電流對(duì)人體的作用

電流對(duì)人體的作用一、人體阻抗

人體阻抗1.皮膚阻抗ZP2.體內(nèi)阻抗

Zi3.人體總阻抗ZT1.皮膚阻抗ZP皮膚由外層的表皮和真皮組成。表皮最外層的角質(zhì)層，其電阻很大，在干燥和清潔的狀態(tài)下，其電阻率可達(dá)

1×105～1×106Ω·m。皮膚阻抗是指表皮阻抗，即皮膚上電極與真皮之間的阻抗，以皮膚電阻和皮膚電容并聯(lián)來表示。皮膚電容是指皮膚上電極與真皮之間的電容。皮膚阻抗值與接觸電壓、電流幅值和持續(xù)時(shí)間、頻率、皮膚潮濕程度、接觸面積和施加壓力等因素有關(guān)。當(dāng)接觸電壓小于

50V時(shí)，皮膚阻抗隨接觸電壓、溫度、呼吸條件等因素影響有顯著的變化，但其值還是比較高的；當(dāng)接觸電壓在

50～100V時(shí)，皮膚阻抗明顯下降，當(dāng)皮膚擊穿后，其阻抗可忽略不計(jì)。

2.體內(nèi)阻抗

Zi

體內(nèi)阻抗是除去表皮之后的人體阻抗，其電容可以忽略不計(jì)，可以視為純電阻。體內(nèi)阻抗還決定于接觸面積和電流途徑，當(dāng)接觸面積過小時(shí)，體內(nèi)阻抗將會(huì)增大。圖為不同電流途徑的體內(nèi)阻抗值，圖中數(shù)值是用與手一手體內(nèi)阻抗比值的百分?jǐn)?shù)表示的。無括號(hào)的數(shù)值為單手至所示部位的數(shù)值；括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為雙手至相應(yīng)部位的數(shù)值。3.人體總阻抗ZT

人體總阻抗是包括皮膚阻抗及體內(nèi)阻抗的全部阻抗。接觸電壓大致在

50V以下時(shí)，由于皮膚阻抗的變化，人體阻抗也在很大的范圍內(nèi)變化；而在接觸電壓較高時(shí)，人體阻抗與皮膚阻抗關(guān)系不大。在皮膚被擊穿后，近似等于體內(nèi)阻抗。另外，由于存在皮膚電容，人體的直流電阻高于交流阻抗。通電瞬間的人體電阻叫做人體初始電阻。這一瞬間，人體各部分電容尚未充電，相當(dāng)于短路狀態(tài)。因此，人體初始電阻近似等于體內(nèi)阻抗，其影響因素也與體內(nèi)阻抗相同。根據(jù)試驗(yàn)，在電流途徑從左手到右手或從單手到單腳、大接觸面積的條件下，5%的人體初始電阻為

500Ω。在皮膚干燥時(shí)，人體工頻總阻抗一般為1000～3000Ω。

二、電流對(duì)人體的作用電流通過人體，人有發(fā)麻、刺痛、壓迫、打擊等感覺，還會(huì)令人產(chǎn)生痙攣、血壓升高、昏迷、心率不齊、窒息、心室顫動(dòng)等癥狀，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致死亡。

人體工頻電流試驗(yàn)的典型資料見下表。左手-右手電流途徑的實(shí)驗(yàn)資料

mA感覺情況初試者百分?jǐn)?shù)5%50%95%手表面有感覺0.71.21.7手表面有麻痹似的連續(xù)針刺感1.02.03.0手關(guān)節(jié)有連續(xù)針刺感1.52.53.5手有輕微顫動(dòng),關(guān)節(jié)有受壓迫感2.03.24.4上肢有強(qiáng)力壓迫的輕度痊孿2.54.05.5上肢有輕度在孿3.25.27.2手硬直有瘟孿,但能伸開,已感到有輕度疼痛4.26.28.2上肢部、手有劇烈瘟孿,失去知覺,手的前表面有連續(xù)針刺感4.36.68.9手的肌肉直到肩部全面痊孿,還可能擺脫帶電體7.011.015.0單手-雙腳電流途徑的實(shí)驗(yàn)資料

感覺情況初試者百分?jǐn)?shù)5%50%95%手表面有感覺0.92.23.5手表面有麻痹似的針刺感1.83.45.0手關(guān)節(jié)有輕度壓迫感

,有強(qiáng)度的連續(xù)針刺感2.94.86.7前肢有壓迫感4.06.08.0前肢有壓迫感,足掌開始有連續(xù)針刺感5.37.610.0手關(guān)節(jié)有輕度瘟孿

,手動(dòng)作困難5.58.511.5上肢有連續(xù)針刺感

,腕部、特別是手關(guān)節(jié)有強(qiáng)度痙孿6.59.512.5肩部以下有強(qiáng)度連續(xù)針刺感,肘部以下僵直

,還可以擺脫帶電體7.511.014.5手指關(guān)節(jié)、躁骨、足眼有壓迫感,手的大姆指

(全部

)痙孿8.812.315.8只有盡最大努力才可能擺脫帶電體10.01418.0決定電流傷害程度的因素決定電流傷害程度的因素1、傷害程度與電流大小的關(guān)系2、傷害程度與電流持續(xù)時(shí)間的關(guān)系3、傷害程度與電流途徑的關(guān)系4、傷害程度與電流種類的關(guān)系通過人體的電流愈大，人體的生理反應(yīng)愈明顯，傷害愈嚴(yán)重。對(duì)于工頻交流電，按通過人體的電流強(qiáng)度的不同以及人體呈現(xiàn)的反應(yīng)不同。1、傷害程度與電流大小的關(guān)系

作用于人體的電流的分級(jí)(1)感知電流和感知閾值。感知電流是指電流流過人體時(shí)可引起感覺的最小電流。感知電流的最小值稱為感知閾值。不同的人，感知電流及感知閾值是不同的。成年男性平均感知電流約為

1.1mA(有效值，下同

)；成年女性約為

0.7mA。對(duì)于正常人體，感知閾值平均為

0.5mA，并與時(shí)間因素?zé)o關(guān)。感知電流一般不會(huì)對(duì)人體造成傷害，但可能因不自主反應(yīng)而導(dǎo)致由高處跌落等二次事故。感知電流的概率曲線如圖

示。

1、傷害程度與電流大小的關(guān)系

作用于人體的電流的分級(jí)(2)擺脫電流和擺脫閾值。擺脫電流是指人在觸電后能夠自行擺脫帶電體的最大電流。擺脫電流的最小值稱為擺脫閾值。成年男性平均擺脫電流約為16mA；成年女性平均擺脫電流約為

10.5mA；成年男性最小擺脫電流約為9mA；成年女性最小擺脫電流約為6mA；兒童的擺脫電流較成人要小。對(duì)于正常人體；擺脫閾值平均為

10mA,與時(shí)間無關(guān)。

1、傷害程度與電流大小的關(guān)系

作用于人體的電流的分級(jí)(3)室顫電流和室顫閾值。室顫電流是指引起心室顫動(dòng)的最小電流，其最小電流即室顫閾值。由于心室顫動(dòng)幾乎終將導(dǎo)致死亡，因此，可以認(rèn)為，室顫電流即致命電流。室顫電流與電流持續(xù)時(shí)間關(guān)系密切。當(dāng)電流持續(xù)時(shí)間超過心臟周期時(shí)，室顫電流僅為50mA左右；當(dāng)電流持續(xù)時(shí)間短于心臟周期時(shí)，室顫電流為數(shù)百毫安。當(dāng)電流持續(xù)時(shí)間小于

0.1S時(shí)，只有電擊發(fā)生在心臟易損期，500mA以上乃至數(shù)安的電流才能夠引起心室顫動(dòng)。室顫電流與電流持續(xù)時(shí)間的關(guān)系決定電流傷害程度的因素決定電流傷害程度的因素1、傷害程度與電流大小2、傷害程度與電流持續(xù)時(shí)間3、傷害程度與電流途徑4、傷害程度與電流種類通過人體電流的持續(xù)時(shí)間愈長，愈易引起心室顫動(dòng)，愈危險(xiǎn)。

(1)能量積累。電流持續(xù)時(shí)間愈長，能量積累愈多，心室顫動(dòng)電流減小，使危險(xiǎn)性增加。(2)與易損期重合的可能性增大。在心臟周期中，相應(yīng)于心電圖上約

0.2S的

T波這一特定時(shí)間對(duì)電流最為敏感，被稱為易損期，電流持續(xù)時(shí)間愈長，與易損期重合的可能性就愈大，電擊的危險(xiǎn)性就愈大。(3)人體電阻下降。電流持續(xù)時(shí)間愈長，人體電阻因出汗等原因而降低，使通過人體的電流進(jìn)一步增加，危險(xiǎn)性也隨之增加。

決定電流傷害程度的因素決定電流傷害程度的因素1、傷害程度與電流大小2、傷害程度與電流持續(xù)時(shí)間3、傷害程度與電流途徑4、傷害程度與電流種類電流通過心臟會(huì)引起心室顫動(dòng)，電流較大時(shí)心臟會(huì)停止跳動(dòng)，從而導(dǎo)致血液循環(huán)中斷而死亡。電流通過中樞神經(jīng)或有關(guān)部位，會(huì)引起中樞神經(jīng)失調(diào)而死亡。電流通過頭部會(huì)使人昏迷，或?qū)δX組織產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p壞而導(dǎo)致死亡。電流通過脊髓，會(huì)使人癱瘓等。上述傷害中，以心臟傷害的危險(xiǎn)性為最大。利用心臟電流因數(shù)可以粗估不同電流途徑下心室顫動(dòng)的危險(xiǎn)性。心臟電流因數(shù)是某一路徑的心臟內(nèi)電場強(qiáng)度與從左手到腳流過相同大小電流時(shí)的心臟內(nèi)電場強(qiáng)度的比值。下表

列出了各種電流途徑的心臟電流因數(shù)。各種電流途徑的心臟電流因數(shù)

電流途徑心臟電流因數(shù)左手—左腳、右腳或雙腳1.0雙手—雙腳1.0左手—右手

0.4右手—左腳、右腳或雙腳0.8右手—背0.3左手—背0.7胸—右手1.3胸—左手1.5臀部—左手、右手或雙手0.7決定電流傷害程度的因素決定電流傷害程度的因素1、傷害程度與電流大小2、傷害程度與電流持續(xù)時(shí)間3、傷害程度與電流途徑4、傷害程度與電流種類100Hz以上交流電流、直流電流、特殊波形電流也都對(duì)人體具有傷害作用，其傷害程度一般較工頻電流為輕。

4.傷害程度與電流種類的關(guān)系(1)100Hz以上交流電流的效應(yīng)。

100Hz以上的頻率在飛機(jī)

(400Hz)、電動(dòng)工具及電焊(可達(dá)

450Hz)、電療

(4～5kHz)、開關(guān)方式供電

(2OkHz～1MHz)等方面被使用。高頻電流的危險(xiǎn)性可以用頻率因數(shù)來評(píng)價(jià)。頻率因數(shù)是指某頻率與工頻有相應(yīng)生理效應(yīng)時(shí)的電流閾值之比。某頻率下的感知、擺脫、室顫頻率因數(shù)是各不相同的。下圖為不同頻率下人體感知電流和擺脫電流的變化情況。不同頻率下人體感知電流和擺脫電流的變化情況曲線

1表示感知閾值。

不同頻率下人體感知電流和擺脫電流的變化情況曲線

2是感知概率為

50%的感知電流線。不同頻率下人體感知電流和擺脫電流的變化情況曲線

3是感知概率為

99.5%的感知電流線。

不同頻率下人體感知電流和擺脫電流的變化情況曲線

4分別是擺脫概率為99.5的擺脫電流線。不同頻率下人體感知電流和擺脫電流的變化情況曲線

5分別是擺脫概率為50%的擺脫電流線。不同頻率下人體感知電流和擺脫電流的變化情況曲線

6分別是擺脫概率為0.5%的擺脫電流線。

4.傷害程度與電流種類的關(guān)系(2)直流電流的效應(yīng)。直流與交流相比，容易擺脫，其室顫電流也比較高，因而，直流電擊事故很少。就感覺電流和感覺闊值而言，只有在接通和斷開電流時(shí)才會(huì)引起感覺，其閾值取決于接觸面積、接觸狀態(tài)

(潮濕、溫度、壓力等

)、電流持續(xù)時(shí)間以及個(gè)體的生理特征。正常人在正常條件下的感覺閾值約為

2mA。就擺脫電流而言，300mA及以下時(shí)，沒有可確定的擺脫閾值，僅在電流接通和斷開時(shí)引起疼痛和肌肉收縮；大于

300mA時(shí)將導(dǎo)致不能擺脫。就室顫閾值而言，根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)資料和電氣事故資料的分析結(jié)果，腳部為負(fù)極的向下電流的室顫閡值是腳部為正極的向上電流的

2倍；而對(duì)于從左手到右手的電流途徑，不大可能發(fā)生心室顫動(dòng)。4.傷害程度與電流種類的關(guān)系(2)直流電流的效應(yīng)。當(dāng)電流持續(xù)時(shí)間超過心臟周期時(shí)，直流室顫閾值為交流的數(shù)倍。電流持續(xù)時(shí)間小于200ms時(shí)，直流室顫閾值大致與交流相同。其他感覺：當(dāng)300mA的直流通過人體時(shí)，人體四肢有暖熱感覺。電流途徑為從左手到右手的情況下，電流為

300mA及以下時(shí)，隨持續(xù)時(shí)間的延長和電流的增長，可能產(chǎn)生可逆性心率不齊、電流傷痕、燒傷、暈眩乃至失去知覺等病理效應(yīng)；而當(dāng)電流為

300mA以上時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)失去知覺的情況。

直流的時(shí)間-電流效應(yīng)曲線內(nèi)各區(qū)的生理效應(yīng)

通常無反應(yīng)性效應(yīng)

直流的時(shí)間-電流效應(yīng)曲線內(nèi)各區(qū)的生理效應(yīng)

通常無有害的生理效應(yīng)

直流的時(shí)間-電流效應(yīng)曲線內(nèi)各區(qū)的生理效應(yīng)

通常無器官性損傷,隨電流和時(shí)間的增加,可能出現(xiàn)心臟中興奮波的形成和傳導(dǎo)的可逆性紊亂

直流的時(shí)間-電流效應(yīng)曲線內(nèi)各區(qū)的生理效應(yīng)

除③區(qū)的效應(yīng)外,還可能出現(xiàn)心室纖顫,也可能發(fā)生嚴(yán)重?zé)齻绕渌±砩硇?yīng)

4.傷害程度與電流種類的關(guān)系(3)特殊波形電流的效應(yīng)。特殊波形電流最常見的有帶直流成分的正弦電流、相控電流和多周期控制正弦電流等。特殊波形電流的室顫閾值是按其具有相同電擊危險(xiǎn)性的等效正弦電流有效值Iev考慮。根據(jù)下表

可以計(jì)算出Iev值，利用此值在

15～100Hz交流電流對(duì)人體作用的區(qū)域范圍圖中，可查得其相應(yīng)的電擊效應(yīng)。Iev值的確定

特殊波形電流種類在下列電擊持續(xù)時(shí)間Te的Iev值(Tn為心動(dòng)周期)備注Te<0.75TnTe=(0.75~1.5)TnTe>1.5Tn含有直流分量電流參量由峰逐漸轉(zhuǎn)為有效值Ip一波形峰值Im一波形峰向值ρ一電力控制程序=ts/(ts+tp)ts一傳導(dǎo)時(shí)間tp一不傳導(dǎo)時(shí)間相位控制