2. Действие электрического тока на организм.

Действие электрического тока на организм рассмотрим на примере его прохождения по верхней петле (рука-сердце-рука). С одной стороны, эта схема «подключения» потерпевшего вполне достойна оценки: «Ну и дурак же ты, голубчик!». С другой стороны, эта ситуация, к сожалению, типичная…

При прохождении тока через организм по верхней петле, значение силы тока I=0,01А может оказаться губительным. Это особенно вероятно в момент времени, когда сердце проходит стадию зубца Т на электрокардиограмме (стадия реполяризации).

Если же происходит случайный контакт с оголенным проводом одной рукой, то ток проходит, растекаясь по организму, от руки к ногам и далее - в землю. В этом случае через область сердца проходит гораздо меньший ток, и его последствия, соответственно, меньше: все ограничивается неприятными ощущениями.

Прохождение тока I ≈ 0,01А и более по верхней петле коварно, в частности, тем, что может вызвать непроизвольное сокращение мышц обеих рук, что приводит к захвату и неосознанному удержанию проводов, к которым пострадавший прикоснулся. А попутное сокращение дыхательных мышц не только вызывает затруднения с дыханием, но и неспособность человека позвать на помощь. Первое, что необходимо предпринять в подобной ситуации – обесточить пострадавшего, отключив напряжение. Помогать ему разжать руки своими руками – наихудшее, что можно придумать…

При протекании значительных токов через область сердца возможны неприятности двух видов: полная остановка сердца и фибрилляция. Фибрилляция – беспорядочное сокращение и расслабление отдельных мышечных волокон миокарда. При этом кровообращение фактически останавливается, а сердце, истощив свои запасы энергии, тоже останавливается. Вывести сердце из режима фибрилляции удается мощными электрическими разрядами через область сердца от дефибрилляторов. Если же сердце остановилось без фибрилляций, его снова «запустить» легче: необходим непрямой массаж сердца.

Если к источнику электрического напряжения оказываются подключенными два близко расположенных участка тела («плюс» и «минус» соседствуют), то через тело могут протекать токи до1А и более, последствием которых могут быть ожоги в связи с быстрым прогревом тканей до температуры 70⁰С и выше.

Чем выше частота переменного тока, тем слабее реакция организма на ток. При частоте переменного тока, превышающей 3кГц, нервы и мышцы не возбуждаются: сказывается инерционность, но не ионов, как часто думают, а ионных каналов клеточных мембран.

Отметим, что количество смертных случаев, вызванных электрическим током, могло бы быть гораздо меньше, если бы пострадавших не относили преждевременно к покойникам. Пострадавшему, не подающему признаков жизни, необходимо оказывать первую помощь (непрямой массаж сердца, искусственное дыхание) до тех пор, пока не прибудет скорая медицинская помощь.

3. Меры безопасности при работе с приборами и медицинской аппаратурой.

Пользуясь случаем, уточним, что есть «аппарат», а что – «прибор». Энциклопедии проясняют, что «аппарат» - термин многозначный (тут и аппарат президента, и математический аппарат, и др.), происходит от латинского apparatus; в интересующем нас смысле это: прибор, техническое устройство, приспособление (например, слуховой аппарат).

Прибор – это техническое устройство, предназначенное для измерений (т.е. получения информации), для накопления, обработки, преобразования информации. Электрический чайник прибором не является.

Термином АППАРАТУРА пользуются, имея в виду весь комплекс технических устройств той или иной лаборатории.

Общим у сравниваемых категорий технических устройств является то, что практически вся современная аппаратура – электрическая: даже оптические приборы имеют электрическую подсветку. А всякое электрооборудование представляет опасность и требует квалифицированного обращения.

Безопасность при работе с электрической аппаратурой обеспечивается, укрупнено, двумя путями: мерами организационного характера и мерами техническими.

К организационным мерам мы относим следующее:

1. Правильное размещение оборудования. Приборы и аппараты должны размещаться так, чтобы исключить случайный одновременный контакт человека с корпусами двух устройств, или прибором и трубой отопления, водоснабжения и т.п.

2. Обучение обслуживающего персонала; контроль соблюдения правил безопасной работы. Традиционное иронично-снисходительное отношение к технике безопасности («не суйте пальцы в розетку») следует признать совершенно неуместным: медицинская аппаратура часто рассчитана на прямой электрический контакт с пациентом! Инструкции по работе с этой техникой должны выполняться самым неукоснительным образом во всех мелочах и деталях, какими бы избыточными они ни казались. Назовем вещи своими именами: «человеческий фактор» - столь часто упоминаемая причина всякого рода чрезвычайных происшествий, - по сути, не что иное, как проявление низкой квалификации персонала.

Меры технического характера по защите от поражения электрическим током, принимаемые при разработке медицинской аппаратуры, это – зона ответственности инженеров-разработчиков. Достойны упоминания такие решения:

а) Усиленная электроизоляция токонесущих элементов аппаратуры;

б) «Защита от дурака» - выбор такой системы включения аппаратуры, которая исключала бы возможность ее работы в режиме, опасном для пациента и обслуживающего персонала, какими бы ошибочными ни были его действия.

в) Применение терапевтических контуров. В электрических генераторах переменного тока различной частоты, входящих в состав медицинских аппаратов, та часть прибора, которая предназначена для воздействия на пациента, имеет известную автономию по отношению ко всей остальной части прибора: между ними – чисто магнитная связь, такая же, как между двумя обмотками электрического трансформатора. Эта «автономная» часть прибора собственно и называется терапевтическим контуром. При неполадках в основной части прибора высокое постоянное напряжение, как фактор высокого риска, не может передаваться на элементы терапевтического контура: трансформатор передает только переменную компоненту электрического тока, а она предусматривается безопасной. Примером медицинского аппарата, имеющего терапевтический контур, является физиотерапевтический аппарат ультравысокой частоты (аппарат УВЧ).

Теперь – о технических мерах обеспечения электробезопасности при эксплуатации электрооборудования. Нельзя объять необъятное, и мы остановимся на двух важных моментах.

1. Суммарная мощность электрооборудования лаборатории, медицинского кабинета, квартиры, дачи должна соответствовать мощности, на которую рассчитана электрическая сеть данного объекта.

Рассмотрим практическую ситуацию. Пусть в Вашей квартире установили защитный автомат, рассчитанный на максимальный ток I=20А. Напряжение в сети - обычное: U=220В. Если Вы включаете в эту сеть электрообогреватель с паспортной мощностью P=2кВт=2000Вт, то по сети пойдет ток: . Если Вы установите в квартире пару таких нагревателей для обогрева, да еще включите электрический чайник такой же мощности, то по Вашей сети пойдет ток I=3·9,1=27,3А.

А еще работает холодильник и лампочки освещения, и другая мелочь. Итого – потечет ток порядка 30А, и защитный автомат немедленно срабатывает, квартира окажется полностью обесточенной.

Повторное включение автомата – дело простое, но если Вы не уменьшите суммарную мощность потребителей, он отключится снова.

Что делать, если уменьшать суммарную мощность электрооборудования Вам не хочется? Первое, что обычно приходит в голову – это заменить автомат: вместо автомата, срабатывающего при I_max=20A, поставить автомат, рассчитанный на I_max=30А. Такое решение приемлемо при следующих условиях:

а) Если поперечное сечение проводов в Вашей квартире достаточно велико, чтобы по ним шел ток до 30А. Если это не так, провода будут перегреваться, изоляция на них – ускоренно разрушаться, и до пожара уже не далеко. Надо менять провода.

б) Можно установить автомат, рассчитанный на I_max=30А, если счетчик потребляемой в Вашей квартире электроэнергии рассчитан на ток I=30А. Предельно допустимый для счетчика ток указан на его шкале, и превышение этого предела приведет к выходу счетчика из строя. Так что может понадобиться замена счетчика на более мощный.

В практике эксплуатации медицинской аппаратуры подобные вопросы должна решать служба энергетика. Задача врача – «озадачить» службу энергетика в ситуациях, когда возникает потребность в установке новой аппаратуры.

2. Каждая лаборатория, медицинский кабинет, и т.п., оснащенные электрической аппаратурой, должны иметь контур заземления; корпус каждого прибора должен быть заземлен, т.е. подключен к этому контуру.

Контур заземления представляет собой толстую металлическую ленту, охватывающую помещение по его периметру, и имеющую надежную связь с землей: от контура к земле идет проводник большого сечения (и соответственно, очень малого сопротивления), соединенный с закопанным в землю крупным металлическим предметом или специальной металлической конструкцией. Для надежности, закапываемая конструкция обильно посыпается поваренной солью. Грунтовые воды делают электрический контакт этой конструкции (а значит и всего, что к ней подсоединено) с Землей достаточно надежным.

В помещениях, оснащенных контуром заземления, сам этот контур, как правило, незаметен: закрыт штукатуркой; от ленты наружу выходят лишь штыри с резьбой. К этим штырям и привинчиваются контакты проводов, идущих от корпусов приборов. В итоге, корпус прибора, контур заземления и матушка-Земля становятся единым проводящим объектом (проводником). А у любых проводников есть особое свойство: при сообщении проводнику электрического заряда происходит такое его распределение, что ПОТЕНЦИАЛ ВСЕХ ТОЧЕК ПОВЕРХНОСТИ ПРОВОДНИКА ОДИНАКОВ, или, что то же самое, поверхность проводника – это ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ, какой бы причудливой геометрической формой проводник ни обладал.

В электротехнике потенциал земли обычно принимается за нуль.

Если Вы стоите на земле, Ваш электрический потенциал φ=0. Потенциал заземленного корпуса прибора – тоже нуль; даже если на корпусе прибора есть утечки, вызванные неисправностью прибора. В итоге, разность потенциалов между Вашей рукой и корпусом прибора равна нулю, и никакой электрической угрозы для Вас нет.

Если же корпус прибора не заземлен, прибор неисправен, и на корпус прибора передается потенциал, к примеру, 600В, а Вы стоите на полу (считайте - на земле), и Ваш потенциал φ = 0, то разность потенциалов между корпусом не заземленного прибора и Вами будет ∆φ=600В. Если Вы прикоснетесь к корпусу такого прибора, то этот день может запомниться надолго.

Наше описание защитного действия контура заземления справедливо без всяких оговорок для идеального случая, когда сопротивление провода, идущего от контура к железяке, закопанной в землю, равно нулю, а сама железяка закопана не в сухой песочек, а имеет надежный электрический контакт с землей, ее увлажненными слоями. В реальности собственное сопротивление контура заземления R_к ≠0, хотя и близко к нулю. Величина R_к подлежит периодической проверке и не должна превышать некоторой технической нормы (это тоже забота энергетика). Если R_k>0, корпус неисправного прибора заземлен и с него стекает в землю ток утечки I, то потенциал корпуса прибора будет больше, чем нуль, на величину так называемого падения напряжения U=I·R_k. Если R_k =0, то U=0, и все будет так, как описывалось выше. Если R_k>0, то прикасаясь к заземленному корпусу неисправного прибора, Вы все же оказываетесь под напряжением U=I·R_k. Технические нормы по R_k таковы, чтобы ток через Вас, вызванный напряжением U=I·R_k был малым и, соответственно, безопасным, даже не ощутимым.

Использование труб и радиаторов отопления в качестве контура заземления неэффективно и недопустимо: трубы отопительной системы имеют на магистральной части теплоизоляцию, которая является так же и хорошей электроизоляцией.

По сходной причине не годятся для функции контура заземления и трубы системы водоснабжения: они имеют антикоррозийные наружные покрытия, которые тоже являются диэлектриками.

Деликатная тема – контуры заземления вычислительных центров. Вопрос компетенции специалистов, как такие контуры обеспечат не только электробезопасность обслуживающего персонала, но и помехозащищенность компьютеров.