- •Гомельский государственный медицинский университет
- •Лекция 14
- •Время 90 минут
- •Введение
- •Вопрос 1. 23 минут Прохождение тока через ткани организма. Удельное сопротивление биологических тканей и жидкостей при постоянном токе
- •Сравнивая (6) с известным из широкого курса соотношением
- •Вопрос 2. 10 минут. Первичное действие постоянного тока на ткани организма.
- •Гальванизация.
- •Лечебный электрофорез.
- •Вопрос 3. 23 минут. Переменный ток. Различные виды электрических сопротивлений в цепи переменного тока. Импеданс
- •Вопрос 4 14 минут.
- •Импеданс тканей организма.
- •Эквивалентная электрическая схема ткани.
- •Физические основы реографии
- •Вопрос 5. 14минут. Сложение и разложение токов. Электрический фильтр.
- •Вопрос 6. 10 минут. Оценка жизнеспособности и патологических изменений тканей и органов по частотной зависимости импеданса и углу сдвига фаз между током и напряжением.
- •Заключение
- •Ответы на вопросы
Введение
Биологические ткани и органы довольно разнородны по электрическим свойствам. Органические вещества (белки, жиры, углеводы и др.), из которых состоят плотные ткани организма, являются диэлектриками. Но все ткани и клетки в организме содержат жидкости или омываются ими (кровь, лимфа, различные тканевые жидкости). В состав этих жидкостей кроме органических коллоидов входят также растворы электролитов и поэтому они являются довольно хорошими проводниками.
Ткани организма проводят не только постоянный, но и переменный ток. В организме нет таких систем, которые были бы подобны катушкам индуктивности, поэтому индуктивность его равна нулю. Биологические клетки и, следовательно, весь организм обладают емкостными свойствами, в связи с этим импеданс тканей организма определяется только омическим и емкостным сопротивлениями. Наличие в биологических системах емкостных элементов подтверждается тем, что ток опережает по фазе приложенное напряжение.
Вопрос 1. 23 минут Прохождение тока через ткани организма. Удельное сопротивление биологических тканей и жидкостей при постоянном токе
Органические вещества (белки, жиры, углеводы и др.), из которых состоят плотные ткани организма, являются диэлектриками. Но все ткани и клетки в организме содержат жидкости или омываются ими (кровь, лимфа, различные тканевые жидкости). В состав этих жидкостей кроме органических коллоидов входят также растворы электролитов и поэтому они являются довольно хорошими проводниками.
Наилучшую электропроводимость (L = ) имеют спинномозговая жидкость, сыворотка крови, несколько меньшую - цельная кровь и мышечная ткань. Значительно меньше электропроводимость тканей внутренних органов, а также мозговой (нервной), жировой и соединительной тканей. Плохими проводниками, то есть диэлектриками, являются роговой слой кожи, связки и сухожилия и особенно костная ткань без надкостницы.
Электропроводимость отдельных участков организма, находящихся между электродами, наложенными непосредственно на поверхность тела, существенно зависит от сопротивления кожи и подкожных слоев.
Для электролитов плотность тока j отдельно для положительных и отрицательных ионов равна:
j = qN = qnV = qnS = qn
j+ = qn+ + и j- = qn--
где - их концентрация, V = S , а S = 1;
q - заряд, - скорость направленного движения ионов.
Суммарная плотность тока:
j = j+ + j- = q (n+ + + n- -). (1)
Если предположить, что каждая молекула диссоциирует на два иона, то концентрация положительных и отрицательных ионов одинакова:
n+ = n- = n, (2)
где - коэффициент диссоциации,
n - концентрация молекул электролита.
Направленное движение ионов в электрическом поле можно приближенно считать равномерным, при этом сила, действующая на ион со стороны электрического поля F = qE, равна силе трения, которую полагаем пропорциональной скорости Fтр = r :
qE = r ,
откуда, заменяя , получаем
= bE; (3)
коэффициент пропорциональности “b” называют подвижностью ионов, он численно равен скорости направленного движения иона в поле с напряженностью, равной единице.
Для ионов разных знаков из (1) соответственно имеем:
+ = b+ E и - = b- E.
Подставляя (2) и (3) в (1), находим:
j = nq(b+ + b-) E. (4)
Представим электролит в виде прямоугольного параллелепипеда с гранями электродами площадью S, расположенными на расстоянии “l”. Преобразуем (4), заменив и умножив обе части на S:
. (5)
Так как I = jS; то (5) соответствует закону Ома для участка цепи без источника тока:
, где
(6)
- сопротивление электролита.