Læknisfræði TASER

 

 Eftirfarandi texti er úr greininni "TASER rafbyssan" í Lifandi Vísindum sem birtist í tölublaði nr. 5/2008. Hann er endurbirtur hér  með góðfúslegu leyfi.
 
Þegar tekið er í gikkinn á Taser rafbyssu, þrýstir þjappað nýtrógen gas tveimur nálarhausum út úr skothylki tækisins á hraða sem jafngildir 55 metrum á sekúndum sem er einn fimmti hraða byssukúlu úr meðal skammbyssu. Hver nálarhaus vegur 1.6 grömm og nálin, sem fer í gegnum fatnað, er 9 millietrar að lengd. Tveir þunnir vírar, allt að tíu metrar að lengd, tengja nálarnar við tækið sjálft.  

Þar sem nálarnar ná ekki snertingu við húðina í 30 prósentum tilfella er tækið hannað þannig að brú myndast frá nál að húð þótt bein tenging náist ekki. Svo að slíkt sé hægt verður að tækið að vinna á 50.000 voltum þar til tenging næst.

 

Lifandi_2

Líkami þess er verður fyrir rafpúlsum úr Taser fær aldrei í sig þessi 50.000 volt. Spennan úr Taser X26 fellur niður í 400 volt þegar straumurinn flæðir í gegnum líkamann. Við tenginguna skilar tækið röð 100 míkrósekúndu púlsa, 19 á sekúndu. Hver púls ber 100 míkrócoulombs hleðslu þannig að meðal straumur er 1.9 milliamper eða 0.0019 amper. Til að koma í veg fyrir raflost var tækið hannað þannig að rafpúlsarnir nýta sér muninn á hjartavöðvunum og beinagrindarvöðvum.

Beinagrindarvöðvarnir eru um 40 prósent af líkamanum og stjórna hreyfingum útlima, fingrahreyfingum og því að augnlokin blikka, svo eitthvað sé nefnt.

 Þegar heilinn skipar vöðva að hreyfa útlim fara þær skipanir á ógnarhraða með rafboðum um hreyfitaugakerfi líkamans til vöðvans. Þar breytast rafboðin í efnasambönd, acetylcholine, sem sprautast inn í vöðvann og veldur því að hann dregst saman.


Á millisekúndum binst boðefnið viðtökum sínum sem eru jónagöng á yfirborði vöðvafrumunnar áður en það óvirkjast fyrir tilstuðlan ensíms. Þegar acetylcholine tengist viðtaka sínum opnast því  jónagöng og natrium jónir flæða inn. Þessi flutningur jóna hækkar spennuna í frumuhimnu vöðvafrumanna sem leyfir öðrum spennuháðum jónagöngum að opnast. Bylgja spennu flæðir því meðfram vöðvaþráðnum á hraða sem er allt að 5 m/sek. Þetta spennuflæði er grundvöllurinn fyrir sameindaferlinu sem dregur vöðvaþráðinn saman. Með því að því að skjóta spennu sem hefur bein áhrif á hreyfitaugarnar getur TASER byssan örvað vöðvann á sama hátt.

Krafturinn í samdrætti þverrákótts vöðva er háður tíðni taugaboðanna. Samdrátturinn er því í beinu hlutfalli við örvunartíðnina, sem getur verið upp að 70 boðum á sekúndu. Á þeim tímapunkti sem kallast stífkrampi getur samdrátturinn orðið hættulega sterkur. (Sama gerist í sjúkdómi sem ber sama heiti, þar sem aðal einkennið er langvarandi samdráttur í þverráka vöðvum vegna áhrifa taugaeiturs). TASER með sínum 19 púlsum per sekúndu hefur virkni sem nær ekki upp að stífkrampa, þ.e. vöðvinn dregst stöðugt saman en án þess að stór skaði verði af. Hjartavöðvinn er að sumu leiti frábrugðinn þverrákótta vöðvanum byggingalega og raflífeðlisfræðilega. Í stað langra fruma sem mynda þræði sem ná frá sin til sinar, þá er hjartavöðvinn samsettur úr mörgum frumum sem tengjast saman.

Samtengin frumanna hefur lítið viðnám sem gerir það að verkum að ef rafboð veldur samdrætti í einni hjartafrumu þá fylgir því samdráttur í aðlægum frumum. Þessi samsetning ásamt aðstoð sérhæfðs leiðsluvefs gerir það að verkum að fjögur hólf hjartans slá í takt og dæla blóði til vefja á árangursríkan hátt. Stórt stuð rafstraums af réttri tíðni getur breitt þessari samhæfðu dælu í flöktandi vöðvamassa. Það er nákvæmlega það sem gerist ef maður tekinn af lífi með rafmagni: Rafstraumurinn veldur truflun í rafleiðni hjartans og að lokum hjartastoppi vegna takttruflunar- ástand sem er kallað sleglaflökt.

Cardiac

TASER notfærir sér tvær náttúrulegar varnir gegn banvænu rafstuði og tengjast þær þeim eðlismun sem er á þverrákóttum vöðva og hjartavöðva. Það fyrsta, líffærafræði, er svo augljós að það yfirsést oft. Þverrákóttir vöðvar eru á ytri skel líkamans en hjartað liggur fyrir innan. Í efri hluta líkamans eru þverrákóttu vöðvarnir skipulagðir í bönd sem liggja um brjóstkassan. Vegna eðlislægrar náttúru  þverrákótta vöðvans að leiða lágtíðni rafboð út lengd sína, þá hefur stór straumur sem gefinn er í slíkan vöðva þá tilhneigingu að dreifast í kringum bringuna í stað að leita inn að hjartanu.

Hin verndin kemur til vegna mismunar á tímasetningu taugaboða sem valda samdrætti í vöðva annars vegar og samdrætti hjartans hins vegar. Til að læsa þverrákóttum vöðva án þess að valda sleglaflökti þarf rafbylgjan að hafa sérstaka samsetningu af tíðni og straum.

Til að átta sig á muninum á beinagrindarvöðvunum annars vegar og hjartavöðvanum hins vegar skulum við skoða hvað þarf  til að valda alvarlegum hjartsláttartruflunum. Í raun er um tvær leiðir að ræða. Annars vegar með tiltölulega háum og stöðugum straumi rafmagns og hins vegar mjög háum straumi í púlsum.
Straumurinn úr Taser, sem er 1.9 milliamper, er rétt um eitt prósent þess sem þarf til að valda hjartsláttartruflunum hjá meðal karlmanni. Þetta þýðir að straumurinn úr Taser ætti að vera langt innan  hættumarka

Deila efni:

Leave a Reply