26 Генерация потенциала покоя.
Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца.
Поверхностная мембрана клетки неодинакова проницаема для разных ионов. Концентрация каких либо ионов по обе стороны мембраны различны. Внутри клетки поддерживается наиболее благоприятный состав ионов. Это приводит в нормально функционирующей клетке к появлению разности потенциалов между цитоплазмой и окружающей средой - потенциал покоя. Основной вклад в его создание и поддержание вносят ионы Na+, K+, Cl-. Суммарная плотность клетки с учетом их знаков I=I(Na+)+I(K+)-I(Cl-)
в стационарном состоянии она = 0
Потенциал мембраны описывается уравнением Гольдмана-Ходжкина-Катца.
p - плотность потока ионов. []i и []0 - концентрации ионов внутри клетки и снаружи.
R- универсальная газовая постоянная;
F-число Фарадея;
Т-абсолютная температура Различные концентрации ионов внутри клетки и снаружи созданы натрий-калиевыми насосами.
Используя
это уравнение можно найти потенциал
покоя , зная концентрации ионов внутри
клетки и снаружи. Если пренебречь
проницаемостью всех ионов кроме одного,то
можно получить уравнение Нернста для
равновесного состояния:
или
и
др
40 Датчики медико-биологической информации. Характеристики датчиков. Погрешности датчиков.
Многие медико-биологические характеристики нельзя снять электродами, т.к. они не создают биопотенциалов (давление крови, температура, звуки сердца, частота дыхания). В этих случаях используют датчики (измерительные преобразователи).
Датчик - устройство, преобразующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, дальнейшего преобразования или регистрации. Датчики подразделяются на генераторные и параметрические.
1. Генераторные - датчики, которые под действием измеряемого сигнала, генерируют напряжение (передатчики – при деформации) или ток (фотоэлементы - при облучении светом - вырывание электронов с поверхности металлов). Напряжение генерируется при нагревании металлов с разной концентрацией электронов; полупроводников разной проводимости.
2. Параметрические-датчики, в которых под действием измеряемого сигнала изменяется какой-либо параметр:
а) ёмкостные (при сближении - или удалении пластин конденсатора или при изменении площади пластин - их смещение) изменяется электроемкость;
б) реостатные - при изменении длины изменяется омическое сопротивление;
в) индуктивные - (при вдвижении или выдвижении сердечника изменяется индуктивность катушки.
Характеристики
датчиков:
-
чувствительность, равная единичному
значению выходной величины при единичном
значении входной. Функция преобразования
у=kх
- алгебраическая или графическая
зависимость выходной величины от
входной. Она должна быть линейной.
Минимальное значение входной величины
- порог чувствительности; максимальное
значение входной величины - предел
измерения датчика
Погрешности датчиков бывают из-за:
1) температурной зависимости измеряемых величин (например, сопротивление проводников зависит от температуры, длины, площади поперечного сечения).
2) гистерезис – запаздывание выходной величины даже при медленном изменении входной.
3) Непостоянство функции преобразования во времени.
4) Обратное воздействие датчика на биологическую систему, что приводит к изменению показаний.
5) Инерционность датчика (пренебрежение ею временными характеристиками).
Датчики являются техническими аналогами рецепторов биологических систем.