電気の生理学的影響

私たちのほとんどは、電気が私たちの体に痛みやトラウマを経験させる何らかの形の電気「ショック」を経験しました。私たちが幸運な場合、その経験の範囲は、私たちの体を通して放電する静電気の蓄積による痛みのうずきや衝撃に限定されます。

負荷に高電力を供給できる電気回路を使用している場合、感電ははるかに深刻な問題になり、痛みはショックの最も重要でない結果です。

電流は材料を介して伝導されるため、電流（抵抗）に対抗すると、通常は熱の形でエネルギーが散逸します。これは、生体組織に対する電気の最も基本的で理解しやすい効果です。電流によって生体組織が熱くなります。発生する熱量が十分であれば、組織が焼ける可能性があります。

その効果は、直火やその他の高温の熱源によって引き起こされる損傷と生理学的に同じですが、電気には犠牲者の皮膚の下の組織を燃やし、内臓を燃やす能力がある点が異なります。

電流が神経系に与える影響

おそらく危険の観点から最も重要な、身体への電流の別の影響は、神経系に関するものです。 「神経系」とは、神経細胞またはニューロンと呼ばれる体内の特殊な細胞のネットワークを意味し、多くの身体機能の調節に関与する多数の信号を処理および伝導します。

脳、脊髄、および身体の感覚/運動器官が一緒に機能して、それが感知、移動、応答、思考、および記憶できるようにします。

神経細胞は、「トランスデューサー」として機能し、神経伝達物質と呼ばれる特定の化合物の入力に応答して電気信号（非常に小さな電圧と電流）を生成することにより、相互に通信します。 、および電気信号によって刺激されたときにこれらの神経伝達物質を放出します。

十分な大きさの電流が生き物（人間またはその他）を介して伝導される場合、その効果は、ニューロンによって通常生成される小さな電気インパルスを無効にし、神経系に過負荷をかけ、反射信号と随意信号の両方が作動できないようにします筋肉。外部（衝撃）電流によって引き起こされた筋肉は無意識に収縮し、犠牲者はそれについて何もできません。

この問題は、犠牲者がエネルギーを与えられた導体に手で接触した場合に特に危険です。指を曲げる前腕の筋肉は、指を伸ばす筋肉よりも発達する傾向があるため、人の腕に流れる電流によって両方の筋肉が収縮しようとすると、「曲がる」筋肉が勝ち、食いしばります。指をこぶしに入れます。

被害者に電流を流す導体が手のひらに面している場合、この握り締め動作により、手がワイヤーをしっかりと握り、ワイヤーとの良好な接触を確保して状況を悪化させます。犠牲者は完全にワイヤーを手放すことができなくなります。

医学的には、この不随意筋収縮の状態は破傷風と呼ばれます。 。感電のこの影響に精通している電気技師は、感電の固定化された犠牲者を「回路上で凍結している」と呼ぶことがよくあります。ショックによって誘発された破傷風は、犠牲者を流れる電流を止めることによってのみ中断することができます。

電流が止まったとしても、神経伝達物質の化学的性質が混乱しているため、犠牲者はしばらくの間、筋肉に対する自発的な制御を取り戻すことができない可能性があります。この原理は、テーザー銃などの「スタンガン」デバイスに適用されています。テーザー銃は、2つの電極間に供給される高電圧パルスで犠牲者に瞬間的に衝撃を与えるという原理に基づいています。

適切に配置されたショックは、犠牲者を一時的に（数分）動けなくする効果があります。

しかし、電流はショックの犠牲者の骨格筋以上に影響を与える可能性があります。肺を制御する横隔膜の筋肉、およびそれ自体が筋肉である心臓も、電流によって破傷風の状態で「凍結」する可能性があります。

破傷風を誘発するには低すぎる電流でさえ、心臓が適切に拍動できないほど神経細胞信号をスクランブルすることができ、心臓を細動として知られる状態に送ります。 。細動する心臓は鼓動するのではなく羽ばたき、体内の重要な臓器に血液を送り込むのに効果がありません。

いずれにせよ、窒息および/または心停止による死亡は、確かに体を通る十分に強い電流に起因します。皮肉なことに、医療関係者は、犠牲者の胸に流れる強い電流を使用して、細動する心臓を通常の鼓動パターンに「ジャンプスタート」させます。

その最後の詳細は、私たちを感電の別の危険に導きます。これは、公共の電力システムに特有のものです。電気回路の最初の研究は、ほぼ独占的にDC（直流、または回路内を連続的に移動する電気）に焦点を当てていますが、最新の電力システムは交流、つまりACを利用しています。

電力システムでDCよりもACを優先する技術的な理由は、この議論とは無関係ですが、各種類の電力の特別な危険性は、安全性のトピックにとって非常に重要です。

ACが体に与える影響は、周波数に大きく依存します。低周波（50〜60 Hz）ACは、米国（60 Hz）およびヨーロッパ（50 Hz）の家庭で使用されています。高周波ACよりも危険であり、同じ電圧とアンペア数のDCよりも3〜5倍危険です。低周波ACは、拡張された筋収縮（テタニー）を引き起こします。これにより、手を電流源に固定し、曝露を延長する可能性があります。 DCは、単一のけいれん性収縮を引き起こす可能性が最も高く、多くの場合、犠牲者を現在の発生源から遠ざけます。

ACの交互の性質は、心臓のペースメーカーニューロンを細動の状態に陥らせる傾向がありますが、DCは心臓を静止させる傾向があります。ショック電流が停止すると、「凍結した」心臓は細動する心臓よりも通常の拍動パターンを取り戻す可能性が高くなります。

これが、救急医療従事者が使用する「除細動」装置が機能する理由です。除細動器ユニットによって供給される電流の衝撃はDCであり、これにより細動が停止し、心臓が回復する機会が与えられます。

いずれの場合も、不随意の筋肉作用を引き起こすのに十分な高電流は危険であり、絶対に避けなければなりません。次のセクションでは、そのような電流が通常どのように体に出入りするかを見て、そのような発生に対する予防措置を検討します。

レビュー：

• 電流は、身体の電気抵抗による電力損失により、身体に深く重度の火傷を引き起こす可能性があります。
• 破傷風 体に外部電流が流れて、思わず筋肉が収縮する状態です。指を制御する筋肉の不随意な収縮により、犠牲者が通電された導体を手放すことができなくなった場合、犠牲者は「回路上で凍結した」と言われます。
• 横隔膜（肺）と心筋も同様に電流の影響を受けます。破傷風を誘発するには小さすぎる電流でさえ、心臓のペースメーカーニューロンに干渉するのに十分な強さである可能性があり、心臓が強く鼓動するのではなく、ひらひらする原因になります。
• 直流（DC）は、交流（AC）よりも筋肉破傷風を引き起こす可能性が高く、ショックシナリオでDCが犠牲者を「凍結」させる可能性が高くなります。ただし、ACは犠牲者の心臓を線維化させる可能性が高く、これは衝撃電流が停止した後の犠牲者にとってより危険な状態です。