Поделиться Поделиться

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 1 §9.1. Эластичность биологических тканей и жидкостей для постоянного тока

 
 
 



Уменьшение тока обусловлено явлением поляризации, которое связано с возникновением ЭДС, направленной в противоположную сторону внешнего поля.

Наиболее существенными для биологических объектов являются следующие виды поляризации:

1. Дипольная поляризация.

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 2

2. Макроструктурная поляризация.

В этом случае обусловлена не молекулами, а какими-то макроструктурами (агрегатами) диполей (молекул).

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 3

3. Поверхностная поляризация (образование двойных заряженных слоёв на поверхностях разделов фаз).

4. Концентрационная поляризация (обусловлена изменением концентрации).

Е0 – электрическое поле в вакууме

Е – электрическое поле в веществе

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 4 - диэлектрическая проницаемость.

Поверхность различных тканей отличается в зависимости от ткани:

Биологич. ткани Уд. сопротивление, Ом. м
Спинномозговая 0,55
Кровь 1,66
Мышцы
Тканемозговая и нервная 14,3
Ткань жировая 33,3
Кожа сухая 105
Кость без надкостницы 107

Электропроводимость биологических тканей для переменного тока

Существует с помощью различных мостов

In Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 5

(мнимая

часть)

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 6

 

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 7 = JR + j Jim

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 6 = UR + jUim

φ Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 7

Re (действительная часть)

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 10

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 11 = Ỉ R

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 12 In

не имеет вида фаз,

Ủ лежат на одной линии

Ỉ ỦRe


Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 13

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 11 = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 15 j ωh = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 15 XL = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 15 jXL, где Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 15 XL - индуктивное сопр-е.

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 19 In

Ток отстаёт по фазе на 900

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 11

π/2

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 15 Re

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 22

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 19 In

(напр-е отстает от тока на π/2)

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 15

π/2

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 11 Re

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 26 Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 27 = - j Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 28 = - Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 15 j Xc

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 30

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 11 = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 15 (R+ j ωL – j Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 28 )

Ż = R+ j (ωL – Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 28 ) – импеданс (полное сопротивление)

|Ż| = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 35

Сдвиг фаз между током и напряжением:

φ = arctg Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 36 , где X= ωL – Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 28

В биологических системах индуктивности нет, =>

Биологич. объект - φ, градусы
Кожа лягушки
Нерв лягушки
Мышца кролика

Модели биологической системы для прохождения по ней перееменного тока.

1) R c

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 38 Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 39 |Ż|

Ż = R-j Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 40

R

|Ż| = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 41 ω

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 42 R

2)

c

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 43

Ż = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 44

|Ż|2 = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 45

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 46 | Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 47 |

R

ω

3) R1

 
  Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 48


R2 c

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 49 Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 50 |Ż|

Ż1 =R1, Ż2 =R2 – j Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 28 R1

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 52 Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 53

Ż1· Ż2 = R1R2 – j Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 54 ω

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 55

Ż12 = R1+R2 – j Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 28

12|2 = (R1+R2)2 + Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 57

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 58 |Ż|2 = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 59

1 – живая ткань

 
2 – мертвая ткань

Метод, основанный на измерении изменения импеданса процесса сердечной деятельности называется – реография.

Глава 10. Действие электрического тока и э/м полей на биологические объекты

Действие электрического тока на биологические ткани

При действии электрического тока происходит смещение ионов под действием электрического поля => раздражение, а также выделение тепла.

· Действие импульсного тока зависит от формы импульса, амплитуды и продолжительности.

Пороговая сила тока – наименьшая величина тока, которая оказывает раздражение => пороговая амплитуда. Чем круче фронт импульса, тем больше пороговый ток (наибольший у прямоугольного фронта)

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 60 I Iпор.max Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 61

Imax

есть раздражение

нет

раздражения

t τ t

  • Синусоидальный ток.

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 62 Действие его оценивают порогом ощутимого тока (min значение тока, который мы ощущаем) и не отпускающего тока (наименьшее значение тока, при котором человек самостоятельно расслабить мышцы не может)

1 – значения ощутимого тока

2 – значения не отпускаемого тока

Ощутимый > 1mA (начинаем ощущать)

Не отпускающий >10mA

· Токи высоких частот (при f > 500 кГц). При действии переменного тока амплитуда смещения ионов становится соизмеримой с амплитудой тепловых колебаний, поэтому ток высоких частот раздражающего воздействия не оказывает, а только тепловое.

qv – объём плотность тепловыделения

(наибольшее тепло идёт в тканях с наибольшим сопротивлением)

qv = ρ j2, j – плотность тока

Диатермия и местная дарсоновализация основаны на действии токов высоких частот. При диатермии используется f=1 МГц, U=100-150В, J~2-5A; при местной дарсоновализации f=100-400 кГц, ~10кВ, 10-15мA (оказывает прижигающее воздействие).

Действие переменного магнитного поля

Наводит вихревые токи в биол. тканях, на чем основан метод индуктотермии (прогревание тканей).

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 63

Возникает ЭДС самоиндукции, токи Фуко:

ε = - Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 64

Φ = B S

I = ε /R

I = - Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 65 ,

k1 – коэффициент, зависящий от геометрических факторов.

Пусть индукция определяется гармоническим законом:

B = B0 cos ωt => Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 66 = - B0 sin ωt => I = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 67

j = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 68

qv = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 69

Действие переменного электрического поля между обкладками конденсатора

Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 70

Q = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 71 , Q –мощность тепловыделения

U = E· l l - расстояние между электродами

Q = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 72

R = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 73 => Q = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 74

Объем биологического объекта:

V = l· S => Q = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 75

qv = Глава 9. Электропроводность клеток и тканей - Инвестирование - 76

Для воздействия переменным электрическим током используют аппарат УВЧ (40,88 МГц ).

← Предыдущая страница | Следующая страница →