Опис установки

Установка для дослідження теплової дії УВЧ коливань (рис.3.5.3.) складається з двох посудин, в одній із яких знаходиться електроліт, а в іншій — діелектрик. Температура розчинів посудин вимірюється за допомогою термометрів. Обидві посудини з рідинами поміщаються між електродами апарата УВЧ, між посудинами знаходиться теплоізолятор.

Послідовність виконання роботи

1. Посудини з досліджуваними рідинами розмістити між електродами апарата. Виміряти початкову температуру рідин у посудинах.

2. Підготувати апарат до роботи: поставити ручки управління апаратом у вихідне положення: перемикач «Потужність» в положення «0», перемикач «Напруга» в положення «Викл».

3. Увімкнути прилад в мережу. Перемикач «Напруга» поставити в положення, що відповідає напрузі, необхідній роботі генератора, при цьому стрілка індикаторного апарата повинна встановитися на середині червоного сектора.

4. Встановити перемикач «Потужність» на задане значення і ручкою «Настройка» добитися максимального відхилення стрілки індикатора.

5. Протягом всього експерименту необхідно слідкувати за відхиленнями стрілки індикатора, за необхідністю проводити підстроювання апарату.

6. Відмічати покази термометрів через кожні 2 хв протягом 15 хв, результати вимірювань записати в таблицю3.5.1.

7. Побудувати графік залежності температури досліджуваних рідин від часу дії на них електричного поля УВЧ та зробити висновки.

Пам’ятайте, що при роботі з УВЧ-апаратом заборонено:

а) приступати до роботи, не ознайомившись з інструкцією з експлуатації;

б) під’єднувати або відключати заземлення, замінювати будь-які частини і елементи при увімкненому апараті;

в) підносити до проводів і електродів апарата металеві предмети.

Таблиця 3.5.1.

Електроліт (ТС)
Діелектрик (ТС)
Час (t, хв.)	0	2	4	6	8	10	12	14

Контрольні запитання

1. Будова і принцип роботи коливного контуру.

Формула Томпсона.

2. Генератор незатухаючих електричних коливань.

3. Терапевтичний контур і його призначення.

4. Первинні механізми дії УВЧ поля на тканини організму.

5. Чому терапевтичний контур з’єднаний з коливним індуктивним зв’язком?

3.6. Лабораторна робота №6 Вивчення роботи реографа

Мета роботи:вивчити фізичні основи реографії, набути навички роботи з реографом, зняти та обробити реограму.

Обладнання: поліграф П 44-01 з блоком РП, електроди, гумові смужки для кріплення електродів, марлеві прокладки, розчин кухонної солі, самописець.

Теоретичні відомості

Кожній клітині, окрім омічного опору, властивий також ємнісний, зумовлений накопиченням іонів протилежного знаку біля клітинних мембран. Вимірювання електричних параметрів біологічних об’єктів зручніше проводити з використанням змінного струму. Проходження змінного стуму через повне коло описується законом Ома:

, (3.6.1)

де Z — повний опір кола (імпеданс), а U— сума напруг. Електрична модель об’єкта може бути подана різними комбінаціями ємностей і омічних опорів — різними еквівалентними електричними схемами (рис.3.6.1.)

Рис.3.6.1. Електричні моделі біологічних об’єктів.

При послідовному з’єднанні активного опору Rі ємностіСповний опір (імпеданс) дорівнює

, (3.6.2)

а при паралельному

– , де . (3.6.3)

Тангенс кута зсуву фаз між струмом і напругою визначається відношенням напруги на ємнісному і активному опорах. Під час послідовного з’єднання сила струму однакова, тому:

, (3.6.4)

де величини Z іtg — відіграють головну роль під час дослідження електричних властивостей живих клітин і тканин. У результаті досліджень встановлено:

1) Опір біологічного об’єкта при змінному струмі менший, ніж при постійному.

2) Опір (імпеданс) зменшується під час збільшення частоти змінного струму до деякого значення, після чого залишається практично сталим. Це явище називається дисперсією імпедансу.

Дисперсія імпедансу зумовлена залежністю ємнісного опору від частоти , а також поляризаційними процесами, які, внаслідок інерції іонів, послаблюються при високих частотах.

3) За певної частоти опір біологічного об’єкта залишається сталим, якщо не змінюється його фізіологічний стан. Під час пошкодження тканини опір її зменшується до певного мінімального значення, яке досягається при її відмиранні.

На рис.3.6.2. наведено криві залежності опору рослинної тканини від частоти струму.

Метод вимірювання імпедансу використовується у медичних дослідженнях. Наприклад виявлено, що при запальних процесах на перших стадіях хвороби спостерігається збіль­шення опору тканини (клітина набрякає, міжклітинні проміжки зменшуються і активний опір збільшується). На наступних стадіях запального процесу змінюється структурний та хімічний склад клітин, що веде до зменшення опору та ємності.

Виявлено, що на різних стадіях утворення злоякісних пухлин ємнісний опір тканини змінюється, цей показник можна використати для ранньої діагностики захворювання. Під час відмирання тканини, а також під дією пошкоджуючих факторів (радіація, ультразвук, температура) збільшується проникність мембран, збільшуються іонні потоки — послаблюється ефект поляризації на межі їх розділу.

Рис.3.6.2. Криві залежності імпедансу рослинної тканини від частоти: 1 — жива тканина; 2 — під час нагрівання тканини до 50С протягом 2 хв; 3 — кипіння протягом 20 хв.

Це зумовлює зменшення опору та ємності об’єкта при низьких частотах, а при високих – поляризація на межі розділу практично відсутня, тому високочастотний опір майже не змінюється. Для оцінки життєвості тканини вводять коефіцієнт поляризації:

, (3.6.5)

де — опір тканини при низькій частоті,— опір тканини при високій частоті. Коефіцієнт поляризації залежить від інтенсивності обміну речовин у тканинах. Під час відмирання тканин коефіцієнт поляризації зменшується, а для мертвої — прямує до одиниці.

У клінічній практиці вимірювання імпедансу використовують для дослідження кровонаповнення органів.

Метод реєстрації зміни імпедансу органів під час їх кровонаповнення називають реографією. Використовуючи багатоканальні реографи, можна досліджувати перерозподіл крові між органами в нормі і патології.

Основні положення реографії («рео» — течу, «графо» — пишу) наступні :

1) Зміна об’єму ділянки Vпропорційна зміні її електричного опоруR:

V~R. (3.6.6)

2) Зміну кровонаповнення органу (ділянки) можна знайти з рівняння нерозривності струменя для нестаціонарного потоку рідини, враховуючи об’ємну швидкість притоку Q_in(t)та відтокуQ_out(t) рідини для даної ділянки:

. (3.6.7)

3) Величина об’ємної швидкості рідини визначається рівнянням Гагена-Пуазейля:

, (3.6.8)

де Р(t) -зміна тиску,X(r, )– гідравлічний опір, який залежить від радіуса судиниrта в’язкості рідини.

Певні клінічні методики дозволяють за змінами опору Rсудити про зміни об’ємуV.Широко поширена в клініці методика А.А.Кедрова, яка використовує рівність відношень:

, (3.6.9)

де R— опір ділянки,V— її об’єм,RіV— величини їх змін. Ототожнюючи величину зміниVз ударним об’ємом серцяV_m, яка є пропорційна до ваги тілаР=k∙ V_m, знаючи значення Р іR, визначають величину ударного об’єму серця (УО) за такою формулою:

УО = , (3.6.10)

де k— емпіричний коефіцієнт.

Принципи вимірювання опору ділянки тіла. Вимірювання змін опору ділянки тіла проводять спеціальним реографом, який містить у собі вимірювальний міст. В одне із плечей моста увімкнено вимірювальний опірR_x, в друге — магазин опорівR₁таR₂. Генератор високої частоти (ГВЧ) використовують для живлення моста.

Рис.3.6.3. Спрощена схема реографа.

Підсилювач (Пісд) підвищує рівень сигналу на виході з моста, демодулятор (ДМ) виділяє низькочастотну складову сигналу змін опору. Зміною величин опорів R₁іR₂досягається рівновага моста, тобто рівень потенціалів_а=_b(рис.3.6.3).

Для зйому медико-біологічної інформації при реєстрації реограми використовують електроди (пластинчаті, точкові, стрічкові тощо).