Особенности действия электрического тока на организм человека: Упс. Вы не туда попали!

Действие электрического тока на человека

Чем опасен электрический ток? Как электрический ток действует на человека

Факт действия электрического тока на человека был установлен в последней четверти XVIII века. Опасность этого действия впервые установил изобретатель электрохимического высоковольтного источника напряжения В. В. Петров. Описание первых промышленных электротравм появилось значительно позже: в 1863 г. — от постоянного тока и в 1882 г. — от переменного.

Электрический ток, электротравмы и электротравматизм

Под электротравмой понимают травму, вызванную действием электрического тока или электрической дуги.

Электротравматизм характеризуют такие особенности: защитная реакция организма появляется только после попадания человека под напряжение, т. е. когда электрический ток уже протекает через его организм; электрический ток действует не только в местах контактов с телом человека и на пути прохождения через организм, но и вызывает рефлекторное действие, проявляющееся в нарушении нормальной деятельности сердечно-сосудистой и нервной системы, дыхания и т.

д. Электротравму человек может получить как при непосредственном контакте с токоведущими частями, так и при поражении напряжением прикосновения или шага, через электрическую дугу.

Электротравматизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым, и особенно летальным, исходом занимает одно из первых мест. Наибольшее число электротравм (60—70 %) происходит при работе на электроустановках напряжением до 1000 В. Это объясняется широким распространением таких электроустановок и сравнительно низким уровнем электротехнической подготовки лиц, эксплуатирующих их. Электроустановок напряжением свыше 1000 В в эксплуатации значительно меньше, и обслуживает их специально обученный персонал, что и обусловливает меньшее количество электротравм.

Причины поражения человека электрическим током

Причины поражения человека электрическим током следующие: прикосновение к неизолированным токоведущим частям; к металлическим частям оборудования, оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции; к неметаллическим предметам, оказавшимся под напряжением; поражение током напряжения шага и через дугу.

Виды поражений человека электрическим током

Электрический ток, протекающий через организм человека, воздействует на него термически, электролитически и биологически. Термическое действие характеризуется нагревом тканей, вплоть до ожогов; электролитическое — разложением органических жидкостей, в том числе и крови; биологическое действие электрического тока проявляется в нарушении биоэлектрических процессов и сопровождается раздражением и возбуждением живых тканей и сокращением мышц.

Различают два вида поражения организма электрическим током: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы — это местные поражения тканей и органов: электрические ожоги, электрические знаки и электрометаллизация кожи.

Электрические ожоги возникают в результате нагрева тканей человека протекающим через него электрическим током силой более 1 А. Ожоги могут быть поверхностные, когда поражаются кожные покровы, и внутренние — при поражении глубоколежащих тканей тела. По условиям возникновения различают контактные, дуговые и смешанные ожоги.

Электрические знаки представляют собой пятна серого или бледно-желтого цвета в виде мозоли на поверхности кожи в месте контакта с токоведущими частями. Электрические знаки, как правило, безболезненны и с течением времени сходят. 

 

Электрометаллизация кожи — это пропитывание поверхности кожи частицами металла при его разбрызгивании или испарении под действием электрического тока. Пораженный участок кожи имеет шероховатую поверхность, окраска которой определяется цветом соединений металла, попавшего на кожу. Электрометаллизация кожи не представляет собой опасности и с течением времени исчезает, как и электрические знаки. Большую опасность представляет металлизация глаз.

К электрическим травмам, кроме того, относятся механические повреждения в результате непроизвольных судорожных сокращений мышц при протекании тока (разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервов, вывихи суставов, переломы костей), а также электроофтальмия — воспаление глаз в результате действия ультрафиолетовых лучей электрической дуги.

Электрический удар представляет собой возбуждение живых тканей электрическим током, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц. По исходу электрические удары условно разделяют на пять групп: без потери сознания; с потерей сознания, но без нарушения сердечной деятельности и дыхания; с потерей сознания и нарушением сердечной деятельности или дыхания; клиническая смерть и электрический шок.

Клиническая, или «мнимая», смерть — это переходное состояние от жизни к смерти. В состоянии клинической смерти сердечная деятельность прекращается и дыхание останавливается. Длительность клинической смерти 6…8 мин. По истечении этого времени происходит гибель клеток коры головного мозга, жизнь угасает и наступает необратимая биологическая смерть. Признаки клинической смерти: остановка или фибрилляция сердца (и, как следствие, отсутствие пульса), отсутствие дыхания, кожный покров синеватый, зрачки глаз резко расширены из-за кислородного голодания коры головного мозга и не реагируют на свет.

 

Электрический шок — это тяжелая нервнорефлекторная реакция организма на раздражение электрическим током. При шоке возникают глубокие расстройства дыхания, кровообращения, нервной системы и других систем организма. Сразу после действия тока наступает фаза возбуждения организма: появляется реакция на боль, повышается артериальное давление и др. Затем наступает фаза торможения: истощается нервная система, снижается артериальное давление, ослабевает дыхание, падает и учащается пульс, возникает состояние депрессии. Шоковое состояние может длиться от нескольких десятков минут до суток, а затем может наступить выздоровление или биологическая смерть.

Пороговые значения электрического тока

Электрический ток различной силы оказывает различное действие на человека. Выделены пороговые значения электрического тока: пороговый ощутимый ток — 0,6…1,5 мА при переменном токе частотой 50 Гц и 5… 7 мА при постоянном токе; пороговый неотпускающий ток (ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник) — 10. ..15 мА при 50 Гц и 50…80 мА при постоянном токе; пороговый фибрилляционный ток (ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца) — 100 мА при 50 Гц и 300 мА при постоянном электрическом токе.

От чего зависит степень действия электрического тока на организм человека

Исход поражения также зависит от длительности протекания тока через человека. С увеличением длительности нахождения человека под напряжением эта опасность увеличивается.

Индивидуальные особенности организма человека значительно влияют на исход поражения при электротравмах. Например, неотпускающий ток для одних людей может быть пороговым ощутимым для других. Характер действия тока одной и той же силы зависит от массы человека и его физического развития. Установлено, что для женщин пороговые значения тока примерно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин.

Степень действия тока зависит от состояния нервной системы и всего организма. Так, в состоянии возбуждения нервной системы, депрессии, болезни (особенно болезней кожи, сердечно-сосудистой системы, нервной системы и др.) и опьянения люди более чувствительны к протекающему через них току.

Значительную роль играет и «фактор внимания». Если человек подготовлен к электрическому удару, то степень опасности резко снижается, в то время как неожиданный удар приводит к более тяжелым последствиям.

Существенно влияет на исход поражения путь тока через тело человека. Опасность поражения особенно велика, если ток, проходя через жизненно важные органы — сердце, легкие, головной мозг, — действует непосредственно на эти органы. Если ток не проходит через эти органы, то его действие на них только рефлекторное и вероятность поражения меньше. Установлены наиболее часто встречающиеся пути тока через человека, так называемые «петли тока». В большинстве случаев цепь тока через человека возникает по пути правая рука — ноги. Однако утрату трудоспособности более чем на три рабочих дня вызывает протекание тока по пути рука — рука — 40 %, путь тока правая рука — ноги — 20 %, левая рука — ноги — 17 %, остальные пути встречаются реже.

 

Что опаснее — переменный или постоянный электрический ток?

Опасность переменного тока зависит от частоты этого тока. Исследованиями установлено, что токи в диапазоне от 10 до 500 Гц практически одинаково опасны. С дальнейшим увеличением частоты значения пороговых токов повышаются. Заметное снижение опасности поражения человека электрическим током наблюдается при частотах более 1000 Гц.

Постоянный ток менее опасен и пороговые значения его в 3 — 4 раза выше, чем переменного тока частотой 50 Гц. Однако при разрыве цепи постоянного тока ниже порогового ощутимого возникают резкие болевые ощущения, вызываемые током переходного процесса. Положение о меньшей опасности постоянного тока по сравнению с переменным справедливо при напряжениях до 400 В. В диапазоне 400…600 В опасности постоянного и переменного тока частотой 50 Гц практически одинаковы, а с дальнейшим увеличением напряжения относительная опасность постоянного тока увеличивается.

Это объясняется физиологическими процессами действия на живую клетку.

 

Следовательно, действие электрического тока на организм человека многообразно и зависит от многих факторов.

Урок з електробезпеки для старших класів

ЗАНЯТИЕ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ ПО ТЕМЕ «ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ»

(для средних и старших классов)

 

 

 

План проведения занятия

1. Введение: электричество друг или враг?
2. Представление об опасности электрического тока.
3. Электричество в быту.
4. Правила поведения вблизи энергообъектов.
5. Действие электрического тока на организм человека.
6. Помощь пострадавшему от электрического тока.
7. Противозаконные действия на энергообъектах и их последствия.
8. Предупреждающие знаки по электробезопасности.
9. Вывод: берегите свою жизнь и жизнь своих друзей!

 

1. Введение

Ребята! Вы хорошо знаете, какую важную роль играет электроэнергия в народном хозяйстве, быту и учебе. Она дает нам свет, тепло, приводит в движение различные механизмы, облегчающие труд человека. Электроэнергия заняла настолько прочное место в нашей жизни, что сейчас обойтись без нее просто невозможно. Она наш незаменимый помощник. Но, оказывая огромную помощь людям, электроэнергия таит в себе смертельную опасность для тех, кто не знает или пренебрегает правилами электробезопасности, не умеет обращаться с бытовыми приборами, нарушает правила поведения вблизи энергообъектов.

 

2. Представление об опасности электрического тока

Опасность для жизни человека представляют электроустановки любого напряжения. Запомните: безопасного тока не существует! 

Электроустановки – это оборудование, которое используется энергетиками для передачи электрической энергии, а также все бытовые приборы, окружающие нас в повседневной жизни.

Человек, коснувшись токоведущих частей электроустановок и неизолированных проводов, находящихся под напряжением, оказывается включенным в электрическую цепь. Под воздействием напряжения через его тело протекает электрический ток, который нарушает нормальную работу организма, из-за чего возникают судороги, прекращается дыхание и останавливается сердце, возникают тяжелые ожоги. Человек может погибнуть или стать инвалидом.

Чем больше величина тока, протекающего через тело, тем он опаснее! 

Величина тока тем больше, чем выше напряжение, под которым оказался человек.

Безопасным считается напряжение 12 вольт. Наибольшее распространение в промышленности и сельском хозяйстве и быту получили электрические сети, напряжением 220 — 380 вольт (220 вольт — для освещения и бытовых приборов, 380 вольт — для трехфазных электродвигателей и других промышленных потребителей). Но это напряжение очень опасно для человека.

Наибольшее количество смертельных электротравм происходит с людьми, попавшими под напряжение 220 — 380 вольт.

Электрические приборы, которыми вы пользуетесь дома и в школе, электрические сети и подстанции, мимо которых вы проходите во дворе, на улице и в поле, при нормальной работе безопасны. Конструкторы и энергетики позаботились о том, чтобы исключить случайное прикосновение к токоведущим частям.

Однако, при различных повреждениях изоляции, обрыве проводов, подъеме на опоры, проникновении в подстанции и электрические щитовые, играх вблизи электрооборудования возникает реальная угроза для жизни.

Вот почему так важно всем знать правила обращения с электрическими приборами и другими электроустановками, во время предупредить товарища об опасности шалости вблизи электрических линий и подстанций, уметь обезопасить себя и других людей при обнаружении повреждения в электрической сети.

 

3. Электричество в быту

Правила обращения с электрическими приборами не сложны, и их легко запомнить:

1). Вы не должны самостоятельно заменять электролампы и предохранители, производить ремонт электропроводки и бытовых приборов, открывать задние крышки телевизоров и радиоприемников, устанавливать звонки, выключатели и штепсельные розетки. Пусть это сделают взрослые или специалист-электрик!

 

2). Нельзя пользоваться выключателями, штепсельными розетками, вилками, кнопками звонков с разбитыми крышками, а также бытовыми приборами с поврежденными, обуглившимися и перекрученными шнурами. Это очень опасно!

Вы не должны проходить мимо подобных фактов. Своевременно сообщайте взрослым о повреждениях!

Запомните, разбивая ради боловства крышки выключателей, звонков, штепсельных розеток, повреждая электропроводку, вы, тем самым, совершаете проступок равный преступлению, так как это может привести к гибели людей.

 

3). Опасность поражения людей электрическим током очень велика в помещениях с земляными, цементными и бетонными полами, хорошо проводящими электрический ток (это ванные комнаты, бани, сараи, гаражи, подвалы). В этих помещениях должны применяться электроприборы и переносные электролампынапряжением 12 вольт, включенные через специальный понижающий трансформатор. Такое же напряжение должно применяться для переносных приборов и ламп, применяемых в саду, огороде и во дворе.

Некоторые люди пренебрегают этим и присоединяют непосредственно к сети напряжением 220 вольт бытовые электроприборы в ванных комнатах, пользуются переносными электролампами в гаражах и подвалах, устанавливают электроплитки в сырых помещениях и сараях, а подобные нарушения приводят к печальным последствиям.

Примеры: 

— Мальчик решил приготовить уроки вечером в саду. Взяв включенную через удлинитель напряжением 220 вольт настольную лампу, в которой была повреждена изоляция внутренних проводов, он стал выходить из дома. В комнате по его телу, очевидно, проходил небольшой электрический ток, который он не ощущал, так как сухой деревянный пол оказывал большое сопротивление. Но как только мальчик коснулся земли, сопротивление резко снизилось, ток увеличился, и мальчик был смертельно поражен электрическим током.

 

— Юноша 16 лет самовольно провел проводку напряжением 220 В в погреб и при ввертывании лампы коснулся пальцем цоколя и погиб.

Имеются случаи гибели людей, которые производили замену электроламп и ремонт электропроводок под напряжением, стоя на батареях отопления, водопроводных трубах, ваннах, газовых плитах и других хорошо заземленных предметах или касаясь их.

 

Запомните! 

Запрещается пользоваться электрическими приборами и переносными электролампами напряжением 220 вольт в помещениях и на открытом воздухе при наличии земляных, цементных, бетонных и других полов, хорошо проводящих электрический ток, а также в сухих помещениях, в которых не исключена возможность одновременного прикосновения к электроприбору и хорошо заземленным предметам.

 

4). Если вы, прикоснувшись к корпусу электроприбора, трубам и кранам водопровода, газа, отопления, ванне и другим металлическим предметам почувствуете «покалывание» или вас «затрясет», то это значит, что данный предмет находится под напряжением в результате какого-то повреждения электрической сети. Это сигнал серьезной опасности!

В других, более худших условиях (например, стоя босиком на мокром полу), повторное прикосновение к этому же предмету, находящемуся под напряжением, может привести к смертельному поражению электрическим током.

Что необходимо сделать в этих случаях:

— немедленно отключить поврежденный электроприбор от сети;

— если появилось напряжение на трубах, ванне и т. д., немедленно отключить электросеть при помощи автоматических выключателей или выкручивания предохранителей у электросчетчика;

— предупредить окружающих об опасности и немедленно сообщить о случившемся взрослым!

 

4. Правила поведения вблизи энергообъектов

Энергообъекты – это воздушные и кабельные линии электропередачи, подстанции, трансформаторные подстанции, распределительные пункты. 

Воздушные линии электропередачи напряжением 35, 110 тысяч вольт или киловольт и выше отвечают за электроснабжение городов и поселков. Воздушные и кабельные линии электропередачи напряжением 6, 10 киловольт отвечают за электроснабжение внутри городов и поселков, а также сельских населенных пунктов. Линии электропередачи напряжением 380 вольт обеспечивают электроэнергией многоквартирные жилые дома или улицы, а 220 вольт — отдельные квартиры и дома. 

Подстанции делятся на подстанции высокого класса напряжения — 35 киловольт и выше и трансформаторные подстанции напряжением 6, 10 киловольт. Подстанции предназначены для понижения напряжения в сети переменного тока и для распределения электроэнергии. Трансформаторные подстанции расположены в каждом населенном пункте и в силу их повсеместности представляют особую опасность для населения!

Все электроэнергетические объекты несут в себе реальную опасность для жизни!

 

1). Самое большое количество тяжелых несчастных случаев, связанных с поражением электрическим током, происходит в результате прикосновения к провисшим проводам и приближении или прикосновении к оборванным проводам, лежащим на земле. 

 

 

Примеры:

— На одной из воздушных линий напряжением 6 киловольт из-за сильного ветра произошло повреждение, которое привело к провисанию провода над дорогой. Четырнадцатилетний мальчик, проезжая на велосипеде под линией, поднял руку и коснулся провода. В результате он получил тяжелые ожоги ног и руки.

— Пятнадцатилетний мальчик, проезжая на лошади под провисшими проводами воздушной линии 6 киловольт, коснулся головой провода. Он погиб, была убита и лошадь.

— Подросток близко подошел к оборванному проводу воздушной линии электропередачи напряжением 10 киловольт, лежащему на земле. Не коснувшись провода, он попал под «шаговое» напряжение, потерял сознание и упал.

— Во время сильного ветра был сорван провод с изоляторов воздушной линии электропередачи, который упал на землю, продолжая находиться под напряжением. Шел дождь, провод лежал в луже. Проходившие мимо школьники решили убрать провод, и в момент прикосновения к нему два мальчика были поражены током, один из них погиб. 

Большую опасность таит в себе оборванный провод воздушной линии электропередачи 0,4, 6, 10 и 35 киловольт, лежащий на земле. Особенность электрической сети с таким напряжением состоит в том, что даже после обрыва провод может находиться под напряжением. Электрический ток при этом начинает «стекать» в землю, и участок земли вокруг провода оказывается под электрическим потенциалом, причем, чем ближе до точки контакта провода с землей, тем больше потенциал. Если человек будет проходить по такому участку, его ноги за счет шага могут оказаться на различном удалении от точки замыкания провода на землю, а значит, под разными электрическими потенциалами. Разность потенциалов, под которыми находятся ноги человека, создает электрическое напряжение, называемое шаговое напряжение. Под действием тока в ногах возникают судороги, человек падает, и цепь тока замыкается вдоль его тела через дыхательные мышцы и сердце. Поэтому, увидев оборванный провод, лежащий на земле, ни в коем случае не приближайтесь к нему на расстояние ближе 8 метров. Попавшему в зону «шагового напряжения» нельзя отрывать подошвы от поверхности земли. Передвигаться следует в сторону удаления от провода «гусиным шагом» — пятка шагающей ноги, не отрываясь от земли, приставляется к носку другой ноги.

 

Чтобы избежать беды нужно твердо помнить!

— к провисшим и оборванным проводам воздушных линий электропередачи, радиотрансляции и связи прикасаться нельзя;

— опасно подходить к проводу, лежащему на земле ближе, чем на 8 метров;

— подходя к воздушной линии электропередачи, необходимо убедиться, что на вашем пути нет провисших и оборванных проводов.

 

Обнаружив поваленные опоры, оборванные и провисшие провода немедленно организуйте охрану места повреждения, чтобы другие люди и животные не коснулись проводов. Охрану прерывать нельзя! Постарайтесь криком привлечь внимание людей, сообщите о случившемся кому-нибудь из взрослых или позвоните по телефону в РЭС (желательно в этом месте беседы указывать телефон диспетчера РЭС). Если вокруг длительное время нет людей и у вас нет с собой телефона, сделайте ограждение места повреждения из имеющегося под рукой материала: палок, веток деревьев и т. д., при этом помня, что к месту обрыва провода нельзя приближаться ближе чем на 8 метров, после этого можно пойти к ближайшему телефону для сообщения об аварии.

 

2).Каждый должен знать, что земля, бетонный или кирпичный пол могут проводить через себя электрический ток. Поэтому, стоя на таком основании и коснувшись любыми частями тела оголенного или поврежденного провода, человек попадает под напряжение, через его тело проходит электрический ток и он может погибнуть.

Примеры: 

— При переходе с поднятым вверх удилищем под воздушной линией коснулся провода удилищем и погиб 18-летний юноша.

— 6-летний мальчик погиб от электротравмы, которую он получил, коснувшись провода на крыше одноэтажного дома, где он играл с друзьями.

3).Большую опасность представляют провода воздушных линий, расположенные в кроне деревьев или кустарников или вблизи от них. Не прикасайтесь к таким деревьям и не раскачивайте их, особенно в сырую погоду! Они служат проводником электрического тока.

Пример:

— 7-летний мальчик, играя во дворе дома, залез на высокую березу и, раскачиваясь на ветвях, приблизился к проводам линии напряжением 10 киловольт и был поражен электрическим током. 

 

4).К печальным последствиям приводят игры вблизи воздушных линий электропередачи и трансформаторных подстанций, а нередко озорство и лихачество отдельных ребят.

Пример:

— Ребята из озорства сделали наброс тонкой проволоки на один из проводов воздушной линии электропередачи и погибли от удара электрическим током.

 

5). Важно знать, что попасть под напряжение можно и не касаясь токоведущих частей, а только приблизившись к ним. В воздушном промежутке между электроустановкой и телом человека возникнет электрическая дуга и нанесет несовместимые с жизнью ожоги.

Примеры:

— Подросток влез на металлическую опору воздушной линии напряжением 110 киловольт, чтобы палкой спугнуть с нее голубя. Приблизившись к проводу, он был смертельно поражен электрическим током. 

— 5-классник, игравший со своими сверстниками рядом с электроустановкой, несмотря на предупредительные плакаты, поднялся по дверцам ячейки на крышу электроустановки, приблизился к токоведущим частям и был поражён током.  

— подросток 14 лет сломал вентиляционную решетку трансформаторной подстанции и залез в нее с целью хищения цветного металла. Случайно прикоснувшись к токоведущим частям попал под напряжение и погиб.

— два мальчика с насыпи полезли на крышу трансформаторной подстанции чтобы поиграть. Приблизились к высоковольтным проводам и получили удар током. Один из них остался инвалидом.

    

 

Запомните, категорически запрещается:

— играть вблизи воздушных линий электропередачи и подстанций; 

— делать набросы на провода воздушных линий и запускать «воздушного змея» вблизи них;

— влезать на опоры воздушных линий, приставлять к ним лестницы и другие предметы;

— проникать за ограждение, внутрь или на крышу подстанций, открывать дверцы электрических щитков;

— залезать на крыши домов и сооружений, а также деревья, если вблизи проходят линии электропередачи.

 

6). Летом, находясь в походе, опасно останавливаться на отдых вблизи воздушных линий электропередачи, либо подстанций.

 

Пример: 

— семья отдыхала па берегу реки, поставив палатку в уютном уголке под проводами воздушной линии электропередач. От порыва ветра дерево упало на провода, оборвав провод, и он упал на землю вблизи 15-летней девушки, которая в это время загорала около палатки. Девушка была смертельно поражена электрическим током. Ее мать, пытаясь оказать помощь, приблизилась к телу дочери и тоже погибла.

 

Запомните!

Категорически запрещается вблизи воздушных линий электропередачи и подстанций устраивать стоянки, устанавливать палатки, разводить костры, делать причалы для лодок, удить рыбу.

 

5. Действие электрического тока на организм человека

Опасность электрического тока состоит в том, что у человека нет органов чувств для обнаружения на расстоянии электрического тока. Электрический ток не имеет запаха, цвета и действует бесшумно. Невозможно без специальных приборов узнать, находится ли данная часть электроустановки под напряжением или нет. Это приводит к тому, что люди часто не осознают реально имеющейся опасности и не принимают необходимых защитных мер. 

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает биологическое, электролитическое, механическое и термическое действие.

Термическое действие проявляется в виде ожогов участков кожи тела, перегрева различных органов, а также возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон. 

Электролитическое действиевыражается в разложении органической жидкости, в том числе крови, что сопровождается значительными нарушениями их физико-химического состава.

Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, что приводит к непроизвольным судорожным сокращениям мышц, нарушению нервной системы, органов дыхания и кровообращения. При этом могут наблюдаться обмороки, потеря сознания, расстройство речи, судороги, нарушение дыхания (вплоть до остановки). 

Механическое действиепроявляется в возникновении давления в кровеносных сосудах и тканях организма при нагреве крови и другой жидкости, а также механическом напряжении и разрыве тканей в результате непроизвольного сокращения мышц при воздействии электрического тока.

Большое значение в исходе поражения имеет путь, проходимый током в теле человека, и время воздействия тока на человека. Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказываются сердце, грудная клетка, головной и спинной мозг. Наиболее опасными путями прохождения тока через человека являются: рука-ноги, рука-рука, голова-ноги, голова-рука.

Непосредственными причинами смерти человека, пораженного электрическим током, является прекращение работы сердца и остановка дыхания вследствие паралича мышц грудной клетки. Наиболее неблагоприятный исход поражения человека электрическим током будет в случаях, когда прикосновение произошло влажными руками или в сыром помещении.

 

6. Помощь пострадавшему от электрического тока

Необходимо помнить, человека, пораженного электрическим током можно спасти, вернуть к жизни, если правильно и главное, быстро оказать ему помощь.

Нельзя отказываться от оказания помощи, если человек неподвижен, не дышит, у него нет пульса. Заключение о наступлении смерти может сделать только врач.

Если человек попал под действие электрического тока необходимо, прежде всего, быстро (дорога каждая секунда!) освободить пострадавшего от действия электрического тока, так как человек, находящийся под напряжением, не может из-за судорог или потери сознания самостоятельно оторваться от провода, корпуса прибора. Если это произошло в помещении, отключите провод или прибор, выключив выключатель, выдернув вилку из розетки, выключив автоматические выключатели у электросчетчика, выкрутив предохранители у электросчетчика;

Но в реальных условиях это сделать достаточно сложно.  

Лучше это сделают взрослые, специалисты электрики. Позовите их на помощь! 

Оказать эффективную помощь пострадавшему от электрического тока может человек, хорошо знающий «Правила освобождения пострадавшего от электрического тока и оказания первой помощи».

Необходимо запомнить: нельзя приближаться к пострадавшему, так как сам можешь попасть под напряжение. Если это случится, то кто окажет помощь вам и пострадавшему?

Соблюдение техники безопасности – это не лишняя предосторожность и не проявление трусости. Это обязательное условие, которым нельзя пренебрегать.

Ни в коем случае нельзя позволять пострадавшему, освобожденному от действия электрического тока, двигаться, а тем более продолжать работу или игру, так как отсутствие видимых тяжелых повреждений от электрического тока или других причин (падения и т. п.) еще не исключает возможности последующего ухудшения его состояния.

Только врач может решить вопрос о состоянии здоровья пострадавшего.

Переносить пострадавшего в другое место следует только в тех случаях, когда ему или лицу, оказывающему помощь, продолжает угрожать опасность или когда оказание помощи на месте невозможно.

В случае невозможности вызова врача на место происшествия необходимо обеспечить транспортировку пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение. 

 

7. Противозаконные действия и их последствия

Особо стоит сказать о кражах проводов, цветных и черных металлов с энергообъектов. Эти противозаконные действия провоцируют аварийные ситуации и ставят под угрозу надежность электроснабжения учреждений здравоохранения, детских садов, школ. При этом воры подвергают свое здоровье, а подчас и жизнь, серьезной опасности. Очень часто, проникновение злоумышленников на энергообъекты приводит к гибели, среди погибших есть дети и подростки.

Представьте себе оставленный без света населенный пункт, в котором помимо жилых домов есть еще и больница, родильный дом, детский сад, школа, объекты теплоснабжения. Перед глазами возникают страшные картины внезапно гаснущей операционной, отключения аппаратов искусственного дыхания. Видимо охотников за «легкой наживой» это не особо волнует. 

Подвергая опасности свою жизнь, жизнь и здоровье других людей, злоумышленники не задумываются и о собственной безопасности. Они порой просто не понимают всей той угрозы, которую несёт электрический ток, а если и осознают, то корысть берёт верх над всем остальным. Порой, украденный провод может стоить самого ценного на земле – человеческой жизни. К таким же тяжелым последствиям может привести намеренное или случайное повреждение электрооборудования.

Лица, виновные в повреждении электрических сетей возмещают причиненный ущерб, а также привлекаются к ответственности в установленном Законом порядке.

Пример:

— юноша проник в трансформаторную подстанцию, открыл дверцу и при попытке открутить гайку прикоснулся ключом, зажатым в руке, к оборудованию, находящемуся под напряжением и был смертельно травмирован.

— два человека срубили дерево вблизи от охранной зоны воздушной линии электропередачи, дерево, падая, коснулось проводов воздушной линии электропередачи напряжением 110 кВ, оба человека получили электротравму не совместимую с жизнью.

— человек ради воровства электроэнергии попытался сделать наброс на провода домового ввода. Случайно прикоснулся к проводам рукой и был смертельно поражен электротоком.

— отец с 14-летним сыном собрались похитить провода линии электропередачи. Поднявшись на опору мальчик прикоснулся к проводу и погиб.

      

8. Предупреждающие знаки по электробезопасности

Для предотвращения случайного проникновения в электроустановки, и тем самым предотвращения поражения электрическим током людей, существуют специальные предупреждающие знаки и плакаты. Они вывешиваются или наносятся на опоры воздушных линий электропередачи любого напряжения, двери различных электрощитов, в которых находится электрооборудование, на ограждениях и заборах, огораживающих электроустановки. Наличие таких знаков подразумевает запрет проникновения со стороны населения в электроустановки или подъем на опору линий электропередачи.

Знаки предупреждают человека об опасности поражения электрическим током. Пренебрегать ими, а тем более снимать и срывать их — недопустимо.

  

9. Вывод

Ребята, не огорчайте родителей своими необдуманными действиями! Остановите, предостерегите товарища от опасной шалости вблизи энергообъектов! Этим вы спасете ему жизнь!

При обнаружении обрыва проводов, искрения, повреждения опор, изоляторов, незакрытых или повреждённых дверей трансформаторных подстанций или электрических щитов, обнаружении сорванных знаков и плакатов по электробезопасности во избежание несчастных случаев необходимо незамедлительно сообщить взрослым и в РЭС.

 

Порой кажется, что беда может произойти с кем угодно, только не с нами. Это обманчивое впечатление!

Будьте осторожны ребята! Берегите свою жизнь и жизнь своих друзей!

Электрический ток действие на человека

    Действие электрического тока на организм человека зависит от внешних условий (среды), состояния и особенностей организма. Наибольшую опасность представляет общее поражение электрическим током, так называемый электрический удар. В этом случае поражаются центральная нервная система и сердце человек теряет сознание, у него частично или полностью прекращается дыхание, нарушается сердечная деятельность. Местные поражения электрическим током вызывают ожоги, являющиеся результатом теплового действия электрической дуги. [c.29]
    Когда человек, вдыхая пары углеводородов (или подобных им соединений), заполняет ими свои легкие, часть молекул этих веществ переходит в кровь и с ней разносится по различным тканям тела. Легче всего эти молекулы проникают в такие ткани, которые состоят из молекул, близких по своим электрическим свойствам к углеводородам. Это в первую очередь относится к мие-линовым оболочкам. Поэтому молекулы углеводородов накапливаются в них. Но когда их содержание достигает определенного предела, нерв перестает действовать — в нем происходит нечто вроде короткого замыкания. И мозг больше не получает по нервам сигналов — в частности сигналов боли. [c.54]

    Действие электрического тока на организм человека [c.150]

    Пожары класса А преобладают на стадии строительства АЭС, а пожары класса С — с момента начала эксплуатации. Большая часть пожаров, происходивших во время эксплуатации, возникла из-за неисправности электрического оборудования. Остается все еще много случаев пожаров класса В, являющихся результатом неправильных действий человека. [c.15]

    Большое значение имеет продолжительность нахождения пострадавшего под действием тока очень важно быстро освободить пострадавшего от воздействия электрического тока. На исход поражения электрическим током влияет также и путь прохождения его через тело человека. Наиболее опасно прохождение тока через жизненно важные органы — сердце и легкие. Основными мерами защиты человека от поражения электрическим током является  [c.419]

    Следует всегда помнить, что действие электрического тока на человеческий организм зависит от многих факторов. Большое значение при этом имеет частота тока, время прохождения его через тело человека, величина участка пораженного тела, а также состояние организма человека. В настоящее время установлено, что прохождение электрического тока силой более 100 мА через тело человека, как правило, приводит к смертельному исходу. Ток силой 50—100 мА вызывает потерю сознания, а менее 50 мА — сокращение мышц, так что иногда пострадавший не в состоянии разжать руки и освободиться от токонесущих поверхностей самостоятельно. [c.9]

    Если к поврежденному аппарату подходит человек (см. рис. 14.2), то его ноги находятся под разными потенциалами, вследствие чего через тело человека проходит электрический ток. Человек в этом случае находится под действием напряже- [c.467]

    Освобождение человека от действия электрического тока [c.107]

    Опасность электрического тока усугубляется тем, что во многих случаях его действие является неожиданным он может оказаться не только на токоведущих частях, но и там, где его не должно быть. Действие тока на организм человека нередко заканчивается смертельным исходом. [c.418]

    Иногда пострадавшего от электрического удара закапывают в землю. Объясняя это необходимостью удаления с тела человека якобы накопившихся электрических зарядов. Этот довод совершенно неверен после освобождения человека от действия электрического тока на теле не может остаться никаких зарядов. Ссылки на случаи, когда закопанный в землю человек приходил в себя, совершенно неосновательны с уверенностью можно утверждать, что в таких случаях пострадавший скорее и легче пришел бы в себя, если бы его не закапывали в землю. [c.232]

    Опасность электрического тока усугубляется тем, что во многих случаях его действие является неожиданным, он может оказаться не только на токоведущих частях, но и там, где его не должно быть. Действие тока на организм человека очень сильно и нередко заканчивается смертельным исходом. Вследствие этого обращение с электрическим током требует знания его свойств, правильного применения, особого внимания и осторожности. [c.273]

    При электрическом ударе ток проходит также через нервные волокна, которые очень к нему чувствительны. Это вызывает сокращение мышц тела, в первую очередь тех, которые непосредственно соприкоснулись с источником тока, и может случиться так, что рука пострадавшего обхватит источник тока, например провод. Считается, что уже при силе тока 0,02—0,025 А пострадавший не может самостоятельно оторвать руку от источника тока. Выше уже указывалось, что чем больше время действия тока на кожные покровы, тем быстрее растет его сила и, следовательно, увеличивается опасность исхода электрического удара, поэтому очень важно, чтобы товарищи пострадавшего как можно скорее помогли ему оторваться от источника тока. (см. стр. 230), Редко, но бывает и так, что в результате резкого сокращения мышц попавший под ток человек с силой отбрасывается от источника тока, в этом случае он может получить травму от удара о соседние предметы. [c.222]

    Принцип действия заземления довольно прост. Если на какое-то металлическое оборудование, изолированное от земли, попадает ток и человек, стоя на земле или на токопроводящем полу, прикоснется к этому оборудованию, то он окажется под напряжением относительно земли и через его тело пройдет ток. Если же это оборудование будет надежно через заземление соединено с землей, то согласно правилу Кирхгофа о разветвленных электрических цепях ток пойдет через две цепи — через заземление и через тело человека, причем сила тока в [c.224]

    Вредное действие пыли определяется различными ее свой-сгвами. Чем концентрация пыли больше, тем сильнее действие, которое она оказывает на человека, поэтому для пыли установлены предельно допустимые концентрации. Большое значение имеет дисперсность пыли видимая пыль оседает главным образом в верхних дыхательных путях, в полости рта, в носоглотке и удаляется нрн кашле, чихании, с мокротой микроскопическая и ультрамикроскопическая пыль при вдыхании попадает в альвеолы легких и действует иа легочную ткань, нарушая ее основную фуикцию — усвоение кислорода и выделение диоксида углерода. Большое значение имеет форма частиц пыли пылинки с острыми гранями или игольчатой формы, например асбеста, стекловолокна, вызывают более сильное действие, чем волокнистые мягкие пыли. Электрозаряжепность пыли влияет на устойчивость аэрозоля частицы, несущие электрический заряд, I 2—8 раз больше задерживаются в дыхательном тракте. [c.46]

    Серебро — элемент, известный еще с древних времен,— всегда играло большую роль в жизни человека. Высокая химическая устойчивость, ценные физические свойства и красивый внешний вид сделали серебро незаменимым материалом для изготовления разменной монеты, посуды и украшений. Сплавы серебра применяются в различных областях техники в качестве катализаторов, для электрических контактов, как припои. Бактерицидное действие серебра широко используется в санитарии и медицине. Способность некоторых соединений серебра легко восстанавливаться при освещении и давать на пластинке скрытое изображение является основой фотографии. [c.5]

    Если сила тока /ч превысит длительно допустимое значение, то возникает реальная угроза тяжелого поражения током. Быстродействующая надежная релейная схема защитного отключения может предотвратить такое поражение, так как автоматически разрывает электрическую цепь и тем самым освобождает человека от действия электрического тока в течение безопасного промежутка времени. [c.56]

    Неблагоприятное действие на рабочих, находящихся в зоне электросварочных работ, оказывает излучение электрической дуги. Ультрафиолетовые н тепловые инфракрасные лучи, воздействуя на незащищенные глаза человека, вызывают отеки роговицы глаз, временное ухудшение зрения. При этом ощущается боль в глазах, глаза начинают краснеть и слезиться. Поэтому лицам с незащищенными глазами необходимо находиться на расстоянии не менее 10 м от сварочной дуги. Электросварщики и другие рабочие, вынужденные по роду работы находиться в зоне действия электрической дуги, должны прн- [c.90]

    Нельзя класть пострадавшего на сырую или промерзлую землю, на каменный, бетонный или металлический пол. При нарушении дыхания и кровообращения человек быстро теряет тепло, нарушаются процессы терморегуляции. Поэтому пострадавшего необходимо уложить на какую-либо подстилку, согреть, накрыть его имеющейся под руками одеждой. Следует помнить о вредном предрассудке, что, якобы, для отведения электрического заряда пострадавшего нужно закапывать в землю, и ни в коем случае не допускать таких действий. [c.122]

    Действие электрического тока на организм человека может вызывать поражение. двух типов электрический у.дар и электрический ожог. Поражения током происходят в основном в результате небрежности и неосторожности работающих. Причинами несчастных случаев могут явиться работа с неисправными электроприборами, прикосновение к металлическим предметам и корпусам приборов, случайно оказавшихся под током, контакт с находящимся под током плохо изолированным или совсем не изолированным прово.цом. [c.23]

    Первая помощь при поражении электрическим током. При поражении человека электрическим током прежде всего следует освободить пострадавшего от действия тока, что может быть достигнуто в зависимости от условий следующими путями  [c.124]

    Изучение химии атомов Н, С, N. О, Р, 3, Ре, Со, I и других привело к убеждению, что мертвые в свободном состоянии атомы на одной только основе присущих им свойств способны при воздействии света и электрических разрядов породить весьма сложные соединения, а затем в процессе эволюции и сгустки живого и мыслящего вещества. За последние годы успехи биохимии были столь многообещающими, что можно уже с уверенностью говорить о близкой эре освоения другой мечты алхимиков, о так называемом жизненном эликсире , т. е. о решающем химическом вмешательстве человека в самые интимные стороны своего собственного существования. Это убеждение влечет за собой необходимость особенно тонкого и глубокого понимания природы электронных оболочек атомов и притом не только свободных, но и атомов, измененных под действием других атомов в молекулах, в кристаллах или в растворах атомов, подверженных внешним силовым полям, воздействиям фотонов, электронных ударов, соударений друг с другом. [c.5]

    Действие электрического тока на организм человека может вызывать поражения двух типов электрический удар и электрический [c.284]

    Постоянный ток напряжением до 500 в действует на организм человека слабее, чем переменный. Частота переменного тока существенно влияет на исход поражения. Ток частотой от 40 до fiO гц наиболее опасен, токн высокой частоты (выше 200 000 гц) с точки зрения возможности электрического удара безопасны. [c.134]

    В случае накопления заряда определенной величины может произойти электрический разряд, искра кото poro способна вызвать воспламенение горючей смеси. Кроме того, статическое электричество действует на организм человека, иногда нарушает технологические процессы, способствует коррозии металлов. Разряды статического электричества, накапливающегося на поверхности человеческого тела и на одежде, совершенно им не ощутимые, могут пробить элементы транзисторных устройств. В электронно-вычислительных машинах, регулирующих технологический процесс, это может привести к нарушению их действия, неполадкам в технологическом режиме и даже к авариям. [c.45]

    Для усиления защитного действия основных изолирующих средств применяют дополнительные изолирующие защитШ)1е средства, которые обладают недостаточной электрической прочностью и ПОЭТОМ пе могут самостоятельно защитить человека от поражения током. К дополнительным изолирующим защитным средствам относятся в электрических установках напряженном до 1000 В — диэлектрические галоши, коврики и изолирующие подставки в электрических установках папряжепием выше 1000 В—диэлектрические перчатки, боты, коврики и изолирующие подставки. [c.166]

    Физиологическое действие статического электричества на организм человека зависит от величины освобождающейся прн разряде электрической энергии (рис. 13.3). Искровой разряд статического электричества человек ощущает как укол, толчок или судороги. Уколы и толчки не опасны для жизни, так как сила тока в эти.х случаях ничтожно мала, однако под воздей- TBnev таких зарядов статического электричества возможны рефлекторные движения, приводящие к падению с высоты, попаданию в опасную зону машин и др. [c.171]

    Принцип действия блокировок с использованием фотоэлемента основан на том, что лучи от источника света направляются через опасную зону в приемник световых лучей фотоэлемента, преобразующего свет в электрический ток, который пройдя через усилитель и контрольное реле, замыкает цепь пускового электромагнита. При попадании человека в опасную зону свет перестает поступать в фотоэлемент, электрическая цепь размыкается, и привод машины отключается. [c.104]

    Действие электрического тока на организм человека очень сложно, оно может быть тепловым (ожог), механическим (разрыв тканей, повреждение костей), химическим (электролиз), биологическим, (нарушение биотоков, свойственных живой материи, с которыми связана ее жизнеопособность). [c.18]

    Кафедрой выполнен ряд работ по борьбе с пылью, совершенствованию схем и способов проветривания калийных рудников Прикарпатья. Изучен минералогический состав пыли, ее дисперсность, вредное действие на организм человека, электрический заряд воздухопылевых потоков и др. Предложен и внедрен комплекс технических и организационных мероприятий по борьбе с пылью в рудниках и на поверхностных технологических комплексах. По рекомендации кафедры в 1971 г. на калийной шахте им. 50-летия Октября в г. Калуш Ивано-Фран-ковской области пройден новый вентиляционный ствол № 5, что обеспечивает производительность шахты 2 млн. т руды в год и сокращает время проветривания добычных камер после взрывов на 0,5 часа. [c.83]

    После освобождения человека от действия электрического тока необходимо быстро определить, в зависимости от состояния пострадавшего, меры оказания первой помощи. Если пострадавший дышит и находится в сознании, то его следует улож1Ить в удобное положение, застегнуть на нем одежду и обязательно накрыть. До прихода врача пострадавшему необходимо обеспечить полный покой и доступ чистого свежего воздуха, неире- [c.110]

    Первые исследования поляризации горных пород в естественных условиях принадлежат М. П. Воларовичу, Э. И. Пархоменко. В последующих исследованиях А. А. Воробьева, О. Л. Кузнецова и авторов установлена широкая распространенность этого явления в горных породах под действием горного давления, температуры, электрического и магнитного полей, которые возникают в связи с /1риродными явлениями и инженерной деятельностью человека. Исходя из этих представлений, можно сделать вывод, что поляризация продуктивных пластов во времени изменяется [36]. [c.134]

    Химические источники электрического тока. Различные виды энергии, необходимые человеку, часто получают из химической энергии, освобождающейся в результате реакций. Превращение химической энергии в теплоту происходит наиболее просто. Оно может быть осуществлено простым сжиганием различных вешестч на воздухе. Значительно сложнее химическую энергию превращать в электрическую . На тепловых электростанциях химическая энергия, содержащаяся в угле или нефти, путем сжигания последних превращается в тепловую, которая при помощи тепловых двигателей превращается в электрическую. Принципиально в гальванически,ч элементах химическая энергия может превращаться в электрическую с коэффициентом полезного действия (сокращенно к, п. д.), равным 100%. На практике к. п. д., конечно, ниже, но все же достигает 90%. На тепловых электростанциях значения к. п, д. составляют око.ю 35%. [c.245]

    Если пострадавший продолжает соприкасаться с токоведущими частями, пеобхвдимо прежде всего быстро освободить его от действия электрического тока. При этом следует иметь в виду, что прикасаться к человеку, находящемуся под током, без применения надлежащих мер предосторожности опасно для жизни оказывающего помощь. Поэтому первым действием оказывающего помощь должно быть быстрое отключение той части установки, которой касается пострадавший. [c.438]

    Какие химические процессы лежат в основе мышления и создают поток сознания в мозге человека Поступление импульсов в мозг оказывает большое влияние на сигналы, идущие на периферию по моторным нейронам. Известно также, что мозг обладает собственными эндогенными электрическими ритмами, которые не зависят от импульсов, поступающих по сенсорным нейронам. У примитивных беспозвоночных источником таких ритмов служат особые нейроны — водители ритма (пейсмейкеры). Эти нейроны спонтанно возбуждаются с постоянными интервалами. По-видимому, в их клеточных мембранах происходят последовательные циклические изменения ионной проницаемости, достаточные для возникновения потенциала действия. Примеры работы трех типов нейронов — водителей ритма у моллюсков [130] приведены на рис. 16-12. Вполне вероятно, что аналогичный феномен лежит в основе работы мозга человека. Вероятно, сознательная мысль возникает при сочетании ритмов от эндогенных водителей ритма с импульсацией, поступающей от сенсорных нейронов. Возвращаясь к примитивным организмам, любопытно сравнить спонтанный ритм нейронов—водителей ритма с периодическим выбросом сАМР клетками 01с1уо51еШит (гл. 6. разд. 5). Может быть, эти два феномена по существу имеют много общего. [c.350]

    При прикосновении к токоведущйм проводам и деталям вйг никает электрический удар, который представляет большу опасность для человека. При поражении током необходимо ка можно скорее освободить пострадавшего от действия тока, сд( лать искусственное дыхание и вызвать врача. [c.56]

    Нерв по суш,еству представляет собой неметаллический проводник — трубку, заполненную разбавленным солевым раствором (электролитом). Важным следствием этого является высокое электрическое сопротивление нерва, так что очень короткий его отрезок соответствует очень длинному проводнику из металла. Распространяясь вдоль проводника, электрический импульс теряет свою первоначальную форму (как бы размазывается ) нечто подобное происходит, когда человек кричит что-то в один конец длинной трубы, а вместо слов на другом конце можно услышать только нечленораздельные звуки, вроде рычания или гудения. Для предотвращения этого явления в телефонных или телеграфных линиях устанавливают повторители , или ретрансляторы. Что же касается нервов, то их природа обеспечила специальными устройствами, так называемыми перехватами Ранвье, которые служат для тех же целей В силу своего технического устройства (вытянутая трубка заполненная солевым раствором) и действия ретрансли рующих перехватов одиночное нервное волокно или про водит данный импульс, или не проводит его. Иначе говоря нерв работает по принципу все или ничего , а не по прин ципу более или менее . Это можно продемонстрировать непосредственно измеряя сигналы, проходящие по нерву При таком измерении сигнал имеет вид короткого элект рического импульса, называемый спайк-потенциалом (пик потенциалом) из-за его формы на экране осциллографа Продолжительность его несколько меньше секунды После прохождения импульса нерв должен отдохнуть в течение определенного промежутка времени, прежде чем он сможет пропустить другой импульс, или спайк. Этот рефрактерный период занимает около Уго секунды, так что одиночное нервное волокно может пропускать не более 20 импульсов в секунду..  [c.110]

    Последствия поражения электрическим током зависят от силы и частоты тока, продолжительности его воздействия и от индивидуальных особенностей организма. Переменвый ток (50 гц) оказывает более сильное действие, чем постоянный. Безопасной для человека считается сила переменного тока 10 ма и сила постоянного тока [c.262]

    При нажатии с определенным усилием на трос или штангу человек отключает электродвигатель привода машины от источника тока. Для торможения и остановки деталей привода, продолжающих вращаться по инерции, используют так называемые электромеханические и электродинамические способы торможения. При электродинамическом торможении после воздействия на тросс или штангу отключается электродвигатель привода машины, одновременно включается электромагнит колодочного тормоза, далее под действием груза и системы рычагов колодки тормоза обжимают муфту и останавливают продолжающий вращение по инерции приводной вал машины. Одновременно с отключением электродвигателя привода производится переключение электрической цепи и создается электродинамический момент, вращающий якорь электродвигателя в обратном направлении. Качество работы механизма аварийной остановки валковых машин определяется длиной дуг поворота валков после отключения электродвигателя при незагруженных валках. Длина дуги поворота валков после отключения двигателя не должна превышать 4 [c.167]

    Электрофорез представляет собой метод разделения смеси вешеств под действием электрического тока. При этом в электрическом поле перемещаются заряженные молекулы, а растворитель остается неподвижным. Электрофорез применяется главным образом в области биополимеров — белков, глико- и липопроте-инов, нуклеопротеинов, нуклеиновых кислот, среди которых первыми с помошьро этого метода были разделены белки плазмы крови человека. [c.498]

---

Особенности воздействия электрического тока на организм человека реферат по безопасности жизнедеятельности

Особенности воздействия электрического тока на организм человека. Факторы, влияющие на тяжесть поражения электрическим током. Виды поражения электрическим током. Сопротивление тела человека. Электрические установки представляют большую потенциальную опасность для человека, так как в процессе эксплуатации не исключены случаи прикосновения к частям находящимся под напряжением. Особенностью поражения электрическим током является: отсутствие внешних признаков грозящей опасности, которые человек мог бы заблаговременно обнаружить: увидеть, услышать, обонять и т. п. В большинстве случаев человек включается в электрическую сеть либо руками (путь тока «рука-рука»), либо рукой и ногами (путь тока «рука—ноги»). Проходящий при этом ток приводит к серьезным повреждениям центральной нервной системы и таких жизненно важных органов, как сердце и легкие. тяжесть исхода электротравм. Временная потеря трудоспособности при электротравмах, как правило, продолжительна. Так, при поражении в сетях напряжением 220/380 В она составляет в среднем 30 дней. В целом на электротравмы приходится 12—16 % всех случаев производственного травматизма со смертельным исходом. токи промышленной частоты 10—25 мА способны вызвать интенсивные судороги мышц, в результате наступает неотпускающий эффект, т. е. «приковывание» человека к токоведущим частям, при котором пострадавший самостоятельно не может освободиться от воздействия электрического тока. Длительное же протекание такого тока может привести к тяжелым последствиям. воздействие тока на человека вызывает резкую реакцию отдергивания, а в ряде случаев и потерю сознания. При работе на высоте это может привести к падению человека. В результате возникает опасность механического травмирования, причиной которого является воздействие тока. специфическая опасность поражения электрическим током заключается в том, что токоведущие части электроустановок, оказавшиеся под напряжением в результате повреждения изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждали бы человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека. Воздействия тока на организм человека Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него тепловое, химическое, механическое и биологическое воздействие. Тепловое воздействие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве тканей и биологических сред, что вызывает в них функциональные расстройства. Химическое воздействие выражается в разложении органической жидкости, крови и проявляется в изменении их физико-химического состава; механическое приводит к разрыву мышечных тканей; биологическое заключается в способности тока раздражать и возбуждать живые ткани организма. Любое из перечисленных воздействий тока может привести к травме. Травму, вызванную воздействием электрического тока или электрической дуги, называют электротравмой (ГОСТ 12.1.009—76). Виды поражения электрическим током На практике электротравмы условно разделяют на местные и общие. Местные электротравмы вызывают местное повреждение организма — электрический ожог, электрический знак, металлизацию кожи частицами расплавившегося под действием электрической дуги металла, механические повреждения, вызванные непроизвольными сокращениями мышц под действием тока, и электроофтальмию (воспаление наружных оболочек глаз под воздействием электрической дуги). Общие электротравмы, чаще называемые электрическим ударом, вызывают нарушение нормальной деятельности наиболее жизненно важных органов и систем организма или приводят к поражению всего организма. Факторы, влияющие на тяжесть поражения электрическим током К данным факторам относятся: сила, длительность воздействия тока, его род (постоянный, переменный), пути прохождения, а также факторы окружающей среды и др. Сила тока и длительность воздействия. Увеличение силы тока приводит к качественным изменениям воздействия его на организм человека. С увеличением силы тока четко проявляются три качественно отличные ответные — реакции организма: ощущение, судорожное сокращение мышц (неотпускание для переменного и болевой эффект для постоянного тока) и фибрилляция сердца. Электрические токи, вызывающие соответствующую ответную реакцию организма человека, получили названия ощутимых, неотпускающих и фибрилляционных, а их минимальные значения принято называть пороговыми. Экспериментальные исследования показали, что человек ощущает воздействие переменного тока промышленной частоты силой 0,6—1,5 мА и постоянного тока силой 5— 7 мА. Эти токи не представляют серьезной опасности для организма человека, а так как при их воздействии возможно самостоятельное освобождение человека, то допустимо их длительное протекание через тело человека. В тех случаях, когда поражающее действие переменного тока становится настолько сильным, что человек не в состоянии освободиться от контакта, возникает возможность длительного протекания тока через тело человека. Такие токи получили название неотпускающих, длительное воздействие их может привести к затруднению и нарушению дыхания. Численные значения силы неотпускающего тока не одинаковы для различных людей и находятся в пределах от 6 до 20 мА. Воздействие постоянного тока не приводит к неотпускающему эффекту, а вызывает сильные болевые ощущения, которые у различных людей наступают при силе тока 15—80 мА. При протекании тока в несколько десятых долей ампера возникает опасность нарушения работы сердца. Может возникнуть фибрилляция сердца, т. е. беспорядочные, некоординированные сокращения волокон сердечной мышцы. При этом сердце не в состоянии осуществлять кровообращение. Фибрилляция длится, как правило, несколько минут, после чего следует полная остановка сердца. Процесс фибрилляции сердца необратим, и ток, вызвавший его, является смертельным. Как показывают экспериментальные исследования, проводимые на животных, пороговые фибрилляционные токи зависят от массы организма, длительности протекания тока и его пути. Путь тока. Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказываются сердце, грудная клетка, головной и спинной мозг. В практике обслуживания электроустановок ток, протекающий через тело человека, попавшего под напряжение, идет, как правило, по пути «рука—рука» или «рука—ноги». Однако он может протекать и по другим путям, например, «голова—ноги», «спина—руки», «нога—нога» и др. Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие органы человека попадут под воздействие тока, а также от силы тока, проходящего непосредственно через сердце. Так, при протекании тока по пути «нога—нога» через сердце проходит 0,4 % общего тока, а по пути «рука—рука» — 3,3 %. Сила неотпускающего тока по пути «рука-рука» приблизительно в 2 раза меньше, чем по пути «правая рука—ноги».

Опасность действия электрического тока на организм человека

 ОПАСНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Тело человека является проводником электрического тока. Электрический ток имеет существенные особенности, отличающие его от других вредных и опасных производственных факторов.

Первая особенность электрического тока в том, что он не обладает цветом, запахом, звуком, а поэтому человек не может с помощью собственных органов чувств определить наличие электрического тока.

Вторая особенность электрического тока в том, что получить электротравму можно без непосредственного контакта с токоведущими частями (например, при перемещении по земле (токопроводящему полу) вблизи поврежденной электроустановки, электроприемника (в случае замыкания на землю, пол), а также через электрическую дугу, разряд молнии

Третья особенность электрического тока в том, что проходя через тело человека, электрический ток оказывает свое действие не только в местах контактов и на пути прохождения через организм, но и вызывает рефлекторное воздействие, нарушая нормальную деятельность отдельных органов и систем организма человека (нервной, сердечно-сосудиетой, органов дыхания и др.)

Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает биологическое, электрохимическое, тепловое и механическое действие.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей и органов. Вследствие этого наблюдаются судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, отрывным переломам к вывихам конечностей, спазму голосовых связок.

Электролитическое действие тока проявляется в электролизе (разложении) жидкостей, в том числе крови, а также существенно изменяет функциональное состояние клеток.

Тепловое действие приводит к ожогам кожного покрова, а также гибели подлежащих тканей, вплоть до обугливания.

Механическое действие тока проявляется в расслоении тканей и даже отрывах частей тела.

Характерные виды местных электротравм — электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Наиболее распространенные электротравмы — электрические ожоги. По глубине поражения все ожоги делятся на четыре степени:

— первая — покраснение и отек кожи;

— вторая — водяные пузыри;

— третья — омертвление поверхностных и глубоких слоев кожи;

— четвертая — обугливание кожи, поражение мышц, сухожилий и костей.

Металлизация кожи — проникновение в ее частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги.

Электроофтальмия  — воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей. Происходит чаще всего при проведении электросварочных работ.

Механические повреждения возникают в результате резких, непроизвольных, судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. При этом возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей.

Электрический удар — это возбуждение тканей организм проходящим через него электрическим током, сопровождающееся сокращением мышц.

Многообразие действия электрического тока на организм приводит к различным электротравмам. Условно все электротравмы можно разделить на местные и общие.

К местным электротравмам относятся местные повреждения организма или ярко выраженные местные нарушения целостности тканей тела, в том числе костных тканей, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги.

К наиболее характерным местным травмам относятся электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.

Электрический ожог (покровный) возникает, как правило, в электроустановках до 1000 В. При более высоком напряжении возникает электрическая дуга или искра, что вызывает дуговой электрический ожог.

Токовый ожог участка тела является следствием преобразования энергии электрического тока, проходящего через этот участок, в тепловую. Этот ожог определяется величиной тока, временем его прохождения и сопротивлением участка тела, подвергшегося воздействию тока. Максимальное количество теплоты выделяется в месте контакта проводника с кожей. Поэтому в основном токовый ожог является ожогом кожи. Однако токовым ожогом могут быть повреждены и подкожные ткани. При токах высокой частоты наиболее подвержены токовым ожогам внутренние органы.

Электрическая дуга вызывает обширные ожоги тела человека. При этом поражение носит тяжелый характер и нередко оканчивается смертью пострадавшего.

Электрические знаки воздействия тока представляют собой резко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности тела человека. Обычно они имеют круглую или овальную форму и размеры 1—5 мм с углублением в центре. Пораженный участок кожи затвердевает подобно мозоли. Происходит омертвение верхнего слоя кожи. Поверхность знака сухая, не воспаленная. Электрические знаки безболезненны. С течением времени верхний слой кожи сходит и пораженное место приобретает первоначальный цвет, эластичность и чувствительность.

Металлизация кожи — проникновение в верхние слои кожи частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Такие случаи происходят при коротких замыканиях, отключения рубильников под нагрузкой. При этом брызги расплавившегося металла под действием возникших динамических сил и теплового потока разлетаются во все стороны с большой скоростью. Так как расплавившиеся частицы имеют высокую температуру, но небольшой запас теплоты, то они не способны прожечь одежду и поражают обычно открытые части тела — лицо, руки.

Пораженный участок кожи имеет шероховатую поверхность. Пострадавший ощущает на пораженном участке боль от ожогов и испытывает напряжения кожи от присутствия в ней инородного тела. Особенно опасно поражение расплавленным металлом глаз. Поэтому такие работы, как снятие и замена предохранителей, должны проводиться в защитных очках.

При постоянном токе металлизация кожи возможна и в результате электролиза, который возникает при плотном и относительно длительном контакте с токоведущей частью, находящейся под напряжением. В этом случае частички металла заносятся в кожу электрическим током, который одновременно разлагает органическую жидкость в тканях, образует в ней основные и кислотные ионы.

Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани. Могут иметь место также вывихи суставов, и даже переломы костей. Механические повреждения, вызванные судорожным сокращением мышц, происходят в основном в установках до 1000 В при длительном нахождении человека под напряжением.

Электроофтальмия возникает в результате воздействия потока ультрафиолетовых лучей (электрической дуги) на оболочку глаз, в результате чего их наружная оболочка воспаляется. Электроофтальмия развивается через 4-8 часов после облучения. При этом имеют место покраснение и воспаление кожи лица и слизистых оболочек век, слезотечение, гнойные выделения из глаз, спазмы век и частичная потеря зрения. Пострадавший испытывает головную боль и резкую боль в глазах, усиливающуюся на свету. В тяжелых случаях нарушается прозрачность роговой оболочки. Предупреждение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением защитных очков или щитков с обычным стеклом.

Общие электротравмы возникают при возбуждении живых тканей организма протекающим через него электрическим током и проявляются в непроизвольном судорожном сокращении мышц тела. При этом под угрозой поражения оказывается весь организм из-за нарушения нормальной работы различных его органов и систем, в том числе сердца, легких, центральной нервной системы и пр. К общим электротравмам относят электрические удары.

Электрический удар — это возбуждение тканей организм проходящим через него электрическим током, сопровождающееся сокращением мышц.

В зависимости от исхода воздействия тока на организм человека электрические удары можно разделить на следующие пять степеней:

I — судорожное, едва ощутимое сокращение мышц;

II — судорожное сокращение мышц, сопровождающееся сильными болями, без потери сознания;

III — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца;

IV — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности и дыхания;

V — отсутствие дыхания и остановка деятельности сердца (клиническая смерть).

Электрический удар может не привести к смерти человека, но вызвать такие расстройства в организме, которые могут проявиться через несколько часов или дней (появление аритмии сердца, стенокардии, рассеянности, ослабление памяти и внимания).

Различают два основных этапа смерти: клиническую и биологическую.

Клиническая смерть (внезапная смерть) — кратковременное переходное состояние от жизни к смерти, наступающее с момента прекращения деятельности сердца и легких. У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки жизни: дыхание отсутствует, сердце не работает, болевые раздражения не вызывают реакции организма, зрачки глаз резко расширены и не реагируют на свет. Однако в этот период жизнь в организме еще полностью не угасла, т.е. ткани и клетки не сразу подвергаются распаду, и сохраняют жизнеспособность. Первыми начинают погибать очень чувствительные к кислородному голоданию клетки головного мозга. Через некоторое время (4-6 мин.) происходит множественный распад клеток головного мозга, что приводит к необратимым разрушениям и практически исключает возможность оживления организма. Однако если до окончания этого периода пострадавшему будет оказана первая медицинская помощь, то развитие смерти можно приостановить и сохранить жизнь человека.

Биологическая смерть — необратимое явление, которое характеризуется прекращением биологических процессов в клетках и тканях организма и распадом белковых структур. Биологическая смерть наступает по истечении клинической смерти (7-8 мин.).

Причинами смерти от электрического тока могут быть: прекращение работы сердца, остановка дыхания и электрический шок.

Воздействие тока на мышцу сердца может быть прямым, когда ток проходит непосредственно через область сердца, и рефлекторным, то есть через центральную нервную систему. В обоих случаях может произойти остановка сердца или возникнет его фибрилляция. Фибрилляция сердца — хаотическое разновременное сокращение волокон сердечной мышцы, при котором сердце не в состоянии гнать кровь по сосудам. Токи меньше 50 мА и больше 5 А частотой 50 Гц фибрилляции сердца, как правило, не вызывают.

Прекращение дыхания обычно происходит в результате непосредственного воздействия тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания.

Электрический шок — своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на чрезмерное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. При шоке непосредственно после воздействия электрического тока у пострадавшего наступает кратковременная фаза возбуждения, когда он остро реагирует на возникшие боли, у него повышается кровяное давление. Вслед за этим наступает фаза торможения и истощение нервной системы, когда резко снижается кровяное давление, падает и учащается пульс, ослабевает дыхание, возникает депрессия. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить или гибель человека или выздоровление, как результат активного лечебного вмешательства.

Исход воздействия тока на организм человека зависит от значения и длительности прохождение тока через его тело, рода и частоты тока, индивидуальных свойств человека, его психофизиологического состояния, сопротивления тела человека, напряжения и других факторов.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СТЕПЕНЬ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Тяжесть поражения электрическим током зависит от ряда факторов: величины силы, вида (рода) и частоты электрического тока, длительности его воздействия и пути прохождения через человека, условий окружающей среды, электрического сопротивления тела человека и его индивидуальных свойств.

Сила тока

Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия:

— пороговый ощутимый ток — наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения. Человек начинает ощущать ток малого значения (0,6-1,5 мА при переменном токе с частотой 50 Гц и 5-7 мА при постоянном токе) -происходит легкое дрожание рук;

— пороговый неотпускающий ток — наименьшее значение силы электрического тока (10-15 мА при частоте 50 Гц и 50-80 мА при постоянном токе), при котором человек не в состоянии преодолеть судороги мышц и не может разжать руку, в которой зажат проводник, или нарушить контакт с токоведущей частью;

— пороговый фибрилляционный ток — наименьшее значение силы тока (от 100 мА до 5 А при частоте 50 Гц и от 300 мА до 5 А при постоянном токе), вызывающего при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца — хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, что может привести к его остановке

Принято считать, что электрический ток величиной 100 мА и выше является смертельным.

Вид тока

Предельно допустимое значение постоянного тока в 3-4 раза выше допустимого значения переменного, но только при напряжении не выше 260-300 В. При больших величинах напряжения постоянный ток более опасен для человека вследствие его электролитического действия; он также воздействует на сердечную деятельность человека.

Частота электрического тока

Принятая в энергетике частота электрического тока (50 Гц) представляет большую опасность возникновения судорог и фибрилляции желудочков сердца. Фибрилляция не является мускульной реакцией, она вызывается повторяющейся стимуляцией с максимальной чувствительностью при частоте 10 Гц. Кроме того, на производстве используется электрический ток других (не 50 Гц) частот. Опасность действия тока снижается с увеличением частоты, но это не значит, что ток частотой 500 Гц менее опасен, чем 50 Гц.

Продолжительность действия тока

Тяжесть поражения зависит от продолжительности действия электрического тока. Время прохождения электрического тока имеет решающее значение для определения степени поражения.

При длительном действии электрического тока снижается сопротивление кожи (из-за потовыделения) в местах контактов и внутренних органов вследствие электротехнических процессов, повышается вероятность прохождения тока в особенно опасный период сердечного цикла (фаза Т расслабления сердечной мышцы). Человек может выдержать смертельно опасный переменный ток 100 мА, если продолжительность действия тока не превысит 0,5 с.

Путь электрического тока через тело человека

Важнейшим условием поражения человека электрическим током является путь этого тока. Если на пути тока оказываются жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг), то опасность смертельного поражения очень велика. Если же ток проходит иными путями, то воздействие его на жизненно важные органы может быть лишь рефлекторным. При этом опасность смертельного поражения хотя и сохраняется, но вероятность ее резко снижается.

Возможных путей прохождения тока в теле человека неисчислимое количество. Однако характерными можно считать следующие:

рука — рука;

рука — нога;

нога — нога;

голова — рука;

голова — нога.

Наиболее опасными являются петли «голова — рука» и «голова — нога», когда ток может проходить не только через сердце, но и через головной и спинной мозг.

Сопротивление тела человека

Электропроводность различных тканей организма неодинакова. Наибольшую электропроводность имеют спинномозговая жидкость, сыворотка крови и лимфа, затем — цельная кровь и мышечная ткань. Плохо проводят электрический ток внутренние органы, имеющие плотную белковую основу, вещество мозга и жировая ткань. Наибольшим сопротивлением обладает кожа и, главным образом, ее верхний слой (эпидермис).

Сопротивление тела человека зависит от пола возраста людей: у женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин, у детей меньше, чем у взрослых. Это объясняется толщиной и степенью огрубления верхнего слоя кожи.

Участки тела с наименьшим сопротивлением (т.е. более уязвимые):

— боковые поверхности шеи, виски;

— тыльная сторона ладони, поверхность ладони между большим и указательным пальцами;

— рука на участке выше кисти:

— плечо, спина;

— передняя часть ноги:

— акупунктурные точки, расположенные в разных местах тела.

Действие электрического тока на организм человека: особенности и различные факты

Электрический ток очень схож с потоком воды, только вместо ее молекул, движущихся вниз по реке, заряженные частицы движутся по проводнику.

Для того чтобы электрический ток протекал через тело, оно должно стать частью электрической цепи.

Постоянный и переменный ток

Степень поражающего действия электрического тока на организм человека будет зависеть от его вида.

Если ток протекает только в одном направлении, он называется постоянным (DC).

Если ток меняет направление, он называется переменным (AC). Переменный ток – лучший способ передачи электроэнергии на большие расстояния.

AC с тем же напряжением, что и DC, является более опасным и вызывает худшие последствия. Действие электрического тока на организм человека в этом случае может вызвать эффект «замораживание мышцы руки». То есть произойдет настолько сильное сокращение мышц (тетания), которое человек будет не в состоянии преодолеть.

Пути получения удара

Прямой контакт с электричеством произойдет, когда кто-то коснется токопроводящей части, например, неизолированного провода. В частных домах это возможно в редких случаях. Косвенный контакт возникает, когда происходит взаимодействие с какой-либо техникой или электроприбором, а из-за неисправности или нарушении правил хранения и эксплуатации корпус устройства может ударить током.

Интересный факт: почему птицы никогда не подвергаются электрическому удару от сидения на кабелях?

Это потому, что между пернатой и кабелем электропередач не возникает разницы напряжений. Ведь земли она не касается, как и другого кабеля. Отсюда совпадает напряжение птицы и кабеля. Но если вдруг крыло птицы коснется, допустим, металлической обмотки на столбе, удар тока не заставит себя ждать.

Сила удара и его последствия

Рассмотрим действие электрического тока на организм человека кратко:

Электрический ток	Эффект
Ниже 1 мА	Не воспринимается
1 мА	Вызывает покалывание
5 мА	Небольшой шок. Не больно. Человек легко отпустит источник тока. Непроизвольная реакция может привести к косвенным травмам
6-25 мА (женщины)	Болезненные потрясения. Потеря контроля мышц
9-30 мА (мужчины)	«Неотпускающий» ток. Человек может быть отброшен от источника питания. Сильная непроизвольная реакция может привести к недобровольным травмам
От 50 до 150 мА	Сильная боль. Остановка дыхания. Реакции мышц. Возможная смерть
1 до 4,3 А	Фибрилляция сердца. Повреждение нервных окончаний. Вероятная смерть
10 A	Сердечная остановка, сильные ожоги. Смерть наиболее вероятна

Когда ток протекает через тело, нервная система испытывает электрический шок. Интенсивность удара зависит главным образом от силы тока, его пути, проходящего через тело, и продолжительности контакта. В крайних случаях шок вызывает перебои в обычной работе сердца и легких, приводящие к бессознательному состоянию или смерти. Виды действия электрического тока на организм человека подразделяются в зависимости от того, какие осложнения ток нанес организму.

Электролиз

Тут все просто: удар током поспособствует изменению химического состава крови и других жидкостей в организме. Что в дальнейшем скажется на работе всех систем в целом. Если постоянный ток проходит через ткани тела в течение нескольких минут, начинается изъязвление. Такие язвы, хотя обычно не смертельны, могут быть болезненными и лечиться долго.

Ожоги

Термическое действие электрического тока на организм человека проявляется в виде ожогов. Когда электрический ток проходит через любое вещество, имеющее электрическое сопротивление, выделяется тепло. Количество тепла зависит от рассеиваемой мощности.

Электрические ожоги часто оказываются наиболее заметны вблизи участка входа тока в тело, хотя довольно часто возникают и внутренние ожоги, которые, если они не смертельны, могут вызывать долговременную и болезненную травму.

Мышечные судороги

Раздражая и возбуждая живые ткани, электрический разряд поступает к мышце, мышца противоестественно и судорожно начинает сжиматься. Происходят различные нарушения в работе организма. Так проявляется биологическое действие электрического тока на организм человека. Длительное непроизвольное сокращение мышц, вызванное внешним электрическим стимулом, несет за собой одно неблагоприятное последствие, когда человек, который держит электрический объект, не может его отпустить.

Остановка дыхания и сердца

Мускулы между ребрами (межреберные мышцы) должны многократно сокращаться и расслабляться, чтобы человек дышал. Таким образом, длительное сокращение этих мышц может препятствовать дыханию.

Сердце – это мускулистый орган, который должен постоянно сокращаться и расслабляться, чтобы выполнять свою функцию в качестве насоса для перекачки крови. Длительное сокращение сердечной мускулатуры будет препятствовать данному процессу и приведет к его остановке.

Фибрилляция желудочков

Желудочки – это камеры, ответственные за перекачку крови из сердца. При ударе током мускулатура желудочков будет претерпевать нерегулярные, несогласованные подергивания, в результате перестанет работать «насосная» функция в сердце. Этот фактор может оказаться фатальным, если не будет исправлен за очень короткий промежуток времени.

Фибрилляция желудочков может быть вызвана очень небольшими электрическими раздражителями. Достаточно тока 20 мкА, проходящего непосредственно через сердце. Именно по этой причине большинство смертей обусловлено возникновением фибрилляции желудочков.

Факторы естественной защиты

У тела есть собственное сопротивление действиям, оказываемым электрическим током на организм человека в виде кожи. Однако оно зависит от множества факторов: от части тела (более толстая или более тонкая кожа), влажности кожи и площади тела, на которую оказывается вредное воздействие. Сухая и влажная кожа имеют очень разные значения сопротивления, но не являются единственным аспектом, который следует учитывать при поражении электрическим током. Порезы и глубокие ссадины способствуют значительному снижению сопротивляемости. Конечно же, сопротивление кожи будет зависеть и от мощности поступаемого тока. Но все-таки существует немало случаев, когда из-за высокой сопротивляемости кожи человек, кроме неприятного удара током, не получал ни единой электротравмы. Действие электрического тока на организм человека не приносило никаких нежелательных последствий.

Как предотвратить поражение электрическим током

Предотвращение ударов электрическим током, особенно в обыденной жизни, является обязательным условием для безопасной жизни. Используется изоляция для любых токоведущих частей. Например, кабели представляют собой изолированные электрические провода, что позволяет их использование без риска каких-либо электрических ударов, а выключатели света, заключенные в коробки, предотвращают доступ к находящимся под напряжением деталям.

Существуют специальные низковольтные аппараты, которые обеспечивают дополнительную защиту от получения электрического удара.

УЗО (устройства защитного отключения) могут обеспечивать дополнительную электробезопасность. Действие электрического тока на организм человека в этом случае будет нулевым. Данное устройство в случае нежелательной утечки за несколько секунд отключит поврежденный участок электропроводки или неисправный электроприбор, чем не только спасет человека от получения тока, но и убережет от пожара.

Дифавтомат, помимо описанных выше возможностей, обладает защитой от перегрузок и короткого замыкания.

Важно убедиться, что любая электрическая работа, проводимая в доме, осуществляется квалифицированным специалистом-электриком, у которого есть технические знания и опыт, чтобы обеспечить безопасность работы.

Сила электричества в живых существах

Электрохимическая энергия производится в каждой клетке каждого живого организма. Нервная система животного или человека посылает свои сигналы посредством электрохимических реакций.

Практически каждый электрохимический процесс и его технологическое применение играют определенную роль в современной медицине.

В фильме о Франкенштейне используется специфическое действие электрического тока на организм человека. Сила электричества превращает мертвого мужчину в живого монстра. Хотя использование электричества в таком контексте все еще невозможно, электрохимические силы необходимы для того, чтобы наши тела функционировали. Понимание этих сил очень помогло развитию медицины.

Действие электрического тока: первые эксперименты

С 1730 года, после опытов Стивена Грея по передаче электрического тока на расстояние, в течение следующих пятидесяти лет другие исследователи обнаружили, что прикосновение электрически заряженного стержня может привести к сокращению мускулов мертвых животных. Типичным примером влияния электрического тока на биологический объект является ряд экспериментов итальянского врача, физика и биолога Луиджи Гальвани, который считается одним из отцов-основателей электрохимии. В этих экспериментах он посылал электрический ток через нервы в лапку лягушки, и это вызывало сокращение мышц и движение конечности.

В конце девятнадцатого века некоторые врачи начали изучать действие электрического тока на организм человека, но не мертвого, а живого! Это позволило им сделать более подробные карты мышечной системы, которые ранее были недоступны.

Электротерапия и фокусы

В течение восемнадцатого и начала девятнадцатого столетий электрический ток использовался повсеместно. Врачи, ученые и шарлатаны, не всегда отличающиеся друг от друга, использовали электрохимические удары, чтобы лечить любую болезнь, особенно паралич и радикулит.

Тогда же появились специфические шоу, одновременно ужасающие и приводящие в дикий восторг. Суть таковых состояла в том, чтобы оживить труп. Преуспел в этом деле Джованни Альдини, который с помощью электрического тока делал так, чтобы мертвец «оживал»: открывал глаза, шевелил конечностями, приподнимался.

Ток в современной медицине

Действие электрического тока на организм человека, помимо лечения (как пример, физиотерапия), также может быть использовано для раннего обнаружения проблем со здоровьем. Специальные устройства записи теперь превращают естественную электрическую активность тела в диаграммы, которые затем используют доктора для анализа отклонений. Врачи теперь диагностируют сердечные аномалии с помощью электрокардиограмм (ЭКГ), нарушения мозга с помощью электроэнцефалограмм (ЭЭГ) и потери нервной функции с помощью электромиограмм (ЭМГ).

Жизнь благодаря электрическому току

Одним из наиболее драматических применений электричества является дефибрилляция, которая в фильмах иногда показана как «запуск» сердца, которое уже перестало работать.

Действительно, запуск кратковременного импульса значительной величины может иногда (но очень редко) перезапускать сердце. Однако чаще дефибрилляторы используются для коррекции аритмии и восстановления его нормального состояния. Современные автоматизированные внешние дефибрилляторы могут регистрировать электрическую активность сердца, определять фибрилляцию желудочков сердца, а затем вычислять силу тока, необходимую для пациента на основе этих факторов. Многие общественные места теперь имеют дефибрилляторы, для того чтобы электрический ток и его действие на организм человека в этом случае предотвратил смерти, вызванные дисфункцией сердца.

Следует также упомянуть искусственные кардиостимуляторы, которые контролируют сокращения сердца. Эти устройства имплантируются под кожу или под мышцы груди пациента и передают импульсы электрического тока около 3 В через электрод и сердечную мышцу. Это стимулирует нормальный сердечный ритм. Современные кардиостимуляторы могут работать в течение 14 лет, прежде чем их нужно будет заменить.

Действие электрического тока на организм человека стало обыденным и не только в медицине, но и физиотерапии.

Как человеческое тело использует электричество

Автор: Amber Plante

Электричество есть везде, даже в человеческом теле. Наши ячейки предназначены для проведения электрических токов. Электричество требуется нервной системе, чтобы посылать сигналы по всему телу и в мозг, позволяя нам двигаться, думать и чувствовать.

Итак, как клетки контролируют электрические токи?

Элементы нашего тела, такие как натрий, калий, кальций и магний, обладают определенным электрическим зарядом.Почти все наши клетки могут использовать эти заряженные элементы, называемые ионами, для выработки электричества.

Содержимое клетки защищено от внешней среды клеточной мембраной. Эта клеточная мембрана состоит из липидов, которые создают барьер, через который только определенные вещества могут проникнуть внутрь клетки. Мало того, что клеточная мембрана действует как барьер для молекул, она также действует как способ для клетки генерировать электрические токи. Покоящиеся клетки заряжены отрицательно изнутри, а внешняя среда заряжена более положительно.Это происходит из-за небольшого дисбаланса между положительными и отрицательными ионами внутри и снаружи клетки. Клетки могут достичь разделения зарядов, позволяя заряженным ионам входить и выходить через мембрану. Поток зарядов через клеточную мембрану — это то, что генерирует электрические токи.

Клетки контролируют поток определенных заряженных элементов через мембрану с помощью белков, которые находятся на поверхности клетки и создают отверстие для прохождения определенных ионов. Эти белки называются ионными каналами.Когда клетка стимулируется, это позволяет положительным зарядам проникать в клетку через открытые ионные каналы. Затем внутренняя часть клетки становится более положительно заряженной, что вызывает дополнительные электрические токи, которые могут превращаться в электрические импульсы, называемые потенциалами действия. Наши тела используют определенные модели потенциалов действия, чтобы инициировать правильные движения, мысли и поведение.

Нарушение электрического тока может привести к болезни. Например, чтобы сердце могло перекачивать кровь, клетки должны генерировать электрические токи, которые позволяют сердечной мышце сокращаться в нужное время.Врачи могут даже наблюдать эти электрические импульсы в сердце с помощью аппарата, называемого электрокардиограммой или ЭКГ. Нерегулярные электрические токи могут помешать правильному сокращению сердечных мышц, что приведет к сердечному приступу. Это всего лишь один пример, показывающий важную роль электричества в здоровье и болезнях.

Ссылки
CrashCourse. «Нервная система, часть 2 — Действие! Потенциал! Ускоренный курс A&P № 9 ». Видео на YouTube, 11:43. 2 марта 2015 г. https://www.youtube.com / watch? v = OZG8M_ldA1M.
Основы анатомии и физиологии. «Каналы с ограничением по напряжению и потенциал действия». McGraw-Hill Co., Видео. 2016. http://highered.mheducation.com/sites/0072943696/student_view0/chapter8/animation__voltage-gated_channels_and_the_action_potential__quiz_1_.html.
Нельсон, Дэвид Л. и Майкл М. Кокс. 2013. Принципы биохимии Ленингера, 6-е изд. Книга. 6-е изд. Нью-Йорк: W.H. Фриман и Ко. Doi: 10.1016 / j.jse.2011.03.016.

Шок тела: Электричество внутри вашего тела

В наших телах может происходить что-то шокирующее.Ну, по крайней мере, недоумение. Группа инженеров-механиков обнаружила, что жесткая и гибкая ткань, из которой состоят кровеносные сосуды, обладает удивительными электрическими свойствами — по крайней мере, у свиней.

Что это может означать для нас, я пойму позже. Но причина, по которой этот результат удивителен, заключается в том, что рассматриваемое свойство — то, что ученые называют сегнетоэлектричеством — обычно обнаруживается в искусственных кристаллах и синтетических материалах, используемых для телевизоров, дисплеев, компьютерной памяти и датчиков.

Сегнетоэлектричество скорее похоже на электрический эквивалент магнетизма.В сегнетоэлектрическом веществе одна сторона материала имеет положительный электрический заряд, а другая — отрицательный, создаваемый неравномерным распределением электрических зарядов в составляющих его атомах или молекулах. Подобно тому, как магнитное поле может заставить стрелку компаса изменить направление, электрическое поле может подтянуть все маленькие электрические заряды в другое положение, переключая заряд в противоположном направлении.

Эта «переключаемость» делает эти сегнетоэлектрические кристаллы очень востребованными для подобных жидкокристаллических дисплеев.Исследователи, обнаружившие этот странный эффект, — Юаньмин Лю и его коллеги из Вашингтонского университета, Сиэтла и Бостонского университета — обычно работают с синтетическими материалами, подобными этим, для создания устройств для сбора и хранения энергии. Но Лю знал, что в костях и других биологических веществах были обнаружены другие неожиданные электрические явления. А в прошлом году о сегнетоэлектричестве сообщалось в твердом минеральном покрытии морских раковин. Ли поинтересовался, могут ли мягкие биологические ткани, такие как кровеносные сосуды, также проявить этот эффект.

Выстрел в сердце

Он и его коллеги взяли тонкий срез главной артерии, транспортирующей кровь от сердца, называемой аортой, и поместили его в специальный микроскоп с чувствительным кончиком иглы. Зонд обнаружил контрольный сигнал, связанный с сегнетоэлектричеством, и, более того, они обнаружили, что могут переключать эту поляризацию с помощью электрического поля.

С какой стати любая животная ткань должна быть сегнетоэлектрической? Как я уже говорил, в живом мире действительно используются некоторые неожиданные свойства материала.Кость, например, является пьезоэлектрической, что, как оказалось, является еще одним полезным типом поведения, на которое мы полагаемся в повседневных технологиях. Он используется, например, в датчиках давления и вибрации, таких как датчики на клавиатуре вашего компьютера, потому что пьезоэлектрические материалы производят электрический заряд при приложении к ним давления. Похоже, что костлявые существа тоже используют этот принцип: электрический ответ на сжатие кости помогает тканям измерить силы, которые они испытывают. Между тем, в ракушках пьезоэлектричество помогает предотвратить трещины и трещины, рассеивая энергию ударного удара в виде электричества.

Хорошо, но сегнетоэлектричество? Кому это нужно? Инженеры Бин Чен и Хуацзянь Гао предположили, что это свойство могло бы предоставить ткани другой способ регистрировать силы и, возможно, контролировать кровяное давление. Или, возможно, это свойство может определять температуру крови (поскольку сегнетоэлектричество чувствительно к температуре) или, как в морских ракушках, рассеивать механическую энергию и предотвращать повреждение. Или, может быть, это может даже действовать как своего рода «тканевая память» в сочетании с нервами. Лю, тем временем, предполагает, что переключение сегнетоэлектричества может изменить то, как холестерин, сахар или жиры прилипают к кровеносным сосудам и укрепляют их.

Однако обратите внимание, как эти исследователи не успели идентифицировать новую характеристику живого организма, как они начинают задаваться вопросом, для чего она нужна. Предполагается, что должна быть какая-то цель : что эволюция выбрала свойство, потому что оно дает некоторую выгоду для выживания. Другими словами, предполагается, что свойство адаптивно . Это хорошая позиция для начала, потому что большинство материальных свойств тканей действительно адаптивны, от гибкости кожи до прозрачности роговицы глаза.Но возможно, что сегнетоэлектричество может быть просто побочным эффектом какой-то другой адаптивной функции ткани — результатом того, как молекулы просто расположены, что, если оно не мешает другим функциям, останется незамеченным. эволюция. Не каждый аспект биологии имеет «цель».

Все-таки тканевое сегнетоэлектричество пригодится. Если Лю прав, подозревая, что сегнетоэлектричество может влиять на то, как кровеносные сосуды поглощают жиры, сахара или липиды, то переключение его с помощью приложенного электрического поля может помочь в борьбе с сердечно-сосудистыми заболеваниями, возникающими в результате накопления, такими как тромбоз и атеросклероз.Если это правда, то то, что кажется эзотерическим феноменом, может помочь справиться с условиями, которые ежегодно убивают миллионы людей во всем мире.

Если вы хотите прокомментировать эту историю или что-нибудь еще, что вы видели в Future, перейдите на нашу страницу в Facebook или напишите нам в Twitter.

Биоэлектричество может быть ключом к борьбе с раком — Quartz

Каждое ваше движение, восприятие и мысль контролируются электричеством.

Если вам это кажется маловероятным, возможно, вы предполагаете, что электричество и человеческое тело несовместимы.Но точно так же, как электрические сигналы лежат в основе коммуникационных сетей мира, мы обнаруживаем, что они делают то же самое в наших телах: биоэлектричество — это то, как наши клетки общаются друг с другом.

Благодаря более чувствительным приборам, более совершенным методам измерения нашего врожденного электричества на клеточном уровне и, как следствие, более глубокому пониманию этих клеточных процессов, мы теперь можем делать гораздо больше для интерпретации, прерывания или перенаправления этих коммуникационных сигналов. Применений бесчисленное множество, но они особенно многообещающие и незамедлительные для восстановления организма, когда оно выходит из строя, будь то из-за травмы, врожденных дефектов или рака.Виды исправлений, которые можно получить с помощью биоэлектрических вмешательств, просто шокируют .

Электроэнергия тела

Биоэлектричество — это не тот вид электричества, который включает свет, когда вы щелкаете выключателем. Этот вид электричества основан на электронах: отрицательно заряженных частицах, текущих в токе. Человеческое тело, включая мозг, работает по совершенно другой версии: движение в основном положительно заряженных ионов таких элементов, как калий, натрий и кальций.

Таким образом все сигналы проходят внутри и между мозгом и каждым органом и агентом восприятия, движения и познания. Это основа нашей способности думать, говорить и ходить. И оказывается, это также играет большую роль в том, как наши клетки сообщают друг другу, что системы, в которых они находятся, здоровы — или нет.

Это не всегда было очевидно. Луи Лангман, например, опередил свое время. Работая в 1920-х годах в Нью-Йорке, он предлагал пациентам своего отделения в гинекологической службе Бельвью необычный метод диагностики рака: два электрода, один помещался во влагалищный канал, а другой — на лобок.Это позволило ему измерить градиент электрического напряжения между шейкой матки и вентральной брюшной стенкой. Если Лангман обнаруживал заметное изменение этого градиента, он предлагал женщине лапаротомию, чтобы проверить, оправданы ли его подозрения.

Техника оказалась на удивление эффективной. Из 102 случаев, в которых колебания показали значительный сдвиг градиента напряжения, в 95 были подтверждены злокачественные новообразования. Точные места расположения рака были разными, но часто их определяли до того, как у женщины появились очевидные симптомы.

Лэнгман и его соавтор, анатом из Йельского университета Гарольд Сакстон Бёрр, входили в небольшую группу ученых, исследующих электрические свойства тканей человека. Они считали, что все живые существа — от мышей до людей и растений — сформированы и контролируются электрическими полями, которые можно измерить и нанести на карту с помощью стандартных вольтметров.

Лэнгман и Берр были правы, но их выводы были плохо изучены до 1949 года, когда Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли обнаружили, как ионы помогают электрическим сигналам проходить через мембраны нервных клеток.Этот прорыв, за который они позже получили Нобелевскую премию, должен был вызвать взрыв исследований, в том числе поисков ионной связи за пределами нервной системы.

Вскоре мы проанализируем электрические свойства тела так же, как мы описали его генетическую основу, то есть завершим человеческий «электромеханизм».

Но как только Ходжкин и Хаксли открыли этот механизм, его затмил другой прорыв: в 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик объявили, что они открыли структуру двойной спирали ДНК.Вся дисциплина биологии быстро реорганизовалась вокруг генов. Биоэлектричество было отнесено к нише в нейробиологии.

Не помогло то, что не было возможности изучать потоки ионов во многих других типах клеток тела, не убивая их, тем самым подавляя сами изучаемые процессы. Так продолжалось до 1976 года, когда Эрвин Неер и Берт Сакманн разработали инструмент для этого — позволяющий ученым наблюдать, как отдельные ионы дрейфуют в нейроны и выходят из них.Они использовали свою технику «патч-зажим», чтобы обнаружить каналы, которые позволяют ионам проникать через клеточные мембраны.

Под кожей

Охота на биоэлектрическую коммуникацию началась, и генетика превратилась из заклятого врага биоэлектричества в его лучшего друга. Теперь ученые могли клонировать клетки с определенными ионными каналами и без них и посмотреть, что происходит. Это быстро привело к открытию биоэлектрической передачи сигналов во многих типах клеток за пределами нервной системы.

Одним из первых были клетки кожи, которые при травмах генерируют электрическое поле.Вы можете сами почувствовать это так называемое течение травмы: сильно прикусить щеку, а затем приложить к ней язык. Вы почувствуете покалывание. Это вы чувствуете напряжение. Ток из раны обращается к окружающей ткани, привлекая таких помощников, как заживляющие агенты, макрофаги, которые убирают беспорядок, и восстанавливающие клетки коллагена, называемые фибробластами.

Но этот ток было сложно измерить всего несколько лет назад — хрупкие, сверхчувствительные устройства, которые были способны определять ионы, входящие и выходящие из клеток, не могли быть нарушены и не работали в сухой среде. как кожа.Но в 2012 году Ричард Нуччителли создал неинвазивное устройство, которое могло воздействовать на кожу, позволяя тщательно контролировать токи травм человека. Он обнаружил, что он достигает пика при травме, ослабевает по мере заживления раны и возвращается к неопределяемому, когда заживление завершено.

Но что интересно, он также обнаружил, что люди, у которых ток травм был слабым, заживали медленнее, чем люди, у которых ток травм был «сильнее». Еще интереснее: сила тока в ране снижается с возрастом, излучая сигнал, который вдвое слабее у людей старше 65 лет, чем у людей младше 25 лет.

Это привело к всплеску интереса к использованию естественного электричества нашего тела для ускорения или улучшения заживления ран. Энн Райничек из Университета Абердина обнаружила, что если она использовала препараты, блокирующие каналы, для подавления ионов натрия и, таким образом, прерывания электрических сигналов, посылаемых током раны у крыс, их раны заживали дольше.

Может ли быть наоборот? Может ли усиление естественного электрического поля кожи сократить время заживления или даже способствовать заживлению ран, которые вообще не поддаются заживлению?

Недавние испытания показывают, что да.Пожалуй, самые мучительные виды ран — это сильные пролежни, на заживление которых могут уйти месяцы или годы (если они вообще заживают), и поражающие ткани, мышцы и кости глубоко под кожей. Два недавних метаанализа пришли к выводу, что усиление естественного тока в ране с помощью электрической стимуляции предотвратило их ухудшение и даже полностью вылечило некоторые из худших. Электростимуляция почти вдвое увеличивает их исцеление. Аналогичные интригующие результаты были получены в отношении незаживающих диабетических ран — тех, которые приводят к ампутации конечностей, которая обычно в течение нескольких лет приводит к смерти.

Эффект не ограничивается кожей. Растущее количество данных за последние несколько десятилетий предполагает, что тот же вид электростимуляции может ускорить заживление переломов костей, что может иметь значение для лечения или даже предотвращения остеопороза. Появляется все больше свидетельств того, что одни и те же клеточные электрические механизмы можно использовать для лечения травм позвоночника.

Будущее биоэлектричества

Так почему же не каждый хирург применяет электрическую стимуляцию к каждой ране?

Недавнее исследование показало, что идея об электричестве, имеющем отношение к биологии, все еще слишком нова и противоречит здравому смыслу для широкого распространения.И даже когда клиницисты слышали об этом, они не знают, как его использовать: ни в одном из существующих руководств не указывается ни тип тока (постоянный? Переменный?), Ни параметры (как долго его следует применять? Насколько сильным он должен быть? ). Даже инструменты не стандартизированы. Неудивительно, что при отсутствии четких рекомендаций терапевты предпочитают прибегать к антибиотикам, а не брать на себя ответственность за этот пугающий набор возможностей.

Кроме того, во многих клинических испытаниях исследователи жалуются, что комплект с его электродами и источниками питания слишком громоздкий, ограничивает естественное движение и мешает пациенту соблюдать режим лечения.Но это может не быть проблемой надолго. Многие лаборатории и частные компании сейчас работают над биоэлектрическими повязками на раны — полиэфирными или другими субстратами, пропитанными серебром и другими биологически активными веществами, которые активируются «жидкостью раны» и усиливают естественный ток раны. Будущие версии могут нести более мощный заряд.

В конце прошлого года совместная американо-китайская группа из Университета Висконсина и Университета Хуачжун разработала носимый наногенератор, который можно было вставить в конструкцию повязки, чтобы генерировать увеличивающееся электрическое поле от повседневных движений пользователя.Крысам, которые носили эту повязку, требовалось в среднем три дня, чтобы зажить; те, которые не принимали 12.

Возможно, даже удастся усилить ток в ране без электростимуляции. Это важно при травмах, при которых нет необходимости накладывать электричество или повязку, например при травмах глаз. Мин Чжао из Калифорнийского университета в Дэвисе показал, что разрывы в роговице заживают быстрее, если манипулировать определенными ионными каналами с помощью простых глазных капель для увеличения силы тока в ране — биоэлектричество без электричества.

Связь между раком и электричеством

Если удастся завоевать сердца и умы врачей, заживление ран, вероятно, является самым непосредственным клиническим применением биоэлектрических исследований. Но то, что мы можем ожидать в следующие 10 лет, — это большая ясность в отношении того, как отдельные клетки используют электрическую связь, чтобы сотрудничать на службе тела в целом.

Рак все чаще рассматривается как нарушение коммуникации.

Раком называют неизлечимую рану.Есть много общего. Например, новые кровеносные сосуды образуются как по мере заживления ран, так и по мере того, как клетки становятся злокачественными, и в обоих случаях происходят изменения электрических сигналов. Разница в том, что при раке сигналы никогда не прекращаются.

Как подозревали Лангман и Берр в 1920-х годах, рак можно обнаружить по нарушению широко распространенных биоэлектрических свойств организма — нарушений, обнаруживаемых в местах, удаленных от самой опухоли. Бёрр показал, что если вы имплантируете опухоль животному, электрические сигналы его тела почти сразу же выйдут из строя.

Рак все чаще рассматривается как нарушение коммуникации; неправильное регулирование поля информации, которое управляет деятельностью отдельных клеток, направленной на функционирование как часть нормальной живой системы. Отдельные клетки «забывают», что они являются частью большего целого, и относятся к остальному телу как к среде, ресурсы которой можно использовать, чтобы прокормить себя.

Это большой отход от общепринятой точки зрения, которая десятилетиями считала, что здоровую клетку превращают в раковую просто накопление генетических повреждений.История гласила, что мутации приводят к неограниченному распространению.

Но что, если в этой истории есть нечто большее? Майкл Левин из Университета Тафтса был одним из первых, кто задался вопросом, имеет ли неспособность клетки нормально взаимодействовать с сетями формирования паттернов тела также отношение к поведению рака.

Доказательств этого факта становится все больше. Электрические поля, создаваемые ионами, накачивающими кожу или ткань органа, посылают клеткам сигналы о начале миграции, что также имеет решающее значение для распространения рака по телу.Мустафа Джамгоз из Имперского колледжа Лондона исследовал роль определенного типа натриевых каналов в развитии рака груди и простаты. Они размножаются в раковых клетках, делая их более электрически активными, чем могут управлять обычные механизмы контроля организма. Затем такие клетки проникают в другие ткани и метастазируют.

Биоэлектрические сигналы связаны не только с метастазами. Фрэнки Роусон из Ноттингемского университета обнаружил, что при раке важен другой вид биологически генерируемого тока, позволяющий перепрограммировать энергию — еще один ключевой аспект рака.

Можно ли обратить вспять рак, контролируя биоэлектрические переговоры между клетками? В 2013 году группа Левина показала, что они могут предотвратить или обратить вспять развитие некоторых опухолей у головастиков с помощью лекарств, нацеленных на их биоэлектрическую передачу сигналов. Те же лекарства могут включать и выключать рак на расстоянии, воздействуя на окружающую среду, а не на сами клетки. В 2016 году они восстановили нормальную биоэлектрическую передачу сигналов у головастиков лягушек с опухолями. Они росли, распространились и сформировали собственное кровоснабжение, пока Левин не добавил новые, активируемые светом ионные каналы с помощью генной терапии.Это заставило клетки перестать бесконтрольно делиться — фактически, они вернулись в здоровое состояние после того, как опухоли уже сформировались. Клетки внутри них просто перестали быть раковыми.

Этот подход был бы проблематичным для людей, поскольку генная терапия остается экспериментальной, но Левин работает над повторением своих результатов с лекарствами, одобренными для лечения других заболеваний.

Заживление ран больше похоже на регенерацию, которой славятся саламандры.

Ремонт сломанной биоэлектрической системы связи может дать еще более впечатляющие результаты.Левин стремился обратить вспять катастрофические деформации головастиков, которые были подвергнуты эквиваленту тяжелого курения или употребления алкоголя во время беременности человека — оба из которых вызывают эмбриональные дефекты, вмешиваясь в биоэлектрические сигналы, посылаемые развивающимися клетками плода. После однократной двухдневной ванны с широко доступным лекарством для ионных каналов головастики перестроились и выросли как обычно. Подразумевается, что такие расстройства, как алкогольный синдром плода и другие врожденные дефекты, в конечном итоге могут быть обратимы у людей.

Более широкое значение по-прежнему заключается в том, что в течение следующего десятилетия мы сможем узнать достаточно о биоэлектричестве, чтобы изменить то, как клеточные сети общаются и принимают решения о том, как они растут и развиваются. Основным фактором здесь будут новые инструменты вычислительного моделирования. Исследователи, включая Левина, теперь используют их, чтобы точно сказать им, какие каналы необходимо настроить, чтобы произвести желаемые изменения в более крупных электрических цепях (и, следовательно, физические изменения).

В конечном счете, заживление ран больше похоже на вид регенерации, которым славятся саламандры — и действительно, Левин продемонстрировал в нескольких экспериментах, что конечности и хвосты можно регенерировать с помощью биоэлектрической настройки даже у таких видов, как лягушки, которые от природы не предрасположены к этому. Это.Это открывает перспективу будущих методов лечения, которые включают простое удаление пораженной части тела и ее повторное выращивание.

Щелчок переключателя

Очевидно, что есть очень много препятствий, которые необходимо преодолеть, прежде чем мы начнем обращать внимание на рак, отрубать конечности или вырезать жизненно важные органы и выращивать новые. Испытания на людях будет сложно провести, а клетка — это дьявольски сложная среда с множеством переменных, за которыми нужно следить: эксперименты по манипулированию биоэлектрическим полем показали, что есть еще много пробелов, которые необходимо заполнить.

Тем не менее, мы продолжаем узнавать все больше о том, насколько задействованы и связаны наши сотовые сети связи во всех ячейках и между ними. В прошлом году Джамгоз обнаружил, что подавление определенных натриевых каналов лекарством может остановить метастазирование у крыс с раком простаты. Он уже подал патент на использование блокаторов потенциал-управляемых натриевых каналов в качестве антиметастатических препаратов.

То, что стало ясно только в последнее десятилетие, — это возможность подключиться к общению, усилить его и прервать.В следующем десятилетии мы сможем добиться быстрого прогресса, если сможем осознать идею о том, что наши тела по крайней мере столь же электрические, как и химические или механические. Отчасти речь идет о выходе за рамки простого понимания того, какие эффекты биоэлектрические сигналы имеют, к пониманию того, что они на самом деле означают. Вычислительные модели, которые предполагают, какие настройки ионных каналов соответствуют каким физическим изменениям, станут только более точными по мере того, как вычисления станут более мощными. И исследователи начинают устранять пробелы между дисциплинами — биофизикой, инженерией или молекулярной биологией, — которые долгое время препятствовали прогрессу в этой области.

В течение 10 или 20 лет мечта состоит в том, чтобы использовать эти открытия для профилирования электрических свойств биологических тканей таким же образом, как мы профилировали их генетическую основу, то есть завершить человеческий «электромеханизм», а затем использовать его. биоэлектрический код человека.

После почти столетия забвения и застоя наука о биоэлектричестве наконец достигла переломного момента: мы готовы взломать биоэлектрический код сейчас.

Это эссе было адаптировано по материалам финалиста премии Nesta’s Tipping Point Prize.Прочтите все очерки здесь.

Электробезопасность: ответы по охране труда

Удар электрическим током

Тело человека проводит электричество. Даже слабые токи могут вызвать серьезные последствия для здоровья. Спазмы, ожоги, паралич мышц или смерть могут произойти в зависимости от силы тока, протекающего по телу, его маршрута и продолжительности воздействия.

Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) сообщает, что стандартные рабочие напряжения создают токи, проходящие через человеческое тело в миллиамперном (мА) диапазоне (1000 мА = 1 А).Расчетные эффекты переменного тока 60 Гц, проходящего через грудную клетку, показаны в таблице 1.

	Расчетное влияние переменного тока 60 Гц
1 мА	Barely perceble
16 мА	Максимальный ток, который средний человек может схватить и «отпустить»
20 мА	Паралич дыхательных мышц
Порог фибрилляции желудочков
2 А	Остановка сердца и повреждение внутренних органов
15/20 А	Обычный f или выключатель размыкает цепь *

* Контакт с током 20 миллиампер может быть фатальным.В качестве основы можно сказать, что обычный домашний автоматический выключатель может быть рассчитан на 15, 20 или 30 ампер.

Завершение цепи через тело

• Если человек коснется токоведущего проводника, ток может протечь через тело к земле и вызвать электрический шок.
• Человек может получить опасность поражения электрическим током, если случайно руки или другая часть тела образуют перемычку между источником сварочного тока (например, сварочный электрод под напряжением) и возвратным током (например, заготовкой) сварочной цепи / оборудования.
• Повышенный электрический контакт с землей увеличивает риск поражения электрическим током.
• Небольшие удары могут удивить вас и заставить вас поскользнуться и упасть, возможно, с высоты.

Новые нанотехнологии позволят «здоровую» выработку электрического тока внутри человеческого тела, сообщают исследователи — ScienceDaily

Новая нанотехнология, разработанная международной исследовательской группой под руководством исследователей Тель-Авивского университета, позволит генерировать электрические токи и напряжение внутри человеческого тела за счет активации различных органов (механическая сила).Исследователи объясняют, что при разработке используется новый и очень прочный биологический материал, похожий на коллаген, который нетоксичен и не причиняет вреда тканям организма. Исследователи считают, что эта новая нанотехнология имеет множество потенциальных применений в медицине, включая сбор чистой энергии для работы устройств, имплантированных в тело (например, кардиостимуляторов), посредством естественных движений тела, устраняя необходимость в батареях.

Исследование проводилось профессором Эхудом Газитом из Школы биомедицины и исследований рака Шмуниса факультета наук о жизни Мудрого, факультета материаловедения и инженерии инженерного факультета Флейшмана и Центра нанонауки и нанотехнологий, а также его лабораторная команда, д-р.Санту Бера и доктор Вей Джи.

Также в исследовании приняли участие исследователи из Института Вейцмана и ряда исследовательских институтов в Ирландии, Китае и Австралии. В результате своих выводов исследователи получили два гранта ERC-POC, направленных на использование научных исследований из гранта ERC, который Газит ранее выиграл для прикладных технологий. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications .

Профессор Газит, который также является директором-основателем BLAVATNIK CENTER по открытию лекарств, объясняет: «Коллаген — это самый распространенный белок в организме человека, составляющий около 30% всех белков в нашем организме.Это биологический материал со спиральной структурой и множеством важных физических свойств, таких как механическая прочность и гибкость, которые используются во многих областях. Однако, поскольку сама молекула коллагена большая и сложная, исследователи давно искали минималистичную, короткую и простую молекулу, основанную на коллагене и обладающую аналогичными свойствами. Около полутора лет назад в журнале Nature Materials наша группа опубликовала исследование, в котором мы использовали нанотехнологические средства для создания нового биологического материала, отвечающего этим требованиям.Это трипептид — очень короткая молекула под названием Hyp-Phe-Phe, состоящая всего из трех аминокислот — способная к простому процессу самосборки с образованием коллагеноподобной спиральной структуры, которая является гибкой и может похвастаться силой, схожей с металл титана. В настоящем исследовании мы стремились выяснить, имеет ли новый материал, который мы разработали, еще одну особенность, которая характеризует коллаген, — пьезоэлектричество. Пьезоэлектричество — это способность материала генерировать электрические токи и напряжение в результате приложения механической силы или, наоборот, создавать механическую силу в результате воздействия электрического поля.«

В ходе исследования исследователи создали нанометрические структуры из искусственного материала и с помощью передовых инструментов нанотехнологии оказали на них механическое давление. Эксперимент показал, что материал действительно производит электрические токи и напряжение в результате давления. Более того, крошечные структуры размером всего в сотни нанометров продемонстрировали один из самых высоких уровней пьезоэлектрической способности, когда-либо обнаруженных, сравнимый или превосходящий таковой у пьезоэлектрических материалов, обычно встречающихся на сегодняшнем рынке (большинство из которых содержат свинец и поэтому не подходят для медицинских приложений). .

По словам исследователей, открытие пьезоэлектричества такой величины в нанометровом материале имеет большое значение, поскольку оно демонстрирует способность сконструированного материала служить своего рода крошечным мотором для очень маленьких устройств. Затем исследователи планируют применить кристаллографию и вычислительные квантово-механические методы (теорию функционала плотности), чтобы получить глубокое понимание пьезоэлектрического поведения материала и тем самым обеспечить точную инженерию кристаллов для создания биомедицинских устройств.

Профессор Газит добавляет: «Большинство известных нам сегодня пьезоэлектрических материалов являются токсичными материалами на основе свинца или полимерами, что означает, что они не безопасны для окружающей среды и человеческого тела. Однако наш новый материал является полностью биологическим и, следовательно, подходит для использования в организме. Например, устройство, изготовленное из этого материала, может заменить батарею, которая снабжает энергией имплантаты, такие как кардиостимуляторы, хотя ее следует время от времени заменять. Движения тела — например, сердцебиение, движения челюстей, испражнения , или любое другое движение, которое происходит в теле на регулярной основе, — зарядит устройство электричеством, которое будет постоянно активировать имплант.«

Сейчас, в рамках продолжающихся исследований, исследователи стремятся понять молекулярные механизмы созданного материала с целью реализации его огромного потенциала и превращения этого научного открытия в прикладную технологию. На данном этапе основное внимание уделяется разработке медицинских устройств, но профессор Газит подчеркивает, что «экологически чистые пьезоэлектрические материалы, такие как тот, который мы разработали, обладают огромным потенциалом в широком диапазоне областей, поскольку они производят экологически чистую энергию с использованием механических средств. сила, которая все равно используется.Например, машина, едущая по улице, может включить фонари. Эти материалы могут также заменить содержащие свинец пьезоэлектрические материалы, которые в настоящее время широко используются, но вызывают опасения по поводу утечки токсичного металла в окружающую среду ».

История Источник:

Материалы предоставлены Тель-Авивским университетом . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

потенциалов покоя и потенциалов действия (Раздел 1, Глава 1) Нейронаука в Интернете: Электронный учебник для нейронаук | Кафедра нейробиологии и анатомии

Видео лекции

Несмотря на огромную сложность мозга, можно получить представление о его функциях, обратив внимание на две основные детали:

• Во-первых, способы, которыми отдельные нейроны, компоненты нервной системы, связаны друг с другом для формирования поведения.
• Во-вторых, биофизические, биохимические и электрофизиологические свойства отдельных нейронов.
  

Хорошее место для начала — это компоненты нервной системы и то, как электрические свойства нейронов наделяют нервные клетки способностью обрабатывать и передавать информацию.

1.1 Введение в потенциал действия

Рисунок 1.1 Коснитесь цветных кружков (световой стимул), чтобы активировать.

Теории кодирования и передачи информации в нервной системе восходят к греческому врачу Галену (129–210 гг. Н. Э.), Который предложил гидравлический механизм, с помощью которого мышцы сокращаются, потому что жидкость течет в них из полых нервов. Основная теория существовала веками и была далее развита Рене Декартом (1596 — 1650), который предположил, что духи животных текут из мозга через нервы, а затем в мышцы, чтобы производить движения (см. Эту анимацию для современной интерпретации такой гидравлической теории для нервов). функция).Серьезный сдвиг парадигмы произошел с новаторской работой Луиджи Гальвани, который в 1794 году обнаружил, что нервы и мышцы могут быть активированы заряженными электродами, и предположил, что нервная система функционирует посредством передачи электрических сигналов (см. Анимацию эксперимента Гальвани). Однако среди ученых были споры о том, находится ли электричество в нервах и мышцах или нервы и мышцы просто реагируют на вредный электрический шок через некий внутренний неэлектрический механизм.Проблема не была решена до 1930-х годов, когда были разработаны современные электронные усилители и записывающие устройства, которые позволили записывать электрические сигналы. Одним из примеров является новаторская работа Х.К. Хартлайн 80 лет назад об электрических сигналах на подковообразном крабе Limulus. Электроды помещали на поверхность зрительного нерва. (Поместив электроды на поверхность нерва, можно получить индикацию изменений мембранного потенциала, которые происходят между внешней и внутренней частью нервной клетки.) Затем в глаз предъявлялись вспышки света разной интенсивности длительностью 1 с; сначала тусклый свет, затем более яркий свет. Очень тусклый свет не влиял на активность, но более яркий свет производил небольшие повторяющиеся всплески. Эти шиповидные события называются потенциалами действия, нервными импульсами или иногда просто всплесками. Потенциалы действия — это основные события, которые нервные клетки используют для передачи информации из одного места в другое.

1.2 Характеристики потенциалов действия

Записи на рисунке выше иллюстрируют три очень важных характеристики потенциалов нервного действия. Первый , нервный потенциал действия имеет короткую продолжительность (около 1 мс). Второй , потенциалы нервного действия выявляются по принципу «все или ничего». Третий , нервные клетки кодируют интенсивность информации частотой потенциалов действия. Когда интенсивность стимула увеличивается, величина потенциала действия не увеличивается. Скорее частота или количество потенциалов действия увеличивается. В целом, чем выше интенсивность стимула (будь то световой стимул к фоторецептору, механический стимул к коже или растяжение мышечного рецептора), тем большее количество вызванных потенциалов действия.Точно так же для двигательной системы, чем больше количество потенциалов действия в двигательном нейроне, тем выше интенсивность сокращения мышцы, которая иннервируется этим двигательным нейроном.

Потенциалы действия имеют большое значение для функционирования мозга, поскольку они передают информацию из нервной системы в центральную нервную систему и передают команды, инициированные в центральной нервной системе, на периферию. Следовательно, необходимо досконально разбираться в их свойствах.Чтобы ответить на вопросы о том, как потенциалы действия инициируются и распространяются, нам необходимо записать потенциал между внутренней и внешней стороной нервных клеток, используя методы внутриклеточной записи.

1.3 Внутриклеточные записи нейронов

Разность потенциалов на мембране нервной клетки можно измерить с помощью микроэлектрода , кончик которого настолько мал (около микрона), что он может проникать в клетку, не вызывая каких-либо повреждений. Когда электрод находится в ванне (внеклеточная среда), потенциал не регистрируется, потому что ванна изопотенциальна.Если аккуратно ввести микроэлектрод в ячейку, происходит резкое изменение потенциала. Показания вольтметра мгновенно изменяются от 0 мВ до показания разности потенциалов -60 мВ внутри ячейки по отношению к внешней стороне. Потенциал, который регистрируется, когда живая клетка пронизана микроэлектродом, называется потенциалом покоя и варьируется от клетки к клетке. Здесь показано, что оно составляет -60 мВ, но может находиться в диапазоне от -80 мВ до -40 мВ, в зависимости от конкретного типа нервной клетки.В отсутствие стимуляции потенциал покоя обычно постоянен.

Также можно записывать и изучать потенциал действия. На рисунке 1.3 показан пример, в котором нейрон уже пронизан одним микроэлектродом (регистрирующим электродом), который подключен к вольтметру. Электрод регистрирует потенциал покоя -60 мВ. В ячейку также насаживают второй электрод, называемый стимулирующим электродом. Этот электрод подключен к батарее и устройству, которое может контролировать величину тока (I), протекающего через электрод.Изменения мембранного потенциала вызываются замыканием переключателя и систематическим изменением размера и полярности батареи. Если отрицательный полюс батареи подключен к внутренней части ячейки, как показано на рисунке 1.3A, мгновенное изменение величины тока будет проходить через стимулирующий электрод, и мембранный потенциал временно станет более отрицательным. Такой результат не должен вызывать удивления. Отрицательный полюс батареи делает внутреннюю часть элемента более отрицательной, чем это было раньше.Изменение потенциала, которое увеличивает поляризованное состояние мембраны, называется гиперполяризацией . Клетка более поляризована, чем обычно. Используйте еще большую батарею, и потенциал станет еще больше. Результирующие гиперполяризации являются градуированными функциями величины стимулов, используемых для их создания.

Теперь рассмотрим случай, когда положительный полюс батареи подключен к электроду (рисунок 1.3B). Когда положительный полюс батареи подключен к электроду, потенциал ячейки становится более положительным, когда переключатель замкнут (Рисунок 1.3Б). Такие потенциалы называются деполяризациями . Поляризованное состояние мембраны уменьшается. Батареи большего размера вызывают еще большую деполяризацию. Опять же, величина ответов пропорциональна величине стимулов. Однако необычное событие происходит, когда величина деполяризации достигает уровня мембранного потенциала, называемого порогом . Инициируется совершенно новый тип сигнала; потенциал действия. Обратите внимание, что если размер батареи увеличить еще больше, амплитуда потенциала действия будет такой же, как и у предыдущего (Рисунок 1.3Б). Процесс выявления потенциала действия в нервной клетке аналогичен зажиганию предохранителя с помощью источника тепла. Необходима определенная минимальная температура (порог). Температуры ниже порогового значения не приводят к воспламенению предохранителя. Температура выше порога воспламеняет предохранитель так же, как и пороговая температура, и предохранитель не горит ни ярче, ни горячее.

Если импульс тока над порогом достаточно длинный, то будет вызвана серия потенциалов действия.В общем, потенциалы действия будут продолжать действовать, пока действует стимул, при этом частота возбуждения пропорциональна величине стимула (рис. 1.4).

Потенциалы действия не только инициируются по принципу «все или ничего», но они также распространяются по принципу «все или ничего». Потенциал действия, инициированный в клеточном теле моторного нейрона в спинном мозге, будет неукрепленным образом распространяться до синаптических окончаний этого моторного нейрона.Опять же, ситуация аналогична горящему запалу. После воспламенения предохранителя пламя распространится до конца.

1.4 Составляющие потенциала действия

Потенциал действия состоит из нескольких компонентов (рис. 1.3B). Порог — это значение мембранного потенциала, при достижении которого происходит полное инициирование потенциала действия. Начальная или возрастающая фаза потенциала действия называется фазой деполяризации или ходом вверх .Область потенциала действия между уровнем 0 мВ и максимальной амплитудой составляет выброса . Возврат мембранного потенциала к потенциалу покоя называется фазой реполяризации . Существует также фаза потенциала действия, в течение которой мембранный потенциал может быть более отрицательным, чем потенциал покоя. Эта фаза потенциала действия называется отрицательным сигналом или гиперполяризационным потенциалом . На рисунке 1.4, отрицательные побеги потенциалов действия не становятся более отрицательными, чем потенциал покоя, потому что они «едут» на постоянном деполяризующем стимуле.

1.5 Ионные механизмы потенциалов покоя

Прежде чем исследовать ионные механизмы потенциалов действия, сначала необходимо понять ионные механизмы потенциала покоя. Эти два явления тесно связаны. История потенциала покоя восходит к началу 1900-х годов, когда Юлиус Бернштейн предположил, что потенциал покоя (V _m ) равен потенциалу равновесия калия (E _K ).Где

Ключом к пониманию потенциала покоя является тот факт, что ионы неравномерно распределены внутри и снаружи клеток и что клеточные мембраны избирательно проницаемы для различных ионов. K ⁺ особенно важен для потенциала покоя. Мембрана обладает высокой проницаемостью для K ⁺ . Кроме того, внутри ячейки имеется высокая концентрация K ⁺ ([K ⁺ ] _i ), а снаружи ячейки — низкая концентрация K ⁺ ([K ⁺ ] _o ).Таким образом, K ⁺ будет естественным образом перемещаться путем диффузии из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Следовательно, положительные ионы K ⁺ , покидая внутреннюю поверхность мембраны, оставляют после себя некоторые отрицательно заряженные ионы. Этот отрицательный заряд притягивает положительный заряд покидающего иона K ⁺ и имеет тенденцию «тянуть его назад». Таким образом, будет электрическая сила, направленная внутрь, которая будет стремиться уравновесить диффузионную силу, направленную наружу.В конце концов, равновесие будет установлено; сила концентрации, перемещающая K ⁺ наружу, уравновешивает удерживающую его электрическую силу. Потенциал, при котором достигается этот баланс, называется Равновесным потенциалом Нернста .

Слева показан эксперимент по проверке гипотезы Бернштейна о том, что мембранный потенциал равен равновесному потенциалу Нернста (т.е. V _m = E _K ).

Концентрация K ⁺ вне клетки систематически варьировалась при измерении мембранного потенциала.Также показана линия, предсказанная уравнением Нернста. Точки, измеренные экспериментально, очень близки к этой линии. Более того, из-за логарифмической связи в уравнении Нернста изменение концентрации K ⁺ в 10 раз приводит к изменению потенциала на 60 мВ.

Обратите внимание, однако, что есть некоторые отклонения на рисунке слева от того, что предсказывается уравнением Нернста. Таким образом, нельзя заключить, что V _m = E _K .Такие отклонения указывают на то, что другой ион также участвует в создании потенциала покоя. Этот ион — Na ⁺ . Высокая концентрация Na ⁺ вне клетки и относительно низкая концентрация внутри клетки приводят к химической (диффузионной) движущей силе для притока Na ⁺ . Существует также электрическая движущая сила, потому что внутренняя часть клетки отрицательна, и эта отрицательность притягивает положительные ионы натрия. Следовательно, если клетка имеет небольшую проницаемость для натрия, Na ⁺ будет перемещаться через мембрану, и мембранный потенциал будет более деполяризованным, чем можно было бы ожидать от равновесного потенциала K ⁺ .

1.6 Уравнение Гольдмана-Ходжкина и Каца (GHK)

Когда мембрана проницаема для двух разных ионов, уравнение Нернста больше не может использоваться для точного определения мембранного потенциала. Однако можно применить уравнение GHK. Это уравнение описывает потенциал на мембране, проницаемой как для Na ⁺ , так и для K ⁺ .

Обратите внимание, что α — это отношение проницаемости Na ⁺ (P _Na ) к проницаемости K ⁺ (P _K ).Отметим также, что если проницаемость мембраны для Na ⁺ равна 0, то альфа в GHK равна 0, и уравнение Гольдмана-Ходжкина-Каца сводится к равновесному потенциалу Нернста для K ⁺ . Если проницаемость мембраны для Na ⁺ очень высока, а проницаемость для калия очень низкая, члены [Na ⁺ ] становятся очень большими, доминируя в уравнении по сравнению с членами [K ⁺ ] и Уравнение GHK сводится к равновесному потенциалу Нернста для Na ⁺ .

Если уравнение GHK применяется к тем же данным на Рисунке 1.5, есть гораздо лучшее соответствие. Значение альфа, необходимое для получения такого точного соответствия, составляло 0,01. Это означает, что проницаемость для калия K ⁺ в 100 раз превышает проницаемость для Na ⁺ . Таким образом, потенциал покоя обусловлен не только высокой проницаемостью для K ⁺ . Существует также небольшая проницаемость для Na ⁺ , которая имеет тенденцию делать мембранный потенциал немного более положительным, чем он был бы, если бы мембрана была проницаемой только для K ⁺ .

Лаборатория 1,7 мембранного потенциала

Щелкните здесь, чтобы перейти в интерактивную лабораторию мембранного потенциала, чтобы поэкспериментировать с эффектами изменения внешней или внутренней концентрации ионов калия и проницаемости мембраны для ионов натрия и калия. Прогнозы делаются с использованием уравнений Нернста и Гольдмана, Ходжкина, Каца.

Лаборатория мембранного потенциала

Проверьте свои знания

Если нервная мембрана внезапно станет одинаково проницаемой как для Na + , так и для K + , мембранный потенциал будет: А.Не менять B. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу K + C. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу Na + D. Приблизительно к значению 0 мВ E. Достигните постоянного значения около +55 мВ Если нервная мембрана внезапно станет одинаково проницаемой как для Na + , так и для K + , мембранный потенциал будет: А.Не менять. Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ. Изменение проницаемости приведет к деполяризации мембранного потенциала, поскольку альфа в уравнении GHK будет равна единице. Первоначально альфа составляла 0,01. Попробуйте подставить различные значения альфа в уравнение GHK и вычислить результирующий мембранный потенциал. B. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу K + C. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу Na + Д.Приблизьтесь к значению около 0 мВ E. Достигните постоянного значения около +55 мВ Если нервная мембрана внезапно станет одинаково проницаемой как для Na + , так и для K + , мембранный потенциал будет: А. Без изменений B. Подойдите к новому равновесному потенциалу K + . Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ. Мембранный потенциал приблизится к потенциалу равновесия K +, только если проницаемость Na + будет уменьшена или проницаемость K + увеличена. И не было бы «нового» равновесного потенциала. Изменение проницаемости не меняет равновесный потенциал. C. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу Na + D. Приблизительно к значению 0 мВ E.Приближайтесь к постоянному значению около +55 мВ Если нервная мембрана внезапно станет одинаково проницаемой как для Na + , так и для K + , мембранный потенциал будет: А. Без изменений B. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу K + C. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу Na + . Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ. Мембранный потенциал приблизится к равновесному потенциалу Na + , только если альфа в уравнении GHK станет очень большим (например, уменьшение PK или увеличение PNa). Также не было бы «нового» равновесного потенциала Na + . Изменение проницаемости не меняет равновесный потенциал; он изменяет мембранный потенциал. D. Приблизительно к значению 0 мВ E. Достигните постоянного значения около +55 мВ Если нервная мембрана внезапно станет одинаково проницаемой как для Na + , так и для K + , мембранный потенциал будет: А.Не менять B. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу K + C. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу Na + D. Приблизьтесь к значению около 0 мВ. Ответ ПРАВИЛЬНЫЙ! Грубо говоря, мембранный потенциал переместится к значению, находящемуся на полпути между E K и E Na . Уравнение GHK можно использовать для определения точного значения. E.Приближайтесь к постоянному значению около +55 мВ Если нервная мембрана внезапно станет одинаково проницаемой как для Na + , так и для K + , мембранный потенциал будет: А. Без изменений B. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу K + C. Приблизьтесь к новому равновесному потенциалу Na + Д.Приблизьтесь к значению около 0 мВ E. Приблизьтесь к постоянному значению около +55 мВ. Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ. Мембранный потенциал не приблизился бы к значению около +55 мВ (приблизительное значение E Na ), если бы не было большого увеличения проницаемости для натрия без соответствующего изменения проницаемости для калия. Альфа в уравнении Голдмана должна приблизиться к очень высокому значению. Если концентрация K + в цитоплазме аксона беспозвоночного изменяется на новое значение 200 мМ (Примечание: для этого аксона нормальный [K] o = 20 мМ и нормальный [K] i = 400 мМ): А.Мембранный потенциал станет больше отрицательный B. Равновесный потенциал K + изменится на 60 мВ C. Равновесный потенциал K + будет около -60 мВ D. Равновесный потенциал K + будет около -18 мВ E. Возможные действия будут инициированы Если концентрация K + в цитоплазме аксона беспозвоночного изменяется на новое значение 200 мМ (Примечание: для этого аксона нормальный [K] o = 20 мМ и нормальный [K] i = 400 мМ): А.Мембранный потенциал станет больше отрицательный. Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ. Нормальное значение внеклеточного калия составляет 20 мМ, а нормальное значение внутриклеточного калия — 400 мМ, что дает нормальный потенциал равновесия для калия около -75 мВ. Если внутриклеточная концентрация изменяется с 400 мМ на 200 мМ, то равновесный потенциал калия, определяемый уравнением Нернста, будет равен примерно -60 мВ. Поскольку мембранный потенциал обычно составляет -60 мВ и в значительной степени зависит от E K , изменение концентрации калия и, следовательно, E K сделает мембранный потенциал более положительным, n или более отрицательным. . B. Равновесный потенциал K + изменится на 60 мВ C. Равновесный потенциал K + будет около -60 мВ D. Равновесный потенциал K + будет около -18 мВ E. Возможные действия будут инициированы Если концентрация K + в цитоплазме аксона беспозвоночного изменяется на новое значение 200 мМ (Примечание: для этого аксона нормальный [K] o = 20 мМ и нормальный [K] i = 400 мМ): А.Мембранный потенциал станет больше отрицательный B. Равновесный потенциал K + изменится на 60 мВ. Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ. Равновесный потенциал калия не изменится на 60 мВ. Концентрация калия была изменена всего с 400 мМ до 200 мМ. Можно использовать уравнение Нернста, чтобы определить точное значение, на которое изменится равновесный потенциал. Первоначально оно составляло около -75 мВ, и в результате изменения концентрации равновесный потенциал становится -60 мВ.Таким образом, равновесный потенциал не меняется на 60 мВ, он изменяется примерно на 15 мВ. C. Равновесный потенциал K + будет около -60 мВ D. Равновесный потенциал K + будет около -18 мВ E. Возможные действия будут инициированы Если концентрация K + в цитоплазме аксона беспозвоночного изменяется на новое значение 200 мМ (Примечание: для этого аксона нормальный [K] o = 20 мМ и нормальный [K] i = 400 мМ): А.Мембранный потенциал станет больше отрицательный B. Равновесный потенциал K + изменится на 60 мВ C. Равновесный потенциал K + будет около -60 мВ. Этот ответ ПРАВИЛЬНЫЙ! Это правильный ответ. См. Логику, описанную в ответах A и B. D. Равновесный потенциал K + будет около -18 мВ E.Будет инициирован потенциал действия Если концентрация K + в цитоплазме аксона беспозвоночного изменяется на новое значение 200 мМ (Примечание: для этого аксона нормальный [K] o = 20 мМ и нормальный [K] i = 400 мМ): А. Мембранный потенциал станет больше отрицательный Б.Равновесный потенциал K + изменится на 60 мВ C. Равновесный потенциал K + будет около -60 мВ D. Равновесный потенциал K + будет около -18 мВ. Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ. Используя уравнение Нернста, можно рассчитать новый потенциал равновесия калия, равный -60 мВ. Значение -18 мВ будет вычислено, если вы подставите [K] o = 200 и [K] i = 400 в уравнение Нернста. E. Возможные действия будут инициированы Если концентрация K + в цитоплазме аксона беспозвоночного изменяется на новое значение 200 мМ (Примечание: для этого аксона нормальный [K] o = 20 мМ и нормальный [K] i = 400 мМ): А. Мембранный потенциал станет больше отрицательный Б.Равновесный потенциал K + изменится на 60 мВ C. Равновесный потенциал K + будет около -60 мВ D. Равновесный потенциал K + будет около -18 мВ E. Возможное действие будет инициировано. Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ. Мембранный потенциал недостаточно деполяризуется для достижения порогового значения (около -45 мВ).

% PDF-1.4 % 224 0 объект > эндобдж xref 224 98 0000000016 00000 н. 0000003246 00000 н. 0000003331 00000 н. 0000003606 00000 н. 0000004254 00000 н. 0000004770 00000 н. 0000004817 00000 н. 0000004895 00000 н. 0000004971 00000 н. 0000006810 00000 н. 0000007095 00000 н. 0000007143 00000 н. 0000007180 00000 н. 0000007233 00000 н. 0000007281 00000 н. 0000007329 00000 н. 0000007377 00000 н. 0000007726 00000 н. 0000007774 00000 н. 0000007822 00000 н. 0000007870 00000 п. 0000007917 00000 п. 0000007964 00000 н. 0000008115 00000 н. 0000008162 00000 п. 0000008209 00000 н. 0000008256 00000 н. 0000008794 00000 н. 0000009278 00000 н. 0000009355 00000 н. 0000009729 00000 н. 0000010265 00000 п. 0000010797 00000 п. 0000010957 00000 п. 0000011356 00000 п. 0000011733 00000 п. 0000011995 00000 п. 0000015162 00000 п. 0000015441 00000 п. 0000019596 00000 п. 0000019976 00000 п. 0000020297 00000 п. 0000021168 00000 п. 0000028120 00000 п. 0000028660 00000 п. 0000029065 00000 н. 0000029479 00000 п. 0000030224 00000 п. 0000030614 00000 п. 0000031193 00000 п. 0000032031 00000 н. 0000032272 00000 н. 0000032602 00000 п. 0000032691 00000 п. 0000034552 00000 п. 0000034823 00000 п. 0000035205 00000 п. 0000035356 00000 п.