41. Полное сопротивление ((импеданс) тканей организма. Физические основы реографии
41. Полное сопротивление ((импеданс) тканей организма. Физические основы реографии
Ткани организма проводят не только постоянный, но и пе ременный ток. В организме нет таких систем, которые бы ли бы подобны катушкам индуктивности, поэтому индук тивность его близка к нулю.
Биологические мембраны (и, следовательно, весь ор ганизм) обладают емкостными свойствами, в связи с эт им полное сопротивление тканей организма определя ется только омическим и емкостным сопротивлениями Наличие в биологических системах емкостных элемен тов подтверждается тем, что сила тока опережает п фазе приложенное напряжение. Частотная зависимост импеданса позволяет оценить жизнеспособность тка ней организма, это важно знать для пересадки (транс плантации) тканей и органов. Импеданс тканей и орга нов зависит также и от их физиологического состояния Так, при кровенаполнении сосудов импеданс изменяет ся в зависимости от состояния сердечно-сосудисто деятельности.
Диагностический метод, основанный на регистраци применения импеданса тканей в процессе сердечно деятельности, называют реографией (импеданс-пле тизмографией). С помощью этого метода получают рео граммы головного мозга (реоэнцефалограммы), сердц (реокардиограммы), магистральных сосудов, легких печени и конечностей. Измерения обычно проводят н частоте 30 кГц. Электрический импульс и импульсный ток Электрическим импульсом называется кратковремен ное изменение электрического напряжения или силы тока. В технике импульсы подразделяются на две боль шие группы: видео– и радиоимпульсы.
Видеоимпульсы – это такие электрические импульсы тока или напряжения, которые имеют постоянную составляющую, отличную от нуля. Таким образом, видеоимпульс имеет преимущественно одну полярность. По форме видеоимпульсы бывают прямоугольными, пилообразными, трапецеидальными, экспоненциальными, колоколообразными и др.
Радиоимпульсы – это модулированные электромагнитные колебания.
В физиологии термином «электрический импульс» (или «электрический сигнал») обозначают именно видеоимпульсы. Повторяющиеся импульсы называют импульсным током. Он характеризуется периодом (периодом повторения импульсов) Т – средним временем между началами соседних импульсов и частотой (частотой повторения импульсов):
Скважностью следования импульсов называется отношение:

Величина, обратная скважности, есть коэффициент заполнения:

Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Читайте также
VII — ПОЛНОЕ ОТСУТСТВИЕ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
VII — ПОЛНОЕ ОТСУТСТВИЕ ПРЕЛОМЛЕНИЯ и прочих характеристик, которыми обладают световые волны, до сих пор не получило внятного объяснения с момента сообщения Рентгена. Если бы лучи представляли собой поперечные колебания, был бы обнаружен хоть какой-нибудь признак
Сопротивление воздуха
Сопротивление воздуха И это еще не все, что ожидает пассажиров в течение того краткого мига, который они проведут в канале пушки. Если бы каким-нибудь чудом они остались живы в момент взрыва, гибель ожидала бы их у выхода из орудия. Вспомним о сопротивлении воздуха! При
ТЕОРИЯ УПРУГОСТИ И СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
ТЕОРИЯ УПРУГОСТИ И СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ Связь между прикладными задачами и теоретическими обобщениями в русской механике второй половины XIX — начала XX в. получила также яркое выражение в работах по теории упругости и сопротивлению материалов.Задачи теории
9. Основы механики
9. Основы механики Механикой называют раздел физики, в котором изучается механическое движение материальных тел. Под механическим движением понимают изменение положения тела или его частей в пространстве с течением времени.Для медиков этот раздел представляет интерес
16. Физические основы звуковых методов исследования в клинике
16. Физические основы звуковых методов исследования в клинике Звук, как и свет, является источником информации, и в этом его главное значение. Звуки природы, речь окружающих нас людей, шум работающих машин многое сообщают нам. Чтобы представить значение звука для человека,
20. Механические свойства твердых тел и биологических тканей
20. Механические свойства твердых тел и биологических тканей Характерным признаком твердого тела является способность сохранять форму. Твердые тела можно разделить на кристаллические и аморфные.Отличительным признаком кристаллического состояния служит анизотропия –
21. Механические свойства биологических тканей
21. Механические свойства биологических тканей Под механическими свойствами биологических тканей понимают две их разновидности. Одна связана с процессами биологической подвижности: сокращение мышц животных, рост клеток, движение хромосом в клетках при их делении и др.
34. Физические основы электрокардиографии
34. Физические основы электрокардиографии Живые ткани являются источником электрических потенциалов (биопотенциалов).Регистрация биопотенциалов тканей и органов с диагностической целью получила название электрографии. Такой общий термин употребляется сравнительно
36. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей при постоянном токе. Электрический разряд в газах
36. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей при постоянном токе. Электрический разряд в газах Биологические ткани и органы являются довольно разнородными образованиями с различными электрическими сопротивлениями, которые могут изменяться при действии
6. Что такое полное солнечное затмение?
6. Что такое полное солнечное затмение? Полное солнечное затмение является, без сомнения, самым захватывающим природным явлением, свидетелем которого вы можете стать. Не умирайте, не увидев этого.Солнечное затмение происходит, когда Луна проходит перед Солнцем. Так как
89 Полное внутреннее отражение, или Что такое оптический кабель
89 Полное внутреннее отражение, или Что такое оптический кабель Для опыта нам потребуется: кусок стекла, лазерная указка или маленький фонарик. В современных компьютерных системах устройства между собой «общаются» по оптическим кабелям. Световые сигналы летят по
Воздушное сопротивление
Воздушное сопротивление Первоклассный бегун, состязающийся на скорость, вовсе не стремится в начале бега быть впереди соперников. Напротив, он старается держаться позади них; только приблизившись к финишу, он проскальзывает мимо других бегунов и приходит к конечному
Определение сопротивления ткани постоянному току. Определение частотной зависимости полного сопротивления биологической ткани
Цель работы:Используя аппарат для гальванизации и измерительные приборы определить сопротивление живой ткани постоянному току. Используя генератор вырабатывающий переменный ток разной частоты и подавая его через аттенюатор и измерительные приборы на электроды , измерим силу тока и напряжение на живой ткани. Определим импенданс и построим график зависимости полного сопротивления от частоты переменного тока. Найти активное сопротивление живой ткани и тангенс диэлектрических потерь.
Оборудование: генератор сигналов низкочастотный Г3-124, гальванизатор Поток-1, вольтметр постоянного тока, миллиамперметр постоянного тока, миллиамперметр переменного тока, электроды, салфетки, смоченные водой.
Расчетная формула для определения импеданса:
где Z, Rm, U, I, c, w, n — импеданс, активное сопротивление, напряжение, сила тока, электрическая емкость, круговая частота и частота переменного тока соответственно.
Расчетная формула для определения угла сдвига фаз между током и напряжением:
1. Определение сопротивление живых тканей человека постоянному току.
Внешний вид установки для определения сопротивления живых тканей человека постоянному току приведен на рис.2.
Постоянный ток через миллиамперметр и вольтметр подается на электроды. Для лучшего контакта на электроды надеты салфетки, смоченные водой.
Читайте также: Гравитационный птоз мягких тканей
Перед включением гальванизатора поверните регулятор напряжения против часовой стрелки до упора. Включите гальванизатор, нажав кнопку “сеть”.
Положите два пальца одной руки на электроды и до конца опыта не снимайте их. Вращая регулятор напряжения гальванизатора установите выходное напряжение по вольтметру 20В. Определите силу тока по миллиамперметру. Измерьте силу тока для напряжений 25В и 30В. После измерений поверните регулятор напряжения против часовой стрелки до упора и только тогда снимите пальцы с электродов. Рассчитайте сопротивления тканей для этих напряжений. Результаты занесите в табл.1. При расчете сопротивления силу тока переведите в “Амперы”: 1 mA = 10 -3 A.
ПРИМЕЧАНИЕ: Следите, чтобы электроды не касались друг друга!

Рис.1. Установка для определения сопротивления живых тканей человека постоянному току.
| № | U,В | I,А | Rm= |
2. Определение сопротивление живых тканей человека переменному току.
Ткани организма обладают не только омическим (активным), но и емкостным (реактивным) сопротивлением. При прохождении переменного тока мы имеем дело с полным сопротивлением – импедансом. Импеданс зависит от частоты пропускаемого переменного тока. Поэтому определять импеданс на какой-либо одной частоте неинформативно. Определим импеданс на различных частотах, приведенных в табл.№4.
Установка для определения сопротивления живых тканей человека переменному току показана на рис.2. Переменный ток нужной частоты вырабатывается генератором и подается через аттенюатор и измерительные приборы на электроды.
Установите переключатели регуляторы генератора в положения, приведенные в табл.2. Включите генератор и дайте ему 10 минут прогреться. Установите выходное напряжение генератора 4В. Напряжение контролируется по встроенному вольтметру генератора по верхней шкале. Установите аттенюатором генератора ослабление 10dB. Если 4В переменного напряжения ослабить на 10dB, то на электроды будет подано 1,26В. Установите нужную частоту переменного тока. Положите пальцы на электроды и определите по миллиамперметру силу тока в цепи. Сделайте измерения для всех частот, рассчитайте импеданс и занесите результаты в таблицу 3.


Рис.2. Установка для определения сопротивления живых тканей человека переменному току
| № | переключатель | положение |
| диапазоны частот | 2-2×10 3 | |
| Время индикации | ||
| 0.1S | нажата | |
| 1S | отжата | |
| время развертки | ||
| — 6 А | , Ом | lnn |
| 2-2×10 3 | 1,26 | 1,69 |
| 2,69 | ||
| 3,00 | ||
| 3,30 | ||
| 2-2×10 4 | 3,69 | |
| 4,00 | ||
| 4,30 | ||
| 2-2×10 5 | 4,60 | |
| 4,78 | ||
| 4,90 | ||
| 5,08 | ||
| 5,30 |
Постройте график зависимости импеданса от частоты переменного тока. Поскольку частоты меняются в широких пределах, то удобно пользоваться логарифмической шкалой, т.е. откладывают не 50 Гц, а 1,69 и т.д. (рис.3).

Рис.3. Частотная зависимость импеданса
С ростом частоты импеданс уменьшается, а затем не изменяется. Это объясняется тем, что на больших частотах емкостное сопротивление стремится к нулю. Остается только активное сопротивление, а оно не зависит от частоты переменного тока.
Определите по графику активное сопротивление тканей Rm.
Рассчитайте электрическую емкость тканей организма. Из формулы (9) следует, что
Взяв значение импеданса Z на частоте n = 1000 Гц, подставьте все значения в формулу и найдите емкость С.
Определите угол сдвига фаз между током и напряжением на частоте 50Гц и 20000 Гц, воспользовавшись формулой (10).
Оформить отчет по проделанной работе.
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЖИВОЙ ТКАНИ ЧЕЛОВЕКА ПОСТОЯННОМУ И ПЕРЕМЕННОМУ ТОКАМ».
Лабораторная работа № 9 определение сопротивления тканей организма на постоянном и переменном токе
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА
НА ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
Пропускание электрических токов через ткани и органы пациента может производиться как в диагностических, так и в лечебных целях. Данная работа ориентирована на диагностику. В ходе ее выполнения Вы будете измерять сопротивление руки на участке между двумя закрепленными на ней электродами. Эти измерения предстоит выполнить:
а) на постоянном токе, т.е. при постоянном напряжении, созданном на электродах;
б) на переменном токе, частота которого может меняться в диапазоне от 100 Гц до 200 кГц.
В обоих случаях подаваемое на электроды напряжение является подпороговым , в том смысле, что вызванные им токи – ниже порога появления негативных ощущений.
Точнее, так: токи, возникающие в тканях, будут вообще неощутимы, и для целей диагностики эта неощутимость токов целесообразна. Если ток становится ощутим, то сопротивление тканей начинает непроизвольно возрастать. Такова своеобразная защитная реакция тканей. Для целей диагностики целесообразно измерение сопротивления тканей на подпороговых напряжениях.
Измерив сопротивление участка собственной руки, Вы можете подумать, что диагностическая ценность подобных данных может сводиться лишь к возможности комментировать состояние Ваших кожных покровов, а с ними, будем надеяться, все ясно и без электродов. Взглянем на ситуацию с электрическим сопротивлением тканей и органов пошире.
Реографические методы диагностики.
Реография – группа методов диагностики состояния кровеносной системы на том или ином конкретном участке: мозг, печень, легкие, конечности, и т.п., по результатам измерения электрического сопротивления на этих участках. Это оказалось возможным благодаря тому, что ток крови , и его непостоянство, хорошо отслеживаются грамотно организованным током электрическим , и его непостоянством.
Название «реография» происходит от греческого rheas – поток, и здесь имеется в виду ток крови. Будьте осторожны: есть однокоренной термин «реология», под которым скрывается совсем другое научно-технические направление – исследование текучести металлов, работающих в условиях большой нагрузки. Но ведь никто не путает космонавтику с косметикой.
Блоки измерения электрического сопротивления кожных покровов входят и в состав измерительных комплексов, известных под названием «детекторы лжи».
Примером реографических приборов являются реоплетизмографы (от plethysmos (греч.) – увеличение). Имеется в виду увеличение или уменьшение кровоснабжения участков тела, что оценивается по данным непрерывной записи значения электрического сопротивления (или величины, ему пропорциональной) на переменном токе. Некоторые схемы размещения электродов на теле пациента дают возможность контролировать объем и скорость пульсовой волны на изучаемом участке кровеносной системы, и по этим данным судить о состоянии и тонусе кровеносных сосудов.
При реографических измерениях, диагностическую ценность могут представлять данные двоякого рода:
Абсолютные значения сопротивления; и тогда они подлежат сравнению с показателями нормы или патологии.
Изменение сопротивления в динамике; и тогда промежуточные данные можно сравнивать с начальными по этому же пациенту. Подобным образом удается контролировать эффективность действия тех или иных лекарственных препаратов; в этом случае реограммы записываются в течение длительного времени; до нескольких часов.
С точки зрения физики, реографические методы подкупающе просты: все завязано на закон Ома для участка цепи, согласно которому напряжение U, приложенное к двум электродам, сила тока I на участке тела между ними и сопротивление R этого участка связаны:
Вам предстоит вычислить сопротивление тканей, пользуясь алгебраическим следствием этой формулы.
Читайте также: Чем начертить по ткани
Сложности могут возникать «лишь» на стадии интерпретации получаемых данных, и это вполне естественно: речь идет о связях между числом омов и конкретными свойствами живых тканей.
Наряду с сопротивлением R, в литературе, в том числе – медицинской, часто обсуждается обратная ему величина, называемая электрической проводимостью (электропроводностью):
Если в этой формуле R = 1 Ом, то G = 1 См (симменс); не запутайтесь, 1 См и 1 см – разные вещи.
Рассмотрим факторы, влияющие на величину сопротивления тканей и участков тела, при протекании как постоянного, так и переменного тока.
Сопротивление тканей при постоянном токе.
Носителями тока в живых тканях являются ионы. При этом удельное сопротивление биологических жидкостей – кровь, лимфа, межклеточная жидкость – порядка 1-10 Омм. Для сравнения: этот показатель для морской воды – 0,3 Омм.
Однако среднее удельное сопротивление целых органов может превосходить удельное сопротивление биологических жидкостей в 10 4 – 10 6 раз. Это объясняется тем, что в органах и тканях электролиты сосредоточены в мельчайших отсеках, образованных биомембранами (так называемых компартментах). Продвижение ионов в условиях такой сложной «внутренней геометрии» тканей происходит по тонким извилистым путям, отсюда – большое значение регистрируемого сопротивления.
Однако результаты измерений сопротивления могут оказаться гораздо меньше, если электроды, подводящие напряжение к исследуемой части тела, будут установлены вдоль кровеносного сосуда: электрический ток пойдет по линии наименьшего электрического сопротивления, т.е. через кровь в этом сосуде. Правда, току надо еще в этот сосуд войти, а затем – выйти, а общее сопротивление этой последовательной электрической цепи равно сумме сопротивлений ее участков.
При прочих равных условиях, меньшим сопротивлением обладают ткани, хорошо снабжаемые кровью. Если же кровоснабжение той или иной части тела ухудшилось, то об этом «заявит» рост электрического сопротивления этого участка тела.
Электрический ток, как направленное движение зарядов (ионов – в биологических тканях, электронов – в металлических проводниках), называется током проводимости.
Переменный ток в цепи, содержащей конденсатор.
Протекание переменного тока в электрических цепях, содержащих электроемкость С, имеет свою специфику. При постоянном приложенном напряжении участок цепи в виде
ток не проводит: цепь разомкнута обкладками конденсатора. Конденсатор при этом будет поддерживаться в заряженном состоянии. Но в цепи переменного тока этот участок становится проводящим, поскольку:
А. Конденсатор будет вынужден перезаряжаться, в связи с чем по проводам, подходящим к нему, будут пробегать то заряды (+q), то наоборот (-q).
Б. В ходе непрерывных зарядок-перезарядок конденсатора С, между его обкладками будет поддерживаться переменное электрическое поле Е, мерой непостоянства которого является производная
В. Токи зарядки-перезарядки в проводах, подходящих к С, и переменное электрическое поле с мерой непостоянства сообща создают последовательную цепь, в которой ток на участке цепи от левой обкладки до правой получил название ТОКА СМЕЩЕНИЯ.
Ток смещения – а по сути – переменное электрическое поле – может существовать даже в «пустом пространстве» между обкладками воздушного конденсатора.
Можно подумать, что ток смещения введен чисто формально, чтобы как-то сделать последовательную цепь замкнутой. Но вот что выяснилось: ток смещения обладает всеми свойствами тока проводимости (в частности, ток смещения создает магнитное поле). Таким образом, можно говорить о том, что в электрических цепях переменного тока наряду с токами проводимости могут протекать токи смещения.
Участок цепи рис.1 не проводит постоянный ток, но чем больше частота переменного тока, тем меньше сопротивление этого участка. Этой логике соответствует следующее выражение для емкостного сопротивления:
Где С – величина электроемкости; = 2 — величина, называемая циклической частотой колебаний (тока, напряжения).
На участках цепи следующего вида:
классический переменный ток проводимости характерен тем, что при его протекании приложенное напряжение U АВ и возникшая сила тока I АВ совершают синхронные колебания, т.е. колебания в одинаковой фазе (разность фаз равна нулю). Это обстоятельство можно подчеркнуть следующей схемой:
В цепи рис.1 колебания приложенного напряжения и протекающего тока не синхронны: когда приложенное напряжение, совершая колебания, достигает максимального (амплитудного) значения, сила тока смещения равна нулю, и наоборот. Эта ситуация характеризуется схемой (векторной диаграммой) следующего вида:
Электроемкость конденсатора как элемента электротехнической или радиотехнической схемы определяется его строением и размерами, является величиной постоянной и заявлена заводом-изготовителем. Электроемкость живых тканей – вопрос более сложный.
Емкостные свойства тканей.
О наличии емкостных свойств у биологических тканей можно говорить на том основании, что клеточная мембрана – это миниатюрный конденсатор. Более того, такой конденсатор всегда заряжен: «минус» внутри, «плюс» – снаружи клетки, если она в состоянии покоя, и наоборот, если она в возбужденном состоянии. Эти «рабочие» заряды создают в мембранах очень сильное электрическое поле напряженностью порядка Е = 10 7 В/м. Пустяковые дополнительные электрические поля, которые мы создаем для тестирования свойств тканей, не в состоянии оказать влияние на рабочее электрическое поле. Поэтому вместо зарядки-перезарядки, о чем шла речь по поводу схемы рис.1, будет небольшое, едва уловимое изменение рабочих потенциалов (приливы-отливы дополнительных ионов на мембране), не приводящее к деполяризации или реполяризации мембран.
Таким образом, можно говорить об электроемкости тканей как о некоторой сумме электроемкостей клеточных мембран.
Величина электроемкости любого проводника прямо пропорциональна величине диэлектрической проницаемости среды, заполняющей или окружающей проводник. Чем больше , тем больше С. Биологические ткани имеют диэлектрическую проницаемость, сильно зависящую от частоты приложенного напряжения, в особенности, в диапазоне низких частот.
Насколько ощутимо непостоянство величины , видно из следующей таблицы (данные получены на скелетных мышцах):
Комментарии к этим данным:
Столь сильная зависимость () характерна для живых тканей. Для различных видов тканей зависимости () различны. Сам факт зависимости диэлектрической проницаемости от частоты внешнего поля называется дисперсией диэлектрической проницаемости.
Большие значения диэлектрической проницаемости на низких частотах объясняется мембранной структурой тканей. Но электрические колебания в сложной системе мембран – процесс сравнительно инерционный, и с ростом частоты роль таких колебаний уменьшается. Факторы, определяющие диэлектрическую проницаемость тканей, в теоретическом разделе работы №8 рассмотрены на основе электрической модели – электростатического диполя.
Вещества неживой природы так же характерны дисперсией диэлектрической проницаемости. Она не столь ощутима, но она есть, и приводит, например, к дисперсии света. Так что радуга — результат дисперсии диэлектрической проницаемости для воды на частотах, характерных для электромагнитных колебаний в диапазоне частот видимого света.
В диапазоне частот, в которых выполняется данная работа, величина емкостного сопротивления
непостоянна по двум причинам:
А). С ростом частоты величина X С уменьшается.
Читайте также: Изменения в тканях полости рта при сахарном диабете
Б). С ростом частоты уменьшается величина электроемкости С, а это работает на увеличение X С .
С помощью данных табл.1 оцените, какое влияние частоты на X С будет более сильным: прямое по А или косвенное по Б.
Электрическая модель участка тела.
Участком тела, на котором Вам предстоит выполнять измерения, будет левая или правая рука, область вблизи запястья. В качестве электрической модели такого участка предлагается рассмотреть модель самого общего вида:
Эта модель близка к модели «черного ящика».
«Черный ящик» – базовая модель кибернетики. Ее основные особенности:
А.) Моделируемый объект имеет несколько входов (по числу независимых параметров, на которые он реагирует изменением своих свойств) и один или несколько выходов.
Б.) Об изменениях свойств объекта мы судим по значениям параметров, регистрируемых на его выходе.
В.) Априорная информация, по каким законам или правилам изменения входных параметров влияют на изменения параметров выходных, ОТСУТСТВУЕТ.
Классическая, далеко не оптимальная стратегия изучения «черных ящиков» – поочередное исследование влияния каждого входного параметра на все выходные. Альтернативой этому длительному процессу является одновременное контролируемое изменение всех входных параметров «ящика» по некоторым оптимальным программам; этот подход получил название «планирование эксперимента».
Исследование свойств такого «ящика» в ходе выполнения данной работы будет выполняться в два этапа:
Прикладывая постоянное напряжение U АВ, можно измерить возникающий ток I АВ , и по ним определить сопротивление R 1 = U АВ /I АВ на постоянном токе.
Прикладывая напряжение U АВ переменной частоты , можно измерить ряд значений I АВ , и по ним вычислить ряд значений величины Z = U АВ / I АВ , которая называется полным сопротивлением на переменном токе.
Полное сопротивление Z переменному току называют также электрическим ИМПЕДАНСОМ. Термины сложились при анализе свойств технических электрических цепей переменного тока. Элементами таких цепей являются:
а) классические резисторы R – сопротивление току проводимости, от частоты приложенного напряжения не зависит, называется активным (иногда – омическим) сопротивлением. Биологический эквивалент – как уже говорилось, сопротивление крови, межклеточной жидкости.
б) конденсаторы, — их сопротивление X С называют емкостным реактивным сопротивлением. Биологический эквивалент – клеточные мембраны. Как уже обсуждалось, величина X С зависит от частоты, а в случаях живых тканей – еще и от дисперсии диэлектрической проницаемости ().
в) катушки индуктивности, с их индуктивным реактивным сопротивлением; структуры, похожие на катушки, не обнаружены.
Заметим, что отсутствие структур, имеющих геометрическое сходство с катушками индуктивности, не отменяет, а лишь маскирует наличие магнитных свойств у биологических тканей. Здесь полезно вспомнить, что каждый вид атомов обладает индивидуальными магнитными свойствами.
Образ для сравнения. Любой ржавый гвоздь, валяющийся на обочине, обладает некоторыми (вполне измеримыми) значениями омического сопротивления R, электроемкости С и индуктивности L. И это – при том, что он не напоминает внешне ни конденсатор, ни катушку. Можно создать для этого гвоздя условия, в которых его значения R, C, L будут существенными. А можно оставить на обочине, где его значения R, C, L заметным для нас образом не проявятся.
Схема рис.5 все же не совсем «черный ящик», поскольку кое-какие свойства этого «ящика» заявлены предварительно: это наличие у него полного сопротивления Z, имеющего активную составляющую R и реактивную X С . Но никакой схемы соединения резисторов и конденсаторов, эквивалентной живым тканям, не приведено.
С ростом частоты X С 0, полное сопротивление «ящика» будет стремиться к некоторому пределу Z R:
Элемент интриги будет состоять в том, что R R 1 , где R 1 – сопротивление тканей на постоянном токе.
Связь полного сопротивления (импеданса) Z с его составляющими R и X С можно обсуждать, лишь имея конкретную схему соединения резисторов и конденсаторов; у нас ее нет. Для упоминавшихся простых частных случаев дела обстоят так:
В случае с нашим «черным ящиком», колебания силы тока и напряжения будут не такими, как на рис.3 или рис.4; они будут происходить в некотором промежуточном варианте:
Величину сдвига по фазе между колебаниями силы тока I и колебаниями приложенного напряжения U, применительно к биологическим тканям, стали рассматривать в качестве ценного диагностического признака состояния тканей еще в конце 30-х годов прошлого века. Идея здесь такова. Омертвевшие ткани характерны тем, что на любых частотах:
Чем дальше ткани от этого уровня значений их электрических показателей, тем выше уровень жизнеспособности тканей и органов.
Равенство = 0 (cos = 1) означает потерю тканями емкостных свойств. Если же 0, то оценку емкостных свойств тканей можно вести по-разному. Варианты:
Можно, проведя измерения Z на разных частотах , построить зависимость Z (). Зависимость Z () называют дисперсией импеданса. Далее напрашивается сравнение получаемых зависимостей Z () с зависимостями, характерными для нормальных и не очень нормальных тканей.
Вместо ряда значений Z и графика Z () можно обсуждать ряд значений cos = R/Z и график зависимости cos от .
Можно, следуя упрощенной методике Б.Н. Тарусова, измерить всего два значения полного сопротивления:
Z н.ч. – на низкой частоте н = 100 Гц;
Z в.ч. – на высокой частоте в 10 6 Гц
Отношение этих величин было названо коэффициентом поляризации:
Жизнеспособная ткань имеет К п 1; чем выше уровень обмена веществ в данной ткани и чем лучше сохранена ее структурная целостность, тем больше значения К п .
Порядок выполнения работы.
Работа выполняется в два этапа.
Определение сопротивления участка тела на постоянном токе.
На руке закрепляются два электрода, под которые предварительно должны быть подложены марлевые прокладки, смоченные физиологическим раствором. Электроды подключены к источнику постоянного тока. Сила тока устанавливается подпороговой – не более 10 мкА. Измеряется значение силы тока при пяти значениях напряжения. Результаты измерений заносятся в таблицу 2.
Значения сопротивления R 1 вычисляются по формуле R 1 = U/I; 1 мкА = 10 -6 А; 1 кОм = 10 3 Ом.
По этим данным строится график зависимости I (U), на основании которого делается вывод о выполнимости или невыполнимости закона Ома в данных обстоятельствах.
Примечание: Участок цепи в виде участка тела – участок необычный. Так что вывод о выполнимости закона Ома не следует считать тривиальным.
Определите средневыборочное значение сопротивления R 1 .
Определение сопротивления участка тела на переменном токе.
Электроды, закрепленные на руке, подключаются к генератору переменного тока регулируемой частоты.
Указания по предварительной настройке генератора очень просты и приведены в табличке на его панели. В ходе измерений контролируются: значение приложенного напряжения U, частота колебаний этого напряжения и сила тока в тканях I. Результаты заносятся в табл.3.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом
