低频电流的作用

    一、低频电流的作用

    通过大量触电事故案例分析表明：当电流通过人体内部时，对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、人体电阻、电流种类及人体状况等多种因素有关，而各因素之间又有着十分密切的联系。

    1．伤害程度与电流大小的关系

    通过人体的电流越大，生理反应越明显，人体感觉越强烈，致命的危险性就越大。当电流增加时，对于人体所产生的心理和生理作用如表2-3所示。

    

    表2-3　电流对人体的作用

    

    

    （续表2-3）

    

    根据通过人体的电流大小不同，人体呈现不同的反应状态，将触电电流分成感知电流、脱开电流、室颤电流三级。

    （1）感知电流。当局部电流密度大到足以刺激皮肤上的神经末梢时，被实验者就会感到刺痛。感觉阈是一个人所能感觉到的最小电流。这个阈值每个人不同，并且随测试条件而不同，这个值也不同。由表可知成年男子平均感知电流为1．0mA，成年女子平均感知电流为0．7mA，感知阈值定义为0．5mA，感知电流一般不会对人体构成伤害，但当电流增大时，感觉增强，反应加剧，可能导致坠落等二次事故。

    （2）脱开电流。再大一些的电流会强烈地刺激神经和肌肉，最后引起疼痛和疲劳。被实验者受到任何高于阈值的电流时，其肌肉会产生不随意收缩或反射缩回，会引起续发性的身体损伤，例如从梯子上摔下来。当电流进一步增加时，肌肉的不随意收缩，会使被实验者不能随意缩回。脱开电流的定义是被实验者能随意缩回的最大电流。

    成年男子的平均脱开电流为16mA，成年女子的平均脱开电流为10.5mA；女性的脱开电流约是男性的2/3；成年男子的有痛苦感电流（肌肉自由）为9mA，成年女子的有痛苦感电流（肌肉自由）为6mA。

    摆脱带电体的能力是随着触电时间的延长而减弱的，一旦触电后不能摆脱电源，就会产生严重的后果。可以认为，摆脱电流是有较大危险的界限，它与个体生理特征、电极形状、电极尺寸等因素有关。

    研究表明，频率对脱开电流有很大的影响，图2-7表示脱开电流随电流频率变化的曲线，而最小的脱开电流偏巧是发生在50～60Hz的市电频率上。频率低于10Hz时，脱开电流增大，因为在每一周期的一部分时间内，肌肉能够部分地弛缓。频率高于几百Hz后，脱开电流也增大，是由于熟知的强度持久适应（Strength-duration Tradeoff）和易兴奋组织的不应性的缘故。

    

    

    图2-7　脱开电流随频率的变化曲线

    （3）室颤电流。心脏对于特殊路径的电流很敏感，这是非常危险的。通过胸腔的一部分电流流过心脏，如果电流幅度大到足以兴奋心脏肌肉部分，那么心脏肌肉电活动性的正常传播就被破坏了。一旦心室里的电活动失去了同步，心脏就停止泵的作用了，几分钟之内人就会死亡。心脏肌肉组织的这种失去同步叫做室颤，当电流去掉后，室颤还是不能停止。心室室颤是电击死亡的主要原因。当使用除颤器的短暂高电流脉冲把心脏肌肉的去极所有细胞同时，才能恢复正常的有节律的电活动。当所有细胞都弛缓后，正常节律一般就恢复了。在电流不超过数百mA的情况下，电击致死的主要原因是电流引起心室颤动或窒息造成的。因此，可以认为引起心室颤动的电流即是致命电流。心室颤动是心室每秒400～600次以上的纤维性颤动，可造成血液循环的终止，危及生命。

    当电流足够大时，整个心脏肌肉收缩。虽然加大电流，心脏停止搏动，但是当去掉电流时，就能产生正常节律，正像除颤情况一样。用动物做的交流除颤实验所得的数据表明，整个心肌收缩的最小电流是在1～6A范围内。而这些电流不会对心脏产生不可逆的损坏。目前对超过10A的电流造成的影响知道得很少，特别是对于短持续期电流的影响知道得更少。因为皮肤电阻较大，所以一般在皮肤的进入点上，由于电阻性发热会产生烧伤。高于240V的电压能把皮肤击穿。大脑和其他神经组织当流过强电流时，都会失去所有的正常兴奋性。而且过大的电流可能强迫肌肉收缩，大到足以使肌肉附着从骨骼上分离。

    2．伤害程度与通电时间的关系

    通电时间越长，越容易引起心室颤动，电击危险性也越大，其原因如下：

    （1）通电时间越长，能量的积累增加，引起心室颤动的电流减小。当通电时间在0．01～5s范围内，心室颤动电流和通电时间的关系可用式（2-4）表示：

    

    （2）通电时间短促时，只有在心脏搏动的特定时刻才可能引起心室颤动。因此，通电时间越长，与该时刻重合的可能性越大，心室颤动的可能性也就越大，亦即电击的危险性也越大。

    （3）通电时间越长，人体电阻因出汗等原因而降低，导致通过人体的电流进一步增加，电击危险性亦随之增加。

    3．伤害程度与电流途径的关系

    电流作用于人体，没有绝对安全的途径。

    （1）电流通过心脏会引起心室颤动，促使心脏停止跳动，中断血液循环，导致死亡。

    （2）电流通过中枢神经或有关部位，会引起中枢神经严重失调而导致死亡。（3）电流通过脊髓，可导致半截肢体瘫痪。

    （4）从左手到胸部，电流途径较短，是最危险的电流途径；从手到手的电流途经心脏，因此也是较危险的电流途径；从脚到脚的电流是危险性较小的电流途径，但可能使人因痉挛而摔倒，导致电流通过全身而引起摔伤、坠落等二次事故。

    4．伤害程度与人体状况的关系

    不同的人对电流的敏感程度以及在遭受同样电流电击时所受的危险程度都不完全相同。

    （1）电流作用于人体时，女性的危险较男性大，女性感知电流和摆脱电流的几率约比男性低1/3。

    （2）儿童的危险性较成人大。

    （3）体弱多病者的危险性较健壮者大。

    （4）体重轻的危险性一般较体重重的大。

    体重的大小对室颤电流阈值影响很大，研究表明，室颤阈值是随体重增加而增大的。当电流加在身体表面的两个点上时，只是总电流的一小部分流过心脏。这些在体表外加的巨大电流称为宏电击（Macro Shock）。当电流加在身体表面时的电流量，远比直接加到心脏时要大得多。宏电击的两个进入点位置的重要性往往被忽视。如果两个进入点都位于同一个端点上，那么即使是强电流，室颤的危险也是很小的。但是，一个器件如果从体外到心脏上或在心脏内的一点上形成一个导电通路，并且如果这个导体除了在靠近心脏的这一点以外是与全身绝缘的，那就存在较大的危险，流过导管的所有电流都流过心脏，接触点上的电流密度相当高，因此，只要有20μA的总电流就能引起狗的心脏室颤。在有心导管的情况下，所测得的人体心脏室颤的数据表明80～60μA的电流就能引起室颤。在身体的任何位置上进入体内而在心脏内部所加的电流，是微电击。微电击的允许安全极限一般是10μA。