- •Розділ 2 розробка елективного курсу «фізика всередині нас»
- •2.1. Пояснювальна записка до курсу «Фізика всередині нас»
- •2.2. Основний зміст елективного курсу «Фізика всередині нас»
- •Тема 1. Механічні параметри людини (7 год.)
- •Тема 2. Механічні коливання і хвилі в живих організмах (3год).
- •Тема 3. Теплові явища (3 год.)
- •Тема 4. Електрика і магнетизм (3 год.)
- •Тема 5. Світло і людина. Оптичні параметри людини (6год.)
- •Тема 6. Радіація і людина (6 год.)
- •Тема 7. Фізика людини й медична діагностика(4 год)
- •Список рекомендованої литератури
- •2.3. Короткі відомості до розділів курсу
- •Тема 1. Механічні параметри людини
- •Тема 2. Механічні коливання і хвилі в живих організмах
- •Тема 3. Теплові явища
- •Тема 4. Електрика і магнетизм в житті людини
- •Тема 5. Світло і людина. Оптичні параметри людини. Кольоровий зір
- •Тема 6. Вплив радіації на людину
- •Тема 7. Фізика людини й медична діагностика
Тема 3. Теплові явища
Таблиця 4.Теплові параметри людини
Нормальна температура тіла, oС |
36,7 |
Температура окремих ділянок тіла, oС: |
|
лоб |
33,4 |
долоні рук |
32,8 |
підошви ніг |
30,2 |
Температура замерзання (плавлення) крові, oС |
від -0,56 до -0,58 |
Питома теплоємкість крові, кДж/(кг К) |
3,9 |
Питома теплоємкість крові, кал/(г oС) |
0,93 |
Маса води ,що випаровується з поверхні шкіри і легень за добу, кг |
0,8 - 2,0 |
Найбільш сприятлива для життя людини відносна вологість, % |
40 - 60 |
Поверхневий натяг крові, мН/м |
60 |
Тема 4. Електрика і магнетизм в житті людини
Функціонування організму людини пов'язане з виникненням в органах і тканинах процесів збудження, супроводжуються електричними явищами, які, за винятком струмів або потенціалів спокою, мають коливальний характер.
Таблиця 5. Електричні параметри людини
Питомий опір тканин тіла, Ом м: |
|
м’язи |
1,5 |
кров |
1,8 |
верхній шар шкіри (сухий) |
3,3 * 105 |
кістка (без окістя) |
2 * 106 |
Диелектрична проникненість |
|
кров |
85,5 |
верхней шар шкіри (сухий) |
40 - 50 |
кістка (без окістя) |
6 - 10 |
Опір тіла людини від кінця однієї руки до кінца другої (при сухій непошкодженій шкірі рук), кОм |
≈ 15 |
Сила току через тіло людини, що вважається безпечною, мА |
до 1 |
Сила току через тіло людини , що приводить до серйозних поражень организму, мА |
≈ 100 |
Безпечна електрична напруга (сире приміщення ), В |
12 |
Безпечна електрична напруга (сухе приміщення ), В |
36 |
1Електричний опір людського тіла визначається в основному опором поверхневого шару шкіри (епідермісу).
Організм людини є джерелом біоелектричних полів, що супроводжується формуванням на поверхні тіла складної картини електричних потенціалів і зовнішніх електричних і магнітних полів. Одночасно з реєстрацією біоелектричної активності збудливих структур стали проводитися дослідження електричного поля організму людини. Перша спроба зареєструвати електричне поле мозку людини і передати його іншій людині була зроблена в 1928 р. М. фон Ардені. У цих експериментах над головою однієї людини розміщувалася реєструюча металева пластина, сигнал з якої через індуктивну або ємнісний зв'язок потім передавався на голову іншого. Ймовірно, з історичної точки зору, ці дослідження можна вважати першими спробами використання власних електричних полів людини в медичних цілях.
Вимірюється поблизу людини електричне поле обумовлено відбуваються в організмі біоелектричними процесами і містить декілька компонент - постійну і змінну. У результаті численних досліджень показана принципова можливість реєстрації з поверхні тіла і на певній відстані від нього низькочастотних електричних потенціалів, що відбивають функціонування органів і їх систем. Таким чином, будь-яка частина тіла людини є джерелом електричних коливань, що несуть інформацію про поточний стан організму[17].
Вивчення магнітних полів людини, у порівнянні з електричними, значно відставало через методичних складнощів і низької чутливості реєструючої апаратури. Тільки з появою надчутливого вимірювача, робота якого заснована на ефекті Джозефсона - надпровідного квантового інтерференційного датчика (СКВИД) - з'явилася можливість реєстрації зовнішніх магнітних полів людини. Першим було зареєстровано магнітне поле серця, трохи пізніше - магнітне поле мозку, які так само, як і електричні, є інформативним показником в оцінці стану цих органів.
Таким чином, в даний час виділено два класи електричних сигналів, що реєструються на поверхні тіла людини і на відстані від нього. Перший з них є результатом функціонування біоелектричних «генераторів» організму і реєструється контактним способом з використанням електродної методики. Другий вид може бути розглянутий як природного продовження поза організмом людини полів першого класу. Всі ці процеси є результатом одночасної діяльності декількох джерел в організмі людини, в тому числі і тих, які ще до кінця не досліджені.
Електричні процеси у вигляді біоелектричних потенціалів збудливих органів і тканин реєструються як електрокардіограма (ЕКГ), електроенцефалограма (ЕЕГ), електроміограма (ЕМГ) тощо, які добре вивчені і знайшли широке застосування в медичній практиці. Властиві організму людини магнітні поля реєструються як магнітокардіограмми (МКГ), магнітоенцефалограмми (МЕГ), магнітоміограмми (ММГ) і т.п. Всі ці електричні й магнітні поля, частотний діапазон яких лежить переважно в інтервалі від десятих часток герц до одиниць кілогерц, характеризуються низькою інтенсивністю. Порівняльна характеристика власних електричних і магнітних полів людини наведена в табл. 6.
Таблиця 6. Основні низкочастотні електричні і магнітні поля людини
Електричні поля |
Амплітуда, мкВ |
Магнітні поля |
Амплітуда, пкТл |
Полоса частот, Гц | ||
|
Серцевий м’яз |
|
| |||
Електрокардіограма |
0,3-3000 |
Магніто кардіограма |
50 |
0,5-100 | ||
Електрокардіограма плода |
5-50 |
Магнитокардіо грама плода |
1-10 |
0,5-100 | ||
|
Скелетні м’язи |
|
| |||
Електроміограма |
1-500 |
Магніто міограма |
10 |
0-2000 | ||
|
Головний мозок |
|
| |||
Електроенцефалограма |
1-300 |
Магніто енцефалограма |
1 |
0,5-30 | ||
Викликані потенціали |
1-100 |
Викликані магнітні поля |
0,1 |
0-60 |
Сформовані в даний час представлення свідчать про важливу роль внутрішніх електричних полів у процесах життєдіяльності організму людини, що дозволяє зробити висновок про їх високу інформативність та можливості використання в цілях діагностики та лікування[8]. Крім участі в авторегуляціонних процесах в організмі ці поля можуть відігравати певну роль у функціонуванні всіх внутрішніх органів і систем. У першому наближенні роботу цього механізму можна представити у вигляді функціональних зв'язків між окремими органами і системами цілісного організму, які здійснюються за рахунок електричних і електромагнітних полів, що несуть біологічно важливу інформацію, забезпечуючи тим самим за вдалим визначенням В.Г. Зілова, - «інформаційний гомеостазис».