Physiologische Auswirkungen des elektrischen Stroms auf den menschlichen Körper

Physiologische Auswirkungen des elektrischen Stroms

Physiologische Erscheinungen, die durch elektrischen Strom verursacht werden:

• Von 1 bis 3 mA: Wahrnehmung (Perzeption).
• Von 10 bis 15 mA (Sensitivitätsschwelle): Tetanisierung oder Kontraktion der Muskeln der Hand und des Arms.
• In der Nähe von 25 mA: Ausdehnung der Kontraktion auf die Brustmuskulatur (thorakale Muskeln).
• Ab 50 mA: Vorhofflimmern des Herzens.

Risiko bei kurzer Einwirkzeit (unter 150 ms)

Was passiert bei kurzer Einwirkzeit (unter 150 ms)? Für Zeiten unter 150 ms besteht kein Risiko, wenn die Intensität nicht mehr als 300 mA beträgt. Bei 150 ms besteht kein Risiko, wenn die Intensität nicht mehr als 30 mA beträgt.

Folgen eines Stromschlags (Reihenfolge der Auswirkungen)

Sequenz der Auswirkungen auf den Körper durch den Strom:

• Atemschwierigkeiten
• Kammerflimmern
• Herzstillstand
• Atmungshemmung
• Irreversible Nervenschäden
• Schwere Verätzungen
• Verlust des Bewusstseins
• Tod

Schmerzschwelle und Muskelkontraktion (AC/DC)

Welche Stromstärken verursachen einen Schock und schmerzhafte Muskelkontraktionen (Wechselstrom und Gleichstrom)?

• Schmerzhafter Schock: Wechselstrom (AC): 9 mA; Gleichstrom (DC): 62 mA.
• Muskelkontraktion: Wechselstrom (AC): 23 mA; Gleichstrom (DC): 90 mA.

Definition der Wahrnehmungsschwelle

Die Wahrnehmungsschwelle ist der Wert des elektrischen Stroms, den eine Person ertragen kann, wenn sie mit den Händen eine unter Spannung stehende Elektrode berührt, wobei sie ein nicht unangenehmes Kribbelgefühl oder leichte Muskelschmerzen verspürt. Die Norm UNE 20-572-92/1 legt diesen Wert auf 0,5 mA fest, unabhängig von der Dauer der Exposition.

Herzzyklus

Schwelle der Muskelkontrolle (Loslass-Schwelle)

Die Schwelle der Muskelkontrolle (Loslass-Schwelle) ist definiert als die maximale Intensität, die eine Person ertragen kann und bei der sie noch in der Lage ist, die Elektrode loszulassen. Bei Wechselstrom (AC) beträgt dieser Wert 16 mA, bei Gleichstrom (DC) 76 mA.

Kammerflimmern (Ventrikuläre Fibrillation - VF)

Kammerflimmern ist eine unkoordinierte Kontraktion der Herzmuskelfasern, die zur sofortigen Einstellung der physiologischen Herzaktivität führt. Da kein sauerstoffreiches Blut zirkuliert und somit das Gehirn nicht versorgt wird, treten schwere zerebrale Schäden bereits nach wenigen Minuten auf. Die VF ist ein Zustand, der praktisch irreversibel ist und nach etwa 5 bis 10 Minuten zum Stillstand der Herzbewegungen führt.

Wann tritt Kammerflimmern auf?

VF kann bei Intensitätswerten größer als 500 mA auftreten. Es tritt häufig bei Stromstärken in der Größenordnung von einem Ampere auf, wenn der Stromschlag während der vulnerablen Phase des Herzzyklus erfolgt.

Bei einem Stromschlag von 500 mA und mehr, der länger als ein Herzzyklus dauert, kann dies einen irreversiblen Herzstillstand verursachen.

Flimmerschwellen (Fibrillationsschwellen)

Für kurzzeitige Exposition (zwischen 10 und 100 ms) liegt die obere Schwelle in einem Bereich von 500 mA bis 400 mA. Für längere Einwirkzeiten (über eine Sekunde) liegt die untere Schwelle in einem Bereich von 50 mA (für 1 Sekunde) bis 40 mA (für länger als 3 Sekunden).

Weitere Auswirkungen des elektrischen Stroms

Zu den weiteren Auswirkungen gehören unter anderem:

• Gehirnverletzungen
• Epiglottisblockade
• Laryngospasmus
• Koronarspasmus
• Schockzustand
• Verbrennungen
• Erhöhter Blutdruck, etc.

Faktoren bei Elektrounfällen

• Wert der Intensität des elektrischen Stroms
• Wert der Spannung
• Zeit des Durchgangs des elektrischen Stroms
• Impedanz des menschlichen Körpers (Z)
• Pfad des Stroms durch den Körper
• Art des Stroms (AC/DC)
• Frequenz im Falle von Wechselströmen
• Reaktion des Organismus

Auswirkungen des Stroms nach Intensität

• 15 mA: Einleitung von Krämpfen.
• Zwischen 30 mA und 50 mA: Zunehmende Krämpfe.
• Zwischen 40 mA und 70 mA: Erstickung.
• Ab 70 mA: Herzflimmern.

Wärmeerzeugung durch Strom (Joule-Effekt)

Joule'sches Gesetz: Q = U • t · 0,24 Kalorien

Diese Formel definiert die Wärme, die im Körper freigesetzt wird, wenn dieser einer Spannung ausgesetzt ist. Die festgelegten Sicherheitsspannungen sind:

• 24 Volt für feuchte oder leitfähige Standorte.
• 50 Volt für die übrigen Fälle.

Innenwiderstand des menschlichen Körpers

Der Innenwiderstand ist die Impedanz zwischen zwei Elektroden in Kontakt mit dem menschlichen Körper, abzüglich der Hautimpedanz der Elektroden. Sein Widerstandswert hängt vor allem stark vom Strompfad und weniger von der Kontaktfläche ab. Wenn die Kontaktfläche sehr klein ist (Größenordnung mm²), erhöht sich der Wert der Impedanz.

Gesamtimpedanz des menschlichen Körpers

Sie wird durch die vektorielle Addition des Innenwiderstands und der Hautimpedanz (sowohl beim Stromeintritt als auch beim Stromaustritt) berechnet. (Abb. 4.8)

Die Impedanz besteht aus einer resistiven und einer kapazitiven Komponente.

Wovon hängt der anfängliche Widerstand ab?

Er hängt hauptsächlich vom Strompfad und zweitens von der Kontaktfläche ab.