Vliv elektrického proudu na lidské tělo | KazExpertProm

Poškození lidského těla elektrickým proudem může být různé. Výboj procházející tkání na ni působí tepelně, elektrolyticky, biologicky a dynamicky.

Po tepelném efektu se na povrchu kůže objeví popáleniny různé závažnosti. Elektrický proud ovlivňuje vnitřní orgány oběti a způsobuje vážné změny v jejich fungování.

V důsledku elektrolytického poškození dochází k rozkladu organických tělesných tekutin včetně krve a lymfy. V důsledku zásahu elektrickým proudem se složení těchto kapalin výrazně mění.

V důsledku dynamického (mechanického) působení náboje na lidské tělo dochází k delaminaci, ruptuře nebo jinému poškození svalů a vnitřních orgánů oběti. V důsledku pronikání proudu dochází k okamžité tvorbě páry v důsledku zahřívání biologických tekutin v oběti. To vše vede ke vzniku nevratných změn v tkáních.

Po biologickém poranění je do lidských orgánů aplikován elektrický proud, jeho tkáně jsou excitovány. Po úrazu dochází k poruchám biologických procesů, které se běžně vyskytují v normálním těle.

Jaká je porážka?

Jak vidíte, dopad může být různý. Existuje několik typů úrazů elektrickým proudem:

• místní – způsobující poškození bodu;
• obecné – v tomto případě jsou postiženy všechny orgány. V tomto případě jsou narušeny životní funkce celého organismu.

Elektrické zranění je definováno jako zranění způsobené elektrickým obloukem nebo proudem.

Při lokálním úrazu elektrickým proudem pochopit viditelný účinek výboje. Současně lze pozorovat výrazné narušení integrity lidských tkání. Toto zranění je způsobeno průnikem náboje nebo oblouku. Způsob ošetření takového poranění závisí na míře zasažení měkkých tkání elektrickým proudem. Zohledňuje se jejich povaha a místo dopadu výboje. Zohledňuje se reakce těla na to, co se stalo. Místní zranění se snáze hojí. Po obdržení takové škody si oběť zcela nebo částečně zachová schopnost se o sebe postarat.

Nejčastěji jsou léze způsobené vystavením elektrickému výboji charakterizovány jako: popáleniny, metalizace, tmavé skvrny. Živě viditelné na kůži, vnějších lézích nebo elektrooftalmii.

Nejběžnějším typem popálenin jsou popáleniny elektrickým obloukem.

Tmavě šedé skvrny na kůži se také nazývají „elektrické značky“. Existují také skvrny světle žlutého odstínu. Takové známky se objevují u osoby, která utrpěla elektrický šok.

Pod metalizací kůže To znamená, že se dovnitř dostanou roztavené částice železa. Toto zranění se objeví po vystavení elektrickému oblouku.

Pod mechanickou ranou se týká prudké a neočekávané svalové kontrakce. Objevuje se poté, co je člověk vystaven elektrickému výboji. Po takových nedobrovolných kontrakcích svalové tkáně může dojít k prasknutí cév, vykloubení končetin a dalším zraněním oběti. Definice úrazu elektrickým proudem nezahrnuje zranění utrpěná po pádu z velké výšky nebo pohmožděniny způsobené srážkou s různými konstrukcemi.

Pod elektrooftalmií se týká zánětlivého procesu oční membrány – spojivky a rohovky. Toto poškození je způsobeno silným působením ultrafialových paprsků absorbovaných zraněným v době zranění. Lidské tělo je ozařováno vlivem elektrického oblouku. Dochází k nedobrovolné kontrakci svalů lidského těla. V důsledku toho oběť trpí křečemi.

Nové technologie v ochraně před úrazem elektrickým proudem

Moderní technologie výrazně zvýšily úroveň ochrany člověka před účinky elektrického proudu. Jedním z klíčových pokroků posledních let byla nová generace proudových chráničů (RCD). Tato zařízení nejen zabraňují úniku proudu, ale dokážou také rychle detekovat sebemenší odchylku v elektrickém vedení a automaticky odpojit napájení, což zachraňuje životy.

Kromě toho jsou do domácích a průmyslových elektrických sítí aktivně zaváděny monitorovací systémy, které umožňují sledovat stav elektrických spotřebičů v reálném čase a předcházet případným nehodám. Některá moderní zařízení, jako jsou chytré zásuvky a adaptéry, jsou vybaveny funkcí dálkového ovládání, která v případě potřeby umožňuje rychle vypnout napájení.

Lékařská péče a rehabilitace

Osvobození oběti od účinků elektrického proudu a první pomoc při úrazu elektrickým proudem zahrnuje rychlé a přesné kroky k minimalizaci následků. Současné směrnice zdůrazňují důležitost používání automatických externích defibrilátorů (AED), které jsou dostupné na veřejných místech a dokážou rychle obnovit srdeční rytmus v případě zástavy srdce.

Ke zmírnění stavu postiženého po úrazu elektrickým proudem se široce využívají nové rehabilitační metody včetně fyzioterapeutických postupů zaměřených na obnovu funkce svalů a nervového systému. Stále větší pozornost je věnována také psychické podpoře, protože taková zranění mohou způsobit vážný stres. Specializované kliniky nabízejí kompletní zotavovací programy, které zahrnují použití inovativních technologií, jako je laserová terapie a magnetoterapie k urychlení hojení tkání.

Závěr

Výsledek zasažení člověka výbojem může být nejvíce nepředvídatelný. Vše závisí na době průchodu lidským tělem nebo na jednotlivých vlastnostech organismu. Na to má vliv i síla proudu procházející lidským tělem. I když poškození nevede ke smrti, lidské tělo může utrpět vážné poškození, které má za následek další narušení jeho funkcí. Následky se nemusí dostavit okamžitě. Někdy se onemocnění objeví po určité době. Po úrazu elektrickým proudem se u člověka objeví onemocnění kardiovaskulárního systému nebo poškození nervového systému.

Školení o elektrické bezpečnosti pomůže předejít všem nehodám. Po absolvování školení bude mít člověk základní znalosti o bezpečném zacházení s elektrospotřebiči a neudělá fatální chybu.

Víte, jak lidské tělo reaguje na průchod proudu? Při jaké hodnotě proudu ucítíme? Věděli jste, že při 10 mA již nebudete schopni pustit předmět, který držíte? Jak prochází proud lidským tělem? Co se stane s tělem při úrazu elektrickým proudem? Jaké jsou typy účinků elektrického proudu na lidské tělo? Jaké jsou typy úrazů elektrickým proudem? Jaký proud a napětí jsou pro člověka považovány za relativně bezpečné?

Vliv elektrického proudu na tělo může být negativní i pozitivní (užitečný pro terapii).

Negativní účinky závisí na řadě faktorů, které určují, jak tělo na proud zareaguje. Lze je rozdělit na přímé (průchod elektrického proudu tkání) a nepřímé (popáleniny při vznícení oděvu, zlomeniny).

Kontakt s elektrickým proudem nezpůsobuje vždy akutní poškození, může mít i pozdní následky, které se objeví až po delší době. Stupeň negativních následků závisí mimo jiné na poskytnutí kvalitní první pomoci.

Faktory ovlivňující působení elektrického proudu

Vliv elektrického proudu na lidské tělo závisí na řadě faktorů. To závisí na typu proudu, jeho síle, napětí a frekvenci, odporu lidského těla, dráze proudu, době průchodu proudu a fyziologickém a psychickém stavu těla.

Stejnosměrný a střídavý proud

Oba typy proudu způsobují rozpad krve a buněčných membrán, svalové křeče. Střídavý proud s sebou nese také riziko srdeční fibrilace.

Nejnebezpečnějšími hodnotami jsou střídavé proudy o frekvencích 30-150 Hz. Naše elektrické sítě používají proud o frekvenci 50 Hz.

Pouze pro velmi krátké doby průtoku proudu (10 ms) jsou mezní hodnoty stejné. To je logické. V tak krátkých časech již nelze hovořit o střídavém proudu (10 ms je doba jedné půlperiody proudu).

Důvod, proč lidé (a zvířata) snášejí vyšší stejnosměrné proudy snáze než střídavé proudy, je ten, že nejnebezpečnější fází je změna polarity proudu. V této fázi jsou tkáně vystaveny největší zátěži.

Aktuální hodnota

Stupeň poškození těla je přímo úměrný velikosti protékajícího proudu. Pro lepší pochopení je uveden následující rozpis:

• od 0,5 do 1 mA – práh vnímání elektrického proudu,
• od 1 do 8 mA – podráždění nervů, zvýšený krevní tlak,
• od 6 do 15 mA – způsobuje svalové křeče, člověk nemůže uvolnit ruku,
• 25 mA – křeč dýchacích svalů,
• 60 mA – chvění srdečních komor (fibrilace), dočasná zástava srdce,
• nad 80 mA – obvykle trvalá zástava srdce.

Je všeobecně známou skutečností, že čím větší je elektrický proud, který prochází lidským tělem, tím je znatelnější. Průchod střídavého proudu tělem začneme pociťovat, když jeho síla dosáhne přibližně 0,5 miliampéru. Tato hodnota je považována za práh vnímání.

Proud až do 3 mA způsobuje nepříjemné brnění nebo brnění v těle, zejména v místech, kde na něj dopadá. Tento proud, pokud neprotéká lidským tělem příliš dlouho, není nebezpečný.

S dalším zvyšováním intenzity se svaly začnou napínat, zejména kolem napjaté části, která je držena v ruce, až se při hodnotě asi 10 mA toto napětí stane tak silným, že je již nelze uvolnit.

To je obzvláště nebezpečná situace, kdy již není možné pustit například elektrické nářadí s poškozenou izolací držené v ruce a tím přerušit protékající proud. Hrozí nebezpečí prodlouženého průtoku proudu, což je obzvláště nebezpečné.

Proud 10 mA se nazývá mezní hodnota. Proud asi 20 mA již může mít škodlivé patofyziologické následky – poranění vnitřních orgánů, poškození tkání atd. a při proudu nad 35 mA může dojít k zástavě srdce – při proudu nad 80 mA je zástava srdce téměř nevyhnutelná.

Všechny zde uvedené přibližné hodnoty platí pro střídavý proud o frekvenci 50 Hz a pro delší průtok proudu, přibližně 5 s.

Odpor

Odpor ovlivňuje především velikost, tj. směr toku proudu (podle Ohmova zákona). Ovlivňuje také stupeň tepelného působení. Skládá se ze dvou hlavních složek: odporu samotného tělesa a dalších odporů, jako je oblečení a obuv. Ty mohou fungovat jako izolanty, zejména pokud jsou vyrobeny z nevodivého materiálu (gumové podrážky).

Odpor těla je velmi individuální. Obecně největší odpor klade kůže, kosti a tuková tkáň. Nejmenší naopak kladou vlhké nebo tekuté složky, jako jsou vnitřní orgány a tělní tekutiny.

Odolnost těla ovlivňuje i psychický stav, respektive psychosomatiku (například pocení, stupeň prokrvení kůže, tj. její hydrataci a případné změny odporu).

Na druhou stranu, hodnota odporu kůže závisí na řadě vnějších faktorů. Jsou to napětí, frekvence, doba průtoku proudu, plocha, kterou se člověk dotýká živé části a tlak na tuto oblast, vlhkost a teplota kůže. Například zpocená kůže má mnohem menší odpor než suchá kůže.

Při nízkém napětí, okolo 50 V AC, je odpor kůže vysoký, se zvyšujícím se napětím jeho hodnota výrazně klesá a od napětí 150 V a výše je stále méně závislý na vlhkosti a kontaktní ploše. Od určitého napětí (okolo 200 V AC) se vrstva kůže protrhne a pak lze její odpor zanedbat.

Hlavní část vnitřního odporu těla tvoří končetiny (ruce a nohy), zejména klouby. Naproti tomu odpor těla je zanedbatelný.

Celkový tělesný odpor měřený podél dráhy od paže k noze je o něco menší než odpor podél dráhy od paže k noze, takže z praktických důvodů se předpokládá, že tyto odpory jsou stejné.

U jiných drah proudu je odpor těla nižší. Například celkový odpor těla pro dráhu proudu mezi oběma rukama a hýžděmi je pouze jedna třetina hodnoty naměřené pro dráhu proudu mezi pažemi, zatímco odpor mezi oběma rukama a hrudníkem je menší než jedna čtvrtina impedance pro dráhu mezi pažemi.

Pokud se jedná o závislost na frekvenci proudu, pak čím vyšší frekvence, tím menší je závislost impedance na dotykovém napětí, proto pro napětí přibližně 25 V a více a frekvence nad 2 kHz lze očekávat odpor lidského těla pouze asi 600 Ohmů.

Napětí pod 1000 V je nízké, zbytek je vysoké. Vliv nízkého napětí závisí na prostředí, zejména na vlhkosti.

V každém případě lze říci, že nízké napětí ovlivňuje bioelektrickou rovnováhu tkání a vysoké napětí způsobuje tepelné poškození. Nemusí ani docházet k fyzickému kontaktu mezi vodičem a tělem, protože elektrický oblouk může vznikat i na dálku.

Aktuální cesta

Proud prochází tělem (podle Ohmova zákona) po cestě nejmenšího odporu. Při průchodu proudu mezi oběma dolními končetinami dochází k popáleninám a svalovým křečím.

Při průchodu mezi pravou nohou a paží opět dochází k popáleninám a křeče mohou postihnout i bránici, což druhotně ohrožuje dýchání. Nejzávažnější je však průchod proudu srdcem, tedy mezi levou paží a jakoukoli jinou končetinou, a to kvůli riziku fibrilace komor.

Velmi nebezpečný je také úder do hlavy a přenos proudu dále do těla. V tomto případě je nervový systém postižen na mnohem rozsáhlejší úrovni – zástava srdce, zástava dýchání, tonicko-klonické záchvaty – při vysoké intenzitě dochází i k tepelnému poškození mozkové tkáně, které s sebou nese řadu sekundárních změn.

Doba vystavení

Riziko poškození těla se zpočátku zvyšuje s rostoucí dobou expozice, ale po určité době se proud „nasytí“ a čas již nehraje roli.

Zároveň vliv EKG na funkci srdce. Srdeční cyklus, který trvá přibližně 0,8 s, obsahuje tzv. vulnerabilitní fázi – dobu odpovídající repolarizaci komor (vlna T na EKG), kdy je srdce nejvíce náchylné k fibrilaci.

Pokud tedy proud prochází tělem déle než 0,8 s, je srdce ve vulnerabilní fázi postiženo na 100 %, při kratší expozici se pravděpodobnost fibrilace a možné zástavy srdce snižuje.

Negativní přímý vliv elektrického proudu na tělo

Porušení membránové polarizace a bioelektrického srdečního rytmu

Intervence v membránové polarizaci následuje po přímém průchodu proudu tkáněmi. Každá tkáň se skládá z buněk, které mají za fyziologických podmínek elektrické vlastnosti.

Tyto vlastnosti jsou určeny přítomností elektricky nabitých částic umístěných na obou stranách buněčné membrány. Vzniká klidový membránový potenciál, který je způsoben nerovnoměrným rozložením iontů.

Membrána dosahuje tohoto stavu pomocí aktivního transportu iontů s vynaložením energie. Jejich pohyb je zdrojem elektrického proudu, nezbytného pro přenos informace charakteristické pro nervovou tkáň – aktivního membránového potenciálu.

Při průchodu nefyziologického proudu dochází k depolarizaci membrány, zvyšuje se membránový potenciál. Vzniká a šíří se excitace, ale již patologicky bez vůle organismu.

Jedinec je vystaven riziku záchvatů, nekontrolovaných kontrakcí kosterních svalů, které znemožňují kontrolu (neschopnost uvolnit vodivý vodič a zejména neschopnost dýchat, pokud je postižena bránice, jako hlavní dýchací sval).

Pokud proud protéká mezi levou rukou a jakoukoli jinou končetinou, existuje kromě možnosti záchvatů i značné riziko fibrilace komor. K těmto záchvatům může dojít kromě zástavy dýchání a srdeční zástavy.

Srdce pracuje jako krevní pumpa s frekvencí přibližně 70 tepů za minutu. Generování a šíření vzruchu zajišťuje srdeční vodivý systém.

Když srdcem prochází střídavý proud s frekvencí například 50 Hz, snaží se přizpůsobit frekvenci proudu a snaží se kmitat s frekvencí 50 tepů za sekundu. Tím se naruší synchronizace impulsu ke kontrakci komor. Srdce ztrácí schopnost pumpovat krev, dochází k jeho fibrilaci, která může vést ke smrti postiženého.

Tepelné poškození

Elektrické popáleniny různého stupně mohou vzniknout v důsledku tepelné energie generované průchodem elektrického proudu tělem (Jouleovo teplo: Q=UIt). Stupeň poškození závisí především na síle proudu, elektrickém odporu dané tkáně a době trvání průtoku proudu.

Do těla vstupuje v okamžiku kontaktu a nikdy nejde přímočaře, ale spíše sleduje cestu nejmenšího odporu a může se i rozvětvit. Než elektrický proud opustí tělo, může projít vnitřními strukturami a hlubšími tkáněmi těla.

V místě vstupu a výstupu proudu se mohou vyskytovat elektrické popáleniny kůže, které mají vysoký odpor – tzv. proudové stopy, jedná se o oblasti šedé kůže. Kost má navíc vysoký odpor, takže dochází k rozsáhlé koagulační nekróze okolních tkání, zejména kosterních svalů.

Poškození svalové tkáně

Sekundární myonekróza vzniká ve svalu, který je pohmožděný a celkově poškozený. Myoglobin se uvolňuje do těla a hromadí se v ledvinových tubulech, což vede k jejich akutnímu selhání – anurii z myoglobinurie. Stav je velmi podobný syndromu rozdrcení. Zároveň anurie způsobuje (spolu s předchozím působením elektrického proudu) zvýšení koncentrace draslíku v krevní plazmě (hyperkalémii).

Poškození cévních struktur

V důsledku působení elektrického proudu dochází také k poškození cévní struktury, protože při vystavení proudu se cévy stávají vynikajícím vodičem. Může dojít k trombóze (pozdní infarkt a fibrilace komor), aneurysmatu (pozdní krvácení).

Poškození nervových struktur

Poškození nervové tkáně vede k dlouhodobým následkům v podobě ztráty impulzu, lokální bolesti nebo necitlivosti. Poškození neurovegetativního systému následně vede k palpitacím, prekordiální bolesti, poruchám spánku a paměti.

První pomoc při úrazu elektrickým proudem

Při poskytování první pomoci je důležité dbát na vlastní bezpečnost. Záchranář by se nikdy neměl postiženého dotýkat, dokud si není jistý, že již není v kontaktu se zdrojem elektrického proudu.

Prvním krokem je proto zabránění průchodu proudu tělem, což se provádí vypnutím elektrického proudu pomocí spínače, pojistek nebo bezpečným odstraněním elektrického vodiče z povrchu těla.

Při poskytování pomoci v případě úrazu elektrickým proudem je nutné používat suchou gumovou obuv, gumové rukavice a další izolační materiály.

Druhou fází je kardiopulmonální resuscitace, zahajujeme ji, pokud postižený nedýchá nebo nemá srdeční aktivitu. Resuscitace musí být rychlá a poskytnutá během několika minut, provádíme ji před příjezdem záchranné služby.

Oběť mohla mít také poranění krční páteře a měla by být v tomto stavu náležitě ošetřena (pád nebo vržení často nastává při úrazu elektrickým proudem).

Ošetření popálenin v místě vstupu a výstupu proudu lze provést sterilním zakrytím popálené oblasti.

Pozitivní účinky elektrického proudu

Pro terapeutické účely se používá galvanický stejnosměrný proud nebo pulzní usměrněný střídavý sinusový proud.

Galvanický proud konstantní síly se používá v iontoforéze, tj. metodě, při které se po zapnutí proudu do krevního oběhu přes kůži zavádí léčivá látka ve formě iontů.

Dráždivý účinek nízkofrekvenčních pulzních proudů se využívá k elektrické stimulaci periferních motorických neuronů nebo přímo svalu. Iontoforéza se používá u pacientů po operacích, kteří nemohou provádět aktivní pohyby. Díky ní se předchází trombóze.

Kardiostimulátory fungují na stejném principu a pomáhají udržovat srdeční frekvenci v rámci fyziologických limitů. Defibrilátory se používají při život ohrožující fibrilaci komor, kdy srdeční sval tluče nesynchronizovaně a srdce nedokáže pumpovat krev.

Elektrický výboj zařízení depolarizuje všechny buňky myokardu najednou a vytváří tak podmínky pro opětovný vznik fyziologických center generování excitace.

Defibrilátor je zařízení s nabíjecími kondenzátory, které jsou k pacientovi připojeny pomocí elektrod. Následuje elektrický šok rychlým vybitím energie uložené v kondenzátoru.

Tato energie musí být nad prahovou hodnotou, aby se fibrilace přerušila. Používají se hodnoty energie od 200 do 360 J. Nabitý kondenzátor má energii: E = (1/2)CU 2 , kde C je kapacita kondenzátoru a U je napětí mezi jeho deskami.

Elektrošoky se v psychiatrii používají k léčbě deprese a v některých případech schizofrenie. Používá se nízkofrekvenční střídavý sinusový proud. Vysokofrekvenční proudy využívají převážně tepelný efekt, který prochází tkání.

Díky vysoké frekvenci proud dobře prochází kůží i ostatními tkáněmi, aniž by způsoboval podráždění. Vytváření tepla povede k vazodilataci, potlačení bolesti nebo zlepšení výživy tkání. Proto se diatermie používá při onemocněních pohybového aparátu.

Bezpečné hodnoty pro práci s elektrickým proudem

Při práci s elektrickým proudem platí bezpečnostní předpisy, které stanovují bezpečné hodnoty pro lidské tělo. Důležitá je zejména intenzita proudu, ale nezáleží na tom, zda se jedná o stejnosměrný nebo střídavý proud. Obecně je účinek elektrického proudu na lidské tělo přímo úměrný velikosti procházejícího proudu.

Pro stejnosměrný proud jsou bezpečné hodnoty definovány do 10 mA, pro střídavý proud do 3,5 mA.

Důvod, proč člověk snese více stejnosměrného proudu než střídavého, je ten, že nejnebezpečnější fází je, když proud obrací polaritu, což se děje u střídavého proudu. Tehdy jsou tkáně vystaveny největší zátěži.

Meze bezpečných napětí opět závisí na druhu proudu, ale do značné míry také na prostředí, ve kterém se člověk nachází. Pro bezpečnost jsou stanoveny tři: bezpečné, nebezpečné a obzvláště nebezpečné.

Bezpečné prostředí se vztahuje na klimatické podmínky s nižší vlhkostí a teplotou, kde nejvyšší hodnota pro stejnosměrné napětí je 100 V a pro střídavé napětí je to 50 V. Naopak obzvláště nebezpečné prostředí s vysokou vlhkostí snižuje bezpečné hodnoty na 24 V pro stejnosměrné napětí a 12 V pro střídavé napětí.

V případě střídavého proudu je pro posouzení nebezpečí důležitá i jeho frekvence. Nejnebezpečnější hodnoty jsou v rozmezí 50-60 Hz, což odpovídá i hodnotám nejčastěji používaným v praxi.

• Vlastnosti práce s ručním elektrickým nářadím
• 10 slavných lidí, kteří zemřeli na následky úrazu elektrickým proudem
• Voda a elektřina: Proč voda zvyšuje nebezpečí elektřiny

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články v kategorii Bezpečnost

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Sdílejte tento článek se svými přáteli: