zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2024-64-4-251-259aoaxtozurniimtpe-3467Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESФизиолого-гигиеническая оценка многослойного комплекта средств индивидуальной защиты от пониженных температур, изготовленного с применением мембранных материаловPhysiological and hygienic assessment of a multilayer set of personal protective equipment against low temperatures made using membrane materialshttps://orcid.org/0000-0001-7590-431XШупоринЕвгений СергеевичShuporinEvgenii S.

И.о. заведующего лабораторией средств индивидуальной защиты и промышленных экзоскелетов ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»

e-mail: ppe-lab@irioh.ru

Acting Head of the Laboratory and Researcher at the Laboratory for Personal Protective Equipment and Industrial Exoskeletons, Izmerov Research Institute of Occupational Health

e-mail: ppe-lab@irioh.ru

ppe-lab@irioh.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7372-0963ЛосикТатьяна КонстантиновнаLosikTatyana K.

Ведущий научный сотрудник лаборатории средств индивидуальной защиты и промышленных экзоскелетов ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»

e-mail: ppe-lab@irioh.ru

Leading Researcher of the Laboratory and researcher at the Laboratory for Personal Protective Equipment and Industrial Exoskeletons, Izmerov Research Institute of Occupational Health

e-mail: ppe-lab@irioh.ru

ppe-lab@irioh.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8233-4017БурмистроваОльга ВладимировнаBurmistrovaOlga V.

Ведущий научный сотрудник лаборатории средств индивидуальной защиты и промышленных экзоскелетов ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»

e-mail: ppe-lab@irioh.ru

Leading Researcher of the Laboratory and researcher at the Laboratory for Personal Protective Equipment and Industrial Exoskeletons, Izmerov Research Institute of Occupational Health

e-mail: ppe-lab@irioh.ru

ppe-lab@irioh.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0281-6903КонюховАлексей ВладимировичKonyukhovAlexey V.

Врач эпидемиолог клиники профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний, младший научный сотрудник лаборатории средств индивидуальной защиты и промышленных экзоскелетов ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»

e-mail: ppe-lab@irioh.ru

Doctor Epidemiologist Clinic for Occupational and Work-Related Diseases, Junior Researcher at the Laboratory for Personal Protective Equipment and Industrial Exoskeletons, Izmerov Research Institute of Occupational Health

e-mail: ppe-lab@irioh.ru

ppe-lab@irioh.ruВагаИван НиколаевичVagaIvan N.

Инженер лаборатории средств индивидуальной защиты и промышленных экзоскелетов ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»

e-mail: ppe-lab@irioh.ru

Engineer at the Laboratory for Personal Protective Equipment and Industrial Exoskeletons, «Izmerov Research Institute of Occupational Health»

e-mail: ppe-lab@irioh.ru

ppe-lab@irioh.ruФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»РоссияIzmerov Research Institute of Occupational HealthRussian Federation202420052024644251259Copyright © Шупорин Е.С., Лосик Т.К., Бурмистрова О.В., Конюхов А.В., Вага И.Н., 20242024Шупорин Е.С., Лосик Т.К., Бурмистрова О.В., Конюхов А.В., Вага И.Н.Shuporin E.S., Losik T.K., Burmistrova O.V., Konyukhov A.V., Vaga I.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/3467Введение

Введение. Перспективные средства индивидуальной защиты (СИЗ) от пониженных температур — это высокотехнологичный продукт, создающийся с использованием последних достижений науки, дизайнерских конструкций, эргономических, эстетических решений, определяющих его теплозащитные свойства. Применение мембранных материалов в СИЗ от пониженных температур позволяет сочетать в них: малую массу и высокие теплозащитные свойства, низкую воздухопроницаемость и достаточную паропроницаемость, необходимые для обеспечения тепло- и влагообмена человека с окружающей средой.

Цель исследований — определение теплозащитных свойств различных комплектаций многослойной спецодежды и показателей тепло- и влагообмена добровольцев при моделировании профессиональной деятельности при пониженной температуре воздуха.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследования проводились в микроклиматической камере с участием 6 практически здоровых добровольцев мужчин. Определение теплозащитных свойств различных комплектаций многослойной спецодежды осуществлялось в соответствии с ГОСТ Р 12.4.185-99 и МУК 4.3.1894-04. В качестве исследуемых образцов использовали три различные комплектации СИЗ для защиты от пониженных температур, ветра, воды, общих производственных загрязнений и механических воздействий, а также кратковременного воздействия открытого пламени. Оценка показателей тепло- и влагообмена различных комплектаций СИЗ проводилась при моделировании рабочей деятельности с измерениями уровня относительной влажности в слоях комплектов и уровня накопленной влаги в каждом элементе СИЗ.

Результаты

Результаты. Определены значения теплоизоляции исследуемых комплектов и область их применения. Для оценки тепло- и влагообмена выбраны два образца СИЗ, изготовленных с применением мембранных тканей и хлопчатобумажных, имеющих близкие значения теплоизоляции. Анализ результатов исследований показателей влагообмена показал, несколько меньшую эффективность испарения влаги контрольного образца. Показатель относительной влажности воздуха пододёжного пространства и между слоями пакета материалов и одежды, показал свою информативную значимость для оценки эффективности переноса влаги от поверхности тела человека в окружающую среду.

Выводы

Выводы. Результаты физиолого-гигиенической оценки комплекта многослойной одежды из мембранных материалов показали, что различные сочетания входящих в его состав предметов, позволяют создавать комплекты, обеспечивающие должную защиту работника в широком диапазоне температуры воздуха и скорости ветра. Применение мембранных материалов в сочетании с конструктивными элементами (вентиляционные отверстия) обеспечивает более эффективный перенос влаги с поверхности кожи во внешнюю среду, о чем свидетельствуют значения показателя относительной влажности воздуха пододёжного пространства и между слоями одежды.

Этика

Этика. Проведение исследования одобрено локальным этическим комитетом ФГБНУ «НИИ МТ» (протокол заседания этического комитета ФГБНУ «НИИ МТ» № 6 от 20.07.22 г.).

Участие авторов

Участие авторов:Шупорин Е.С. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных;Лосик Т.К. — написание текста, редактирование;Бурмистрова О.В. — сбор и обработка данных, написание текста, редактирование;Конюхов А.В. — сбор и обработка данных, написание текста, редактирование;Вага И.Н. — сбор и обработка данных.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления

Дата поступления: 03.04.2024 / Дата принятия к печати: 11.04.2024 / Дата публикации: 20.05.2024

Introduction

Introduction. Advanced personal protective equipment (PPE) against low temperatures is a high–tech product created using the latest achievements of science, design designs, ergonomic, aesthetic solutions that determine its thermal protection properties. The use of membrane materials in PPE from low temperatures allows them to combine low weight and high thermal protection properties, low air permeability and sufficient vapor permeability necessary to ensure heat and moisture exchange between humans and the environment.

The study aims to determine the thermal protection properties of various sets of multilayer workwear and indicators of heat and moisture exchange of volunteers when modeling professional activity at low air temperature.

Materials and methods

Materials and methods. The authors have conducted a study in a microclimatic chamber with the participation of six practically healthy male volunteers. The researchers have determined the thermal protection properties of multilayer workwear of various configurations in accordance with GOST R 12.4.185-99 and MUK 4.3.1894-04. As test samples, they have used pipes of three different configurations to protect against low temperatures, wind, water, general industrial pollution and mechanical influences, as well as short-term exposure to open fire. The assessment of heat and moisture exchange indicators of various PPE configurations was carried out by specialists when modeling work activities with measurements of the relative humidity level in the layers of the kits and the level of accumulated moisture in each element of the PPE.

Results

Results. The authors have determined the values of thermal insulation of the studied materials and the scope of their application. To assess heat and moisture exchange, two samples of PPE were selected, made using membrane and cotton fabrics with similar thermal insulation values. The analysis of the results of studies of moisture exchange indicators showed a slightly lower efficiency of moisture evaporation of the control sample. The indicator of the relative humidity of the air under the shelter space and between the layers of the package of materials and clothing has shown its informative significance for assessing the effectiveness of moisture transfer from the surface of the human body to the environment.

Conclusion

Conclusion. The results of a physiological and hygienic assessment of a set of multilayer clothing made of membrane materials have shown that various combinations of its constituent elements make it possible to create kits that provide adequate protection for an employee in a wide range of air temperatures and wind speeds. The use of membrane materials in combination with structural elements (ventilation openings) provides a more efficient transfer of moisture from the skin surface to the external environment, as evidenced by the values of the relative humidity index of the air under the clothing space and between the layers of clothing.

Ethics

Ethics. The study was approved by the local Ethical committee of the Izmerov Research Institute of Occupational Health (Minutes of the meeting No. 6 dated 07/20/12).

Contribution

Contribution:Shuporin E.S. — concept and design of research, data collection and processing;Losik T.K. — writing, editing;Burmistrova O.V. — data collection and processing, text writing, editing;Konyukhov A.V. — data collection and processing, text writing, editing;Vaga I.N. — data collection and processing.All co-authors — are approving the final version of the article.

Funding

Funding. The study had no funding.

Conflict of interests

Conflict of interests. The authors declare no conflict of interests.

Received

Received: 03.04.2024 / Accepted: 11.04.2024 / Published: 20.05.2024

средства индивидуальной защитызащита от холодамембранные материалытерморегуляциявлагообментеплоизоляцияpersonal protective equipmentprotection from coldmembrane materialsthermoregulationmoisture exchangethermal insulationReferencesЛосик Т.К., Афанасьева Р.Ф., Иванов И.В. Физиолого-гигиеническое обоснование применения новых материалов в зимней полевой одежде для военнослужащих. В кн.: «Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Cовременные проблемы военной медицины, обитаемости и профессионального отбора». Санкт-Петербург, 17–18 ноября 2011 года. Санкт-Петербург: Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, 2011.Losik T.K., Afanaseva R.F., Ivanov I.V. Physiological and hygienic basis of application of new materials in the winter field clothing for soldiers. In: Materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference «Modern problems of military medicine, habilitation and professional selection». St. Petersburg; 2011. P. 193 (in Russian).Филатова Е.В., Емельянова А.Д. Современные технологии и инновации в производстве спецодежды для экстремальных условий низких температур. В кн.: «Материалы VI Международной научно-практической конференции «Безопасность городской среды». Омск, 21–23 ноября 2018 года / Под общ. ред. Е.Ю. Тюменцевой. Омск: Омский государственный технический университет; 2019: 144–149.Filatova E.V., Emelyanova A.D. Modern technologies and innovations in the production of workwear for extreme low temperature conditions. In: Materials of the VI International Scientific and Practical Conference «Safety of the urban environment». Omsk; 2019: 144–149 (in Russian).Филатова Е.В., Жукова В.В. Использование теплозащитных свойств традиционных и инновационных материалов в проектировании верхней одежды. В кн.: «Материалы VII Международной научно-практической конференции «Безопасность городской среды». Омск, 20–22 ноября 2019 года. Минобрнауки России, ОмГТУ; Под общ. ред. Е.Ю. Тюменцевой. Омск: Омский государственный технический университет, 2020: 321–327.Filatova E.V., Jukova V.V. The use of heat-protective properties of traditional and innovative materials in the design of outerwear. In: Materials of the VII International Scientific and Practical Conference «Safety of the urban environment». Omsk; 2020: 321–327 (in Russian).Измеров Н.Ф., Афанасьева Р.Ф., Бурмистрова О.В. Физиолого-гигиенические принципы создания одежды для защиты от холода. Мед. труда и пром. экол. 2006; 8: 29–35.Izmerov N.F., Afanasyeva R.F., Burmistrova O.V. Physiologic and hygienic principles underlying creation of clothes protecting against cold. Med. truda i prom. ekol. 2006; 8: 29–35 (in Russian).Климова Н.А. и др. Разработка классификации современных утепляющих материалов на основе анализа ассортимента. Дизайн и технологии. 2019; 69(111): 65–72.Klimova N.A., et al. Analysis of the assortment of fusing materials and development of their classification. Dizajn i tekhnologii. 2019; 69(111): 65–72 (in Russian).Park J. Functional Fibers, Composites and Textiles Utilizing Photothermal and Joule Heating. Polymers (Basel). 2020; 12(1): 189. https://doi.org/10.3390/polym12010189Park J. Functional Fibers, Composites and Textiles Utilizing Photothermal and Joule Heating. Polymers (Basel). 2020; 12(1): 189. https://doi.org/10.3390/polym12010189Мезенцева Е.В. Инновационные методы создания термоизоляционных саморегулирующихся волокнистых систем в «умной одежде». Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоёмкие технологии и материалы (SMARTEX). 2018; 1–2: 78–82.Mezentseva E.V. Innovative methods of creating a thermal insulation self-regulating fibrous systems in "smart clothes". Physics of fibrous materials: structure, properties, high-tech technologies and materials (SMARTEX). 2018; 1–2: 78–82 (in Russian).Российский рынок технического текстиля и нетканых материалов: наука и производство в современных экономических условиях. Сборник докладов. М.: БОС; 2016.The Russian market for technical textiles and nonwovens: science and production in modern economic conditions. Collection of reports. Moscow: "BOS"; 2016 (in Russian).Хамматова В.В. Инновационные технологии для производства текстильных материалов, применяемых при производстве спецодежды. Вестник Казанского технологического университета. 2014; 17(16): 66–68.Khammatova V.V. Innovative technologies for the production of textile materials used in the production of workwear. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2014; 17(16): 66–68 (in Russian).Xu A. Zhang et al. Dynamic gating of infrared radiation in a textile. Science. 2019; 363(6427): 619–623. https://doi.org/10.1126/science.aau1217Xu A. Zhang et al. Dynamic gating of infrared radiation in a textile. Science. 2019; 363(6427): 619–623. https://doi.org/10.1126/science.aau1217Roh J.-S., Kim S. All-fabric intelligent temperature regulation system for smart clothing applications. Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2016; 27(9): 1165–1175. https://doi.org/10.1177/1045389X15585901Roh J.-S., Kim S. All-fabric intelligent temperature regulation system for smart clothing applications. Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2016; 27(9): 1165–1175. https://doi.org/10.1177/1045389X15585901Афанасьева Р.Ф., Бурмистрова О.В., Прокопенко Л.В. Холодовой стресс: медико-биологические аспекты профилактики. М.: Реинфор; 2012Afanasyeva R.F., Burmistrova O.V., Prokopenko L.V. Cold stress: medical and biological aspects of prevention: Monograph. Moscow: Reinfor; 2012 (in Russian).Лосик Т.К., Шупорин Е.С. Проблемы сохранения здоровья работников нефтегазового комплекса на Севере при вахтовой форме организации труда. Мед. труда и пром. экол. 2023; 63: 664–672. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2023-63-10-664-672Losik T.K., Shuporin E.S. Problems of preserving the health of workers of the oil and gas complex in the North with the shift form of labor organization. Med. truda i prom ekol. 2023; 63(10): 664–672 (in Russian) https://doi.org/10.31089/1026-9428-2023-63-10-664-672.Чащин В.П. и др. Предиктивная оценка индивидуальной восприимчивости организма человека к опасному воздействию холода. Экология человека. 2017; 5: 3–13.Chashchin V.P., et al. Predictive assessment of individual human susceptibility to damaging cold exposure. Ekologiya cheloveka. 2017; 24(5): 3–13. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2017-5-3-13 (in Russian).Лосик Т.К., Константинов Е.И., Конюхов А.В. О необходимости определения теплоизоляции средств индивидуальной защиты от пониженных температур для работников нефтегазовой отрасли на основе физиолого-гигиенических исследований. Газовая промышленность. 2022; 8: 104–110.Losik T.K., Konstantinov E.I., Konykhov A.V. On the necessity of the thermal insulation determining of the personal protective equipment against the low temperatures for petroleum industry workers on the basis of the physiological and hygienic researches. Gazovaya promyshlennost'. 2022; 836(8): 104–110 (in Russian).Фаузер В.В. и др. Локальные рынки труда российской Арктики: классификация по видам деятельности. Арктика: экология и экономика. 2019; 2(34): 4–17. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2019-2-4-17Fauzer V.V., et al. Local Labor Markets of the Russian Arctic: Classifi cation by Activity Type. Arktika: ehkologiya i ehkonomika. 2019; 2(34): 4–17. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2019-2-4-17 (in Russian).Сюрин С.А., Ковшов А.А. Условия труда и риск профессиональной патологии на предприятиях Арктической зоны Российской Федерации. Экология человека. 2019; (10): 15–23. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2019-10-15-23Syurin S.A., Kovshov A.A. Labor Conditions and Risk of Occupational Pathology at the Enterprises of the Arctic Zone of the Russian Federation. Ecologiya cheloveka. 2019(10): 15–23. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2019-10-15-23 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.