Действие на организм человека электрического тока и первая помощь пострадавшим от него

Лабораторная работа 1

ДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

И ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПОСТРАДАВШИМ ОТ НЕГО

Цель  работы: ознакомиться с действием электрического тока на организм человека и обучение на манекене правилам оказания первой помощи пострадавшим от электрического тока.

Общие положения

Действие электрического тока на организм человека

Действие электрического тока на живую ткань носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток оказывает следующие виды воздействия:

1. термическое: ожоги тканей и нагрев кровеносных сосудов;
2. электролитическое: разложение крови и лимфы в электрических полях протекающих токов;
3. биологическое: раздражение и возбуждение живых тканей организма;
4. механическое: повреждение и разрыв тканей, сухожилий электродинамическими силами полей токов.

Такое разнообразие действия приводит к различным электротравмам. Это травмы, вызванные поражением человека электрическим током или электрической дугой.

Все электротравмы можно свести к двум видам: местные и общие (электрический удар).

Местная электротравма — это ярко выраженное местное нарушение целостности тканей тела, в том числе костных тканей, вызванное действием электрического тока или электрической дуги.

К местным электротравмам относятся:

- электрические ожоги - самая распространенная электротравма. В зависимости от условий возникновения различают ожоги токовые (контактные), возникающие при прохождении тока непосредственно через тело человека в результате контакта человека с токоведущей частью, и дуговые, обусловленные воздействием на тело человека электрической дуги. Токовый ожог возникает в электроустановках напряжением не более 1-2 кВ, дуговой при более высоких 6-10 кВ;

-электрические знаки (метки) - резко  очерченные пятна серого или  бледно-жёлтого цвета на поверхности  тела человека размеров 1-5 мм, с  углублением в центре. Форма электрических  знаков может быть либо овальной, либо соответствовать форме токоведущей  части, которой коснулся пострадавший. а также напоминать фигуру молнии;

- металлизация кожи –  проникновение  в верхние слои  кожи частичек металла,           расплавившегося под действием электрической дуги;

- механические повреждения  – являются  следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека. В результате могут произойти разрывы кровеносных сосудов и нервных тканей, иметь место вывихи суставов и переломы костей.

Механические повреждения возникают при относительно длительном нахождении человека под напряжением в установках до 380 В.

- электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз – роговицы и коньюктивы (слизистой оболочки, покрывающей глазное яблоко), возникающее в результате воздействия мощного потока уф лучей. которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения. Такое облучение возможно при наличии электрической дуги, которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и уф и инфракрасных лучей.

Электрический удар возбужденне живых тканей организмапротекающим через него электрически током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.

В зависимости от исхода поражения электрические удары  делятся на четыре степени:

1. судорожное сокращение мышц без потери сознания;
2. судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранением дыхания и работы сердца;
3. потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания;
4. клиническая смерть, то есть отсутствие дыхания и кровообращения — переходное состояние от жизни к смерти, наступающее с момента прекращения деятельности сердца и легких. У человека при этом отсутствуют все признаки жизни. Однако в первый момент во всех клетках продолжаются обменные процессы (клеточное дыхание), хотя и на очень низком уровне, но воздействуя на сердце и легкие можно оживить организм. Длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга, в большинстве случаев 4-6 мин (редко 7- 8мин).

Причинами смерти от электрического тока могут быть:

1. Нарушение сердечной деятельности. При протекании тока через человека может возникнуть фибрилляция сердца или его остановка.

Фибрилляция сердца — хаотические  разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл) при которых сердце не в состоянии гнать кровь по сосудам. Фибрилляция сердца наступает при прохождении через тело человека переменного тока 100 мА с частотой 50 Гц или постоянного тока 300 мА в течение нескольких секунд. Переменный ток менее 100 мА и более фибрилляцию сердца не вызывает. При протекает переменного тока и постоянного тока 5 А наблюдается остановка сердца. Фибрилляция продолжается обычно короткое время, сменяясь полной остановкой сердца.

2. Прекращение дыхания — нарушение работы легких, может быть вызвано относительно небольшим током (от 20 до 100 мА), если он длительно (несколько минут) проходит через человека.
3. Электрический шок - своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на чрезмерное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и тд. Состояние может длиться от нескольких десятков минут до суток, после чего может наступить смерть.

Поражение электрическим  током может произойти: при прикосновении  к токоведущим частям, находящимся  по напряжением; при пробое изоляции фазного провода на корпус электрооборудования (воздействие напряжений прикосновения и шага); при прикосновении к отключенным токоведущим частям емкостных накопителей энергии; при несоблюдении минимальных расстояний в электроустановках напряжением свыше 1000 В и поражение электрической дугой.

Характер и последствия  поражения обусловливаются рядом  факторов, прямо или косвенно влияющих на исход поражения: величина и длительность протекания тока; род и частота  тока; путь протекания тока через организм, состояние организма и параметры  окружающей среды. Электрическое сопротивление  тела и приложенное напряжение также  влияют на исход поражения, поскольку определяют величину тока через организм.

 

Пороговые значения токов

Главным и определяющим фактором воздействия является величина электрического тока. Чем больше величина тока, тем  опаснее его действие.

Человек начинает ощущать  воздействие проходящего через  него тока при следующих значениях:

Iощ=(0,6 - 1,5) мА - для переменного тока частотой f= 50 Гц;

        Iощ= (5 - 7) мА — для постоянного тока.

Эти значения называются пороговыми ощутимыми токами. Для переменного  тока характер ощущения проявляется  в виде пощипывания, дрожания пальцев, для постоянного тока — в виде зуда, ощущения нагрева.

При дальнейшем увеличении величины тока возникает второе пороговое значение - это неотпускающие или удерживающие токи. При этом происходит судорожное сокращение мышц рук, и человек не в состоянии разжать пальцы и отпустить токопровод, за который он взялся.

Для переменного тока частотой.f=50 Гц - I_Неотп=(10 - 15) мА, для постоянного токаI_неогп=(50 - 80) мА. Причем у разных людей значения неотпускающих токов будут различны. Нижние значения неотпускающих токов приведены для женщин, верхние значения - для мужчин.

При значениях токов 20 - 25 мА (переменное напряжение f=50 Гц) действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки, что ведет к затруднению и даже прекращению дыхания, а при длительном воздействии таких величин токов возможен летальный исход.

При значениях переменного  тока 100 мА его воздействие передается непосредственно на мышцу сердца. При длительности воздействия 0,5 с может наступить остановка или фибрилляция сердца. В последнем случае, за счет беспорядочного (хаотичного) сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), сердце перестает выполнять функцию насоса, что ведет к прекращению в организме кровообращения. Это третье пороговое значение токов - токов фибрилляции: для переменного напряжения, f ~ 50 Гц —Iф = 100 мА, для постоянного напряжения - Iф - 300 мА .

Вероятность наступления  фибрилляции сердца зависит от длительности протекания тока. Здоровое сердце сокращается 60 - 80 раз в минуту, то есть длительность одного кардиоцикла составляет одну секунду. Каждый цикл сердечной деятельности состоит из двух периодов: диастолы, когда желудочки сердца находятся в расслабленном состоянии и заполняются кровью; и систолы, когда сердце, сокращаясь, выталкивает кровь в артериальные сосуды. Экспериментально - установлено, что чувствительность сердца к раздражителю в форме электрического тока неодинакова в разные фазы его деятельности. Наиболее уязвимым сердце оказывается в фазе Т, продолжительность которой равна 0,2 с (рис. 1).

Если время действия тока не совпадает  с фазой Т, большие величины токов не вызывают фибрилляцию, но могут привести к остановке сердца. При длительности протекания тока, соизмеримой. с периодом кардиоцикла, ток через сердце проходит также и в течение фазы Т. При этом вероятность наступления фибрилляции наибольшая. И чем меньше длительность действия тока, тем меньше вероятность наступления фибрилляции сердца.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Вероятность возникновения  фибрилляции сердца с момента  прохождения через него тока.

 

Электрическое сопротивление тела человека

При прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением, человек включается и электрическую цепь и может рассматриваться как элемент цепи. Тело человека является проводником электрического тока. Однако и отличие от обычных проводников проводимость живой ткани обусловлена не только ее физическими свойствами, по и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, присущими лишь живой материи, В силу этого сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную 'зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов, состояния окружающей среды.

Электрическое сопротивление различных  тканей тела человека неодинаково. Кожа, кости, жировая ткань имеют относительно большое значение: р кож =ркост=3*10 – 3*10 Ом*м. Мышечная ткань, кровь, лимфа, спинной и головной мозг – малое значение удельного сопротивления – рмышц=1,5-3 Ом*м; ркр=1-2 Ом*м; рмозг=0,5-0,6 Ом*м.

Таким образом, обладая большим  сопротивлением кожа определяет сопротивление тела человека в целом. Кожа состоит из двух основных слоёв: наружного – эпидермиса, обладающего большим сопротивлением и внутреннего дермы, имеющего относительно малое мопротивление, близкое по значению к сопротивлению внутренних тканей.

 

 

Рис.2. К определению сопротивления  тела человека:

а) схема измерения сопротивления

б, в) эквивалентные схемы сопротивления тела человека

г) упрощённая эквивалентная схема.

1-электроды, 2-наружный слой кожи - эпидермис (роговой и ростковый слои), 3-внутренние ткани тела (внутренний слой кожи и подкожные ткани).

Таким образом, в соответствии с  приведенной на рис. 2, а схемой включения  человека в электрическую цепь между  двумя электродами, сопротивление  тела человека состоит из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи - эпидермиса (роговой и ростковый слои) и одного сопротивления внутренних подкожных тканей, называемого внутренним сопротивлением. Оно включает два сопротивления внутреннего слоя кожи и сопротивления подкожных тканей тела и составляет величину - Rвн = 300-500 Ом. Сопротивление тела у различных людей, измеренное в разнос время и в различных условиях, неодинаково. Электрическое сопротивление сухой, чистой, неповрежденной кожи,⁴ измеренное при напряжении 15 - 20 В, составляет (3 - 100)10³ Ом. Если на участках, где прикладываются электроды, снять роговой слой, сопротивление тела упадет до (1-5)*10³ Ом; при удалении всего наружного слоя эпидермиса - 500-700 Ом. Эквивалентные схемы сопротивления тела человека представлены на рис. 2, б, в. Сопротивление эпидермиса Z, состоит из активного Rэ и ёмкостного xэ=1/wCэ сопротивлений, включённых параллельно. Емкостное сопротивление обусловлено тем, что в месте прикосновения электрода к телу человека образуется конденсатор, обкладками которого являются электрод и хорошо проводящие внутренние ткани тела, а диэлектриком - наружный слой кожи, обладающий большим сопротивлением. Эквивалентная схема рис. 2, в позволяет написать полное сопротивление тела человека в комплексной форме:

 

 

 

или в действительной форме:

Из приведенного выражения следует, что с уменьшением частоты  сопротивление тела возрастает, а  на постоянном токе имеет наибольшие значения:

где R_h - сопротивление тела человека постоянному току. С ростом частоты сопротивления Z/, уменьшается за счет уменьшения емкостного сопротивления и при 5-10 кГц можно считать, что Z,, = R_m = 300-500 Ом.

Эквивалентную схему можно упростить, представив сопротивление тела как параллельное соединение сопротивления Rh=2R_’э+R_tв и емкости С_Л=0,5С_Э (рис. 2, г). Для этого случая:

При частотеf= 50 Гц переменного напряжения учитывается лишь активная составляющая полного сопротивления и при расчетах принимается Rh =1000 Ом. Однако на самом деле Zh величина переменная и зависит от многих факторов. Так, в зависимости от места приложения электродов с увеличением площади касания сопротивление уменьшается. Значение тока и длительность его прохождения через тело человека непосредственно влияют на Электрическое сопротивление Zh,.. С увеличением тока и времени его прохождения сопротивление уменьшается, что связано с нарушением процессов терморегуляции в организме: за счет усиления местного нагрева кожи и внутренних органов сосуды расширяются, усиливается снабжение этих участков кровью, что увеличивает потовыделение. Сопротивление влажной кожи уменьшается, ток еще более возрастает, усиливая нагрев и т.д. Аналогичным образом ведет себя зависимость сопротивления от величины приложенного напряжения. Повышение напряжения уменьшает сопротивление тела человека в десятки раз: во-первых, за счет нарушения процессов терморегуляции из-за увеличения тока, как это было рассмотрено выше; во- вторых, за счет развития процессов пробоя кожи при величине приложенного напряжения выше 50 В. При этом величина сопротивления Zh стремится к значению R_вн= 300-500 Ом.