Właściwości elektryczne ciała człowieka
Pierwsze badania rezystancji ciała człowieka przeprowadził w roku 1870 J. Runge , który wykazał, że rezystancja naskórka jest większa od tkanki podskórnej. W 1882 r. F. Jolly stwierdził, że wartość rezystancji ciała kobiety jest o 30% większa niż ciała mężczyzny i wpływają na nią zmiany patologiczne w organizmie. W tym samym czasie Friedrich Kohlrausch (1840-1910) w Niemczech, mierząc rezystancję ciała między lewą a prawą ręką, określił jej wartość w zakresie od 1,6 do 3 kH. W 1884 r. William Henry Stone (1834-1896) zauważył, że podczas choroby rezystancja ciała człowieka mierzona między ręką a nogą maleje od 900 Ω do 100 Ω. W badaniach stosował elektrody z taśm ołowiowych, które nawijał na zwilżone roztworem soli ciało człowieka. W 1891 r. Silva i Pescarolo wykazali, że rezystancja człowieka zależy od powierzchni dotyku, siły docisku oraz temperatury otoczenia.
Zależność zmian rezystancji ciała od napięcia rażeniowego w zakresie do 100 V określił w 1897 r. L. Weber z Politechniki w Zurychu. W badaniach stosował elektrody wykonane z drutu o średnicy 6 mm. W 1890 r. Jean de Tarchanoff (1857-1927) stwierdził, że przepływający przez ciało człowieka prąd elektryczny powoduje zmiany we krwi. W 1919 r. Martin Gildemeister (1876-1943) wykazał, że wartość rezystancji ciała jest zależna od napięcia rażeniowego i częstotliwości. W roku 1923 Willem Einthoven (1860-1927) stwierdził, że impedancja ciała człowieka ma charakter pojemnościowy. Zmiany wartości impedancji ciała od częstotliwości i napięcia rażeniowego określił w 1928 r. O. Muller.
W Austrii z początkiem XX w. badania właściwości elektrycznych ciała człowieka przeprowadził lekarz Stefan Jellinek (1871-1968). Dokumentował urazy elektryczne ciała człowieka dla Instytutu Medycyny Sądowej w Wiedniu. Zgromadzone przez Jellinka eksponaty można obecnie zobaczyć w Muzeum Elektropatologii w Wiedniu (ul. Gomperzgesse 1), a stosowane przyrządy – w wiedeńskim muzeum medycyny Josephinum.
W Niemczech Henryk Freiberger opublikował w 1934 r. swoje badania i aktualny stan wiedzy z elektropatologii w książce „Der elektrische Widerstand des menschlichen Körpers gegen technischen Gleich- und Wechselstrom”. Monografia stanowiła przez wiele lat podstawową literaturę z zasad działania prądu elektrycznego na człowieka. Freiberger przeprowadził pomiary rezystancji ciała ludzi żywych napięciem do 30 V oraz zwłok ludzkich napięciem do 5 kV. Opracował dokładną zależność zmian impedancji ciała człowieka od napięcia rażeniowego w zakresie do 500 V. Stwierdził, że wewnętrzne organy ciała człowieka mają charakter rezystancyjny, a skóra człowieka – charakter impedancyjny. Określił wartość pojemności skóry 20 nF/cm2. Opracował też aktualny do dziś schemat zastępczy impedancji ciała człowieka (rys. poniżej).
Schemat zastępczy impedancji ciała człowieka wg Freibergera:
Rs – rezystancja skóry, Ri – rezystancja wewnętrzna ciała, C – pojemność skóry
W 1952 r., C. Sóderbaum wykonując pomiary impedancji pomiędzy lewą i prawą reką określił pojemność elektryczną ciała człowieka od 6 do 10 nF/cm2. W 1959 r. Charles Dalziel (1904-1986) na podstawie swoich badań na Uniwersytecie Kalifornijskim zaproponował do celów ochrony przeciwporażeniowej przyjęcie modelowej wartości impedancji ciała jako 1000 Ω.
W latach 60. ubiegłego wieku Gottfried Biegelmeier (1924-2007) z Wiednia wykonał bardzo dokładne pomiary impedancji ciała człowieka. W swoich badaniach używał elektrod cylindrycznych o średnicy 80 i długości 100 mm. Prowadził badania głównie na drodze pomiarowej ręka lewa – ręka prawa, nawilżając skórę 3-procentowym roztworem wodnym soli kuchennej. Określił wartość rezystancji wewnętrznej ciała R = 781±114 Ω, a wartość całkowitej impedancji ciała Z = 3500±1400 Ω. Zbadał zależność wartości impedancji ciała od powierzchni dotyku do elektrody. Stwierdził, że przy napięciu wyższym od 250 V powierzchnia dotyku nie odgrywa większej roli. Badania wykonywał na zwłokach ludzkich, a zmierzone wartości korygował dla ciała żywego. Wyniki badań analizował metodami statystycznymi, wykorzystując rozkład normalny oraz logarytmo-normalny. Wartość elektrycznej pojemności ciała określił w zakresie od 0,006 do 0,05 mF/cm2.
Wyniki i osiągnięcia Biegelmeiera stanowiły podstawę dla Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej IEC, która w 1974 r. opracowała raport nr 479-1 „Działanie prądu elektrycznego na ludzi”, podając w nim zależności impedancji ciała człowieka na drodze ręka – ręka. W opracowaniu podano wartości impedancji ciała w formie kwantyli prawdopodobieństwa 5,50 i 95%. W 1976 r. przeprowadzono w Austrii pomiary impedancji ciała żywych ludzi na grupie 100 osób, przy napięciu rażeniowym 25 V prądu przemiennego 50 Hz, a w stosunku do G. Biegelmeiera – napięciem wyższym do 200 V. Badania przeprowadzono przy zastosowaniu elektrod o powierzchniach styczności od 1 do 10 000 mm2. Wyniki tych badań doprowadziły w 1984 r. do wydania drugiego raportu IEC. Dalsze badania Biegelmeiera przyczyniły się do kolejnej nowelizacji raportu IEC wydanego w 2002 r. oraz w 2005 r. (IEC – Raport IEC/TS 60479-1 ed 4.0 Effects of current on human beings and livestock – Part 1: General aspects).
Związek pomiędzy wartością impedancji ciała człowieka a czynnikami, które ją kształtują rozpatruje się w kategoriach probabilistycznych. Wpływ klimatu oraz czynników ergonomicznych w środowisku pracy na wartość impedancji ciała człowieka określił w latach 90. ub.w. Stefan Gierlotka. Badania zmian impedancji ciała od ergonomicznego czynnika narażającego i napięcia rażeniowego przeprowadził w kopalnianych wyrobiskach, stosując opracowaną metodę impedancji standardowej ciała człowieka.
W Polsce w 1968 r. na Politechnice Wrocławskiej Zdzisław Teresiak (1925-2009) określił wartości impedancji ciała człowieka na potrzeby techniki ochrony przeciwporażeniowej. W latach 60. ubiegłego wieku Henryk Markiewicz również z Politechniki Wrocławskiej opracował zależność wartości prądu rażeniowego od czasu rażenia. Model impedancji ciała człowieka w kategoriach probabilistycznych opracował Włodzimierz Komiluk z Politechniki Białostockiej.
