Сопротивление живой ткани переменном току меньше, чем постоянному
Сопротивление живой ткани переменном току меньше, чем постоянному — раздел Ядерная техника, 1.особенности Электропроводност.
1.Особенности электропроводности живых тканей.
1. Сопротивление живой ткани переменном току меньше, чем постоянному.
2. Электрические характеристики ткани зависят как от её вида, так и от
3. С увеличением частоты полное сопротивление живой ткани нелинейно уменьшается до определенного значения, а затем остаётся практически постоянным (в большинстве на частотах свыше 10 6 Гц)
4. На определенной частоте полное сопротивление зависит также от
физиологического состояния (кровенаполнения), что используется на практике.
5. При умирании живой ткани её сопротивление уменьшается и от частоты не
6. При прохождении переменного тока через живые ткани наблюдается явление,
которое называется дисперсией электропроводности.
3) Что такое ЭДС поляризации.
Уменьшение электрического тока с течением времени обусловлено явлением поляризации. Вызванная поляризацией (возникновением разности потенциалов) электродвижущая сила носит название ЭДС поляризации. Возникновение ЭДС поляризации связано со свойством живых клеток накапливать заряды при прохождении через них тока.
It=(U-Eпол)/R , где U- приложенное напряжение, R — сопротивление, Eпол — ЭДС поляризации, которая тоже является функцией времени: E(t)=R(I0-It).
Мембранная теория: происходит накопление подвижных ионов у полюсов клетки и создаётся собственная ЭДС, направленная против внешнего поля.
Электролитическая теория: электролитическая поляризация возникает между электродами, опущенными в раствор электролита, при пропускании через них электрического тока из-за скопления ионов противоположного знака вблизи анода и катода.
.
5. Какова природа емкостных свойств ткани? Как меняется емкость ткани при ее гибели и почему?
Структурные элементы ткани организма (клетки) окружены тканевой жидкостью с относительно низким значением электрического сопротивления. Клеточные мембраны отделяют, проводящую цитоплазму от тканевой жидкости и имеют высокое сопротивление. В связи с этим переход «тканевая жидкость — мембрана — цитоплазма» обладает емкостными свойствами. Кроме того, емкостные свойства тканям придают макроскопические образования, перегородки, оболочки.
Электрическое сопротивление и емкость ткани определяется состоянием всех элементов образующих ткани. Исследуя электрические характеристики тканей можно получить сведения об их биофизических параметрах. С этой целью изучают, например, зависимость проводимости участка ткани от частоты v переменного тока, протекающего по этому участку и по характеру зависимости, судят о структуре и свойствах ткани.
Высокая поляризационная емкость — характерное свойство живых неповрежденных клеток и их биомембран. Дисперсия электропроводимости, как и способность к поляризации, присущи только живым клеткам. Для оценки физиологического состояния живой биологической структуры предложено рассчитать коэффициент крутизны дисперсии электропроводимости: K = RH/Rb , где RH — величина сопротивления измеряемого при низкой частоте. При гибели ткани К приближается к 1. Нормальная функционирующая печень имеет К = 9 — 10, а бактерии Bac. сoli имеет К = 1,5 — 2.
6.
7.Что такое дисперсия импеданса и как она зависит от жизнеспособности ткани?
Дисперсия импеданса живых тканей — зависимость (разброс) импеданса живых тканей (биологических систем) от частоты переменного тока (с ростом частоты внешнего переменного тока уменьшается импеданс живых тканей).
Дисперсия импеданса живой ткани зависит от степени жизнедеятельности (повреждения) живой ткани и отражает широкий круг электромагнитных процессов, в том числе и индуктивных, в биологических объектах служит показателем уровня обмена живой ткани и является показателем жизнеспособности ткани, например в трансплантологии — для оценки жизнеспособности тканевых трансплантатов.
.
11. Эквивалентная электрическая схема электропроводности
Rcp — активное сопротивление клеточной среды
Rk — Сопротивление клеточного содержимого
Cm — ёмкость мембраны
Rm — сопротивление мембраны.
Анализ схемы показывает, что при увеличении частоты тока проводимость клеточных мембран увеличивается, а полное сопротивление тканевой среды уменьшается, что соответствует практически проведенным измерениям.
 Схема Фрике (ионная проводимость не учитывается) |
 Схема Швана (ионная проводимость учитывается в виде сопротивления мембраны) |
 Путь через клетку сопротивлением содержимого клетки Rк, а также сопротивлением и ёмкостью мембраны.Rм, См. |
13.
15) Реография — это метод регистрации изменений импеданса органов и тканей организма с помощью переменного
тока с частотой 1-3 кГц, обусловленных изменением кровенаполнения. Чем > крови в органе, тем Развернуть
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Сопротивление живой ткани переменном току меньше, чем постоянному
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:
Общие сведения о трехфазных линейных электрических цепях а передача энергии на дальние расстояния трехфазным током экономически более выгодна, чем переменным током с иным числом фаз
Трехфазные электрические цепи.. Лекция Общие сведения о трехфазных линейных электрических.. В современных энергетических системах генерирование и передача больших потоков энергии осуществляется трехфазными..
Магнитное взаимодействие постоянных токов. Вектор магнитной индукции. Закон ампера. Закон био-савара-лапласа. Магнитная индукция прямого и кругового тока
Опыты показывают что магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирую щее действие поворачивая ее определен ным образом этот результат.. линии магнитной индукции можно проявить с помощью железных опилок.. линии магнитной индукции всегда за мкнуты и охватывают проводники с током этим они отличаются от линий напряжен ности..
Читайте также: Какие натуральные ткани не мнутся
Изучение устройства и принцип действия контакторов постоянного и переменного тока
Зазор контактов составляет 8-20 мм. Ход магнитной системы, соответствующий этому зазору, 3 — 8 мм. На большие токи главные контакты во многих.. Дугогасительные системы устроены на принципе гашения электрической дуги.. Конструкции контакторов постоянного тока весьма разнообразны, ниже рассмотрены некоторые из них. Контакторы серии ..
Измерение постоянного тока, расчет сопротивления шунта и определение погрешности измерения
Описать способы крепления подвижной системы на полуосях в подпятниках или на упругих немагнитных растяжках и отметить достоинства каждого из них. 2.. Отсчитать ток полного отклонения In по показанию образцового микроампеметра.. Паралелльно прибору И включить магазин резисторов R0 и подбирать его сопротивление так, чтобы покозания уменьшились в..
Нелинейные цепи переменного тока в стационарных режимах
Нелинейные цепи переменного тока в стационарных режимах.. особенности нелинейных цепей при переменных.. графические методы расчета..
Двигатель постоянного тока
Соединив вал якоря со станком, мы можем привести в движение и станок. Генератор будет теперь работать как электрический двигатель.Теперь превращение.. Когда мы пропускаем ток через витки якоря, находящиеся в магнитном поле.. Силы же, действующие на проводники ab и cd, параллельные оси вращения, перпендикулярны к этой оси и создают..
Ан-74 система постоянного тока
Генераторы Г1 и Г2 в системе электроснабжения 200/115 В, трансформаторы Тр1, Тр2 в системе электроснабжения 36В, выпрямительные устройства ВУ1 и ВУ2.. Для передачи электроэнергии от источников к потребителям предусмотрены.. Системы электроснабжения полностью автоматизированы, что в большинстве случаев, не требует применения ручных операций..
Живая ткань как проводник переменного электрического тока. Дисперсия электропроводности и её количественная оценка
Экспериментально установлены следующие особенности живой ткани как проводника переменного ток:
1. Сопротивление живой ткани переменном току меньше, чем постоянному.
2. Электрические характеристики ткани зависят как от её вида, так и от частоты тока.
3. С увеличением частоты полное сопротивление живой ткани нелинейно уменьшается до определенного значения, а затем остаётся практически постоянным (в большинстве на частотах свыше 10 6 Гц)
4. На определенной частоте полное сопротивление зависит также от физиологического состояния (кровенаполнения), что используется на практике. Исследование периферического кровообращения на основе измерения электрического сопротивления называются реография (импедансплетизмография).
5. При умирании живой ткани её сопротивление уменьшается и от частоты не зависит.
6. При прохождении переменного тока через живые ткани наблюдается явление, которое называется дисперсией электропроводности.
Дисперсия электропроводности — это явление зависимости полного (удельного) сопротивления живой ткани от частоты переменного тока.
Графики такой зависимости называют дисперсионными кривыми. Дисперсионные кривые строят в прямоугольной системе координат, где по вертикали откладывают значения полного (Z) или удельного сопротивления, а по горизонтали — частоту в логарифмическом масштабе (Lg n).
Частотные зависимости по форме кривой для разных тканей сходный, но отличается значением сопротивления.
Имеется несколько диапазонов частот, на которых дисперсия особенно выражена. Один из них соответствует интервалу 10 2 -10 6 Гц
Особенности дисперсии:
1. Присуща только живым тканям.
2. Более выражена на частотах до 1 МГц.
3. На практике используется для оценки физиологического состояния и жизнеспособности тканей.
Количественно оценка дисперсии проводиться по коэффициенту дисперсии (К).
Коэффициент дисперсии это безразмерная величина, равная отношению низкочастотного (10 2 ) полного (или удельного) сопротивления к высокочастотному (10 6 Гц).
Z1 – полное сопротивление на частоте 10 2 Гц
Z2 – полное сопротивление на частоте 10 6 Гц
r1, r2 — удельное сопротивление на этих частотах
Значение коэффициента дисперсии зависит от вида ткани, её физиологического состояния, эволюционной стадии развития животного. Например, для печени животного К = 9 -10 единиц, а для печени лягушки 2 -3 единицы. При умирании ткани коэффициент дисперсии стремиться к единице.
Явление дисперсии связывают с наличием в живых тканях поляризации, которая с увеличением частоты меньше влияет на полное сопротивление. Поэтому коэффициент дисперсии часто называют коэффициентом поляризации.
Кроме частотных зависимостей в живых тканях отмечаются фазовые сдвиги между током и напряжением, которые тоже, но в меньшей степени, зависят от частоты.
Фазовые сдвиги тоже уменьшаются при умирании тканей и, в перспективе, могут быть использованы для практических целей.
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ — количественная характеристика способности живых объектов (тканей) проводить электрический ток. Электропроводность обратно пропорциональна величине электрического сопротивления системы.
Измерение электропроводимости биологических систем используют для получения информации о функциональном состоянии биол, тканей, для выявления воспалительных процессов, изменения проницаемости клеточных мембран и стенок сосудов при патологии или действии на организм физических, химических и других факторов (см. Проницаемость). Измерение электропроводимости биологических систем лежит в основе многих методов оценки кровенаполнения сосудов органов и тканей (см. Реография).
Читайте также: Шерсть состав ткани образец свойства ткани
При подаче разности потенциалов (U) через объект течет электрический ток силой (I), величина которой пропорциональна электропроводности (G): I=GU. Величина электропроводности зависит от количества свободных электрических зарядов и их подвижности. Чем больше количество зарядов и их подвижность, тем больше электропроводность. В клетке основными свободными зарядами являются ионы калия и органические анноны, а снаружи клетки, в межклеточных пространствах и тканевых жидкостях — ионы натрия и хлора. В биологических жидкостях (кровь, спинномозговая жидкость, моча и т. д.) электропроводность пропорциональна содержанию в них свободных ионов. Связанные заряды (ионогенные группы белков, липидов, углеводов), перемещение которых ограничено, и крупные ионы с малой подвижностью не оказывают существенного влияния на величину электропроводимости биологических систем.
Электропроводность или сопротивление клеток, тканей, органов и целых организмов измеряют при пропускании через них постоянного или переменного синусоидальной формы тока, частота которого может изменяться от долей герца до 10 10 гц. При измерениях на переменном токе с круговой частотой ω (ω = 2πf, где f — частота в гц) общее сопротивление системы, или импеданс (см.), зависит от наличия границ раздела в системе, на которых может происходить накопление зарядов — поляризация (см.). Свойства границ раздела (в биологическом объекте это главным образом различные мембраны) могут быть описаны, если ввести понятие емкости С, сопротивление которой Хс (реактивное сопротивление в отличие от R — активного сопротивления) зависит от частоты, на которой производится измерение: Xс = 1/(ωC).
Общее сопротивление (Z) равно сумме сопротивлений реактивного Хc и активного R, если R и С соединены последовательно; при параллельном соединении R и С общее сопротивление рассчитывается по формуле:
Для измерения электрических характеристик биол. объекта применяют металлические или угольные электроды (см.), которые прикладывают к объекту с помощью жидкостного контакта — тонкого слоя хорошо проводящей жидкости, чаще всего — физиологического раствора. В ряде случаев, напр. при измерении электропроводности цитоплазматических мембран, один из электродов вводится внутрь клетки, а другой подводится к клетке снаружи (см. Микроэлектродный метод исследования). При измерении электропроводимости биологических систем на постоянном и переменном токах низкой частоты важно учитывать величину поляризации электродов, поскольку за счет электродной поляризации истинные электрические параметры биол, объекта могут значительно отличаться от измеренных. Величина поляризации электродов определяется плотностью тока, которая зависит от приложенной к системе разности потенциалов, сопротивления системы, площади измерительных электродов. Чем больше площадь электродов, тем меньше плотность тока и тем меньше искажения, вносимые в измерения электродами. Поэтому для уменьшения плотности тока используют электроды с большой эффективной поверхностью, в частности платиновые электроды, покрытые платиновой чернью (их губчатое покрытие увеличивает эффективную поверхность электродов в 100 — 1000 раз). Возможно применение и так называемых неполяризующихся электродов (например, каломельных, хлорсеребряных).
Для облегчения интерпретации получаемых результатов биологическую систему (ткани, суспензии клеток) часто представляют в виде модели — электрической схемы, состоящей из набора активных сопротивлений и емкостей, являющихся как бы эквивалентами биологических структур клеток или тканей, участвующих в проведении электрического тока.
Измерение электропроводимости биологических систем на постоянном токе из-за высокой степени поляризации мембран и электродов крайне затруднено. На низких частотах переменного тока большая часть тока протекает по межклеточным промежуткам. При увеличении частоты электрического тока реактивное сопротивление емкости падает, поляризационные явления уменьшаются. Зависимость сопротивления и емкости объекта от частоты получила название дисперсии (см.). На высоких частотах общее сопротивление системы зависит только от активных сопротивлений межклеточных пространств и цитоплазмы.
В медицине и биологии электропроводимость биологических систем чаще всего исследуют в области так называемой β-дисперсии, которая наблюдается в диапазоне частот 10 2 —10 8 гц и определяется поляризацией границ раздела и неоднородностью структуры объекта. Измерения электропроводимости биологических систем показали, что по мере повышения частоты электропроводность возрастает, достигая предельной величины. При переживании и отмирании ткани возрастает электропроводимость биологических систем на низких частотах. Это связано с тем, что при отмирании ткани растет проницаемость мембран для ионов, и они уже не являются границей, на которой может происходить поляризация. Основываясь на способности живой ткани к поляризации, Б. Н. Тарусов предложил в качестве критерия оценки жизнеспособности ткани использовать коэффициент К, численно равный отношению Rн/Rв где Rн и Rв — сопротивления ткани, измеренные соответственно на низкой и высокой частотах; при отмирании ткани он стремится к единице. Выбор частот для расчета К определяется диапазоном β-дисперсии: низкой частоте соответствует частота начала β-дисперсии, высокой — частота, при которой электропроводимость биологических систем достигает максимальной величины. Например, для мышечной ткани — это 10 3 и 10 6 гц, клеток крови и жировой ткани — 10 4 и 10 7 гц, кожи — 10 2 и 10 4 гц и т. д. На высоких частотах, когда активное и общее сопротивления не зависят от частоты, возможно исследование относительных изменений числа ионов в биол. системе, связанных с нарушением водно-солевого обмена.
Читайте также: Краска для ткани рига
Сопоставляя Данные, полученные при измерении на низких и высоких частотах, можно вычислить объем и ионную проводимость межклеточных пространств и цитоплазмы клеток, проницаемость мембран для ионов, емкостные характеристики мембраны. Если измерения проводятся в системе, где межклеточные пространства занимают достаточно большой объем (более 20—30%), например при измерениях электропроводности крови, то для вычисления параметров дисперсной фазы (эритроцитов) используют специальные формулы. Частоты, на которых наблюдается дисперсия, зависят от величины клеток и объема межклеточных пространств. Так, дисперсия электропроводимости биологических систем для клеток крови начинается на частотах порядка нескольких десятков килогерц, для мышечной ткани — несколько килогерц, жировой — сотен килогерц. При исследовании электрических характеристик плазматических мембран клеток дисперсия обнаруживается на частотах порядка нескольких десятков герц. Электрические характеристики тканей и органов на низких частотах зависят от неоднородности расположения клеток и межклеточных пространств и соотношения их объемов. Этот факт используется в реографии и реоэнцефалографии (см.) при исследовании изменений кровенаполнения ткани и эластических свойств стенок сосудов. Измерение электропроводимости биологических систем на низких частотах позволяет оценить изменения объема межклеточных пространств, в частности при развитии воспаления (см.). Так, на первых стадиях воспалительного процесса структура клеток изменяется незначительно, и импеданс клеток сохраняет свою величину. По мере набухания клеток и уменьшения объема межклеточных пространств происходит увеличение общего сопротивления системы. На более поздних стадиях развития воспаления импеданс системы уменьшается за счет возрастания проницаемости мембран для различных ионов.
Таким образом, измерение электропроводимости биологических систем или импеданса, особенно в широком диапазоне частот, может быть использовано при исследовании проницаемости клеточных мембран и других границ раздела в клетках, тканях, органах, а стандартизация (измерение удельных величин) дает возможность сравнивать данные, полученные разными исследователями. Возбуждение, изменение интенсивности метаболизма и других функций клеток приводят к изменению электропроводимости биологических систем. Методы измерения электропроводимости биологических систем используют для исследования влияния на биологические объекты различных факторов: работы (увеличение интенсивности метаболизма приводит к увеличению проницаемости мембран); психогенных (изменяется проницаемость кожи за счет работы потовых желез); физических (радиация, ультрафиолетовое излучение, температура и др.) и химических (кислоты, щелочи, спирты и др.), обычно сопровождаемых ростом проницаемости. Изменение проницаемости мембран часто зависит от дозы или концентрации действующего вещества. Так, соли меди в малых концентрациях уменьшают проницаемость мембран мышечных клеток кожи лягушки, а в концентрациях более 10 -3 М — увеличивают. Исследование электрических свойств возбудимых тканей способствовало изучению механизма проведения возбуждения по нерву п мышце. На основании измерений активного сопротивления, емкости и их дисперсии была вычислена статическая емкость клеточной мембраны (около 1 мкф/см 2 ) и впервые определена толщина ее липидного бислоя. Было найдено, что удельное сопротивление аксоплазмы и миоплазмы всего в 2—3 раза выше сопротивления внеклеточной жидкости, тогда как сопротивление мембраны выше в десятки тысяч раз. Эти данные послужили основанием для возникновения представления о «кабельной» структуре волокна. Установлены временные соотношения между изменением проницаемости мембраны для ионов и развитием потенциала действия — «импедансный спайк» (см. Биоэлектрические потенциалы, Нервный импульс). Исследование электропроводимости биологических систем может быть использовано для оценки состояния тканей при их консервации, а также эффективности действия биологически активных веществ на модельные системы. В ряде случаев проницаемость биол. мембран для ионов сопряжена с их проницаемостью для незаряженных частиц— сахаров, аминокислот и других соединений. Поэтому измерение электропроводимости биологических систем может оказаться полезным при изучении проницаемости мембран и для неэлектролитов. Исследование электпроводимости биологических систем может найти применение и в биотехнологии для оценки оптимальности среды и условий культивирования клеток.
Библиогр.: Андреев В. С. Кондуктометрические методы и приборы в биологии и медицине, М., 1973; Биофизика, под ред. Б. Н. Тарусова и О. Р. Колье, с. 186, М., 1968; Гречин В. Б. и Боровикова В. Н. Медленные неэлектрические процессы в оценке функционального состояния мозга человека, с. 22, Л, 1982; Гуревич М. И. и др. Импедансная реоплетизмография, Киев, 1982; Егоров Ю. В. и Кузнецова Г. Д. Мозг как объемный проводник, М., 1976; Слынько П. П. Основы низкочастотной кондуктометрии в биологии, М., 1972; Хассет Дж. Введение в психофизиологию, пер. с англ., с. 53, М., 1981; Электроника и кибернетика в биологии и медицине, пер. с англ., под ред. П. К. Анохина, с. 71, М., 1963; Schwan Н. P. Electrical properties of tissue and cell suspensions, Advanc, biol. med. Phys., v. 5, p. 147, 1957.
- 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