根據動物實驗和統(tǒng)計分析得出的資料,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 | 通電時間 | 人的生理反應 |
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 | 數分鐘以內 | 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 | 數秒到數分 | 心臟跳動不規(guī)則,昏迷,血壓升高,強烈痙攣,時間過長即引起心室顫動 |
B<sub>1</sub> | 50~數百 | 低于心臟搏動周期 | 受強烈沖擊,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> | 超過數百 | 低于心臟搏動周期 | 在心臟搏動特定的部位觸電時,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、不致產生嚴重后果的范圍;B<sub>1</sub>、B<sub>2</sub>是容易產生嚴重后果的范圍。
因為心室顫動電流是致命電流,不允許在人體上作這樣大的電流實驗,故表2中的資料是根據動物實驗綜合分析而得出的。有人認為,不能用簡單的數學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;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區(qū)域(可能性上升到50%);d以右的Ⅴ區(qū)是心室顫動危險性較大的區(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,為設計和鑒定防止觸電的安全裝置提供了比較方便的依據。
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圖1 電流對人體的作用
1.2 傷害程度與通電時間的關系
通電時間越長,越容易引起心室顫動,電擊危險性也越大。其原因是:
1.2.1 通電時間越長,能量的積累增加,引起心室顫動的電流減小。當通電時間在0.01s~5s范圍內時,心室顫動電流和通電時間的關系可用下式表達,即
式中 I--引起心室顫動的電流(mA);
t--通電時間(s)。
心室顫動電流與時間的關系亦可用下式表達,即
當t≥1s時,I=50mA;
當t<1s時,I=50mA/t。
1.2.2 通電時間短促時,只在心臟搏動的特定時刻才可能引起心室顫動。因此,通電時間越長,與該時刻重合的可能性越大,亦即電擊的危險性也越大。
1.2.3 通電時間越長,人體電阻因出汗等原因而降低,導致通過人體的電流進一步增加,電擊危險性亦隨之增加。
1.3 傷害程度與電流途徑的關系
1.3.1 電流通過心臟會引起心室顫動,促進心臟停止跳動,中斷血液循環(huán),導致死亡。
1.3.2 電流通過中樞神經或有關部位,會引起中樞神經嚴重失調而導致死亡。
1.3.3 電流通過脊髓,可導致半截肢體癱瘓。
1.3.4 從左手到胸部,電流途經心臟而且途徑也最短,是最危險的電流途徑;從手到手,電流也途經心臟,因此也是很危險的電流途徑;從腳到腳的電流是危險性較小的電流途徑,但可能因痙攣而摔倒,導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:通電時間0.03s時約為1300mA,通電時間3s時約為500mA。
表3是直流電流沿手 - 軀干 - 手的途徑通過人體(成年男性)的實驗資料。
表3 直流電流對人體作用的實驗資料 (mA)
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感 覺 情 況 | 被試者百分數 |
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,手關節(jié)有輕度壓迫感 | 10 | 12 | 15 |
手關節(jié)及手表面有針刺似的強烈壓迫感 | 18 | 21 | 25 |
前肢部有連續(xù)針刺感,手關節(jié)有壓痛,手有刺痛,強烈的灼熱感 | 25 | 27 | 30 |
手關節(jié)有強烈壓痛,直到肩部有連續(xù)針刺感 | 30 | 32 | 35 |
手關節(jié)有強烈壓痛,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
考慮到電流通過時間的長短對人體所產生的影響,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是根據對狗的實驗導出的,可引起人的心室顫動的界限,其中,與c相對應的心室顫動的概率為0.5%;與d相對應的為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重,1000Hz以上時,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。男性擺脫電流與電流頻率的關系如圖3所示。圖中與曲線1、2、3、4、5、6和7相對應的擺脫概率分別為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,通電時間0.03s時約為1100mA,通電時間3s時約為500mA。