Lucrări de laborator № 7
Măsurarea impedanței unui obiect biologic
Scopul lucrării. pentru a măsura impedanța țesutului biologic; să analizeze dependențele obținute.
Echipament: complex automatizat de laborator FMB-8K, PC.
Teoria întrebării și metoda de realizare a lucrării
Impedanța unui obiect biologic.
Studiul curenților alternativi este de o mare importanță atunci când se iau în considerare procesele fiziologice din corpul uman și din animale. Curenții variați au găsit o mare aplicație în tratamentul diferitelor boli. La utilizarea lor se bazează o serie de metode fizioterapeutice de tratament și diagnostice.
Curenții variați pot avea un efect iritant asupra țesuturilor organismului. Este asociat cu o deplasare pe termen scurt a ionilor sub acțiunea unui câmp electric alternativ, care poate provoca, de asemenea, o modificare a concentrației de ioni de țesut în membranele celulare. Efectul iritant al unui curent alternativ depinde într-o mare măsură de frecvența sa. Cu o frecvență crescătoare, atunci când deplasarea ionilor în mișcarea orientată devine proporțională cu deplasarea lor în timpul mișcării termice, curentul nu mai exercită un efect iritant asupra țesuturilor. În acest caz, apare acțiunea termică a curentului. Această proprietate este utilizată pentru a încălzi țesuturile corpului cu curenți alternativi de înaltă frecvență (diatermie).
Alte metode de fizioterapie care utilizează curenți alternativi de înaltă frecvență sunt darsonvalizarea - expunerea la curentul de înaltă frecvență sub forma unei descărcări care trece între un electrod special și suprafața pielii pacientului (aparate cum ar fi "Iskra", etc.).
Conductivitatea electrică a celulelor și țesuturilor pentru curent alternativ.
Obiectele biologice sunt caracterizate de proprietăți electrice pasive: rezistență și capacitate. Substanțele din care sunt compuse țesuturile biologice nu sunt magnetice și, prin urmare, inductivitatea lor este zero. Studiul proprietăților electrice pasive ale obiectelor biologice are o importanță deosebită pentru înțelegerea structurii și proprietăților lor fizico-chimice.
Țesuturile biologice au proprietățile conductorilor și ale dielectricilor. Prezența ionilor liberi în celule și țesuturi determină conductivitatea acestor obiecte. Proprietățile dielectrice ale obiectelor biologice sunt determinate de componentele structurale și fenomenele de polarizare. Polarizarea este procesul de formare a momentului electric al mediei dipolului în vrac. Polarizarea prin natura sa este împărțită în mai multe tipuri: electronică, dipolă, macrostructurală etc.
Scheme echivalente ale obiectelor biologice.
Atunci când se aplică o diferență de potențial extern în țesuturi, apare un câmp electric orientat opus, ceea ce reduce semnificativ câmpul extern aplicat și determină o rezistivitate ridicată la curentul direct (de ordinul 10 6 -10 7 Ω # 8729 cm). În primul rând, apar acele tipuri de polarizare care au un timp de relaxare mai scurt. Informații mai complete despre un obiect biologic pot fi obținute prin măsurarea conductivității sale electrice cu curent alternativ. Deoarece sistemele biologice sunt capabile să acumuleze încărcături electrice atunci când un curent trece prin ele, proprietățile lor electrice nu sunt suficiente pentru a descrie doar cu ajutorul rezistenței active. Este, de asemenea, necesar să se ia în considerare prezența rezistenței țesutului și reactiv (capacitiv). definită de relația:
unde este frecvența ciclică ,. - frecvența liniară, [Hz], - perioada (perioadele) de oscilație, - capacitatea (Φ).
Rezistența totală a unui obiect biologic se numește impedanța unui obiect biologic. Pentru seriile conectate și impedanța este determinată de formula:
Se știe că rezistența ohmică activă a unui țesut biologic este practic independentă de frecvența curentului, iar capacitatea capacitivă scade considerabil cu frecvență în creștere, ceea ce duce la o creștere a conductivității întregului sistem capacitiv-ohmic.
Impedanța țesuturilor corpului depinde de umplerea sângelui. Aceasta este baza metodei de investigare a funcției circulației, numită reografie. În acest caz, în timpul ciclului activității cardiace, se înregistrează modificări ale impedanței unui anumit situs, la limita căreia se aplică electrozii.
Rezultă din (2) că impedanța variază în funcție de frecvența curentului pe care se realizează măsurarea: pe măsură ce crește frecvența, componenta reactivă a impedanței scade. Dependența impedanței de frecvența curentului se numește variația impedanței.
Schimbarea impedanței cu frecvența se datorează și dependenței polarizării de perioada curentului alternativ. Dacă timpul în care câmpul electric este direcționat într-o direcție. mai mult timp de relaxare # 964; de orice fel de polarizare, atunci polarizarea atinge valoarea maximă. Și cât timp. Permitivitatea efectivă și conductivitatea obiectului nu se vor schimba cu frecvența. Dacă, cu o frecvență crescătoare, jumătatea ciclului curentului alternativ devine mai mică decât timpul de relaxare, atunci polarizarea nu are timp să atingă valoarea maximă. După aceasta, constanta dielectrică începe să scadă cu frecvența și crește conductivitatea. Cu o creștere semnificativă a frecvenței, acest tip de polarizare va fi practic absent, iar constanta dielectrică și conductivitatea vor fi determinate de alte tipuri de polarizare cu un timp de relaxare mai scurt.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: