A biológiai tárgyak egyenértékű rendszerei
Laboratóriumi munka № 7
A biológiai tárgy impedanciájának mérése
A munka célja. a biológiai szövet impedanciájának mérésére; elemezze a kapott függőségeket.
Berendezések: automatizált laboratóriumi komplex FMB-8K, PC.
A kérdés elmélete és a munka elvégzésének módja
Biológiai tárgy impedanciája.
A váltakozó áramok vizsgálata nagy jelentőséggel bír az emberi szervezetben és az állatokban élettani folyamatok figyelembe vételével. A változó áramok nagy alkalmazást találtak különböző betegségek kezelésében. Alkalmazásuk során számos fizioterápiás kezelési és diagnosztikai eljárás alapul.
A változó áramok irritáló hatással lehetnek a test szöveteire. Ez kapcsolódik a rövid távú elmozdulása ionok hatása alatt a váltakozó elektromos mező, amely szintén okozhat koncentrációjának megváltozását ionok a szövetben sejtmembránok. A váltóáram irritáló hatása nagymértékben függ a frekvenciájától. A növekvő frekvencia, amikor az elmozdulás a ionok a mozgás irányában arányban áll az elmozdulás a termikus mozgás, a jelenlegi már nem fejt ki szövet irritációt. Ebben az esetben megjelenik az áram termikus hatása. Ez a tulajdonság arra szolgál, hogy felmelegítse a test szöveteit nagyfrekvenciás váltakozó árammal (diatermia).
Egyéb fizikoterápiás módszerek segítségével nagyfrekvenciás váltakozó áramok, az darsonvalization - hatással nagyfrekvenciás áram egy kisülési között elhaladó elektróda és a páciensre specifikus bőr felületét (készülék típus „szikra” et al.).
A sejtek és szövetek elektromos vezetőképessége váltakozó áramra.
A biológiai tárgyakat a passzív elektromos tulajdonságok jellemzik: ellenállás és kapacitás. Azok a anyagok, amelyekből a biológiai szövetek állnak, nem mágnesesek, és ennek következtében induktivitásuk nulla. A biológiai tárgyak passzív elektromos tulajdonságainak tanulmányozása nagy jelentőséggel bír szerkezetük és fizikai-kémiai tulajdonságaik megértésében.
A biológiai szövetek mind a vezetők, mind a dielektrikumok tulajdonságai. A szabad ionok jelenléte a sejtekben és szövetekben meghatározza ezeknek a tárgyaknak a vezetőképességét. A biológiai tárgyak dielektromos tulajdonságait a strukturális komponensek és a polarizáció jelenségei határozzák meg. A polarizáció az anyag tömeges dipólus villamos pillanatának kialakulása. A polarizáció természetéből adódóan többféle típusa van: elektronikus, dipólus, makrostrukturális stb.
A biológiai tárgyak egyenértékű rendszerei.
Az alkalmazásnál egy külső potenciális különbség keletkezik a szövetekben ellentétes irányú elektromos tér, amely nagymértékben csökkenti az alkalmazott külső tér és ennek hatására egy nagy fajlagos ellenállású egyenárammá (nagyságrendileg 10 6 - # 10 július 8729 ohm cm). Először olyan típusú polarizáció alakul ki, amely rövidebb relaxációs idővel rendelkezik. A biológiai tárgyról való teljes körű információ a villamos vezetőképesség mérésével váltakozó árammal mérhető. Mivel a biológiai rendszerek képesek felhalmozni az elektromos töltéseket, amikor egy áram áthalad rajta, elektromos tulajdonságaik nem elegendőek csak az aktív ellenállás segítségével történő leírására. Szintén figyelembe kell venni a szövet és a reaktív (kapacitív) ellenállás jelenlétét. a kapcsolat határozza meg:
ahol a ciklikus frekvencia. - lineáris frekvencia, [Hz], - oszcillációs periódus (ok), - kapacitás (Φ).
A biológiai objektum teljes ellenállását egy biológiai tárgy impedanciájának nevezik. A sorozathoz kötött és az impedanciát a következő képlet határozza meg:
Ismeretes, hogy gyakorlatilag nem függ a jelenlegi aktív frekvencia ohmos ellenállása R a biológiai szövet, és a kapacitív - jelentősen csökken a növekvő gyakorisága, amelynek eredményeként fokozódik a vezetőképesség az egész kapacitív-rezisztív rendszerek.
A testszövetek impedanciája a vér töltésétől függ. Ez az alapja a keringés működésének vizsgálatának, azaz a reográfia vizsgálatának. Ebben az esetben a szív aktivitásának ciklusa alatt rögzítik az adott szövethely impedanciájának változásait, amelyek határán az elektródákat alkalmazzák.
A (2) bekezdésből következik, hogy az impedancia az áram frekvenciáján változik, amelyen a mérést végzik: a frekvencia növekedésével az impedancia reaktív komponense csökken. Az impedancia függését az áram frekvenciáján az impedancia varianciájának nevezzük.
Az impedancia frekvenciájú változása a polarizációnak a váltóáram időtartamától való függésének is köszönhető. Ha az az idő, amely alatt az elektromos mezőt egy irányba irányítják. több pihenési idő # 964; bármilyen polarizáció, akkor a polarizáció eléri a maximális értékét. És mindaddig, amíg. A tárgy effektív permittivitása és vezetőképessége nem változik gyakorisággal. Ha növekvő frekvenciával a váltakozó áram félciklusa kisebb lesz, mint a relaxációs idő, akkor a polarizációnak nincs ideje elérni maximális értékét. Ezt követően a dielektromos konstans frekvenciával kezd csökkenni, és a vezetőképesség növekszik. Ha jelentős gyakoriságának növekedése az ilyen típusú polarizációs gyakorlatilag hiányzik, és a dielektromos állandó és vezetőképesség fogja meghatározni a más típusú polarizációs kevesebb relaxációs idő.