Ощутимый и неотпускающий ток. Их пороговое значение в электроустановках переменного тока
Сила тока является основным фактором, определяющим исход поражения, чем больше величина силы тока, тем опаснее его действие.
Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлено три категории тока.
— пороговый ощутимый ток — наименьшее значение тока, при котором человек начинает ощущать его действие — 1,5мА — при переменном токе; при постоянном токе действие тока не ощущается;
— пороговый не отпускающий ток — наименьшее значение тока, вызывающего судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник -20 мА – при переменном токе; при постоянном токе – большое усиление нагрева.
Пороговый ощутимый ток не может вызвать поражение человека и в этом смысле его можно считать безопасным, но длительное его прохождение через тело человека недопустимо т.к. отрицательно влияет на здоровье. Ощутимый ток может стать косвенной причиной несчастного случая, т.
к его неожиданное действие может вызвать у человека растерянность, опасные резкие движения, падения с высоты.
Пороговый не отпускающий ток не вызывает немедленного поражения человека и в этом смысле его можно считать безопасным. Но если человека быстро не отключить от электрической цепи тока, то сопротивление тела начнет уменьшаться, а проходящий ток будет увеличиваться, что вызовет усиление болей, нарушение работы легких и сердца, а возможно и смерть.
2. Мероприятия безопасности в нормальном режиме работы электроустановок.
2.1 Ограждение токоведущих частей.
При обслуживании электроустановок причиной поражения током может стать случайное прикосновение или недопустимое приближение к токоведущим частям.
Различают токоведущие и нетоковедущие частиэлектрооборудования, находящиеся под напряжением.
Токоведущиминазываются металлические части электрооборудования, находящиеся под напряжением.
Под не токоведущими частямипонимают металлические части, не находящиеся под напряжением, к ним относятся корпуса оборудования, защитные кожухи или ограждения, оболочки кабелей.
Так вот, чтобы исключить такую опасность, токоведущие части покрывают изоляцией, закрывают защитными ограждениями, используют блокировки, располагают электрооборудования на недоступной высоте, используют сигнализацию. Ограждение токоведущих частей может быть предусмотрено конструкцией оборудования и являться, поэтому его обязательной частью.
В тех случаях, когда токоведущие части электрического оборудования не имеют конструктивных укрытий, для них и применяют устройство защитных ограждений в виде кожухов, крышек, ящиков, сеток (т.е. из трудно сгораемого материала).
Ограждающие устройства делятся на:
—сплошные(в виде кожухов, крышек) применяются в электроустановках до 1000 В;
—сетчатые огражденияимеют двери, которые закрываются на замок.
2.2. Блокировочные устройства.
Блокировкой называется автоматическое устройство, при помощи которого предотвращают неправильные, опасные для человека действия.
Рабочими элементами блокировки могут быть механические устройства, защелки, фигурные вырезы, блок-контакты, которые воздействуют на разрыв электрической цепи.
Электрическая блокировка позволяет отключать напряжение при открывании дверей ограждений, дверей корпусов и кожухов или при снятии крышек.
Блокировочные устройства необходимо применять в
электротехнических установках и радиотехнической аппаратуре в тех случаях, когда в них используются напряжения более 250 В по отношению к земле.
По принципу действия блокировки делятся на:
— механические
— электрические
— электромагнитные.
2.3. Применение токов безопасных параметров.
Наибольшая степень безопасности достигается при малых напряжениях не более 42 В, их применение сильно снижает опасность поражения током.
Малые напряжения используют в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и вне помещений — для питания таких потребителей тока, как ручные электрифицированные инструменты, переносные лампы, лампы местного освещения, сигнализация.
Источниками малого напряжения (42, 36, 24, 12 В) чаще всего служат понижающие трансформаторы небольших размеров, аккумуляторы, преобразователи частот, батареи гальванических элементов.
2.4. Расположение токоведущих частей на недосягаемой высоте или в
недоступном месте обеспечивает безопасность без ограждений и блокировок.
2.5. Защитное разделение сетей.
Сеть разделяют на ряд небольших участков сети с таким же напряжением,
то такая сеть будет незначительную емкость. Высокое емкостное сопротивление изоляции и небольшой ток потерь (токи поражения). Такая сеть будет безопасной. Электрическое разделение сетей достигается при помощи разделительного трансформатора.
Область применения разделительных сетей — электроустановки напряжением до 1000 В.
Фибрилляционный ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Фибрилляционный ток
Cтраница 1
Фибрилляционный ток ( 100 мА и более), протекая по тому же пути, проникает глубоко в грудь, раздражая мышцы сердца.
[1]
Фибрилляционный ток — электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца.
[2]
Фибрилляционный ток — электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Пороговый фибрилляционный ток составляет 100 мА переменного тока и 300 мА постоянного мри длительности действия 1 — 2 с по пути рука рука или рука ноги. Фибрилляционный ток может достичь 5 А. Ток больше о А фибрилляцию сердца не вызывает — При таких токах происходит мгновенная остановка сердца.
[3]
Значения минимального фибрилляционного тока коррелируют с изменением температуры, но в еще большей степени с изменением напряженности геомагнитного поля.
Полученные нами данные показывают четко выраженную зависимость между электрофизическими характеристиками тела человека и комплексом метеорологических параметров.
[4]
Третий критерий — нефибрилляционный ток, определяемый законом распределения пороговых значений фибрилляционных токов. Пороговые значения этих токов при заданной длительности воздействия до 1 с распределяются по логарифмически нормальному закону.
[5]
При постоянном токе пороговым фибрилляционным током считается ток 300 мА, а верхним пределом фибрилляционного тока 5 А.
[6]
В стандарте даны определения следующих терминов: электробезопасность, электротравма, электротравматизм, электроустановка, электрическое замыкание на корпус, электрическое замыкание на землю, ток замыкания на землю, зона растекания тока замыкания на землю, напряжение относительно земли, однофазное прикосновение, однополюсное прикосновение, двухфазное прикосновение, ощутимый ток неотпускающий ток, фибрилляционный ток, пороговый ощутимый ток, пороговый неотпускающий ток, пороговый фибрилляционный ток, напряжение прикосновения, напряжение шага, защита от прикосновения к токоведущим частям, защитное заземление, зануление, нулевой защитный проводник, защитное отключение, электрическое разделение сети, разделяющий трансформатор, выравнивание потенциала, малое напряжение, блокировка, рабочая изоляция, дополнительная изоляция, двойная изоляция, усиленная изоляция, электрозащитные средства.
| Термин | Определение |
| 1. Электробезопасность | Система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества |
| 2. Электротравма | Травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги |
| 3. Электротравматизм | Явление, характеризующееся совокупностью электротравм |
| 4. Электроустановка | По ГОСТ 19431-84 |
| 5. Электрическое замыкание на корпус Замыкание на корпус | Случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки |
6. Электрическое замыкание на землюЗамыкание на землю | Случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями, или предметами, не изолированными от земли |
| 7. Ток замыкания на землю | Ток, проходящий через место замыкания на землю |
| 8. Зона растекания тока замыкания на землю Зона растекания тока | Зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю |
| 9. Напряжение относительно земли | Напряжение относительно точки земли, находящейся вне зоны растекания тока замыкания на землю |
| 10. Однофазное прикосновение | Прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением |
| 11. Однополюсное прикосновение | Прикосновение к полюсу электроустановки, находящейся под напряжением |
12. Двухфазное прикосновение | Одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением |
| 13. Двухполюсное прикосновение | Одновременное прикосновение к двум полюсам электроустановки, находящейся под напряжением |
| 14. Ощутимый ток | Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздражения |
| 15. Неотпускающий ток | Электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник |
| 16. Фибрилляционный ток | Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца |
| 17. Пороговый ощутимый ток Ндп. Порог ощутимого тока | Наименьшее значение ощутимого тока |
| 18. Пороговый неотпускающий ток Ндп.  Порог неотпускающего тока | Наименьшее значение неотпускающего тока |
| 19. Пороговый фибрилляционный ток Ндп. Порог фибрилляционного тока | Наименьшее значение фибрилляционного тока |
| 20. Напряжение прикосновения | Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек |
| 21. Напряжение шага | Напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек |
| 22. Защита от прикосновения к токоведущим частям Защита от прикосновения | Устройство, предотвращающее прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям |
| 23. Защитное заземление | Преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением |
24. ЗанулениеНдп. Защитное зануление | Преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением |
| 25. Нулевой защитный проводник | Проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом |
| 26. Защитное отключение | Быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током |
| 27. Электрическое разделение сети Разделение сети | Разделение электрической сети на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющего трансформатора |
| 28. Разделяющий трансформатор | Специальный трансформатор, предназначенный для отделения приемника энергии от первичной электрической сети и сети заземления |
29. Выравнивание потенциала | Метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек |
| 30. Малое напряжение Ндп. Безопасное напряжение | Номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током |
| 31. Блокировка | По ГОСТ 18311-80 |
| 32. Рабочая изоляция | Электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током |
| 33. Дополнительная изоляция | Электрическая изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции |
| 34. Двойная изоляция | Электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции |
35. Усиленная изоляция | Улучшенная рабочая изоляция, обеспечивающая такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная изоляция |
| 36. Электрозащитные средства | Переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля |
Пороговые значения ощутимого, неотпускающего и фибрилляционного токов
Реакция | Переменный | Постоянный |
ощутимый | 0,6 – 1,6 | 5 – 7 |
неотпускающий | 10 — 15 | 50 – 80 |
фибрилляционный | 80 — 100 | 300 |
Приведенные
в таблице 1.
1 данные соответствуют
прохождению тока через человека по пути
рука-рука или рука-ноги.
Из таблицы 1.1 так же видно, что воздействие
на человека постоянного и переменного
тока различно – переменный ток
промышленной частоты опаснее постоянного
тока того же значения.
Род и частота электрического тока
Воздействие
на человека постоянного и переменного
тока различно — переменный ток промышленной
частоты опаснее постоянного тока того
же значения. Случаев поражения в
электроустановках постоянным током в
несколько раз меньше, чем в аналогичных
установках переменного тока. Из-за
наличия в сопротивлении тела человека
ёмкостной составляющей увеличение
частоты приложенного напряжения
сопровождается уменьшением полного
сопротивления тела и, следовательно,
ростом величины электрического тока,
проходящего через тело человека.
Увеличение частоты приводит к увеличению
опасности лишь в диапазоне частот от 0
до 50 Гц. Опасность полностью исчезает
при частоте 450-500 кГц, однако, при этом
сохраняется опасность ожогов, как от
электрической дуги, так и от тока,
непосредственно протекающего через
тело человека.
Постоянный ток
примерно в 4-5 раз безопаснее переменного
тока частотой 50 Гц, так как, проходя
через тело человека, вызывает более
слабые сокращения мышц и менее ощутимые
воздействия по сравнению с переменным
током той же величины. Лишь в момент
замыкания и размыкания цепи электрического
тока человек испытывает кратковременное,
болезненное ощущение из-за внезапного
судорожного сокращения мышц.
Однако, это
справедливо лишь для напряжений до 500
В. При более высоких напряжениях
постоянный ток становится опаснее
переменного тока частотой 50 Гц.
Путь протекания тока через человека
Большое
значение в исходе поражения имеет путь
протекания электрического тока через
тело человека. Наиболее тяжелые
последствия будут, если на пути тока
оказывается сердце, грудная клетка,
головной и спинной мозг (путь тока:
рука-ноги, рука-рука), поскольку в этом
случае ток воздействует непосредственно
на эти органы.Если
же электрический ток проходит иными
путями, то воздействие его на важные
органы может быть лишь рефлекторным, а
не непосредственным.
При этом опасность
тяжёлого поражения человека электрическим
током снижается. Кроме того, поскольку
путь тока определяется местом касания
токоведущих частей к телу человека, его
влияние на исход обуславливается ещё
и различным сопротивлением кожи на
разных участках тела.
Характерные
пути тока в теле человека представлены
на рис.1.2. Наиболее часто пути права
рука-нога. Наиболее
опасными являются петли голова-руки и
голова-ноги,
когда ток может проходить через головной
и (или) спинной мозг. Наименее опасный
путь: нога-нога, который возникает обычно
при воздействии на человека напряжения
шага. В этом случае через сердце проходит,
очевидно, небольшой ток. Однако, во всех
случаях опасность непрямого (рефлекторного)
воздействия электрического тока на
сердце и другие жизненно важные органы
сохраняется. Кроме того, даже при
небольшом токе, проходящем через сердце
возможен также смертельный исход.
Напряжение шага даже небольшого значения
(50-80 В) вызывает непроизвольные судорожные
сокращения мышц ног и, как следствие,
падение человека на землю.
В этот момент
будет прекращено воздействие на человека
напряжения шага и образуется более
тяжёлая ситуация: вместо пути тока
нога-нога в теле человека образуется
более опасный путь – обычно от рук к
ногам. Так как в этом случае человек
касается одновременно точек земли
удалённых друг от друга на расстояние,
превышающее длину шага, напряжение,
воздействующее на человека, оказывается
больше напряжения шага.
Рис. 1.2 Характерные
пути тока в теле человека (петли тока):
Пороговые значения ощутимого, неотпускающего и фибрилляционного токов
Реакция | Переменный | Постоянный |
ощутимый | 0,6 – 1,6 | 5 – 7 |
неотпускающий | 10 — 15 | 50 – 80 |
фибрилляционный | 80 — 100 | 300 |
Приведенные
в таблице 1.
1 данные соответствуют
прохождению тока через человека по пути
рука-рука или рука-ноги.
Из таблицы 1.1 так же видно, что воздействие
на человека постоянного и переменного
тока различно – переменный ток
промышленной частоты опаснее постоянного
тока того же значения.
Род и частота электрического тока
Воздействие
на человека постоянного и переменного
тока различно — переменный ток промышленной
частоты опаснее постоянного тока того
же значения. Случаев поражения в
электроустановках постоянным током в
несколько раз меньше, чем в аналогичных
установках переменного тока. Из-за
наличия в сопротивлении тела человека
ёмкостной составляющей увеличение
частоты приложенного напряжения
сопровождается уменьшением полного
сопротивления тела и, следовательно,
ростом величины электрического тока,
проходящего через тело человека.
Увеличение частоты приводит к увеличению
опасности лишь в диапазоне частот от 0
до 50 Гц. Опасность полностью исчезает
при частоте 450-500 кГц, однако, при этом
сохраняется опасность ожогов, как от
электрической дуги, так и от тока,
непосредственно протекающего через
тело человека.
Постоянный ток
примерно в 4-5 раз безопаснее переменного
тока частотой 50 Гц, так как, проходя
через тело человека, вызывает более
слабые сокращения мышц и менее ощутимые
воздействия по сравнению с переменным
током той же величины. Лишь в момент
замыкания и размыкания цепи электрического
тока человек испытывает кратковременное,
болезненное ощущение из-за внезапного
судорожного сокращения мышц.
Однако, это
справедливо лишь для напряжений до 500
В. При более высоких напряжениях
постоянный ток становится опаснее
переменного тока частотой 50 Гц.
Путь протекания тока через человека
Большое
значение в исходе поражения имеет путь
протекания электрического тока через
тело человека. Наиболее тяжелые
последствия будут, если на пути тока
оказывается сердце, грудная клетка,
головной и спинной мозг (путь тока:
рука-ноги, рука-рука), поскольку в этом
случае ток воздействует непосредственно
на эти органы.Если
же электрический ток проходит иными
путями, то воздействие его на важные
органы может быть лишь рефлекторным, а
не непосредственным.
При этом опасность
тяжёлого поражения человека электрическим
током снижается. Кроме того, поскольку
путь тока определяется местом касания
токоведущих частей к телу человека, его
влияние на исход обуславливается ещё
и различным сопротивлением кожи на
разных участках тела.
Характерные
пути тока в теле человека представлены
на рис.1.2. Наиболее часто пути права
рука-нога. Наиболее
опасными являются петли голова-руки и
голова-ноги,
когда ток может проходить через головной
и (или) спинной мозг. Наименее опасный
путь: нога-нога, который возникает обычно
при воздействии на человека напряжения
шага. В этом случае через сердце проходит,
очевидно, небольшой ток. Однако, во всех
случаях опасность непрямого (рефлекторного)
воздействия электрического тока на
сердце и другие жизненно важные органы
сохраняется. Кроме того, даже при
небольшом токе, проходящем через сердце
возможен также смертельный исход.
Напряжение шага даже небольшого значения
(50-80 В) вызывает непроизвольные судорожные
сокращения мышц ног и, как следствие,
падение человека на землю. В этот момент
будет прекращено воздействие на человека
напряжения шага и образуется более
тяжёлая ситуация: вместо пути тока
нога-нога в теле человека образуется
более опасный путь – обычно от рук к
ногам. Так как в этом случае человек
касается одновременно точек земли
удалённых друг от друга на расстояние,
превышающее длину шага, напряжение,
воздействующее на человека, оказывается
больше напряжения шага.
Рис. 1.2 Характерные
пути тока в теле человека (петли тока):
неощутимый ток, ощутимый ток, отпускающий, неотпускающий и смертельный.
Неощутимый ток определяется нормальным законом распределения пороговых значений ощутимого тока с параметрами: математическое ожидание М = 1,1 мА, среднее квадратичное отклонение s = 0,15 мА. Таким образом, с вероятностью 0,999 ток силой 1,58 мА ощущается человеческим организмом. В качестве первого критерия безопасности принят ток I = 0,6 мА, который не вызывает нарушения деятельности организма (табл. 4.1).
Т а б л и ц а 4.1
Распределение вероятности ощущения в зависимости
От значений тока
| Вероятность ощущения, % | 0,1 | 1,0 | 5,0 | 10,0 | 50,0 | 99,9 |
| Ток, мА | 0,63 | 0,75 | 0,85 | 0,91 | 1,40 | 1,58 |
Ощутимый ток – значение тока, который вызывает при прохождении через организм ощутимые раздражения. Средние значения ощутимого переменного тока с частотой 50 Гц оцениваются диапазоном 0,8-1,8 мА, а для постоянного тока эти значения в 3,5-4 раза выше.
Отпускающий ток – значение тока, при котором человек сохраняет способность самостоятельно освободиться от контакта с электропроводными частями. Его значение определяется распределением пороговых значений неотпускающих токов при М = 14,92 мА и s = 3,12 мА. Распределение вероятности неотпускания показано в табл. 4.2.
Таким образом, в качестве следующего критерия электробезопасности принято значение отпускающего тока I=6 мА, при протекании которого через тело человека вероятность отпускания Р = 99,5 %. Длительность воздействия
Т а б л и ц а 4.2.
Распределение вероятности неотпускания в зависимости
От силы тока
| Вероятность неотпускания, % | 0,1 | 1,0 | 5,0 | 10,0 | 50,0 | 99,9 |
| Ток, мА | 5,25 | 7,74 | 9,79 | 10,93 | 14,92 | 24,59 |
такого тока ограничивается защитной реакцией самого человека.
Неотпускающий ток – значение тока, который вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц. При этом человек теряет способность самостоятельно освободиться от контакта с токоведущими частями и при длительном воздействии подвергается смертельной опасности. Среднее значение неотпускающего тока примерно в 2 раза больше отпускающего и оценивается диапазоном 8-16 мА.
Смертельный ток – наименьшее значение этого тока большинством специалистов оценивается в 24-28 мА. Именно это значение тока является фибрилляционным, при котором мышцы сердца вместо ритмичных сокращений, происходящих в определенной последовательности, переходят в хаотичные сокращения с частотой до 700 мин -1. В результате таких беспорядочных сокращений сердце перестает перекачивать кровь, что приводит к гибели всего организма. Ток силой 100 мА и более интенсивно воздействует на дыхательный центр, что приводит к мгновенной остановке дыхания.
Время воздействия электрического тока. В настоящее время общепринятым пределом опасности электрического тока считается значение 100 мА при продолжительности воздействия 3 с. Однако можно выдержать и значительно большее значение тока, если время его воздействия будет мало.
Чарльз Дальциль на основании опытов с людьми представил это условие в виде формулы:
I2 · t ≤ 0,027 (4.1.)
При этом предполагается, что в случае равенства вероятность поражения составляет менее 0,5 %. В формуле (4.2.) I – действующее значение синусоидального тока в амперах, а t – время воздействия этого тока в секундах.
В табл. 4.3. приведены предельно допустимые уровни (ПДУ) напряжений прикосновения Uпри токов I. Из табл.4.3. следует, что с увеличением ПДУ напряжений и токов должно быть ограничено время их воздействия.
Электрическое сопротивление тела человека. Сопротивление тела человека является непостоянной величиной, зависящей от многих факторов: приложенного напряжения, состояния кожного покрова, места и площади контакта, формы токоведущей части и т.д. Экспериментальными исследованиями установлено, что сопротивление тела человека уменьшается при увеличении воз действующего напряжения. Эта функциональная зависимость описывается законом убывающей квадратичной параболы, причем при возрастании напряжения на 1В происходит уменьшение сопротивления примерно на 0,1 кОм, что весьма значительно. При напряжениях 40-45 В (с учетом индивидуальной чувствительности) наступает пробой кожных покровов, определяющих основное сопротивление в цепи тока через человека, после чего сопротивление тела человека практически равно сопротивлению внутренних тканей (менее 1 кОм).
Путь прохождения электрического тока. При движении тока через жизненно важные органы – сердце, легкие, головной мозг – опасность их поражения резко возрастает. Если же ток проходит иными путями, то его воздействие на жизненно важные органы может быть рефлекторным, т.е. через центральную нервную систему, благодаря чему вероятность тяжелого исхода резко уменьшается.
Т а б л и ц а 4.3.
Похожие статьи:
Чрезмерное потоотделение — симптомы, диагностика и лечение
Альтернативные названия: Гипергидроз.
Чрезмерное или обильное потоотделение — это заболевание, имеющее множество возможных причин. Поскольку это не болезнь, это может быть симптом другого заболевания, например, нервного расстройства.
Диагностируйте свои симптомы прямо сейчас!
- понять, что происходит с вашим телом
- проверьте ваше общее состояние здоровья
- узнайте, что вы должны делать прямо сейчас
Потоотделение — это нормальная функция организма, которая служит для охлаждения и смазывания кожи, особенно в областях, которые могут натирать другие участки кожи, например, под руками, под грудью и между ног.Специальные микроскопические железы (потовые железы) в глубоком слое кожи (дермы) производят пот, фильтруя жидкость и соли из крови и выделяя эту жидкость через маленькие трубочки в коже (потовые протоки), которые выходят в маленькие поры. верхний слой кожи (роговой слой ).
На одних участках кожи много потовых желез, на других — относительно немного; в наибольшей степени они присутствуют в ладонях рук и подошвах ног.Помимо потовых желез, на коже есть сальные железы, окружающие почти каждый корень волоса (сальные железы). Наконец, в некоторых областях, таких как подмышки и пах, есть особая потовая железа, называемая апокринной железой, которая выделяет очень густой тип пота, содержащий большое количество жирных химикатов. Эти химические вещества могут расщепляться бактериями на поверхности кожи, создавая вонючие химические вещества, которые в основном ответственны за запах тела.
Два разных набора нервов снабжают эти многие железы: симпатические нервы , , которые имеют тенденцию увеличивать потоотделение, когда человек возбужден, нервничает или испуган («реакция борьбы или бегства»), и парасимпатические нервы , которые имеют тенденцию для уменьшения потоотделения кожи.На концах этих нервов тело выделяет специальные химические вещества, называемые нейротрансмиттерами, которые переносят электрический сигнал от нервов к клеткам, расположенным рядом с нервными окончаниями. Что касается потовых желез, то химическим веществом на концах симпатических нервов является ацетилхолин; слишком много этого химического вещества, присутствующего рядом с потовыми железами, стимулирует их выработку большого количества жидкости. Многие врачи считают, что одной из самых больших проблем у людей с идиопатическим гипергидрозом (чрезмерное потоотделение по неизвестной причине) является чрезмерная стимуляция симпатических нервов, из-за чего нейротрансмиттеры «выходят из строя» на нервных окончаниях.Многие виды деятельности, стимулирующие нервную систему, например резкие запахи, острая пища, повышенная температура воздуха, упражнения, сильное эмоциональное возбуждение, стресс или нервозность, могут вызывать приступы чрезмерного потоотделения из-за чрезмерной активности симпатического нерва.
Причины и развитие
У некоторых людей может не быть обнаруживаемой причины чрезмерного потоотделения, и их можно считать имеющими заболевание, известное как эссенциальный (идиопатический или первичный) гипергидроз.Это может быть связано с чрезмерной активностью нервов, которые посылают сигналы к потовым железам на коже, симпатической нервной системе. Иногда эта идиопатическая форма гипергидроза может передаваться генетически и часто передается в семье; эта форма может впервые проявиться в раннем детстве.
У других людей потоотделение может быть симптомом известных заболеваний, например:
Многие люди, страдающие гипергидрозом, также могут иметь покраснение кожи, которое наиболее заметно на лице в виде покраснения из-за такой же чрезмерной активности нервов.Некоторые лекарства могут сами по себе вызывать чрезмерное потоотделение, например, лекарства, которые часто используются при раке простаты, СПИДе, или пиридостигмин (Местинон ™), применяемый при миастении. Другими очевидными причинами являются ожирение и физические упражнения.
Лечение и профилактика
Потливость ладоней (ладонный гипергидроз) в момент напряжения или сильного беспокойства — это совершенно нормальное явление, которое пройдет, как только этот момент пройдет.
Чтобы уменьшить общее потоотделение, нужно либо сократить нервные импульсы к потовым железам, сократить потребление ацетилхолина, разрушить железы или перекрыть их протоки, чтобы пот не мог стекать на кожу.Один из основных способов уменьшить потоотделение — нанести лекарство на поверхность кожи, чтобы пот загустеть и закупорить протоки, именно так антиперспиранты, которые часто используются под мышками, уменьшают потливость и запах подмышек. Работа. Они обычно содержат соли алюминия и металла, такие как хлорид алюминия, которые необходимо часто наносить повторно, иначе сгустки в каналах растворятся, разблокируя каналы и вызывая потоотделение.
Сами потовые железы могут быть разрушены, но, поскольку они такие маленькие и многочисленные и расположены глубоко в коже, такие методы, как электролиз (при котором для разрушения корней волос используются электрические токи), не очень практичны.Если только определенный участок кожи, например, подмышки, вызывает проблемы с потоотделением, были сообщения об использовании липосакции для удаления апокриновых потовых желез там [ Rowland Payne C &
PPT — ПРИМЕР 7.1. Определите общий ток смещения на ИС из-за подпорогового тока. PowerPoint Presentation
ПРИМЕР 7.1 • ЦЕЛЬ • Определите общий ток смещения на ИС из-за подпорогового тока. • Предположим, что на одном кристалле имеется 107 n-канальных транзисторов, все смещены на VGS = 0 и VDS = 2 В.Предположим, что Isub = 10-10 А для каждого транзистора для этого условия смещения и для порогового напряжения VT = 0,5 В. Что произойдет с общим током смещения на ИС, если пороговое напряжение уменьшится до VT = 0,25 В, все остальные параметры оставаясь прежним. • Решение. Полный ток смещения равен току смещения каждого транзистора, умноженному на количество транзисторов, или IT = Isub (107) = (10-10) (107) 1 мА. Теперь мы можем написать так, если пороговое напряжение изменится на VT = 0,25, тогда подпороговый ток при VGS = 0 становится равным
или • Isub = 1.56 106 A • Теперь общий ток смещения для этой микросхемы IC будет • IT = (1,56 10-6) (107) = 15,6 A • Комментарий • Этот пример предназначен для демонстрации того, что с учетом подпороговых токов, пороговое напряжение должно быть спроектировано таким образом, чтобы оно было «разумным», чтобы токи затвора при нулевом смещении не были чрезмерными.
ПРИМЕР 7.2 • ЦЕЛЬ • Определить влияние модуляции длины канала на значение тока стока. • Рассмотрим n-канальный MOSFET с концентрацией примеси в подложке Na = 2 1016 см-3, пороговое напряжение VT = 0.4 В, длина канала L = 1 мкм. Устройство смещено на VGS = 1 В и VDS = 2,5 В. • Решение Мы находим, что и VDS (sat) = VGS VT = 1 0,4 = 0,6 В Теперь или L = 0,181 m Мы можем написать или • Комментарий • Из-за модуляции длины канала ток стока на 22% больше, чем идеальное значение для длинного канала.
ПРИМЕР 7.3 • ЦЕЛЬ • Вычислить эффективное электрическое поле на пороге для данного легирования полупроводника.• Рассмотрим кремниевую подложку p-типа при T = 300 K и легированном Na = 3 1016 см-3. • Решение Из уравнения (6.8b) в главе 6 мы можем вычислить, которое составляет xdT = 0,18 мкм. Тогда в точке пороговой инверсии мы можем предположить, что Qn = 0, поэтому эффективное электрическое поле из уравнения (7.10) находится как • Комментарий • Из рисунка 7.10 видно, что это значение эффективного поперечного электрического поля при поверхность достаточна для того, чтобы эффективная подвижность инверсионного заряда была значительно меньше, чем величина для объемного полупроводника.
ПРИМЕР 7.4 • ЦЕЛЬ • Определить отношение тока стока в условиях насыщения скорости к идеальному значению для длинного канала. • Предположим, что n-канальный МОП-транзистор с длиной канала L = 0,8 мкм, пороговым напряжением VT = 0,5 В, подвижностью электронов n = 700 см2 / В · с и vsat = 5 106 см / с. Предположим, что транзистор смещен при (а) VGS = 2 В и (б) VGS = 3 В. • Решение • Мы можем написать • Для (а) VGS = 2 В мы находим • и для (б) VGS = 3 V, получаем • Комментарий • Мы видим, что по мере увеличения приложенного напряжения затвор-исток соотношение уменьшается.Этот эффект является результатом того, что ток насыщения скорости является линейной функцией VGS VT, тогда как идеальный ток в длинном канале является квадратичной функцией VGS VT.
ПРИМЕР 7.5 • ЦЕЛЬ • Рассчитайте сдвиг порогового напряжения из-за эффектов короткого канала. • Рассмотрим n-канальный МОП-транзистор с Na = 5 5 1016 см-3 и tox = 200 Å. Пусть L = 0,8 m и rj = 0,4 m. • Решение Мы можем определить емкость оксида и рассчитать потенциал, так как максимальная ширина пространственного заряда определяется как
Наконец, смещение порогового напряжения из уравнения (7.22), составляет • или • VT = 0,101 В • Комментарий • Если пороговое напряжение этого n-канального MOSFET должно быть VT = 0,40 В, например, сдвиг VT = 0,101 В из-за короткого -канальные эффекты значительны и должны быть приняты во внимание при проектировании этого устройства.
ПРИМЕР 7.6 • ЦЕЛЬ • Спроектировать ширину канала, которая ограничит пороговое смещение из-за эффектов узкого канала до указанного значения. • Рассмотрим n-канальный MOSFET с Na = 5 1016 см-3 и tox = 200 Å.Пусть = / 2. Предположим, что мы хотим ограничить пороговый сдвиг до VT = 0,1 В. • Решение Из примера 7.5 мы имеем Из уравнения (7.28), мы можем выразить ширину канала как или W = 1,46 мкм. • Комментарий • Можно отметить, что пороговый сдвиг VT = 0,1 В происходит при ширине канала W = 1,46 мкм, что примерно в 10 раз больше ширины наведенного пространственного заряда xdT.
ПРИМЕР 7.7 • ЦЕЛЬ • Рассчитайте теоретическое сквозное напряжение, принимая приближение резкого перехода.• Рассмотрим n-канальный MOSFET с концентрацией легирования истока и стока Nd = 1019 см-3 и легированием области канала Na = 1016 см-3. Предположим, что длина канала L = 1,2 мкм, и предположим, что источник и корпус находятся под потенциалом земли. • Решение Встроенный потенциальный барьер pn-перехода определяется выражением. Ширина pn-перехода исток-подложка с нулевым смещением составляет
. Ширина pn-перехода сток-подложка с обратным смещением составляет , что определяется следующим образом: будет • Какие пятерки xd = 0.864 мкм в состоянии пробивки. Затем мы можем найти: • Напряжение пробоя тогда находится как • VDS = 5,77 0,874 = 4,9 В • Комментарий • Поскольку две области пространственного заряда приближаются к пробиванию, приближение резкого перехода больше не является хорошим предположением.
ПРИМЕР 7.8 • ЦЕЛЬ • Разработайте дозу ионного имплантата, необходимую для регулировки порогового напряжения до заданного значения. • Рассмотрим n-канальный MOSFET с легированием Na = 5 1015 см-3, толщиной оксида tox = 500 Å и начальным напряжением плоской полосы VFBO = 1.25 В. Определите дозу ионной имплантации так, чтобы было получено пороговое напряжение VT = +0,70 В. • Решение Мы можем рассчитать необходимые параметры как
Начальное пороговое напряжение перед имплантацией составляет Пороговое значение порогового напряжения после имплантации по формуле (7.31) таково, что
, что дает • DI = 3,51 1011 см2 • Если имплантат с равномерной ступенькой простирается на глубину, например, xI = 0,15 мкм, то эквивалентная концентрация акцепторов на поверхности будет • или • Ns = 2.84 1016 см3 • Комментарий • Требуемая доза имплантата для достижения желаемого порогового напряжения составляет DI = 3,51 1011 см-2. Этот расчет предполагал, что ширина индуцированного пространственного заряда в области канала больше, чем глубина ионного имплантата xI. Мы можем показать, что это требование действительно выполняется на этом примере.
Измерение пота с помощью носимых биосенсорных устройств — ScienceDaily
Когда люди потеют, они неосознанно выделяют широкий спектр химических веществ, которые могут неинвазивно информировать врачей о чем угодно, от уровня гормона стресса до глюкозы.Но исследователям сложно собрать эту информацию, если только вы не сильно потеете. Новые носимые устройства, в которых используются стимулирующие гели, позволяют локально вызывать потоотделение на теле. Однако пот может разбавлять эти гели, что снижает их долгосрочную жизнеспособность.
Международная группа исследователей недавно разработала новую мембрану, которая смягчает как проблемы, возникающие в результате прямого контакта с кожей, так и разжижения пота для биосенсоров пота. Как обсуждалось в Biomicrofluidics от AIP Publishing, мембрана работает в сотни раз лучше, чем другие методы, и выдерживает многократное использование.
«Повседневное использование биодатчика пота не за горами, но сначала нам нужно решить несколько проблем, в том числе, как получить полезные образцы, когда пациенты не напрягаются», — сказал Филип Симмерс, автор статьи. «Контролируемое дозирование очень важно для медицинского сообщества».
Ионтофоретические устройства, которые будут работать на мембране команды, работают, прикладывая небольшое напряжение к коже, чтобы направить заряженное лекарство через эпидермис. В большинстве устройств для стимуляции потоотделения используется стимулятор, растворенный в гидрогеле в высоких концентрациях, чтобы обеспечить соблюдение дозировки.
Хотя стимуляторы, такие как карбахол, полезны, потому что организм медленно их метаболизирует, они не могут целенаправленно воздействовать на потовые железы и представляют потенциальный риск, если в организм попадает дополнительный стимулятор. Когда стимулятор активирует потоотделение, образовавшаяся смесь гидрогеля и пота не только затрудняет попадание стимулятора на кожу, но и затрудняет точное определение пота биосенсором.
«Одна из самых больших проблем заключалась в том, что, когда мы потеем, мы активно теряем аналиты в геле, и эта проблема не решена», — сказал Симмерс.
Симмерс и его команда сначала построили модель in vitro, чтобы определить, какие коммерчески доступные фильтрующие мембраны лучше всего подходят для ограничения пассивной диффузии карбахола. Они обнаружили, что лучшие мембраны имеют наноразмерные поры и сохраняют более 90 процентов своей первоначальной концентрации стимулятора через 24 часа, позволяя при этом проходить только минимальному количеству пота.
Затем группа перенесла эту технологию на пластыри размером с монету и протестировала их на пациентах.Используя краситель бромфеноловый синий и силиконовое масло, которое меняет цвет в присутствии пота, они смогли подтвердить, что наноразмерные поры, идентифицированные ранее во время их экспериментов in vitro, могут по-прежнему обеспечивать контролируемую дозировку, которая вызывает реакцию потоотделения человека, доказывая, что мембрана эффективно функционирует. изолировать пот от стимулятора.
Далее группа надеется включить свои открытия в носимый прототип биосенсора, который они уже разработали. Симмерс сказал, что он надеется, что выводы, сделанные в статье, также вызовут интерес к тому, как лучше производить мембранные материалы для таких устройств.
История Источник:
Материалы предоставлены Американским институтом физики . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.
.
