§ 6.5 Дія постійного та змінного електричного струму на біооб'єкти

Широке використання електроенергії в усіх галузях діяльності людини, стрімке зростання енергозабезпечення праці, різке збільшення кількості електроприладів у побуті та на виробництві, природно, спричинили збільшення небезпеки ураження людини електричним струмом.

Електричний струм не має будь-яких фізичних ознак або властивостей, за якими людина могла б його відчути органами чуття, що збільшує його небезпеку для людини. Електротравматизм складає значну частину в загальному числі не­щасних випадків. Фахівцям-електрикам і звичайним користувачам відома велика кількість випадків загибелі або важкого ураження людей внаслідок удару елект­ричним струмом, або пожеж, викликаних несправностями електроустаткування та електропроводки.

Поріг відчутного струму - мінімальна величина струму, подразнювальну дію якого відчуває людина. Його величина залежить від місця дотику та площі контак­ту. При змінному струмі низької частоти початкові відчуття проявляються у виг­ляді тремтіння, пульсування, поколювання в місці контакту.

Величина порогу відчутного струму повинна враховуватися при використанні різного роду електродів, давачів діагностичних пристроїв, тому що з їх допомогою тіло людини вмикається у вимірювальне коло, через який протікає невеликий вимі­рювальний струм. При цьому хворий не повинен відчувати будь-яких неприємних відчуттів.

Порогові відчуття - перша реакція організму на дію електричного струму. При силі струму 3-5 мА частотою 50 Гц, що проходить через два електроди, один з яких людина тримає в руці, а другий - накладений на плече, подразнюваль­на дія відчувається кистю руки. При силі струму 8-10 мА м'язи всієї руки мимо­волі скорочуються, виникає відчуття сильного болю. При цьому рука згинається і людина, при подальшому збільшенні струму, не може її розтиснути та самостійно звільнитися від затиснутого провідника. Такий струм називається пороговим „не-відпускаючим" струмом. Його середня величина дорівнює: для чоловіків 15,9 мА, для жінок - 10,5 мА при частоті 60 Гц. Як критерії при розгляді питань електробез­пеки ці величини не придатні. Якщо за достатню величину, прийняти 0,5 % всіх випадків вимірювань на добровольцях, то величина порогового„невідпускаючого" струму, складе 9 мА для чоловіків і 6 мА - для жінок.

При силі струму 25-50 мА частотою 50 Гц, що проходить через тіло (рука -рука, рука - нога), виникає скорочення м'язів грудної клітки, внаслідок чого уск­ладнюється або цілком припиняється дихання. Струм промислової частоти, що перевищує значення 50 мА, якщо його дія охоплює ділянку серця, при тривалому впливі викликає порушення діяльності серця. При величині струму більш 100 мА ймовірність таких порушень дуже велика.

У 50-х роках XXст. було однозначно встановлено, що при впливі електрично­го струму на організм людини найбільш вразливим органом є серце. Фібриляція (довільні скорочення м'язів) серця можуть виникати навіть при малих значеннях струму. Також було встановлено, що результат впливу електричного струму на організм людини залежить не тільки від значення струму, але і від тривалості його впливу, шляху струму через тіло людини, частоти струму, а також, у меншій мірі, від форми кривої, коефіцієнту пульсацій та інших факторів.

Електричний опір тіла людини залежить від вологості шкіри, розміру поверхні контакту, шляху протікання струму по тілу, індивідуальних особливостей організму й інших факторів. Відомо, що опір внутрішніх органів людини не перевищує 500 -600 Ом. Опір шкіри у вологому стані вкрай малий - 10-20 Ом. При визначенні умов електробезпеки в електроустановці за розрахунковий прийнято опір тіла лю­дини 800 - 1000 Ом. Через невизначеність реального значення опору тіла людини для розрахункової оцінки небезпеки електроураження в електроустановці прийнято використовувати як критерій небезпеки величину струму, який проходить через тіло людини, а не напругу, прикладену до нього.

Науково-технічного товариства електротехнічної промисловості, струм величиною 65 мА з частотою 50 Гц прийнятий як допустимий протягом однієї секунди. Величина струму при іншій тривалості складає:

Час впливу,с	0,2	0,5	0,7	1,0	Більше1, до 30
Струм, мА	250	100	75	65	6

Ці величини є основою для розрахунків різних захисних заходів, але не врахо­вують можливості мікрошоку (при введеному в серце мікроелектроді), що може виникнути при струмах, на три порядки менших. Аналіз випадків ураження людей з введеним у серце електродом показав, що мікрошок може виникнути при струмі в 270 мкА. Питання про мінімальну величину струму витоку, що повинна забезпе­чувати апаратура, поки остаточно не вирішене. З погляду максимальної безпеки цей струм не повинен перевищувати 100 — 500 мкА. У багатьох документах зазна­чена величина 10 мкА, але йде перегляд цього значення вбік збільшення до 50 мкА. Розглянуті види дії електричного струму характеризувалися граничними величи­нами струму. У багатьох випадках необхідно знати величини напруги, що можуть створити в колі, частиною якого є тіло людини, граничні струми. Для цього необх­ідно знати опір тіла людини. Опір тіла людини між двома електродами можна по­дати у вигляді двох частин, що істотно відрізняються за величиною - опір шкіри під кожним з електродів і опір внутрішніх тканин і органів.

Питомий опір шкіри має величину 106 - 107 Ом/см. Величина опору пояс­нюється наявністю на поверхні зроговілих клітин. Опір певної ділянки шкіри зале­жить від товщини рогового шару. На долонях, наприклад, товщина складає від 0,1 до 1,5 мм, а на спині не перевищує 0,04 мм. Відповідно, значення опору 1 см2 шкіри коливається в межах від десятків до сотень кОм. Однак, опір зовнішнього рогово­го шару залежить і від багатьох інших причин, і найчастіше падає значно нижче зазначених величин. Особливо сильно на ізолюючі властивості шкіри впливає во­логість.

З точки зору електробезпеки велике значення має малий опір шкіри під різно­го роду електродами, що накладаються на тіло пацієнта з діагностичною або те­рапевтичною метою. У таких випадках шкіру протирають спиртом, або наносять струмопровідну пасту, або на електроди накладають тканинну прокладку, змочену фізіологічним розчином (терапія низькочастотними струмами) чи розчином лікарсь­ких речовин (електрофорез). В результаті багатьох вимірювань встановлено, що величина опору внутрішніх тканин знаходиться в межах 1 кОм. Ця величина прий­нята для розрахунків у більшості випадків.