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 →