друга зон резонансного увеличения амплитуд колебаний. При этом показано, что виброускорения в пространственных колебаниях звеньев неравномерно распределяются по координатным осям и зависят от направления передаваемой вибрации.

Статистическая обработке результатов обследованной группы не обнаружила столь четкого резонансного увеличения ускорений указанных частей верхней конечности человека, при постоянной амплитуде задаваемой вибрации, но определенная общая тенденция имеет место и в этом случае. До определенного значения частот (50-60 Гц), среднеквадратическое значение ускорения растет плавно, а затем флуктуирует около достигнутого значения.

2. Влияние различны* частот вибрации при постоянной ее скорости и ускорении. Исследования проводились на группе людей из 20 человек.

При сохранении постоянной виброскорости, естественно, что по мере роста частоты амплитуда вибрации уменьшается. В этих условиях резонансные зоны звеньев руки в областях высоких частот вырэжены менее отчетливо и лишь в определенных характерных областях низких частот, механический резонанс проявляется более четко. При постоянном ускорении вибрации, механические резонансу частей руки наблюдаются в тех же частотных областях,

но более выражено. Тем самым величины амплитуд вибрации имеют существенное значение лишь в областях резонансных частот.

3. Влияние различных параметров вибрации на механическую реакцию руки при разных величинах статического усилия. Испытанию подвергалась группа из 17 человек. Каждое усилие повторялось несколько раз в течение одного - а также в различных испытаниях. Исследования проводились в диапазоне частот вибрации от 10 до 100 Гц, при постоянном ускорении вибрации. Предварительно определялись величины МПС, а затем последовательно осуществлялись 15,50,60 и 805? от МПС.

При рассмотрении зависимости колебаний ускорения предплечья от величины усилия кисти на каждой из частот, выявлен непропорциональный характер соотношения этих величин, т.е. эта зависимость нелинейна. Степень нелинейности на разных частотах различна. На представленном рис.2 в диапазоне частот 4060 Гц нелинейность наиболее существенна. Выявлено также, что при нарастании усилия происходит смещение максимумов ускорения частей руки в сторону меньших частот. Это свидетельствует о нелинейности изучаемой системы с мягкой упругой характеристикой.

Для уточнения характера выявленной нелинейности, эксперименты проводились в непрерывном нарастающем и убывающем режимах величин усилия, от 10 до 80$ МПС в течение 2-3 с. При этом обнаружено, что на каждой из дискретных частот, кривые ускорения при нарастании и убывании мышечных усилий не совпадали и процесс изменения ускорения имел петлевую форму. В этих релимах меняются также частота колебаний биомеханического звена (больше - при убывании).

Таким образом из приведенных материалов видно, что харак-

-тетер механических колебаний звеньев руки при воздействии вибрации различных параметров, прежде всего зависит от частоты вибрации. При этом механическая реакция конечности связана не только с массоинерционными характеристиками исследуемой системы, но и с ее существенно нелинейным упруго-гистерезисными свойствами.

Рис.2. АЧХ предплечья при изменении величины усилия в кисти (в % от МПС).

Зависимость колебаний СБАМ от параметров вибрации.

Постановка эксперимента для выяснения данного вопроса велась примерно по той же схеме, как и при изучении механически; колебаний руки.

I. Зависимость амплитуд колебаний СБАМ от частоты вибрации при постоянной ее амплитуде.

В покое при воздействии вибрации наблюдается такое своеобразное явление, как увеличение амплитуды колебаний СБАМ, получившее название тонического вибрационного рефлекса

:т!Р).

. Для получения ТЕР обычно применяются частоты в диапазоне >0-80 Гц. Его выраженность оценивается по средней величине амп~ штуды колебаний СБАМ. Ном предстаачялось важным выяснить бо-iee детально зависимости амплитуд колебаний СБАМ (при ТВР), в пироком диапазоне изменения частоты, от 4 до 200 Гц, о шагом [О Гц. Исследования проведены на группе людей, состоящей из 15 человек. При этом TIP был обнаружен только у 6-ти испытуемых.

В результате проведенных исследований получены данные, свидетельствующие о том, что максимум выраженности Tiff1 наблюдался в диапазоне от 50 до 70 Гц. Это является обоснованием использования частот этого диапазона при изучении TIP в эксперименте и клинике.

При произвольных усилиях на различных частотах вибрации (шаг 3 Гц, произвольные усилия 10% от МПС) наблюдалось закономерное увеличение амплитуд колебания СБАМ у всех испытуемых в более широком диапазоне частот, от 10 до 150 Гц, по сравнению с действием вибрации в покое.

При этом следует отметить, что нарастание амплитуд колебаний СБАМ по отношению к исходной величине било неравномерным на разных частотах действующей вибрации. Более значительное увеличение амплитуд СБАМ, как правило, падало на частоты 15-25, 60-80 и 120-130 Гц (см. табл.;.

В зонах максимального увеличения амплитуд колебаний СБАМ при прохождении частотного диапазона с мелким шагом наблюдались "срывы" амплитуд, свойственные нелинейным системам.

Изменение амплитуды колебаний СБАМ в режиме непрерывного нарастания и убывания частоты, на фоне произвольного сокраще-

Таблица 2.

Частота вибрации, Гц 13 16 22 28 58 67 73 76 79 85 112 121 127 130

Амплитуда

колебаний 3 2.1 Зо И) 27 1Ь 12 21 6 3 Г2 7 15

СБАМ,в %-х

ния (10,20,30$ от МПС), было зафиксировано явление "гистерезиса". Оно проявлялось в том, что на падающей ветви частоты вибрации амплитуды колебаний СБАМ бшш больше, чем на нарастающей.

2. Зависимость амплитуд колебаний СБАМ от частоты вибрации при постоянной виброскорости и виброускорении. Шаг изменения частоты 10 Гц.

При сохранении постоянной скорости (энергии) вибрации у всех испытуемых также наблюдалось нарастание амплитуд колебаний СБАМ по сравнению с исходными их величинами. Максимум увеличения падает на 15-25 Гц. Это может быть связано с тем, что в этой области наиболее высокие амплитуды задаваемой вибрации. Однако достаточно значимые увеличения наблюдались и в области 60-110 Гц, несмотря на то» что интенсивность вибрации, т.е. ее амплитуда уже приближалась к ее пороговому значению.

В случае постоянного ускорения, т.е. когда амплитуда вибрации с увеличением частоты уменьшается более интенсивно (квадратичная зависимость от частоты), чем в случае постоянной скорости (зависимость от частоты в первой степени), амплитуды колебаний СБАМ в тех же областях имеют более выраженные максимумы. Из этих же результатов следует, что амплитуда вибрации имеет существенное значение' лишь в приведенных выше областях частот колебаний СБАМ.

- 19 -

3. Значение функционального состояния организма в реакции на вибровоздействия.

Во всех приведенных сериях исследований, вдавились качественные и количественные особенности реакции у различных испытуемых, поводимому связанной с их различным функциональным статусом, В связи с чем нам казалось целесообразным провести специальную серию, позволяющую уточнить зависимость реакции на вибровоздействия не только от параметров вибрации, но и от изменения функционального состояния испытуемых. Для этого вибрация подавалась в начале статического напряжения (25,50$ от МПС) и при наступлении утомления. Поскольку время наступления утомления на одной и той же частоте при разных усилиях существенно отличвлось, мы судили о его наступлении по сигналу испытуемого.

Наиболее существенный эффект при действии вибрации проявляется в повышении амплитуды колебаний СБАМ, которое значительнее на фоне утомления, т.е. в периоде, предшествующем отказу от дальнейшего продолжения удержания усилия.

Продолжительность работы также зависила от того, в начале или в конце статического напряжения (при наступлении утомления) мышц подавалась вибрация. Более длительное время удержания усилия наблюдалось в случае, когда вибрация подавалась в начале.

Таким образом приведенные материалы, касающиеся влияния частоты вибрации на амплитуду колебаний СБАМ, показали ее важную роль в этом эффекте. В связи с этим, а также имея вввду данные литературы, основная линия анализа проходила в направлении изучения зависимости частоты СБАМ от частоты вибрации.

- 20 -

Зависимость частоты колебаний СБАМ от параметров ттаПрянии.

I. Зависшиость частоты колебаний СБАМ от частоты вибрации.

Приводимые ниже денные основываются но спектральном и корреляционном методах анализа биоэлектрической активности двух групп мышц: сгибателя и разгибателя кисти при воздействии вибрации с частотой от 10 до 150 Гц.

Исследования проводились на тех же людях, на которых исследовались изменения амплитуд колебаний СБАМ от частоты виб-. рации.

Опыты бит проведены как для состояния покоя, так и при различных величинах статического напряжения мышц.

В покое при воздействии вибрации наблвдается перестройка частоты колебаний СБАМ в соответствии с задаваемой частотой вибрации в относительно узкой области (30-90 Гц). Т.е. имеет место следование частоты колебаний СБАМ, частоте вибрации. Это проявляется в смещении максимальной амплитуды спектра мощности в зону задаваемой частоты вибрации. Иными словами, внешние механические колебания становятся водителем ритма колебаний СБАМ.

Следует заметить, что также, как латентный период ТВР, латентный период перестройки частоты для различных испытуемых колеблется в довольно значительных пределах.

При дроизвольных напряжениях у всех испытуемых наблюдалась закономерная перестройка частоты колебаний СБАМ в соответствии с частотой задаваемой вибрации в значительно более широкой области, чем в покое, а именно в области 10-150 Гц. На рис.3 показаны спектро1раммы колебаний вибростола и колебаний СБАМ для одного и того же испытуемого на разных частотах.

- 21 -

Особенно отчетливо непрерывный процесс формирования переотройки частоты колебаний СБАМ можно наблюдать визуально на экране осциллоскопа о помощью прибора для исследовшшя корреляционных характеристик, а также регистрировать на самописце. Это позволило установить очень важный факт, заключающийся в том, что процесс перестройки частоты сохраняется и после прекращения вибровоздействия. Время такого рода последействия колеблется для разных испытуемых и для разного функционального состояния организма от нескольких секунд до 20-30 с.

Захват частоты колебаний СБАМ вибрацией происходит неравномерно в группах сгибателя и рвзгибателя кисти. Как правило, этот процесс раньше возникает в сгибателе.

Наибольший коэффициент автокорреляционной функции п функции взаимной корреляции, наблюдался в области частот 40-80 Гц. Именно это поолужило основанием выделить эту область квк резонансную.

В этой серии опытов значительно сокращался латентный период возникновения перестройки частоты колебаний СБАМ, по сравнению с покоем. Особенно отчетливо это видно при больших усилиях, когда она наступала фактически сразу, т.е. при первой же регистрации спектрограмм.

2. Зависимость частоты колебаний СБАМ от амплитуды вибрации.

В этой серии опытов для выяснения влияния амплитуды вибрации на перестройку частоты колебаний СБАМ, она варьировалась в пределах от 0,1 до 0,9 мм. Так как на спектрограммах затруднена оценка выяснения этой зависимости, для этой ~,ели использе-

вался спектрометр, который позволяет определять амплитуды основных гармоник спектра биоэлектрической активности мышц в микровольтах. Показано, что амплитуда вибрации имеет значение лишь в диапазоне основных частот колебаний СБАМ от 10 до 150 Гц.

а)

б)

в)

SB

70

SO 30

"Щ М.„ .1.

WI.W livii Wk i t

11 | л •f ¡4 Л.

а,-— ¡л s LL A=< J 11 5

Рис.3. Спектрограммы колебаний СБАМ при частотах: а) У =28 Гц, б) / =64 Гц, в) / =103 Гц. 1-спектрограмма СБАМ, 2-спектрограмма вибростола, 3-ЭМГ. 3. Зависимость частоты колебаний СБАМ от величины усилия при действии вибрации.

При исследовании этой зависимости произвольное сокращение варьировалось от 10 до 50% МПС с шагом 10%.

- 23 -

Анализ результатов выявил, что с увеличением усилия помимо роста общей площади спектра мощности, амплитуда его максимума растет на частоте, совпадающей с частотой вибрации.

Исследовалось влияние величины усилия на изменение соотношения амплитуд доставляющих спектра гармоник колебаний США. Анализ результатов показал, что без вибровоздействия о увеличением усилия амплитуды низкочастотных гармоник спектра (до 40 Гц) уменьшаются, а высокочастотные-(50-100 Гц) растут. При вибровоздействии такое соотношение нарушается. В спектре колебаний СБАМ амплитуды гармоник, совпадающие по частоте с действующей вибрацией, сохраняют высокий уровень, даже при низких частотах воздействия.

Таким образом на фоне статического усилия перестройка частоты колебаний СБАМ при вибровоздействии проявляется более четко, чем в покое,и имеет место у всех испытуемых.

4. Зависимость частоты колебаний СБА!«! от функционального состояния организма.

В начальном периоде развития усилия (до 20-30/5 от МПС), время возникновения перестройки чаототы зависит от величины усилия. Чем оно меньше, тем больше времени требуется для достижения эффекта. При этом для разных испытуемых оно колеолется в довольно широком диапазоне. При подаче вибрации на фоне утомления перестройка частоты колебаний СБАМ происходит быстро, практически срезу же после ее включения.

Полученные материалы этой части исследований свидетельствуют о том, что в основе механизма взаимодействия внешних колебаний с колебаниями СБАМ лежит процесс синхронизации и резонанса.

- 24 -

Анализ результатов, касащихся механических и биоэлектрических компонент р акции руки на локальное вибрационное воздействие южно сделать заключение. Процесс, взаимодействия механических колебаний протекает по законам вынужденных колебаний. Имеются на лицо резонансные режимы колебаний. При взаимодействии механических колебаний и биоколебаний процесс име-6. характер захвата частоты автоколебательного режима СБАМ. Из сравнительного анализа вытекает, что эффект виоровоздействия на обе характеристики выражается по разному. Осооенно это касается резонансных режимов биомеханических и биоэлектрических колебаний веньев руки, которые имеют место на разных частотах действующей вибрации.

Сохранение перестройки частоты колебаний СБАМ после прекращения вибрации и неодновременность ее появления в мышцах-антагонистах, а также расхождения областей механических и биоэлектрических резонансов, свидетельствуют о независимости механизмов этих эффектов при действии локальной вибрации.

4. ШДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЙ БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Составление уравнений движения биомеханического звена.

Экспериментальный материал с убедительностью показывает роль процессов синхронизации и резонансов в механизме взаимодействия механических колебаний (внешняя вибрация) с биоколебаниями (колебания СБАМ); Отсюда следует значение этого механизма в неблагоприятном действии вибрации.

В целях более детального теоретического анализ' этого механизма в реакциях организма на периодические воздействия, мы очитали целесообразным проведение математического моделировании и численных экспериментов.

- 25 -

Математическая модель исследуемой системы состоит из четырех элементов, кввдый из которых определяет биофизический процесс, свя""нный с функционированием этого элемента. В частности, первая подсистема связана с механическими процессами и определяется упругими, вязкими и инерционными параметрами системы. Вторая подсистема выражает связь с биофизикой мышечного сокращения, т.е. с процессами преобразования энергии. Третья и четвертая подсистемы представляют собой нейронную сеть, состоящую из двух однородных популяций - возбуждапцей и тормозящей.

Таким образом разработанная единая математическая мод<*гь, благодаря введению связывающего звена, объединяет ранее предложенные независимые модели. Каждый из них учитывает раздельно мехено-химические (по Кузнецову) и нейросетевые (по Вильсону) свойства замкнутой биомеханической системы;

Движения исследуемой системы при внешних периодических воздействиях описываются системой дифференциальных уравнений I, в которой X -безразмерная переменная, пропорциональная угловым перемещениям биомеханического звена; у -безразмерная величина, пропорциональная перемеш">му моменту силы, возникающему в звене при произвольном сокращении мышц.

ЕШ и ^^соответственно количество возбуждающих и тормозящих клеток за время Ь .

, Лг, , 5г , [ ' /<' Рг ~К0ЭФФициенту ш константы, характеризующие упруго-гистерезисные свойства системы и внутримышечную регуляцию усилия.

О, , 0г , 03 и параметры, характеризующие силу связи внутри популяции и взаимное влияние возбуждвпцих и тормозящих популяций.

Го • / и Л -коэффициенты членов связи между механическими и нервными частями, отражающие связи по афферентным и эфферентным каналам.

Внешняя нагрузка на систему представлена с помощью перио-г ЬшТ г

дического члена е , где ге -амплитудное значение силы воздействия, М/ =— -Л- ; / -частота вынуждающей сгты, 1 -безразмерное время, <с = о>0£ , и>0 -собственная круговая частота системы. )> и %0 определенные физиологические величины.

X +(Ллх)3+(1+51у)х=-82у +

А*-А*' +

Ё=у- 1-ЕЕ а и?) ^и* VИ £(£•}'

-0гЗ(Ь') (I)

Решение уравнений колебаний биомеханического звена. При проведении численных экспериментов, постоянные параметры, входящие в систему I,были взяты приближенными к реальным физическим объектам.

Предварительно было исследовано, независимо друг от дру-

га, поведение механо-мышечкой и нейронной систем при периодических внешних воздействиях, т.е. при коэффициентах связи = у^ =у>г =0. Решения проводились методом Рунте-Куттв.

В первом случае исследования механо-мншечной модели (первая пара уравнений системы I) показали, что имеет место резонансное увеличение амплитуд колебаний звена на определенной частоте воздействия. При изменении мышечного усилия меняется частотная характеристика системы и резонансная частота сдвигается в сторону меньших частот.

Во-втором случае, при исследовании модели нейронной сети (вторая пара уравнений системы I), также наблюдался резонансный эффект увеличения амплитуды колебаний ее активности при определенных сочетаниях постоянных параметров. Однако при изменении начальной активности нейронной сети такой эффект не наблюдается.

При решении замкнутой системы I (/„ » // • были

приняты некоторые предположения для упрощения. В частности, интегралы бшш заменены их средними значениями за некоторый промежуток времени.

На,рис.4 представлены графики, которые соответствуют результатам решения системы I при модуляции частоты воздействия на биомеханическое звено. Из сравнения графиков видно, что при изменении частоты внешних колебаний, механические колебания и колебания активности нейронной сети имеют резокансы на разных частотах.

Полученные результаты моделирования биомеханической системы позволяют более полно раскрыть характер взаимодействия колебательных процессов, в основе которого лежат процессы син-

- 28 -

хронизации внешних колебаний с б ио колебаниями.

о,а 0.02 0.01

/ / V Ч

Ч ч

/ ч

/■ "о.

«5

аз 0.1

0.5 10 1,5 2,0 2,5 ДО Д 5

Рис.4. Результаты моделирования биомеханической системы в соответствии с уравнениями I. 1-кривая механических колебаний звена, 2-кривая колебаний активности нейронной сети.

Наиболее важным результатом исследований модели является наличие самостоятельных резонансных режимов для механической и регуляторной частей системы.

5. ОБСЛЕДОВАНИЕ РАБОЧИХ, ИМШЦИХ КОНТАКТ С ЛОКАЛЬНОЙ ВИБРАЦИЕЙ

Методы гигиенической опенки рибровоздействия.

Ограничение вредного воздействия вибрации на организм человека в различных производственных и других условиях, в настоящее время предусмотрено санитарными корма№1, которые устанавливают предельно допускаемые уровни (ПДУ) воздействия локальной вибрации.

В основе нормирования воздействия лежит энергетический принцип, согласно которому основным параметром оценки ее дейс-тзия на человека является колебательная виброскорость.

Действующий стандарт безопасности труда, устанавливает гигиенические нормы и требования к вибрационным характеристикам производственного оборудования, включая ручные машины и механизмы. Согласно стандарту, гигиеническую оценку вибровоздействия в зависимости от характера вибрации можно произвести по нескольким методам: гармоническому анализу (в случае узкополосной или гармонической), интегральной величиной (при широкополосной) или с помощью дозы вибрации, получаемой оператором за определенный промежуток времени.

Недостатком указанных методов можно считать то, что они не учитывают: в явном виде частотные характеристики системы, воспринимающей вибрацию, усилие контакта с рабочим инструментом и особенно ритмическую биоэлектрическую активность мышц, подвергавшихся вибровоздействию.

Ранее приведенные экспериментальные исследования биомеханических и биоэлектрических характеристик конечности, показали, что на реакцию системы при вибровоздействиях значительное влияние оказывают все три параметра.

Вибрационные характеристики аппаратов ручного механизированного сбора и подрезки чая.

В настоящее время на плантациях широко применяются ручные механизированные аппараты для сбора и подрезки чая. Их количество достигло нескольких десятков тысяч и продолжают увеличиваться.

При работе ручными машинами оператор-чаесборщик номинально находится в контакте с ниш 6-8 часов в сутки, в течете 6-7 месяцев в году. Продолжительность контакта конечности оператора с аппаратами в рабочем состоянии составляет 50-80? ра-

бочего времени.

Как показывает практика эксплуатации этих аппаратов, они являются динамически неуравновешенными и, следовательно, генераторами вибрации.

Исследования виброскорости аппаратов в трех взэ'гмоперпен-дикулярных направлениях выявили, что она превосходит допускаемые нормы за 8-ми часовую рабочую смену, практически во всем диапазоне октэвных частот охватываемых ГОСТ-ом. Исключение составляют низкие частоты до 10-12 Гц. Аппараты не удовлетворяют допускаемым нормам в области 31,5-500 Гц, даже при 30 минутной их эксплуатации.

Получаемая оператором доза вибрации при 8-ми часовой рабочей смене составляет величину в 4 раза превосходящей ЦПУ. Следовательно, виброзащита оператора-чаесборщика является актуальной задачей, от решения которой зависит профилактика профзаболеваний.

Спектр мощности колебаний аппаратов довольно обширный. Он охватывает диапазон от 5 до 10000 Гц. Пики мощности, как правило, подают на средние (30-60, 100-200 Гц) и высокочастотные (800-1500, 3000-7000 Гц) области спектра.

Результаты исследований механических и биоэлектрических характеристик -коцечности при работе чаесборочного и чаепопое-зоуюго аппаратов.

Исследования были проведены на рабочих в лабораторных условиях. Схема показана на рис.5. Там же указаны средства регистрации и анализа исследуемых сигналов.

Сопоставление спектрограмм пространственных колебаний аппаратов со спектрограммами механических колебаний различных

звеньев руки (кисти, предплечья, плеча) показали, что с удале-[ием от источника, общий уровень спектра мощности снижается. Зо мере распространения вибрации по конечности, сужаются гра-яицы пропускаемых частот, преимущественно за счет высокочастотных составляющих спектра.

Это обеднение состава спектра (начиная с 70-100 Гц) наиболее резко выражено в днетальном звене, и наименее значимо в проксимальном звене (с 300-500 Гц см. рис.6).

Низко- и среднечастотше составляющие спектра (до 50-70 Гц) у большинства испытуемых рабочих сохраняются во всех случаях. При этом по мере удаления от источника зибяашш, уровень этой части спектра, также как и общий уровень, уменьшается.

Нарастание усилия в руке, удерживающей аппарат, сказывается повышением уровня передаваемой вибрации, без существенного изменения полосы пропускаемых частот.

Что касается спектра СБАМ поверхностного общего сгибателя пальцев и двуглавой плеча с малыми напряжениями и при удержании аппаратов, излучающих вибрацию, у большинства испытуемых он существенно не отличается. При нарастании напряжения уровень максимумов спектров мощности значительно увеличивается, особенно в диапазоне от 20-30 до ICO Гц. Примечательно, что при исследовании инструментов, удержание которых идет преимущественно за счет двуглавой шшта плеча, нарастание напряжения сказывается в большей степени но этой мишцо, несмотря на то, что амплитуда вибрашга, действующей на плечо, значительно ниже, чем на предплечье. Максимальная мощность спектра СБАМ падает, во-первых на основные частоты, генерируемые виброизлучателем в низкочастотной области, во-зторых исследуемые на*ли инструменты гене-

1-чаесборочный аппарат;

2-преобрезователи ускорения 131 аппарата; 3+5-преобразовате-

ли ускорения кисти, предплечья, плеча; 6,7-электроды, отводящие биопотенциалы; 8,9-тамерители параметров вибрации; Ю-электромиограф; II-магнитограф; 12-спектрометр; 13-коррелометр; 14-самописец, Рис.5. Схема проведения исследований при работе человека с ручными механизированными аппаратами.

1 -1 у 1

А 1 рг

Ад и 4

а)

б)

№

7 0 -

не п -

£

и

Ю ¿0 50 ФО в)

50

ю ¿о 5о г)

I Гц

Рис.6. Спектрограммы колебаний аппарата и звеньев руки е)аппарат, б)кисть, в)предплечье, г)плечо

рируют наиболее неблагоприятные частоты, поскольку они совпадают с областью основных частот СБАМ, вызывающих наиболее выраженные явл^ гая синхронизации я резонансоз.

6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ ВИБРАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА.

В ранее проведенных исследованиях, установлен механизм действия локальной вибрации на организм человека, в основа которого лежат процессы синхронизации и регонансов. Этот механизм позволяет использовать его не только для устранения неблагоприятного действия вибрации, но и открывает новые возможности применения ви^оации также для повышения работоспособности организма при кратковременном ее действии. Зто направление исследований представляется нам весьма перспективные.

Такая возможность использования вибрации била применена нами в спецусловиях.

С этой целью была разработанз методика и создана установка, которая позволяла в реальном масштабе времени находить наиболее эффективные для вибростимуляции мышц резенаненне режимы для каждого человека.

Указанная методика была применена в годовом эксперименте "Гипокинезия-370", на испытателях (9 человек) антиортостати-ческой гипокинезии. Схема эксперимента состояла в следующем. На одной группе 15 человек), на промежуточных (1/3, 2/3) и восстановительном в конце эксперимента этапах гипокинезии проводились вибромассажи конечностей. Остальные по установленной методике выполняли физические нагрузки.

Поскольку при столь длительной гипокинезии нарушается гемодинамика, наряду с измерениями физиологических и фг/нкцко-

нальных показателей (ЭКГ, давление крови, состав крови и т.д.) одной из объективных критериев опенки являлась термография.

В результате динамических наблюдений у лиц, которым применялся массаж (ежедневно по 3-5 мин* в течение 2-3-х недель), после каждого курса наблюдались менее выраженные отклонения термограмм, чем в контроле.

На основании проведенных исследований по изучению работоспособности человека, разработанная нами методика проведения вибромассажа была внедрена для использования в спецусловиях, что подтверждается актом внедрения,

X X

X

В соответствии с поставленной нами целью для выяснения механизма действия вибрации на организм человека был сформирован методический комплекс средств и приемов проведения исследований, обеспечивающих возможность изучения закономерностей взаимодействия внешних механических(вибрация) и биоэлектрических колебаний (колебания СБАМ).

В поставленных нами сериях экспериментов на практически здоровых людях, не имеющих контакта с вибрацией, а также работающих с ручными мехагазированными инструментами, генерирующих вибрацию, выявлены закономерные связи параметров вибрации с параметрами изучаемых биоколебаний. Основная закономерность состоит в перестройке частот колебаний СБАМ в соответствии с частотами вибрации. Если они находятся в диапазоне основных частот колебаний СБАМ, закономерность проявляется в возникновении процессов сикхрошзэции и резонансов, которые и лежат в основе действия вибрации на человека. Знание этого ме-

ханизма позволяет рекомендовать тактику создания аппаратов с минимальным неблагоприятным воздействием.

Перспективные направления дальнейших исследований представляются связанными действием не только вибрации, но и с полями различной модальности, путем изучения взаимодействия внешних колебаний с биоколебаниями. Таким образом, предлагаемый подход значительно расширяет возможности выявления действий физических факторов на организм человека.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложен новый подход к выявлению механизма действия вибрации на организм человека, путем изучения взаимодействия механических колебаний с биоколебаниями.

2. Сформирован комплекс средств и методов, позволяющий измерять основные параметры вибрации и чсследовать соотношение амплитудно-частотных зависимостей механических и биоэлектрических колебаний руки человека при ее воздействии.

3. Установлены свойства и закономерности поведения изучаемых компонентов биосистемы при их взаимодействии с основными параметрами вибрации:

- неравномерность распределения по координатным осям скорости и ускорения пространственных колебаний звеньев руки, интенсивность которых зависит от параметров передаваемой вибрации и напряжения мышц.

- резонансное увеличение амплитуд колебаний звеньев руки на определенных частотах вибрации (10-100 Гц) и факт смещения частот максимальных колебаний с изменением статического напряжения мышц, подтверждающий нелинейность упруго-гистерезисных связей системы.

- 36 -

- нарастание амплитуд колебаний СБАМ по сравнению о исходными их величинами в широком диапазоне частот вибрации в покое (30-90 Гц) и более значительное при статических усилиях (10150 Гц;.

- независимые от механических колебаний звеньев руки резонансное увеличение амплитуд колебания СБАМ в области ее основных частот (40-80 Гц), конкретное значение которых индивидуально для каждого человека.

- повышение работоспособности мышц при передаче вибрации в фазе близкой к утомлению.

- с помощью методов спектрального и корреляционного анализов установлена закономерная перестройка частоты (синхронизация) колебании СБАМ в соответствии с частотой задаваемой вибрации в покое (30-90 Гц) и более широком диапазоне частот (10150 Гц) при различных величинах статических усилий.

- сохранение процесса перестройки частот колебаний СБАМ после прекращения вибровоздействия, время которого зависит от индивидуальных особенностей человека и его функционального состояния.

- изменение амплитуды максимума спектра мощности колебаний СБАМ, зависящее прежде всего от частоты вибрации и времени ее экспозиции, а также от величины статического напряжения мышц и функционального состояния организма.

- вовлечение в процесс перестройки частот колебаний.биоэлектрической активности мыащ-антагониотов, который может возникать разновременно или одновременно.'

4. Разработана единая математическая модель биомг •дничес-кого звена, которая объединяет, благодаря введению функциональных связей, ранее предложенные независимые гудели. Каждая из

них учитывает раздельно механо-химические и нейросетевые свойства системы. Предложенная модель позволила исследовать замкнутую систему при внешних воздействиях.

С помощью вычислительных экспериментов подтверждено наличие самостоятельных резонансных режимов для колебаний механической и регуляторной частей системы.

5. Показано, что неблагоприятное воздействие на организм человека ручных механизированных чаесборочных и чаеподрезоч-ных аппаратов связано с генерированием ими частот вибрации, совпадающими с основными частотами колебаний биоэлектрической активности мышц.

6. Разработан метод, созданы и использованы на практике технические средства вибростимуляции мышц человека, основанные на индивидуальных резонансных режимах колебаний СБАМ оператора, работающего в спецусловиях.

7. Для виброзащиты человека от неблагоприятного действия вибрации, рекомендована минимизация ее амплитуд на частотах, 1вхолящихся в области основных колебаний СБАМ, а при создании зибростимуляции для оптимизации их воздействия, включение этих IBCTOT в качестве основных выходных параметров.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих >аботах.

Исследование оптимальной подвески вибрационных машин /М.В. Хвингия, B.C. Сванидзе, Г.Г. Цулая, Т.Г. Татишвили //Материалы УН Международной конференции по динамике машин.-Полыпа-Гливице, I97I.-C. 449-461. !. Хвингия М.В. и др. Конструкционное демпфирование в узлах вибрационных машин /М.В. Хвингия, Г.Г. Цулая, В.Н. Гогила-

- 38 -

швили, Т.Г. Татяшвили.-Тбилиси, I973.-I38 с.

3. Цулая Г.Г., Хвингия М.В. Трехмассовая колебательная система с упруто-гистерезисными опорами //Рассеяние энергии при колебаниях механических систем.-Киев: Наукова думка, 1976.-С. 225-227.

4. Татишвили Т.Г., Хвингия М.В., Цулая Г.Г. Влияние демпфирования в системе несимметричной упругой характеристикой на суб- и супергармонические колебания //Рассеяние энергии при колебаниях механических систем.-Киев: Наукова думка, 1976.-С. 237-241.

5. Цулая Г.Г. Исследование механических реакций человека на воздействия вибрации при различных начальных состояниях: Отчет /ИММ АН ГСCP; Руководитель М.В. Хвингия.I? 74045839, инв. Л В592458.-Т6ЮШСИ, I976.-C. 27-64.

6. Цулая Г.Г. Исследование резонансных режимов колебаний трехмассного вибратора с нелинейными упругими элементами //Сообщения АН ГССР.-Тбилиси, I976.-T. 82, М.-С. 149-152.

7. Цулая Г.Г. Воспроизведение на АВМ дифференциальных уравнений описывающих колебательную систему с несимметричной петлевой упруго-фрикционной характеристикой жесткости // Сообщения АН ГССР.-Тбилиси, I977.-T. 86, КЗ.-С. 669-672.

8. Цулая Г.Г. Режимы колебаний многомассного вибратора с реальными параметрами упругих связей //Наука производству.-Тбилиси: Мецниереба, 1978.- М.-С. 192-197.

9. Цулая Г.Г. Исследование колебаний трехмассного вибратора о реальными параметрами упругих связей //Механика машин,-Тбилиси, 1980.-С. 57-74.

10. Цулая Г.Г. Применение пьезометрической методики для пзуче-

- 39 -

нил спортивных движений //Сб. трудов Всесоюзного симпозиума по биомеханическим проблемам управления спортивными движениями человека.-Тбилиси, 1978.-С. I49-I5I.

:i. Цулая Г.Г,, Мелия Г.А. Экспериментальные исследования механических характеристик спортивного лука //Теория и практика физической культуры.-М: Физкультура и спорт, 1982.-ЯО.-С. 52-54.

2. Цулая Г.Г., Мелия Г.А. Исследование статических и динамических характеристик спортивного лука //Сб. трудов ГГИФК-а.' -Тбилиси, 1982.-Т. ХШ.-С. 33-37.

3. Цулая Г.Г. Режимы устойчивости тела человека при имитации некоторых спортивных движений //Материалы III Всесоюзной конференции по проблемам биомеханики.-Рига, 1983.-С. 147148.

4. Цулая Г.Г. Моделирование колебаний тела человека-оператора при действии импульсно-вибрационных внешних сил с учетом динамики нервно-мышечной системы: Отчет /ИММ АН ГССР; Руководитель М.В. Хвингия.-й ГР 80019663, инв. К 02840026235 .-Тбилиси, 1983.-С. 52-93.

5. Хвингия М.В. и др. Колебания мышцы и динамика системы "человек-машина" /М.В. Хвингия, Т.Г. Татишвили, A.M. Баг-доева, Г.Г. Цулая.-Тбилиси: Мецниереба, 1984.-88 с.

>. Цулая Г.Г, Исследование системы "человек-машина" с целью разработки средств защиты оператора от вибрации и шума: Отчет /®1М АН ГССР; Руководитель М.В. Хвингия.-Jfc ГР 01826020260, инв. № 0285002II06.-Тбилиси, I984.-C. II9-I43. Исследование микроструктуры произвольных движений оператора /Г.Г. Цулая, М.В. Хвингия, И.Ф. Чекирда, В.В. Данилов-

- 40 -

цев //Сообщения АН ГССР.-Тбилиси, I986.-T. 121, №2,-С. 369-372,

18. Исследование микроколебаний произвольных движений оператора /Г.Г. Цулая, М.В. Хвингия, И.Ф. Чекирда, В.В. Данилов-цев //Материалы III Всесоюзной конференции по вибрационной технике.-Телави, 1984.-С. 3.

19. Хвингия М.В., Цулая Г.Г. Исследование характера воздействия вибрации на биомеханику и биоэлектрическую активность мышц руки //Медицинская биомеханика,-Т. I.-Рига, 1986.-С. 400-405.

20. Цулая Г.Г. Механическая и биологическая реакции организма человека на локальное вибрационное воздействие //Сообщения АН ГССР.-Тбилиси, 1987.-Т. 127, Ш.-С. 137-140.

21. Юманов H.A., Сковородников В.В., Цулая Г.Г. Применение вибровоздействия в комплексе психофизической подготовки космонавтов //Материалы 1У Всесоюзной конференции по вибрационной технике.-Кобулети, 1987.-С. 122.

22. Цулая Г.Г. Реакция руки оператора на локальное вибрационное воздействие при изменении развиваемого им усилия //Материалы 1У Всесоюзной конференции по вибрационной технике. -Кобулети, 1987.-С. 168.

23. Цулвя Г.Г., Чекирда И.Ф. Методические подходы к изучению механизма действия локальной вибрации на человека //Материалы 1У Всесоюзной конференции по вибрационной технике.-Кобулети, 1987.-С. 168.

24. Цулая Г.Г., Чвгелишвили С.А., Надирашвили Г.С. Исследование многомассовой динамической системы //Сб. нвучных трудов ГПИ.-Тбилиси, 1988.-,!«5 (334) .-С. 51-56.

25. Цулая Г.Г. Динамика нервно-мышечной системы скелетного сочленения человека-оператора в связи о проблемой виброзащиты: Отчет /ИММ АН ГСCP; Руководитель М.В. Хвинпи.-Й IP 01840036560, инв. Ji 028Э0007878.-Тбилиси, I988.-C. 3-156.

26. Багдоева A.M., Татишвили Т.Г., Цулая Г.Г. Динамика системы "человек-машина".//Материалы ХУТ Международной конференции по динамике машин.-ЧССР-Ступава, 1989.-С.