第2节 电的生理影响
# 1. 电击
我们大多数人都经历过某种形式的“电击”,导致我们的身体疼痛或创伤。如果我们幸运的话,这种体验的程度仅限于通过我们身体释放的静电积聚产生的刺痛或疼痛。
当我们在高功率的电路周围工作时,电击成为一个更严重的问题,而疼痛是电击最不重要的结果。
当电流通过材料传导时,任何阻碍电流的东西(电阻)都会导致能量耗散,通常是热量的形式。这是电对活体组织最基本、最容易理解的作用:电流使其变热。如果产生的热量足够,组织可能会被烧伤。
这种影响在生理上与明火或其他高温热源造成的损害相同,只是电能够燃烧受害者皮肤下的组织,甚至燃烧内脏。
# 2. 电流如何影响神经系统
电流对身体的另一个影响,也许是危害最重要的影响,是关于神经系统。“神经系统”是身体中的神经细胞或神经元的特殊细胞网络,它们处理和传导负责调节许多身体功能的大量信号。
大脑、脊髓和身体中的感觉/运动器官共同发挥作用,使其能够感知、移动、反应、思考和记忆。
神经细胞通过充当“传感器”相互交流,产生电信号(非常小的电压和电流)以响应神经递质的输入,并在受到电信号刺激时释放这些神经递质。
如果足够大的电流通过生物(人类或其他生物)传导,其效果是覆盖由神经元产生的微小电脉冲,使神经系统超负荷并阻止反射和意志信号能够驱动肌肉。由外部(冲击)电流触发的肌肉会不由自主地收缩,受害者对此无能为力。
如果受害者用手接触通电的导体,这个问题就特别危险。负责弯曲手指的前臂肌肉往往比负责伸展手指的肌肉更发达,因此如果两组肌肉都因为电流通过人的手臂而试图收缩,那么“弯曲”的肌肉将获胜,握紧手指握成拳头。
如果向受害者输送电流的导体面对他或她的手掌,这种握紧动作将迫使手牢牢抓住电线,从而导致与电线的紧密接触而使情况恶化。受害者将完全无法脱离电线。(手心碰电线会抓牢,手背会脱离,安全一点,但都不提倡直接用手碰触非安全电压、电流线路)
在医学上,这种肌肉不自主收缩的情况称为肌强直。熟悉这种电击效应的电工通常将无法动弹的电击受害者称为“被冻结在电路上”。休克引起的肌强直只能通过停止通过受害者的电流来中断。
即使电流停止,受害者也可能暂时无法恢复对肌肉的自主控制,因为神经递质化学物质已经陷入混乱。这一原理已应用于“电击枪”设备,例如泰瑟枪,其原理是通过在两个电极之间传递的高压脉冲瞬间电击受害者。
适当的电击具有暂时(几分钟)固定受害者的效果。
然而,电流不仅能影响电击受害者的骨骼肌。控制肺部的膈肌和心脏——它本身就是一块肌肉——也可以被电流“冻结”成肌强直状态。
即使电流太低而无法诱发肌强直,通常也能够扰乱足够的神经细胞信号,使心脏无法正常跳动,从而使心脏进入一种被称为纤颤的状态。颤动的心脏会颤动而不是跳动,并且无法有效地将血液泵送到身体的重要器官。
无论如何,窒息和/或心脏骤停导致的死亡肯定是由于足够强的电流通过身体造成的。有时候这种操作不是坏事,医务人员使用施加在受害者胸部的强烈电流来“启动”颤动的心脏进入正常的跳动模式。
最后一个细节将我们引向另一种电击危险,这是公共电力系统特有的。虽然我们对电路的初步研究几乎完全集中在直流电(直流电,或在电路中以连续方向移动的电),但现代电力系统使用交流电。
电力系统中交流优于直流的技术原因与本次讨论无关,但每种电力的特殊危害对于安全主题非常重要。
交流电如何影响身体很大程度上取决于频率。美国 (60 Hz) 和欧洲 (50 Hz) 家庭使用低频(50 至 60-Hz)交流电;它可能比高频交流更危险,比相同电压和电流的直流危险3到5倍。低频交流会产生延长的肌肉收缩(手足抽搐),这可能会使手冻结在电流源上,从而延长暴露时间。DC 最有可能引起单次抽搐性收缩,这通常会迫使受害者远离电流源。
AC 的交替特性更倾向于使心脏的起搏器神经元进入纤颤状态,而 DC 往往只会让心脏静止不动。一旦电击电流停止,“冻结”的心脏比颤动的心脏更有可能恢复正常的搏动模式。
这就是紧急医疗人员使用的“除颤”设备起作用的原因:除颤器单元提供的电流冲击是直流电,它可以停止颤动并使心脏有机会恢复。
在任何一种情况下,高到足以引起肌肉不自主动作的电流都是危险的,必须不惜一切代价避免。在下一节中,我们将了解此类电流通常如何进入和离开人体,并检查针对此类事件的预防措施。
# 3. 总结
- 由于身体电阻上的功率耗散,电流能够在身体中产生深度和严重的烧伤。
- 肌强直是由于外部电流通过身体而导致肌肉不由自主地收缩的情况。当控制手指的肌肉不自主收缩导致受害者无法放开通电的导体时,受害者被称为“在电路上僵住了”。
- 隔膜(肺)和心肌同样受到电流的影响。即使电流太小而不能诱发破伤风,也可能足以干扰心脏的起搏器神经元,导致心脏颤动而不是剧烈跳动。
- 直流电 (DC) 比交流电 (AC) 更容易导致肌肉强直,这使得直流电更有可能在电击情况下“冻结”受害者。然而,交流电更容易导致受害者的心脏颤动,这在电击电流停止后对受害者来说是一种更危险的情况。
# 4. 总目录
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