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. |
Читайте также: Жаккард мебельная ткань описание
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..
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..
На переменном токе.
1. Природа ёмкостных свойств тканей организма.
2. Импеданс тканей организма.
3. Эквивалентные электрические схемы тканей организма.
4. Оценка жизнеспособности и патологических изменений тканей и органов по измерениям электропроводности.
5. Физические основы реографии. Реограф.
1. Природа ёмкостных свойств тканей организма.
Для медицины существенный интерес представляют процессы, происходящие в тканях организма при прохождении переменного тока. Переменный электрический ток в биологических объектах обуславливается колебательным движением ионов. Однако эти процессы в биологических объектах существенно осложнены существованием клеток и клеточных мембран.
Читайте также: Как приклеить пвх ткань
Удельное сопротивление клеточной белково-липидной мембраны очень велико и по своим свойствам она близка к свойствам хороших диэлектриков. С физической точки зрения клетку, окружённую мембраной и находящуюся в окружении межклеточной жидкости можно рассматривать как некоторый конденсатор.
Рис. 9 Схематическое представление клетки как микроскопического конденсатора.
Одной обкладкой такого конденсатора является внутриклеточная жидкость (электролит). Диэлектриком служит мембрана толщиной 70 100 А и другой обкладкой является электролит межклеточной жидкости. Итак, биологическая ткань на микроструктурном уровне представляет собой мельчайшие отсеки, заполненные проводящей жидкостью и разделённые клеточными мембранами. При прохождении переменного тока через биологическую ткань происходит перезарядка клеточных мембран, за счёт колебательного движения связанных зарядов в диэлектрике мембраны. Для постоянного тока сопротивление клеточных мембран велико и ток существует только за счёт движения зарядов в межклеточной жидкости.
Итак, ёмкостные свойства биологических тканей обусловлены ёмкостными свойствами клеточных и внутриклеточных мембран. Поэтому сопротивление биологических тканей в цепях переменного тока зависит от частоты тока аналогично ёмкостному сопротивлению конденсатора.
2. Импеданс тканей организма.
Полное сопротивление в цепи переменного тока, содержащем последовательно соединённые R, C и L определяется выражением, которое получило название импеданса. ;
Рассмотрим какими элементами цепи определяется импеданс тканей организма. Во-первых импеданс определяется активным сопротивлением межклеточной жидкости. Во-вторых в биологических тканях всегда присутствует емкостное сопротивление клеточных мембран. И в-третьих рассмотрим индуктивное сопротивление биологических тканей. В литературе имеется немного сведений о наличии индуктивного сопротивления в биологических системах и они противоречивы. Магнитные свойства биологических выражены слабо. Молекулы белков, липидов диамагнитные, а их магнитная восприимчивость близка к нулю. Но магнитные свойства могут быть обусловлены и не магнитными материалами (например соленоид из медной проволоки). Поэтому нужно обращать внимание на геометрические особенности строения и структуру биологических тканей. Если структура имеет спиральную форму и по ней течет переменный ток, то такая система может обладать индуктивностью и служить источником магнитного поля. Поэтому ряд исследователей полагает, что при измерениях импеданса нужно учитывать не только активное и емкостное сопротивление, но и индуктивное. В настоящее время твердо установленных фактов о существовании индуктивного сопротивления в биологических тканях пока нет. Поэтому выражение импеданса биологических тканей упрощается
МЕТОД ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ В МЕДИЦИНЕ
ИМПЕДАНС БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ
ПРИРОДА ЕМКОСТНЫХ СВОЙСТВ ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА
Как показывает опыт, электропроводность растворов не зависит от частоты переменного тока. При изучении электропроводности биологических объектов обнаружили, что их сопротивление на высоких частотах (
10 7 Гц) гораздо меньше, чем на низких. На рис.9 (кривая 1) представлена зависимость сопротивления мышечной ткани от частоты (кривая дисперсии). Дисперсия электропроводности обычно наблюдается в интервале частот 10 2 ÷ 10 8 Гц. Наличие дисперсии импеданса для живых тканей обусловлено тем, что при низких частотах (как и для постоянного тока) на величину электропроводности значительное влияние оказывает макроструктурная поляризация в тканях. По мере увеличения частоты поляризационные явления сказываются всё меньше и меньше.
Отмирание ткани ведёт к росту проницаемости мембран, при этом крутизна дисперсии уменьшается (рис.9, кривая 2). Для мёртвой ткани поляризация на границах раздела практически полностью исчезает и явление дисперсии импеданса больше не наблюдается (рис.9, кривая 3). Т.о. крутизна графика зависимости Z = f(ω) позволяет судить о жизнеспособности той или иной ткани.
Наличие дисперсии электропроводности говорит о том, что в биологических объектах наряду со структурами, которые оказывают переменному току активное сопротивление, есть и такие, которые обладают реактивным сопротивлением. Как оказалось, структуры с индуктивным сопротивлением (подобные катушкам) в биологических организмах отсутствуют.
Клеточные мембраны, омываемые с одной стороны тканевой жидкостью, а с другой цитоплазмой, представляют собой системы подобные конденсатору. В тканях имеются так же макроскопические образования, состоящие из различных непроводящих соединительных оболочек и перегородок, по обе стороны которых находятся ткани, хорошо проводящие электрический ток. Это так же придаёт тканям емкостные свойства.
Читайте также: Теория дивергентного развития тканей хлопина
В целом, сопротивление биологических тканей будет определяться суммой омического и емкостного сопротивления:
Присутствие в биологических организмах структур с ёмкостным сопротивлением подтверждается также наличием сдвига фаз между током и напряжением. Для биологических систем характерна большая величина этого угла, например, на частоте 1000 Гц: кожа человека – φ = 55 0 , мышца кролика – φ = 65 0 , нерв лягушки – φ = 64 0 . Это показывает, что доля емкостного сопротивления в импедансе тканей велика.
При моделировании электропроводности живых клеток и тканей прибегают к эквивалентным схемам, т.е. к таким комбинациям омического сопротивления и ёмкости, которые в некотором приближении могут отражать характер течения тока и значения электрических параметров клетки и тканей. Простейшими из таких моделей являются схемы с последовательным и с параллельным соединением R и C – (рис.10а и 11а). Но эти простейшие схемы не отражают истинного положения дел, т.к. графики зависимости Z от ω противоречат данным по живым тканям (сравните рис.10б, 11б и рис.6, кривая1).
Наиболее удачной моделью является схема, представленная на рис.12а. На этой схеме Rк,1 и Rк,2 – активные сопротивления кожи на входе и выходе тока; Rт – общее омическое сопротивление подкожных тканей; C1, C2 и C3 – конденсаторы, моделирующие биологические структуры, обладающие ёмкостным сопротивлением. Стрелками показан маршрут переменного тока, т.е. показаны структуры, через которые проходит ток на каждом из участков биологического организма между электродами за один полупериод. Зависимость сопротивления этой эквивалентной схемы от частоты хорошо согласуется с кривой дисперсии импеданса для биотканей (рис.12б) Существуют и другие эквивалентные схемы, однако ни одна из них в точности не может воспроизвести закономерности течения переменного тока, присущие биологическим системам.
Измерение электропроводности биологических тканей для переменного тока широко используется в диагностике, а так же в биологических и медицинских исследованиях. Например, значительное возрастанию импеданса ткани на низких частотах позволяет обнаружить воспаление уже на первых стадиях. Некоторые заболевания щитовидной железы диагностируются по изменению угла сдвига фаз между током и напряжением. Для характеристики физиологического состояния тканей используют также величину крутизны кривой дисперсии. Этот критерий применяют, например, при оценке жизнеспособности ткани, предназначенной для трансплантации.
Импеданс тканей существенным образом зависит от кровенаполнения сосудов. Кровь имеет меньшее сопротивление, чем стенки сосудов или клетки, поэтому во время систолы полное сопротивление ткани уменьшается, а при диастоле – увеличивается. Диагностический метод, основанный на регистрации импеданса тканей в процессе сердечной деятельности, называется реографией (импеданс – плетизмографией). С помощью этого метода получают реограммы головного мозга (реоэнцефалограмма), сердца (реокардиограмма), лёгких, печени, сосудов, конечностей. Измерения обычно проводят на частоте 30 кГц.
Переменным называется ток, изменяющийся с течением времени по величине и направлению. Потребляемый, промышленный ток является синусоидальным. Мгновенное значение его параметров меняются со временем по закону синуса (или косинуса):
Переменный ток характеризуется периодом Т, частотой ν = 1/Т, циклической частотой , фазой φ = (ωt + φ0) Графически значения напряжения и силы переменного тока на участке цепи будут представляться двумя синусоидами, в общем случае сдвинутыми по фазе.
Для характеристики переменного тока вводится понятие действующего (эффективного) значения тока. Эффективным значением силы переменного тока называется сила такого постоянного тока, который выделяет в данном проводнике столько же тепла за время одного периода, сколько выделяет тепла и данный переменный ток.
Приборы, включенные в цепь переменного тока (амперметр, вольтметр) показывают эффективные значения тока и напряжения.