根據(jù)動物實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析得出的資料,見表2。
表2 工頻電流對人體作用的分析資料
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電流 范圍 | 電流/mA | 通電時(shí)間 | 人的生理反應(yīng) |
O | 0~0.5 | 連續(xù)通電 | 沒有感覺 |
A<sub>1</sub> | 0.5~5 | 連續(xù)通電 | 開始有感覺,手指手腕等處有痛感,沒有痙攣,可以擺脫帶電體 |
A<sub>2</sub> | 5~30 | 數(shù)分鐘以內(nèi) | 痙攣,不能擺脫帶電體,呼吸困難,血壓升高,是可以忍受的極限 |
A<sub>3</sub> | 30~50 | 數(shù)秒到數(shù)分 | 心臟跳動不規(guī)則,昏迷,血壓升高,強(qiáng)烈痙攣,時(shí)間過長即引起心室顫動 |
B<sub>1</sub> | 50~數(shù)百 | 低于心臟搏動周期 | 受強(qiáng)烈沖擊,但未發(fā)生心室顫動 |
超過心臟搏動周期 | 昏迷,心室顫動,接觸部位留有電流通過的痕跡 |
B<sub>2</sub> | 超過數(shù)百 | 低于心臟搏動周期 | 在心臟搏動特定的部位觸電時(shí),發(fā)生心室顫動,昏迷,接觸部位留有電流通過的痕跡 |
超過心臟搏動周期 | 心臟停止跳動、昏迷,可能出現(xiàn)致命的電灼傷 |
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表中O是沒有感覺的范圍;A<sub>1</sub>、A<sub>2</sub>、A<sub>3</sub>是一般不引起心室顫動、不致產(chǎn)生嚴(yán)重后果的范圍;B<sub>1</sub>、B<sub>2</sub>是容易產(chǎn)生嚴(yán)重后果的范圍。
因?yàn)樾氖翌潉与娏魇侵旅娏?,不允許在人體上作這樣大的電流實(shí)驗(yàn),故表2中的資料是根據(jù)動物實(shí)驗(yàn)綜合分析而得出的。有人認(rèn)為,不能用簡單的數(shù)學(xué)分析確定人的心室顫動電流,而必須考慮心臟搏動周期的影響,即通電時(shí)間長短的影響。因此,國際電工委員會(IEC)建議按圖1確定電流對人體的作用。圖中,a以左的I區(qū)是沒有感覺的區(qū)域,a是有感覺的起點(diǎn);a和b之間的Ⅱ區(qū)是開始有感覺,但一般是沒有病理傷害的區(qū)域;b和c之間的Ⅲ區(qū)是有感覺,但一般不會引起心室顫動的區(qū)域;c和d之間的Ⅳ區(qū)是可能引起心室顫動的危險(xiǎn)區(qū)域(可能性上升到50%);d以右的Ⅴ區(qū)是心室顫動危險(xiǎn)性較大的區(qū)域(可能性超過50%)。
圖1比較明確地表示出心室顫動電流的界限,為設(shè)計(jì)和鑒定防止觸電的安全裝置提供了比較方便的依據(jù)。
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圖1 電流對人體的作用
1.2 傷害程度與通電時(shí)間的關(guān)系
通電時(shí)間越長,越容易引起心室顫動,電擊危險(xiǎn)性也越大。其原因是:
1.2.1 通電時(shí)間越長,能量的積累增加,引起心室顫動的電流減小。當(dāng)通電時(shí)間在0.01s~5s范圍內(nèi)時(shí),心室顫動電流和通電時(shí)間的關(guān)系可用下式表達(dá),即
式中 I--引起心室顫動的電流(mA);
t--通電時(shí)間(s)。
心室顫動電流與時(shí)間的關(guān)系亦可用下式表達(dá),即
當(dāng)t≥1s時(shí),I=50mA;
當(dāng)t<1s時(shí),I=50mA/t。
1.2.2 通電時(shí)間短促時(shí),只在心臟搏動的特定時(shí)刻才可能引起心室顫動。因此,通電時(shí)間越長,與該時(shí)刻重合的可能性越大,亦即電擊的危險(xiǎn)性也越大。
1.2.3 通電時(shí)間越長,人體電阻因出汗等原因而降低,導(dǎo)致通過人體的電流進(jìn)一步增加,電擊危險(xiǎn)性亦隨之增加。
1.3 傷害程度與電流途徑的關(guān)系
1.3.1 電流通過心臟會引起心室顫動,促進(jìn)心臟停止跳動,中斷血液循環(huán),導(dǎo)致死亡。
1.3.2 電流通過中樞神經(jīng)或有關(guān)部位,會引起中樞神經(jīng)嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致死亡。
1.3.3 電流通過脊髓,可導(dǎo)致半截肢體癱瘓。
1.3.4 從左手到胸部,電流途經(jīng)心臟而且途徑也最短,是最危險(xiǎn)的電流途徑;從手到手,電流也途經(jīng)心臟,因此也是很危險(xiǎn)的電流途徑;從腳到腳的電流是危險(xiǎn)性較小的電流途徑,但可能因痙攣而摔倒,導(dǎo)致電流通過全身或摔傷、墜落等二次事故。
1.4 傷害程度與電流種類的關(guān)系
以上介紹的是工頻電流對人體的傷害作用。直流電流、高頻電流、沖擊電流和靜電電荷對人體的傷害程度,一般較工頻電流為輕。以下著重介紹此四種電流對人體傷害的情況。
1.4.1 直流電流對人體的作用 直流電的最小感知電流:男性約為5.2mA,女性約為3.5mA;平均擺脫電流:男性約為76mA,女性約為51mA;可能引起心室顫動的電流:通電時(shí)間0.03s時(shí)約為1300mA,通電時(shí)間3s時(shí)約為500mA。
表3是直流電流沿手 - 軀干 - 手的途徑通過人體(成年男性)的實(shí)驗(yàn)資料。
表3 直流電流對人體作用的實(shí)驗(yàn)資料 (mA)
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感 覺 情 況 | 被試者百分?jǐn)?shù) |
5% | 50% | 95% |
手表面及手指尖銷有連續(xù)針刺感 | 6 | 7 | 8 |
手表面發(fā)熱,有劇烈連續(xù)針刺感,手關(guān)節(jié)有輕度壓迫感 | 10 | 12 | 15 |
手關(guān)節(jié)及手表面有針刺似的強(qiáng)烈壓迫感 | 18 | 21 | 25 |
前肢部有連續(xù)針刺感,手關(guān)節(jié)有壓痛,手有刺痛,強(qiáng)烈的灼熱感 | 25 | 27 | 30 |
手關(guān)節(jié)有強(qiáng)烈壓痛,直到肩部有連續(xù)針刺感 | 30 | 32 | 35 |
手關(guān)節(jié)有強(qiáng)烈壓痛,手上似針刺般疼痛 | 30 | 35 | 40 |
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圖2 直流電流對人體作用區(qū)域劃分圖
考慮到電流通過時(shí)間的長短對人體所產(chǎn)生的影響,建議按圖2確定直流電流對人體的危害作用。圖中,a以左的Ⅰ區(qū)是沒有感覺的區(qū)域;a和b之間的Ⅱ區(qū)是開始有感覺,但一般沒有病理傷害的區(qū)域;c和d是根據(jù)對狗的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)出的,可引起人的心室顫動的界限,其中,與c相對應(yīng)的心室顫動的概率為0.5%;與d相對應(yīng)的為50%。
1.4.2 高頻電流對人體的作用 由于電流的頻率不同,對人體的傷害程度也不同。25Hz~300Hz交流電對人體的傷害最嚴(yán)重,1000Hz以上時(shí),其傷害程度將明顯減輕,但是高壓高頻電流也有電擊致命的危險(xiǎn)。男性擺脫電流與電流頻率的關(guān)系如圖3所示。圖中與曲線1、2、3、4、5、6和7相對應(yīng)的擺脫概率分別為99.5%、99%、75%、50%、25%、1%和0.5%。女性擺脫電流與頻率的關(guān)系,只要將圖3中擺脫電流降低約1/3即可。
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圖3 擺脫電流與頻率的關(guān)系
10000Hz高頻交流電,最小感知電流,對于男性約為12mA,女性約為8mA;平均擺脫電流,對于男性約為75mA,女性約為50mA;可能引起心室顫動的電流,通電時(shí)間0.03s時(shí)約為1100mA,通電時(shí)間3s時(shí)約為500mA。