【摘要】評價了硬凝膠蓄冷劑為介質(zhì)的降溫背心在降低消防員熱應(yīng)激上的效果,。選取8名體適能處于中等水平的消防員為受試者, 分別穿著滅火防護(hù)服、隔熱防護(hù)服,、化學(xué)防護(hù)服進(jìn)行了降溫前后的對比實(shí)驗(yàn), 觀察其加權(quán)平均皮膚溫度,、出汗量、積熱量和綜合熱應(yīng)激指數(shù)(CIHS),。結(jié)果表明, 降溫背心能夠顯著地降低防護(hù)服對消防員熱應(yīng)激的影響,。

【關(guān)鍵詞】消防 消防員 熱應(yīng)激 降溫背心

1引言

目前市場上的消防員滅火防護(hù)服、消防員化學(xué)防護(hù)服,、消防員避火防護(hù)服,、消防員隔熱防護(hù)服等消防員防護(hù)服裝，其作用是保護(hù)消防員身體軀干等各部位在消防作業(yè)中免受各種傷害,，但這些防護(hù)服裝普遍存在重量較重,、透氣性較差、行動不夠方便等弊端,。消防員在高溫天氣穿著消防員防護(hù)服, 并佩戴其他消防員個人防護(hù)裝備時, 往往由于外界環(huán)境的高熱量, 加上消防員自身產(chǎn)生的熱量, 而導(dǎo)致熱應(yīng)激狀況的出現(xiàn),。高熱或體溫增加最終會導(dǎo)致熱損傷或一系列熱疾病, 如抽筋、虛脫,、熱枯竭及熱中風(fēng), 如果沒有及時的治療和冷卻, 最終可能會導(dǎo)致死亡,。因而應(yīng)該采取有效的措施來降低穿著防護(hù)服而產(chǎn)生的熱應(yīng)激對消防員的影響,從而保證消防員的職業(yè)安全與健康。

2消防員降溫背心的研制

人體軀干和頭部的散熱占到人體散熱的百分之八十左右^[1],。由公安部上海消防研究所研制的高聚化合物吸熱式消防員降溫背心（圖1）, 通過了國家消防裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測, 各項性能指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)Q/SSNK 9—2007《消防員降溫背心》的要求, 該降溫背心蓄冷劑潛熱值達(dá)到230KJ/KG(相當(dāng)于蓄冷降溫袋蓄冷后, 在32℃的環(huán)境中, 使背心內(nèi)表面溫度保持在26℃以下, 使用時間不低于1.5h,。該消防員降溫背心可多次重復(fù)使用, 三段式蓄冷降溫袋設(shè)計, 符合人體工學(xué)原理, 服用性能優(yōu)良；四層背心結(jié)構(gòu)設(shè)計, 防凍傷及水汽凝結(jié), 保證了穿著的延續(xù)性和舒適性,； 各層材料具有良好的阻燃性能, 背心整體結(jié)構(gòu)簡潔合理,，穿脫方便迅速。

3降溫背心在降低消防員熱應(yīng)激上的應(yīng)用

3.1受試者選取

本項目選取上海市楊浦區(qū)國和消防中隊的15名消防員作為測試對象, 要求消防員在測試開始前的24小時內(nèi)未參加任何激烈運(yùn)動, 未食用任何含咖啡因的飲料,；所有被測人員身體健康, 無代謝類及心血管疾病,。根據(jù)最大耗氧量的評價標(biāo)準(zhǔn), 最終選拔出體適能處于中等水平（44～49）的8名消防員參與后續(xù)正式實(shí)驗(yàn)過程（基本測試指標(biāo)見表1）。（George Havenith等人認(rèn)為, 主觀實(shí)驗(yàn)中典型的受試者設(shè)計方案的最少人數(shù)為8人即可獲得具有足夠敏感度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果^[2],。Goldman則認(rèn)為:最少6名受試者即可獲得在5%自由度的基礎(chǔ)上可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 但是如果其中有1名受試者給出與其他人相反的結(jié)論, 那么確保P﹤0.05的受試者人數(shù)最少為8人^[3],。）

3.2防護(hù)服的選取及實(shí)驗(yàn)組合方案

選擇滅火防護(hù)服、隔熱防護(hù)服,、全密封化學(xué)防護(hù)服三組服裝（背空呼器, 并穿戴相應(yīng)頭盔,、手套、靴子等配套裝備）作為實(shí)驗(yàn)對照組,“對照組裝備+降溫背心”作為降溫組,。實(shí)驗(yàn)方案的組合方案設(shè)計見表2。

3.3環(huán)境條件及實(shí)驗(yàn)流程

模擬消防員夏秋季節(jié)高溫情況下穿著防護(hù)服進(jìn)行作業(yè)的情況,。WBGT指數(shù)為27.1±1.8℃,，環(huán)境溫度Ta為31±1.8℃, 黑球溫度Tg為32±1.7℃，相對濕度RH為65±10%。

實(shí)驗(yàn)在跑步機(jī)上進(jìn)行（見圖2）, 整個運(yùn)動過程持續(xù)20min(實(shí)驗(yàn)流程圖見圖3), 經(jīng)反復(fù)模擬, 確定該運(yùn)動水平可令所有受試者完成實(shí)驗(yàn)過程, 并且運(yùn)動結(jié)束時的體力勞動水平接近并不超過運(yùn)動極限(最大心率的95%),。實(shí)驗(yàn)終止標(biāo)志為:20min實(shí)驗(yàn)過程完成,；心率持續(xù)或超過最大心率的95%達(dá)3min；或因眩暈,、惡心等不能繼續(xù)運(yùn)動,；或空呼器氣量不夠。

3.4測試指標(biāo)及測試方法

用心率表（芬蘭產(chǎn)松拓suuntoT6系列)來全程監(jiān)測心率,，采取多路溫度測試儀（英國grant的SQ2020系列多路溫度測試儀, 精確度高達(dá)6位有效數(shù)字)來測量后頸部,、右肩腳、左手背,、右小腿前中部四點(diǎn)的皮膚溫度,；考慮到消防員穿著厚重裝備的不便性及安全因素, 采用美國NEXTEMP一次性液晶體溫片測試消防員的口腔溫度。

在一定的訓(xùn)練條件下, 穿著服裝時, 環(huán)境條件及新陳代謝的綜合作用會提高人體的核心溫度從而導(dǎo)致熱應(yīng)激,。防護(hù)服對消防員熱應(yīng)激的影響主要以綜合熱應(yīng)激指數(shù)(CIHS)的形式表現(xiàn)出來, 但同時要輔以其他相關(guān)指標(biāo)加以佐證,。

其中,△H_b為心率增值(次/分),△T_b為平均體溫增值（℃）,T_c1為受試人員初始核心溫度（℃）,T_c2 為受試人員實(shí)驗(yàn)后核心溫度（℃）,S_w為出汗量(g/min),W₁為實(shí)驗(yàn)前凈體重(kg),W₂為試驗(yàn)后凈體重(kg),S為積熱量。

航空研究中,，CIHS=6.60為飛行員熱應(yīng)激的安全限,未達(dá)此限的60%者為輕度熱應(yīng)激,達(dá)到限值60%～95%為中度熱應(yīng)激,超過6.60為重度熱應(yīng)激,。

3.5統(tǒng)計學(xué)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003及spss 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析, 降溫組與對照組之間的比較采用配對T檢驗(yàn),顯著性水平定義為P﹤0.05。

4結(jié)果及討論

4.1最大心率

經(jīng)統(tǒng)計分析及圖4可以看出：穿著全密封化學(xué)防護(hù)服的最大心率降低最多（平均降8b/min), 其次為穿著滅火防護(hù)服時（平均降7b/min), 而穿著隔熱防護(hù)服時的最大心率降低最少（平均降4b/min),；降溫后消防員穿著滅火防護(hù)服（方案A2）時的最大心率比降溫前（方案A1）要低3.9%,，兩者之間統(tǒng)計學(xué)差異顯著, 說明降溫背心使消防員穿著滅火防護(hù)服時的最大心率降低明顯。

4.2體溫

降溫后消防員穿著滅火防護(hù)服（A2）時的體溫增值（運(yùn)動結(jié)束體溫與運(yùn)動開始體溫差值）比降溫前（A1）要低18.8%（見圖5）, 兩者之間統(tǒng)計學(xué)差異顯著, 說明降溫背心使消防員穿著滅火防護(hù)服時的體溫增值降低了近1/5,； 而降溫后穿著隔熱防護(hù)服與全密封化學(xué)防護(hù)服的體溫增值雖然比降溫前有所降低, 但并不具有統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著性異,。

4.3平均皮膚溫度

在20分鐘的跑步機(jī)上運(yùn)動過程中, 消防員在實(shí)驗(yàn)后的平均皮膚溫度明顯高于實(shí)驗(yàn)前。從圖6中可以看出, 降溫后的平均皮膚溫度較降溫前有所降低,，說明穿著降溫背心對消防員試驗(yàn)后的整體平均皮膚溫度有所影響,，但不具有統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著差異。

4.4出汗量

從圖7中可以看出, 在20min的跑步機(jī)上運(yùn)動過程中, 降溫后的出汗量明顯高于降溫前的水平,，同時通過對各方案的出汗量進(jìn)行配對T檢驗(yàn)得到:降溫前, 消防員穿著滅火防護(hù)服,、隔熱防護(hù)服和全密封化學(xué)防護(hù)服的平均出汗量基本一致, 但降溫后, 穿著三種防護(hù)服運(yùn)動20min的平均出汗量呈現(xiàn)了明顯降低, 其中穿著全密封化學(xué)防護(hù)服的平均出汗量降低最多, 降幅為26.5%；其次為穿著隔熱防護(hù)服, 降幅為23.2%,；而穿著滅火防護(hù)服的平均出汗量降低最少, 降幅為16.3%,。說明降溫背心對全密封化學(xué)防護(hù)服的影響最大, 從而降溫效果最好, 其次為隔熱防護(hù)服, 影響最小的為滅火防護(hù)服。

4.5積熱量

在穿著不同服裝在跑步機(jī)上進(jìn)行20min運(yùn)動的過程中,，穿著降溫背心后, 穿著不同防護(hù)服的平均積熱量明顯降低（見圖8）,，其中穿著全密封化學(xué)防護(hù)服的平均積熱量降值最多, 降幅為30%；其次為穿著隔熱防護(hù)服, 降幅為23% ,；降值最少的為滅火防護(hù)服, 降幅為18.7%,。滅火防護(hù)服降溫前后的積熱量不存在統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著性差異,而隔熱防護(hù)服與全密封化學(xué)防護(hù)服在降溫前后的積熱量存在顯著性差異,。說明穿著降溫背心對于降低穿著隔熱防護(hù)服與化學(xué)防護(hù)服時的積熱量具有極為明顯的效果。

4.6綜合熱應(yīng)激指數(shù)(CIHS)

在穿著不同防護(hù)服裝在跑步機(jī)上進(jìn)行20min運(yùn)動的過程中, 消防員的CIHS值在降溫后呈現(xiàn)明顯的降低（見圖9）,。

降溫前,，方案A1、方案B1,、方案C1為重度熱應(yīng)激(CIHS＞6.6),；降溫后, 消防員的綜合熱應(yīng)激指數(shù)呈明顯下降，方案A2,、方案B2,、方案C2為中度熱應(yīng)激（3.96＜CIHS＜6.6）。降溫后穿著全密封化學(xué)防護(hù)服的綜合熱應(yīng)激指數(shù)降幅最大,，為25.3%,；其次為穿著隔熱防護(hù)服，為20.4%,；降幅最低的為穿著滅火防護(hù)服,，為15.8%。

經(jīng)配對T檢驗(yàn)得知, 消防員穿著滅火防護(hù)服的綜合熱應(yīng)激指數(shù)在降溫前后存在顯著性差異, 穿著隔熱防護(hù)服的綜合熱應(yīng)激指數(shù)在降溫前后亦存在顯著性差異, 穿著全密封化學(xué)防護(hù)服的綜合熱應(yīng)激指數(shù)在降溫前后同樣存在顯著性差異,。說明降溫背心對降低消防員的綜合熱應(yīng)激具有極為明顯的效果,。

上述結(jié)果與前面幾個指標(biāo)分析的相關(guān)結(jié)果基本一致。

5小結(jié)

通過上述實(shí)驗(yàn)說明, 降溫背心在用于消防員穿著防護(hù)服作業(yè)時, 具有極為明顯的降溫效果, 可有效降低消防員進(jìn)行高強(qiáng)度消防作業(yè)時中暑,、虛脫情況的發(fā)生,。同時由于背心內(nèi)表面具有隔冷設(shè)計, 能夠很好地保護(hù)受試者不會被凍傷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該降溫背心適合消防部隊配備使用,。