Электрическое сопротивление тела человека.

Величина тока в электрической цепи через тело человека определяется сопротивлением этой цепи и приложенным напряжением. Электрическое сопротивление тела человека с точки зрения электротехники является специфическим – нелинейным и зависящим от частоты переменного тока. Электрическое сопротивление тела зависит от индивидуальных особенностей человека веса, роста, состояния кожного покрова ладоней рук и ступней ног. Внутренние ткани организма имеют различное удельное электрическое сопротивление (табл. 1).

Анализ таблицы показывает, что кожа, входящая в непосредственное соприкосновение, как правило, с металлическим контактом (электродом) электрической цепи, обладает наивысшим удельным электрическим сопротивлением и может определять электрическое сопротивление всей цепи через тело человека, однако это оказывается справедливым только для малых значений напряжения электрической цепи (до 50 В)

Таблица 1

Удельное объёмное электрическое сопротивление тканей человеческого организма

№	Наименование тканей	Удельное электрическое сопротивление, Ом.м
1 2 3 4 5 6	Кожа сухая Костная ткань (без надкостницы) Жировая ткань Мышечная ткань Кровь Спинномозговая жидкость	3 . 104…2 . 105 104…2 . 105 300…600 15,0…30,0 10,0…20,0 5,0…6,0

Сравнительно большую величину электрического сопротивления кожи составляет электрическое сопротивление её достаточно тонкого (до 0,1 мм) наружного рогового слоя (эпидермиса), а внутренний слой обладает электрическим удельным сопротивлением близким по значению жировой и мышечной ткани (до 200 Ом^.м).

Наружный слой кожи, располагающийся между электродом электрической цепи и сравнительно хорошо проводящей внутренней областью кожи (рис. 1), для анализа электрической цепи через тело человека можно представить в виде электрической схемы замещения, представляющей собой схему несовершенного конденсатора С_н, включённого параллельно с активным сопротивлением R_н. Как показывают экспериментальные исследования, величина удельной ёмкости контакта колеблется в пределах 0,0047…0,0152 мкФ/м² в зависимости от изменения толщины эпидермиса и его относительной диэлектрической проницаемости.

Электрическую схему замещения всего тела человека по характерным путям протекания тока: ладонь – ладонь, ступня – ступня, ладони – ступни, ладонь – ступни с учётом электрической схемы замещения каждого контакта и внутреннего электрического сопротивления живых тканей организма R_в при напряжениях и токах, существенно превышающих внутренние биотоки и биопотенциалы организма, можно представить в виде последовательной электрической схемы (рис. 1).

Рис.1 Структура контакта электрода и кожи человека (слева) и электрическая схема замещения в виде несовершенной ёмкости

Тело человека в электрической цепи может рассматриваться как простой физический проводник только при определённых допущениях, потому что при протекании тока в теле человека происходят сложные биофизические процессы. Как было показано, процесс протекания тока в живых тканях значительно сложнее процесса протекания тока в металлах, изоляции, электролитах и полупроводниках.

Большое значение имеет путь протекания тока. Схема замещения отражает только характерные пути протекания тока. При этом названия путей: “ладонь – ладонь”, “ступня – ступня” и т.п. более точные по сравнению с названиями часто применяемыми в технической литературе: “рука – рука”, “нога – нога” и т.п. Дело в том, что при рассмотрении электрической схемы замещения тела человека не рассматриваются любые пути протекания тока. Как показано в трудах Манойлова В.Е., воздействие, например, электрического тока на акупунктурные точки человеческого тела, слизистые оболочки, область головы может вызвать летальный исход при очень малых значениях тока. Электрическая схема замещения в этом случае будет иметь особенности с точки зрения учёта малой проводимости нервных клеток или специфики внутреннего сопротивления электрической цепи. Такие сложные электрические воздействия на организм человека могут быть предметом специального исследования и в данной работе не рассматриваются.

Активное сопротивление R_н и ёмкость С_н составляют полное сопротивление наружного слоя кожи Z_н. Внутреннее сопротивление тела человека R_в в основном зависит от пути протекания (рис. 2) и может колебаться в пределах 300…800 Ом. Экспериментальными исследованиями, проведёнными на основе выборки, состоящей из 87 человек (МИИТ), получены средние значения внутренних сопротивлений в зависимости от пути протекания тока по телу человека (табл. 2).

Рис. 2 Электрическая схема замещения тела человека

Таблица 2

Средние значения внутреннего электрического сопротивления тела человека

№	Путь тока по телу человека	Rв, Ом
1 2 3 4	Ладонь – ладонь (рука – рука) Ладонь – ступни (рука – ноги) Ладони – ступни (руки – ноги) Ступня – ступня (нога – нога)	660 510 330 520

Полное электрическое сопротивление тела человека по характерным путям протекания (рис. 3), принимая допущение о равенстве площадей и условий возникновения контактов тела человека и электрической цепи, например, по пути “ладонь – ладонь” или “ступня – ступня”, может быть выражено соотношением:

где - полная комплексная величина электрического сопротивления тела человека, Ом;

- комплексное значение электрического сопротивления наружного слоя кожи человека в месте контакта, Ом;

R_в – внутреннее электрическое сопротивление тела человека, Ом.

Рис. 3 Характерные пути (пунктир) протекания тока по организму человека