TCNCYH 25 (5) - 2003 Nghiên cứu về nhiệt độ thíCH HợP trong môi trờng khô và đáp ứng của cơ thể ngời khi thay đổi nhiệt độ môi trờng Đoàn Văn Huyền 1 , Phạm Thị Minh Đức 1 , Nguyễn Thế Công 2 , Phạm Hồng Lu 2 ,Nguyễn Bạch Ngọc 3 , Nguyễn Mỹ Hằng 4 , Tadahsi Oishi 4 , Hiromi Tokura 4,5 1 Trờng Đại học Y Hà Nội, 2 Viện KHKT bảo hộ lao động, 3 V iện Nghiên cứu chiến lợc Bộ Y tế, 4 Trờng Đại học nữ Nara - Nhật Bản, 5 Đại học Bách khoa Hồng Kông - Trung Quốc, 5 Viện Nghiên cứu sợi tự nhiên- Ba Lan Nghiên cứu tìm nhiệt độ thích hợp và đáp ứng của cơ thể ngời khi thay đổi nhiệt độ môi trờng đợc tiến hành trên 20 nam và 20 nữ sinh viên tình nguyện. Các đối tợng nghiên cứu đợc mặc quần dài, áo ngắn tay với chất liệu 100% cotton và đi dép trong phòng thí nghiệm. Nhiệt độ trực tràng và nhiệt độ da tại 7 vị trí khác nhau trên cơ thể (đầu, ngực, cẳng tay, mu tay, đùi, cẳng chân, mu chân) đợc ghi liên tục từng phút một trong suốt quá trình thí nghiệm. Nhiệt độ phòng thí nghiệm lúc đầu là 22 0 C, độ ẩm tơng đối luôn đợc duy trì 35 40%. Sau đó cứ 20 phút tăng nhiệt độ phòng thí nghiệm thêm 1 0 C và cho các đối tợng nghiên cứu tự trả lời về cảm giác nhiệt chủ quan của mình cho đến khi các đối tợng nghiên cứu cảm thấy "hơi ấm". Kết quả cho thấy nhiệt độ mà các đối tợng cảm thấy thích hợp dao động từ 24 - 28 0 C và có mối tơng quan chặt chẽ giữa nhiệt độ da, nhiệt độ trực tràng và nhiệt độ môi trờng. i. Đặt vấn đề Trong điều kiện nóng ẩm của Việt Nam, nhiệt độ là một yếu tố độc hại của môi trờng và trên thực tế rất nhiều môi trờng lao động có nhiệt độ cao hơn các tiêu chuẩn cho phép [4]. Trong thời gian gần đây tác giả Lê Vân Trình [4] sau khi cân nhắc một số chỉ số về thang cảm giác nhiệt của các tác giả nớc ngoài đã xây dựng nên thang cảm giác nhiệt cho ngời Việt Nam (tác giả đặt tên là thang SN). Thang cảm giác nhiệt SN rất phù hợp để đánh giá cảm giác nhiệt trong môi trờng lao động ngoài trời hoặc trong các phân xởng sản xuất, không phù hợp khi đánh giá cảm giác nhiệt trong môi trờng nhiệt độ vừa phải và đặc biệt là môi trờng lao động tại các công sở bởi vì thang cảm giác nhiệt này tác giả chỉ phân loại các cảm giác nhiệt từ "trung bình" đến "rất nóng". Theo chúng tôi thì các tiêu chuẩn của thang cảm giác nhiệt trong phiên bản ISO - 7730 [7] là tơng đối phù hợp để đánh giá cảm giác nhiệt trong môi trờng nhiệt vừa phải. Tuy nhiên, chính ISO - 7730 cũng đã đề xuất cần áp dụng các tiêu chuẩn này một cách linh hoạt vì những yếu tố về chủng tộc cũng nh điều kiện khí hậu, địa lý có thể có những ảnh hởng nhất định tới cảm giác nhiệt. Trên thực tế chúng tôi [1] và một số tác giả trong khu vực Đông Nam á [6] đã áp dụng thang cảm giác nhiệt của ISO - 7730 trong các nghiên cứu của mình. Tuy nhiên chúng tôi mới chỉ nghiên cứu cảm giác nhiệt của ngời Việt Nam trong điều kiện ẩm do đó cũng cha đủ các bằng chứng thuyết phục để so sánh với các tiêu chuẩn trong ISO - 7730 bởi vì phần lớn các kết quả của ISO - 7730 áp dụng cho môi trờng khô. 33 TCNCYH 25 (5) - 2003 Với những ý nghĩ trên nghiên cứu của chúng tôi đợc tiến hành nhằm: - Xác định nhiệt độ thích hợp cho ngời Việt Nam trong môi trờng khô. - Mô tả đáp ứng của cơ thể với nhiệt độ môi trờng thông qua mối tơng quan giữa nhiệt độ da, nhiệt độ trực tràng và nhiệt độ phòng thí nghiệm. ii. Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu 1. Đối tợng nghiên cứu 20 nam và 20 nữ sinh viên khoẻ mạnh tình nguyện tham gia nghiên cứu, các đối tợng nghiên cứu có độ tuổi trung bình 19,7 0,7 tuổi, cân nặng 50,6 0,7 kg, chiều cao 163,3 0,7 cm. Tất cả các đối tợng nghiên cứu đều không uống rợu, hút thuốc lá ít nhất 01 ngày trớc khi tham gia thí nghiệm nhằm tránh các tác động tới nhiệt độ cơ thể. Riêng các đối tợng nữ đợc lựa chọn tham gia nghiên cứu đều là những ngời đang ở ngày thứ 5 đến ngày thứ 10 của chu kỳ kinh nguyệt nhằm tránh có sự khác nhau do ảnh hởng của các hormon sinh dục tới nhiệt độ cơ thể. Các đối tợng nghiên cứu đều đợc thông báo và giải thích rõ ràng về mục đích, phơng pháp và tiến trình nghiên cứu . Các đối tợng thí nghiệm đợc mặc quần dài, áo ngắn tay màu trắng với chất liệu 100% cotton, đi dép: tơng ứng với độ cách nhiệt của quần áo là 0,35 - 0,40 (độ Clo.) [7]. 2. Phơng tiện và phơng pháp nghiên cứu. 2.1 Phơng tiện đo nhiệt. Đo nhiệt độ trực tràng (T 0 trực tràng) và nhiệt độ da (T 0 da) bằng sensor đo nhiệt loại EV, máy đo nhiệt độ LT - serries của Nhật Bản sản xuất (độ chính xác 0,01 0 C). Máy đo nhiệt đợc nối trực tiếp với máy vi tính sử dụng phần mềm Windows 98 để ghi lại giá trị nhiệt độ trực tiếp tại từng thời điểm. 2.2. Phơng pháp nghiên cứu. Nhiệt độ khởi đầu trong phòng thí nghiệm là 22 0 C, độ ẩm tơng đối đợc duy trì trong suốt thời gian thí nghiệm là 35 - 40%. Đối tợng nghiên cứu đợc ngồi nghỉ trên ghế tựa trong phòng thí nghiệm 10 phút trớc khi tiến hành thí nghiệm. Sau đó cứ 20 phút tăng nhiệt độ phòng thí nghiệm (T 0 phòng) thêm 1 0 C. Trớc mỗi lần tăng T 0 phòng, các đối tợng nghiên cứu tự trả lời vào phiếu cảm giác về nhiệt độ chủ quan của mình theo tiêu chuẩn ISO - 7730 (bảng 1). Cứ nh vậy T 0 phòng đợc tăng dần cho tới khi các đối tợng nghiên cứu trả lời "ấm" thì dừng thí nghiệm. Trong toàn bộ quá trình thí nghiệm, các đối tợng nghiên cứu ngồi một mình trong phòng thí nghiệm và có thể đọc các loại sách báo bình thờng hoặc chơi xếp hình. Bảng 1. Bảy mức cảm giác chủ quan về nhiệt độ theo tiêu chuẩn ISO 7730 Nóng ấm Hơi ấm Vừa, thoải mái Hơi mát Mát Lạnh + 3 + 2 + 1 0 - 1 - 2 - 3 Trong suốt quá trình thí nghiệm, các đối tợng nghiên cứu đợc đo T 0 trực tràng bằng sensor đo nhiệt đặt sâu 8 - 12cm trong hậu môn và đo T 0 da tại 7 điểm trên cơ thể: trán, ngực, cẳng tay, mu tay, đùi, cẳng chân, mu chân. T 0 da trung bình đợc tính theo công thức của Hardy - Dubois: T 0 da trung bình = 0,07 T 0 trán + 0,14 T 0 cẳng tay + 0,05 T 0 mu tay + 0,35 T 0 ngực + 0,19 T 0 độ đùi + 0,13 T 0 cẳng chân + 0,07 T 0 mu chân T 0 cơ thể trung bình = 0,65 T 0 trực tràng + 0,35 T 0 da trung bình Các số liệu đợc tính trung bình, dùng test Student để kiểm định sự khác biệt và tính hệ số tơng quan đa biến (multiple regression) trên 34 TCNCYH 25 (5) - 2003 phần mềm SPSS 10.00 chạy trên Windows. Với p < 0,05 đợc ký hiệu là *, p < 0,01; **, p < 0,001; *** iii. Kết quả 1. Nhiệt độ thích hợp. Theo ISO 7730 các cảm giác đợc mã hoá là 0, -1, +1 (trong bảng 1) đợc chấp nhận để đánh giá nhiệt độ thích hợp, đếm tổng số phiếu (tính %) có các cảm giác trên ở mỗi điểm nhiệt độ phòng từ 22 - 29 0 C ta có hình 1. Tỷ lệ % đối tợng Hình 2: Nồng độ IGF-I ở trẻ nam và trẻ nữ 0 10 20 30 40 50 60 70 0-12th 12- 24th 24- 36th 36- 48th 48- 60th tháng tuổi IGF-I (ng/mL) Nam Nữ Nhiệt độ ( 0 C) Hình 1. Tỷ lệ % đối tợng trả lời về nhiệt độ thích hợp. Nhận xét: Hình 1 cho thấy ở mỗi điểm nhiệt độ từ 24 0 C đến 28 0 C đều có trên 90% đối tợng nghiên cứu cảm thấy thoải mái, nh vậy nhiệt độ thích hợp của các đối tợng nghiên cứu trong nghiên cứu này là 24 - 28 0 C. 2. Biến đổi T 0 da và T 0 trực tràng khi tăng T 0 phòng. Hình 2. Biến đổi nhiệt độ trực tràng và nhiệt độ da trong quá trình nghiên cứu. 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 0 20 40 60 80 100 120 140 Trực tràng Da Phòng ** ** ** ** ** ** *** *** *** *** *** ****** Thời gian (phút) Nhiệt độ ( 0 C) 35 TCNCYH 25 (5) - 2003 Nhận xét: Hình 2 cho thấy trong 120 phút đầu tiên của quá trình nghiên cứu T 0 trực tràng giảm rất có ý nghĩa thống kê ( p < 0,01), ở 20 phút cuối cùng của quá trình nghiên cứu T 0 trực tràng có hơi tăng lên nhng không có ý nghĩa thống kê (p > 0,05). T 0 da tăng dần liên tục trong suốt quá trình nghiên cứu (p < 0,001). Bảng 2. So sánh T 0 trực tràng, T 0 da trung bình và T 0 cơ thể trung bình giữa các đối tợng nam và nữ ( 0 C). Đối tợng T 0 trực tràng T 0 da trung bình T 0 cơ thể trung bình Nam ( n=20 ) 37,20 0,07 32,57 0,58 35,58 0,16 Nữ (n=20) 37,01 0,01 31,92 0,71 35,23 0,24 p < 0,001 < 0,001 < 0,001 Nhận xét: Bảng 2 cho thấy T 0 trực tràng, T 0 da trung bình, T 0 cơ thể trung bình của các đối tợng nghiên cứu nam cao hơn nữ có ý nghĩa thống kê. 3. Tơng quan giữa T 0 độ da, T 0 trực tràng và T 0 phòng. Bảng 3. Ma trận tơng quan giữa T 0 phòng, T 0 trực tràng và T 0 da. T 0 da T 0 trực tràng T 0 phòng T 0 da 1 - 0,95** - 0,96** T 0 trực tràng - 0,95** 1 - 0,95** T 0 phòng - 0,96** - 0,95** 1 Nhận xét: Bảng 3 cho thấy có mối tơng quan rất chặt chẽ giữa các biến trên (trị tuyệt đối của R > 0,9). Phơng trình hồi qui: T 0 da = 0,448 T 0 trực tràng + 0,206 T 0 phòng + 11,025 Các tham số của phơng trình: R 2 , R hiệu chỉnh 0,989, p < 0,001 Đo lờng cộng tuyến: độ chấp nhận 0,97, hệ số phóng đại phơng sai (VIF) 10,265 Nhận xét: Từ các kết quả trên cho thấy ta có thể chấp nhận phơng trình này. iv. Bàn luận 1. Nhiệt độ thích hợp của các đối tợng nghiên cứu. Trong nghiên cứu của chúng tôi, có trên 90% số đối tợng nghiên cứu trả lời là có cảm giác thoải mái khi nhiệt độ trong phòng dao động từ 24 - 28 0 C (hình 1) và xét theo các tiêu chuẩn của ISO - 7730 thì có thể coi đây là nhiệt độ thích hợp của các đối tợng này. Nh vậy nhiệt độ thích hợp của các đối tợng nghiên cứu (ĐTNC) trong môi trờng khô cao hơn và có dải dao động lớn hơn (24 28 0 C so với 25 27 0 C [1]) so với trong môi trờng ẩm. Có lẽ độ ẩm thấp giúp cho quá trình thải nhiệt của cơ thể tốt hơn so với độ ẩm cao do vậy với nhiệt độ cao hơn các ĐTNC vẫn cảm thấy thoải mái. Ngợc lại, trong điều kiện nhiệt độ thấp hơn cơ thể cũng vẫn cảm thấy thoải mái có lẽ do độ ẩm thấp cơ thể đỡ có cảm giác cóng , và cảm giác ẩm ớt các cảm giác này đều có ảnh hởng đến cảm giác thoải mái của các ĐTNC [7]. Từ kết quả trên cho thấy nhiệt độ thích hợp trong nghiên cứu của chúng tôi cao hơn so với các nghiên cứu ở ngời Châu Âu và Bắc Mỹ [6, 7]. Điều này cũng phù hợp với các nghiên cứu của một số tác giả trong khu vực Đông Nam á [6]. Trong nghiên cứu của mình trên hai nhóm đối tợng ở Indonesia và Singapore, tác giả Henry Feriai và cộng sự thấy nhiệt độ thích hợp 36 TCNCYH 25 (5) - 2003 là 27- 29 0 C với điều kiện độ ẩm tơng đối là 70%. Tuy vậy kết quả này cũng cha khẳng định đợc rằng ngời Singapore và Indonesia chịu nhiệt tốt hơn ngời Việt Nam vì trong nghiên cứu trên các tác giả sử dụng quần áo có độ cách nhiệt là 0,26 - 0,30, trong khi nghiên cứu của chúng tôi độ cách nhiệt lớn hơn (0,35 - 0,40). Tại sao ngời Việt Nam lại có nhiệt độ thích hợp cao hơn so với đề xuất trong ISO - 7730 ? Theo các tác giả Nguyễn Mỹ Hằng và Hiromi Tokura (2000 2001) thì về ban ngày nhiệt độ trung tâm của ngời Việt Nam cao hơn của ngời Nhật Bản [5]. Điều đó gợi ý rằng điểm chuẩn nhiệt độ của ngời Việt Nam cao hơn ngời Nhật Bản và có lẽ đó là nguyên nhân tại sao ngời Việt Nam có nhiệt độ thích hợp cao hơn của ngời châu Âu. Nhiệt độ thích hợp của ngời Việt Nam cao hơn nhiệt độ thích hợp của ngời châu Âu có lẽ do một quá trình thích nghi lâu đời với môi trờng nóng ẩm [2, 3]. 2. Thay đổi T 0 trực tràng và T 0 da khi tăng dần T 0 phòng. Hình 2 cho thấy trong 20 phút đầu của quá trình nghiên cứu, nhiệt độ môi trờng là 22 - 23 o C và phần lớn các đối tợng nghiên cứu đều cảm thấy lạnh hoặc hơi lạnh, do vậy cơ thể phải tăng mức sản nhiệt làm cho T 0 trực tràng đạt giá trị tối đa. T 0 da giảm thấp do chịu ảnh hởng trực tiếp bởi nhiệt độ thấp của môi trờng và do cơ thể phải điều chỉnh giảm T 0 da (do co mạch máu ngoại vi) để đạt đợc một cân bằng nhiệt cần thiết giữ thân nhiệt cho cơ thể [7]. Ngợc lại, trong các giai đoạn sau của quá trình nghiên cứu do T 0 phòng tăng cao cơ thể phải giảm sản nhiệt do vậy nhiệt độ trung tâm giảm. Trong 20 phút cuối của quá trình nghiên cứu T 0 trực tràng tăng lên (mặc dù cha có ý nghĩa thống kê ) có thể do ảnh hởng trực tiếp của việc tăng T 0 phòng. T 0 trực tràng giảm có lẽ một phần do tăng mức đào thải nhiệt ra ngoại vi, và cũng chính vì tăng đào thải nhiệt ra ngoại vi nên đã làm T 0 da tăng lên, tuy nhiên T 0 da tăng mạnh trong giai đoạn này phần lớn do ảnh hởng trực tiếp bởi sự nóng dần lên của môi trờng. Các chỉ số thân nhiệt ở các đối tợng nam cao hơn ở các đối tợng nữ trong nghiên cứu của chúng tôi (bảng 2, 3) là do chuyển hoá của nam cao hơn nữ dới tác dụng của các hormon sinh dục nam. 3. Tơng quan giữa T 0 phòng, T 0 trực tràng và T 0 da. ổn định nhiệt độ trung tâm là mục đích của quá trình điều hoà thân nhiệt của cơ thể. Cơ thể luôn điều chỉnh T 0 da để đảm bảo cho nhiệt độ trung tâm không quá thay đổi trong một giới hạn nhất định [7]. Nhng quá trình điều hoà này luôn bị ảnh hởng bởi nhiệt độ môi trờng. Sự tơng quan đa chiều này đợc đánh giá thông qua phơng trình hồi qui trên cho thấy nhiệt độ môi trờng (T 0 phòng) là nguyên nhân tạo ra sự thay đổi T 0 trực tràng và T 0 da. Tuy nhiên để một lần nữa khẳng định nhiệt độ thích hợp cho ngời Việt Nam cũng nh đánh giá hoạt động của cơ chế điều nhiệt chúng tôi cần có những nghiên cứu sâu hơn, trên các mẫu lớn hơn. v. Kết luận - Nhiệt độ thích hợp của 20 đối tợng nam và 20 đối tợng nữ là 24 - 28 0 C trong điều kiện độ ẩm tơng đối 35 - 40%. - Có mối tơng quan chặt chẽ giữa T 0 da, T 0 trực tràng và T 0 phòng . T 0 phòng có vai trò quyết định tới sự thay đổi T 0 da và T 0 trực tràng. Tài liệu tham khảo 1. Đoàn Văn Huyền, Phạm Thị Minh Đức, Nguyễn Văn Khoan và cộng sự (2001). Nghiên cứu về nhiệt độ thoải mái và đáp ứng của cơ thể ngời khi thay đổi nhiệt độ môi trờng. Tạp chí Sinh lý học, Tập 5, N 0 -3: 38 - 46. 2. Đào Ngọc Phong và CTV (1984). Tác động của các điều kiện nóng ẩm tới một số chỉ tiêu sinh lý học của thanh niên trong môi trờng ở. Vi khí hậu công trình. 3. Lê Nam Trà và CTV (1994). Bàn về đặc điểm sinh thể con ngời Việt Nam. Đề tài 37 TCNCYH 25 (5) - 2003 khoa học cấp Nhà nớc KX - 07 - 07. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật. 4. Lê Vân Trình (2001). Bớc đầu xây dựng phơng pháp đánh giá cảm giác nhiệt - ẩm của ngời lao động trong điều kiện ở Việt Nam. Tập san Thông báo kết quả nghiên cứu Khoa học Công nghệ về AT - SK & MTLĐ, Số 1 + 2: 83 - 91. 5. Hang Nguyen My, Hiromi Tokura (2000). A comparison of body, core temperature and urinary melatonin between Vietnames and Japaneses. The 6th Asian conference on clothing and working physiology under warm environment. Ha Noi, 2-3 Dec. 6. Henry Feriadi, N. H Wong, S. Chandra, K.W Cheong, K.W. Tham (2003): Themal comfort perception and expectation of two population: Indonesia and Singapore. Building envelope and indoor environment 2. 7. ISO - 7730 (1994): Moderate thermal environments - Determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort. Summary Thermal comfort in the dry environment and responses of the human body to changing the room temperature The aim of the present study is to identify the thermal comfort and responces of the human body to changing the experimental room temperature in Vietnameses. The study were carried on 40 volunteered healthy students, including 20 males and 20 females. The subjects wore short sleeved T- shirt, full- length trousers and sandals. The local skin temperatures from 7 sites (head, chest, arm, hand, thigh, leg, foot) and rectal temperature were measured continuously everymin. All the subjects entered and sat 10 min in the experimental room with the air temperature of 22 0 C, the relative humidity of 35 40%. After 10 min rest, the room temperature was increased by 1 0 C every 20 min while the subjects had to fill out the 7- scale thermal sensation. The results showed that the room temperature for thermal comfort of subjects ranged from 24 0 C to 28 0 C and there was a very close correlation between the skin and rectal, room temperature. 38 . TCNCYH 25 (5) - 2003 Nghiên cứu về nhiệt độ thíCH HợP trong môi trờng khô và đáp ứng của cơ thể ngời khi thay đổi nhiệt độ môi trờng Đoàn Văn Huyền 1 ,. nhiên- Ba Lan Nghiên cứu tìm nhiệt độ thích hợp và đáp ứng của cơ thể ngời khi thay đổi nhiệt độ môi trờng đợc tiến hành trên 20 nam và 20 nữ sinh viên