Меню

Сопротивление тела человека при измерении состава тела



Сопротивление тела человека — от чего зависит и как может изменяться

При попадании человека под электрическое напряжение, через его тело начинает течь электрический ток, и величина этого тока зависит не только от величины приложенного напряжения, но и от сопротивления тела человека. Между тем, сопротивление тела человека — величина отнюдь не постоянная, ее значение зависит от многих факторов: от состояния человека на момент контакта (психического и физического), от параметров замкнутой цепи, от внешних условий среды, в которой человек на момент удара находится.

Тело человека состоит из различных тканей, и каждый вид тканей обладает своим сопротивлением. Так например, сухожилия, кожа, жировая ткань, хрящи и кости имеют удельное сопротивление порядка 3 — 20 кОм/м. Кровь, мышцы, лимфа, головной и спинной мозг — всего от 0,5 до 1 Ом/м. Из всех этих тканей наибольшим сопротивлением отличается кожа, поэтому именно кожа в значительной степени определяет сопротивление человеческого тела электрическому току.

Человеческая кожа имеет сложную структуру. Ее наружный слой — эпидермис — включает в себя несколько структурных частей: наружный роговой слой, который не содержит ни нервов, ни кровеносных сосудов, от того и обладает наибольшим сопротивлением, и другие слои, сопротивление которых значительно меньше рогового слоя. Дальше идет дерма — внутренний слой, сопротивление которого также сильно меньше, а значит именно сопротивление рогового слоя имеет решающее значение в полном сопротивлении кожи.

На сопротивление кожи влияет ее состояние. Если кожа сухая и чистая, не имеет повреждений, то ее сопротивление лежит в пределах от 10 до 100 кОм. Если же на коже есть порезы, царапины, микротравмы, они способны сильно снизить сопротивление тела человека до сопротивления лишь внутренних тканей. Очевидно, наличие на коже вышеназванных повреждений делает поражение электрическим током более опасным. Загрязненная и влажная кожа также имеет сопротивление более низкое.

Общее сопротивление человеческого тела, попавшего под напряжение, можно представить состоящим из трех сопротивлений, включенных последовательно: два слоя эпидермиса и одно — сопротивление дермы и внутренних тканей. Таким образом, внутренние ткани служат вместе с приложенными электродами как бы обкладками конденсатора, а эпидермис — диэлектриком.

В результате, если снаружи к телу приложены электроды, то получается цепь из активного сопротивления внутренних тканей и почти емкостного сопротивления эпидермиса. То есть можно сказать, что речь идет о диэлектрической проницаемости от 100 до 200, и об удельном сопротивлении от 10 до 100 кОм/м в цепи, состоящей из конденсатора и резистора.

Внутренние ткани имеют сопротивление активное Rв с небольшой емкостной составляющей, которая почти не зависит ни от площади электродов, ни от частоты, и находится в пределах от 500 до 700 Ом.

Но оно зависит от протяженности и поперечного сечения участков тела, и от удельного сопротивления внутренних органов. То есть в эквивалентном виде общее сопротивление Zт тела человека можно представить так:

При малом сопротивлении тела человека емкостная составляющая утрачивает значение:

Итак, электрическое сопротивление тела человека зависит от следующих пяти факторов:

От общего психологического и физиологического состояния (индивидуальные особенности);

От пола — от толщины кожи (у мужчин сопротивление выше, чем у женщин);

От возраста — от грубости кожи (у взрослых сопротивление выше, чем у детей);

От внешних условий (температура, давление, влажность, плотность);

От общего состояния кожи (раны, грязь, увлажненность и т. д.);

От внешних раздражителей (внезапные удар, укол, свет или звук), способных снизить сопротивление на 20 — 50 % за несколько минут.

Легко видеть, что электрическое сопротивление человеческого тела не постоянно и не линейно, однако для расчетов его принимают равным 1 кОм. Тем не менее, сопротивление тела человека зависит и от приложенного напряжения, поскольку в момент поражения током может оказаться, что цепь включает в себя еще и поверхность пола, грунт, обувь, одежду и т. д. Ток тогда будет определять не только сопротивление собственно тела человека, но и схема его включения в цепь.

Двухфазное прикосновение

При двухфазном прикосновении человек стоит на изолированном основании, касаясь одновременно двух фаз трехфазной сети, либо двух проводников однофазной сети переменного или постоянного тока. В этом случае ток потечет через руки и через жизненно важные органы, что весьма опасно, и еще опаснее, если замыкание происходит по пути рука — голова. При таком прикосновении человек может попасть либо под линейное межфазное напряжение, либо под полное рабочее напряжение электроустановки.

Если человек прикоснулся открытыми частями тела, то сопротивление определяется сопротивлением тела, сопротивлением кожи, если же произошло соприкосновение с полюсами через одежду, то в схему добавляется последовательно сопротивление одежды.

Читайте также:  Измерение артериального давления тесты с ответами

Можно сравнить эти два варианта. Сопротивление сухой одежды — от 10 до 15 кОм, а для влажной — от 0,5 до 1,5 кОм. Очевидно, сопротивление одежды так или иначе ограничивает ток через тело человека, хотя и падает в 10 — 30 раз в случае если одежда влажная.

При сухой одежде удар ощутится в сильном дрожании от пальцев до запястья, это 20мА при 220 вольтах. Если же одежда сырая, то при 140мА руки можно будет лишь с определенными усилиями оторвать от мест контакта. Сопротивление обуви и пола здесь не учитываются, поскольку в цепь они не включены.

Однофазное или однополюсное прикосновение

Человек стоит на земле, и только одной частью тела прикоснулся к электроустановке под напряжением, причем потенциал электроустановки отличается от потенциала земли или другой опорной поверхности. В этом случае человек попадает под напряжение относительно земли, и ток через тело будет током замыкания на землю.

Путь тока по петле голова — ноги или рука — ноги, при том через жизненно важные органы. В цепь окажутся включены сопротивления: тела, одежды, обуви, опоры. Сопротивления обуви и опоры включены между собой параллельно.

В зависимости от материала подошвы, от того влажная ли она или сухая, сопротивление обуви будет разным. Немаловажную роль играет и материал пола (опорной поверхности):

Влажная кожаная подошва обладает сопротивлением 500 Ом, сухая — 100 кОм;

Влажная резиновая подошва — 1,5 кОм, сухая резиновая подошва — 500 кОм;

Металлический пол — от 0 (сухой) до 10 Ом (влажный);

Земля сухая — 20 кОм, влажная — 800 Ом;

Бетон сухой — 2 МОм, влажный бетон — 900 Ом;

Линолеум сухой — 1,5 МОм, линолеум влажный — 50 кОм;

Камень сухой — 8,5 кОм, камень влажный — 5 кОм;

Снег или лед — от 300 Ом до 2 МОм;

Песок сухой — 8 кОм, песок влажный — 1,6 кОм;

Чернозем сухой — 160 Ом, влажный чернозем — 50 Ом.

Как видно, сопротивления опоры и обуви играют важную роль, и часто во много раз превосходят сопротивление тела человека, особенно в сухом состоянии, что может порой спасти жизнь.

При прикосновении к корпусу установки, который по какой-то причине оказался под напряжением, если заземления нет, то весь ток пойдет через тело. Если заземление присутствует, то основная часть тока пойдет через землю, а через тело — лишь малая часть, это представляет меньшую опасность для жизни.

Шаговое напряжение

Если человек стоит на земле неподалеку от заземлителя, и по грунту протекает ток, то частично этот ток может потечь через ноги по телу человека — по петле нога — нога, то есть человек попадет под шаговое напряжение. Образуется последовательная цепь, состоящая из сопротивлений опоры, обуви и тела. Сопротивления обуви и опоры играют здесь решающую роль, и способны в сухом виде принять на себя большее напряжение, чем примет голое тело.

Источник

Сопротивление тела человека

Сопротивление тела человека

Электрическое сопротивление различных тканей тела человека не одинаково. Например, при токе частотой 50 Гц удельное сопротивление равно: кости – 107 Ом∙м, кожа сухая – 105 Ом∙м, крови – 1,7 Ом∙м. При сухой, чистой и неповрежденной коже сопротивление тела, измеренное, при напряжении 15-20 В переменного тока (50 Гц), колеблется в пределах от 1 до 10 кОм, а иногда и в более широких пределах.

Сопротивление кожи, а следовательно сопротивление тела в целом резко уменьшается при повреждении ее рогового слоя, наличие влаги на ее поверхности, интенсивном потовыделении и загрязнении.

Электрическое сопротивление тела человека зависит так же от места приложения электродов к телу, значений тока, проходящего через человека, и приложенного к телу напряжения, рода и частоты тока, площади электродов, длительности прохождения тока через человека и некоторых других факторов. Увеличение тока приводит к снижению сопротивления соответствующих участков кожи, за счет местного нагрева кожи и действия на центральную нервную систему (усиливается приток крови, повышается потоотделение). С ростом напряжения сопротивление тела уменьшается в десятки раз. При больших напряжениях приближается к наименьшему пределу 300 Ом. В России в качестве расчетных значений сопротивление человека равно 1000 Ом при напряжении, приложенном к телу, равное 50 В и выше и сопротивление человека равное 6000 Ом при приложенном напряжении 36 В. Опыты показывают, что сопротивление тела человека постоянному току больше, чем переменному любой частоты. Разница в значениях сопротивлений постоянному и переменному (50 Гц) током особенно велико при малых напряжениях – до 10 В. С ростом приложенного напряжения эта разница уменьшается и начиная с 40-80 В сопротивление тела человека как постоянному, так и переменному току промышленной частоты становится практически одинаковым.

Читайте также:  Способы ведения финансового учета это стоимостное измерение

На значение сопротивления тела человека влияют и другие факторы, хотя в значительно меньшей степени. Пол и возраст. У женщин, как правило, сопротивление тела меньше, чем у мужчин, а у детей – меньше, чем у взрослых, у молодых людей меньше, чем у пожилых. Объясняется это, очевидно, тем, что у одних людей кожа тоньше и нежнее, у других — толще и грубее.

Физическое раздражение снижает сопротивление тела на 20-25%.

Повышенная температура окружающего воздуха (30-450 С) или тепловое облучение человека, вызывает некоторое понижение сопротивление тела.

Источник

Жироанализаторы. Измерение содержания жира в организме

Как измерить состав своего тела?

Метод измерения содержания жира в организме

Метод биоэлектрического сопротивления (метод биоимпедансного анализа) — это, пожалуй, самый быстрый метод измерения состава тела из всех возможных. Суть метода заключается в пропускании через тело очень слабого электрического тока с последующим измерением электропроводности тела, другими словами измеряется электрическое сопротивление тела человека. Электрический ток имеет настолько минимальные значения, что Вы его даже не почувствуете.

Оказывается, что жировая ткань содержит в себе намного меньше воды, чем мышечная, а это значит, что электропроводность мышечной ткани выше, чем жировой. Например, электропроводность тела ухудшается с увеличением жировой ткани. Таким образом, количество жировой ткани обратно пропорционально электропроводности. Поэтому, зная такие параметры, как, например, вес человека, его возраст, рост, пол и электропроводность, можно рассчитать процентный состав тканей тела, а также процент жидкостей. Конечно, Вам ничего рассчитывать не придётся, за вас прибор это сделает автоматически.

Сколько должно быть жировой ткани в организме?

Этому вопросу мы посвятили отдельную статью под названием Как измерить процент жира, в которой мы подробно рассказываем сколько жировой ткани допустимо иметь здоровому человеку в зависимости от его пола и возраста.

Как выбрать жироанализатор?

Жироанализатор – это электронное устройство, предназначенное для вычисления состава тканей в теле человека. С помощью этого прибора появляется возможность контролировать процентное соотношение различных тканей организма. Полезен людям, как худеющим, так и набирающим вес или мышечную массу.

В настоящее время рынок подобных приборов довольно широкий. В продаже есть приборы различных ценовых категорий, обладающие широкими функциональными особенностями. Существуют анализаторы для домашнего использования, профессиональные и медицинские. Покупателю представлен широкий выбор ручных жироанализаторов, а также весов, умеющих измерять состав тела с помощью данного метода. Такие приборы представлены во всех ценовых нишах, от супер-эконом (от 10$) до суперпремиум, где цены могут доходить до нескольких тысяч долларов.

Ручной жироанализатор — небольшой компактный прибор, имеющий дисплей и две рукоятки. Для измерения состава тела нужно взяться обеими руками за контакты на рукоятках. В этот момент сквозь верхнюючасть тела пройдёт микроскопический электрический ток, который незаметен для человека. На основе полученных значений и некоторых дополнительных введённых денных прибор выполнит анализ состава тела и покажет результаты на дисплее.

Напольные весы с жироанализатором — обычные электронные весы для измерения веса человека со специальными металлическими вставками, встав на которые запустится процесс прохождения микроскопического электрического тока от одной ноги к другой. на основе данных, введённых заранее, а также измеренного веса и электропроводности тела, прибор выполняет анализ и выводит его результат на дисплее.

Что же выбрать, напольные весы или ручной жироанализатор?

Оба этих вида устройств активно используются для определения состава тела. Ими пользуются спортсмены, диетологи, врачи. Каждое устройство имеет свои плюсы и минусы, но в целом, они похожи. Единственное отличие заключается в том, что ручной жироанализатор не способен измерить Ваш вес. Такому устройству требуется, чтобы пользователь сам ввёл значение своего веса в прибор для правильного измерения состава тела.

Ручной жироанализатор:

    • Мобильность. Благодаря своей лёгкости компактности жироанализатор может легко поместиться в небольшой сумке, что позволяет вести контроль состава тела практически в любом месте.
  • Функциональность. Некоторые модели, кроме определения состава тела снабжены также довольно широким функционалом. Таким как: Память нескольких последних измерений или Вычисление потребляемых калорий в день (что по нашему мнению является неправильным).
  • Доступность. Подавляющее большинство жироанализаторов имеют очень доступные цены. В некоторых интернет-магазинах можно купить простой жироанализатор примерно за 10$ с доставкой почтой.
  • Не измеряют вес. Для получения точных данных Вам нужно знать точный вес своего тела, что не всегда возможно.
  • Не всем подходят. Результаты теста делаются на основе анализа электропроводности верхней половины тела человека, предполагая, что жировая ткань в нижней части тела распределена пропорционально верхней. Но для некоторых людей такое предположение недопустимо, т.к. жировая ткань у них распределена неравномерно.
Читайте также:  Метод измерения при приемке

Напольные весы с жироанализатором.

    • Простота использования. Каждый раз, когда Вы встаёте на весы, они Вас взвешивают и одновременно вычисляют состав Вашего тела. В отличии от ручных жироанализаторов, которые просят Вас ввести вес своего тела для правильного расчёта.
  • Функциональность. Некоторые модели обладают ещё более широким функционалом, чем ручные жироанализаторы. Помимо памяти последних измерений, они могут иметь такие функции, как
  • Определение индекса массы тела (ИМТ)
  • Определение общего веса
  • Определение массы жировой ткани
  • Определение процента жировой ткани
  • Определение мышечной массы тела
  • Определение массы тела без жировой ткани
  • Определение минеральной костной массы
  • Определение массы висцерального жира
  • Определение процента висцерального жира
  • Определение общей массы воды в теле
  • Определение массы внеклеточной и внутриклеточной жидкости
  • Определение соотношения внеклеточной жидкости и общей воды организма
  • Оценка основного обмена (индикатор килоджоулей, килокалорий и оценки основного обмена)
  • Определение метаболического возраста
  • Оценка всех измеряемых параметров
  • Получение рекомендаций относительно Вашего здоровья с учётом полученных данных и анализе ранее собранных данных
    • Мобильность. Не обладают такой мобильностью, как ручные жироанализаторы.
  • Стоимость. Весы с более широким функционалом гораздо дороже своих менее функциональных аналогов.

Насколько точны приборы, анализирующие состав тела?

Точность данных приборов различна. В большинстве своём они обладают невысокой точностью измерений (погрешность может доходить до 5%). Профессиональные приборы, конечно, могут похвастаться более высокой точностью, чем обычные, но и цена таких приборов соответственно выше.

Ещё одним важным моментом является и то, что ручные жироанализаторы рассчитывают состав тела на основе данных, введённых Вами и данных, полученных в результате измерения сопротивления слабого тока, прошедшее через Ваше тело. Но ток проходит не через всё тело, а от одной руки к другой. Таким образом прибор определяет сопротивление только верхней части тела и на основе этого составляет свой анализ, предполагая, что в нижней части тела жировая ткань распространена пропорционально.

А напольные весы с жироанализатором, в большинстве своём, наоборот, пропускают слабый ток от одной ноги к другой и предлагают анализ тела, основанный на измерении сопротивления только нижней части тела. Для большинства людей погрешность таких вычислений невелика, но бывают случаи, когда у человека только верх или только низ тела значительно больше подвержены ожирению, чем остальные его части. В подобных случаях погрешность вычислений может быть высокой.

Но и для таких случаев есть специальные напольные весы с жироанализатором, позволяющие измерить как проводимость верхней, так и нижней частей тела отдельно, затем в автоматическом режиме рассчитать точный состав тела. Как Вы видите на рисунке справа, электрический ток проходит через обе руки к ногам, таким образом измеряя электропроводность всего тела, включая висцеральный жир. Такие приборы обладают наиболее высокой точностью среди подобных.

Но даже, если у Вас имеется бюджетный вариант жироанализатора, то с помощью наших рекомендаций, Вы можете значительно повысить точность прибора.

Рекомендации по использованию жироанализатора:

1. Внимательно изучите инструкцию по применению подобных приборов. Некоторые приборы требуют предварительной правильной настройки и установки, от которой будет зависеть точность последующих измерений.

2. Все измерения проводите утром после пробуждения. Очень Важно ничего не есть и не пить и не заниматься физическими упражнениями за 4 часа до измерений.

Все жироанализаторы очень чувствительны к балансу воды в организме. Обезвоживание организма с лёгкостью прибавит Вам до 10% жировой массы тела, а избыток воды «украдёт» жировую ткань.

3. Противопоказания. Все жироанализаторы на основе метода биоэлектрического анализа имеют противопоказания для лиц с кардиостимуляторами и другими электронными предметами, предназначенными для жизнеобеспечения человека.

Где можно купить жироанализатор?

Напольные весы, в которых используется методе биоэлектрического сопротивления можно легко найти в любом магазине бытовой электроники. А ручные жироанализаторы Вы сможете приобрести в аптеках или в других магазинах медицинской направленности, а также заказать через Интернет.

Например, очень недорого можно купить скромный ручной жироанализатор на китайском сайте Aliexpress. Но, если Вам нужна профессиональная техника, в качестве которой сомневаться не придётся, то нужно обратить внимание на фирму Tanita — это флагман и первопроходец в области измерения жирового состава тела, который работает над подобными приборами с 1990 года.

Источник