Вопросы для контроля результатов усвоения

1.Из каких блоков состоит электоронный осциллограф?

2.Опишите устройство электронно-лучевой трубки.

3.Что называется чувствительностью осциллографа?

4.Объясните принцип работы и назначение генератора пилообразного напряжения.

5.Что такое синхронизация сигналов и как она осуществляется в осциллографе?

6.Как осуществляется развертка сигнала во времени на экране электронного осциллографа?

7.Что такое фигуры Лиссажу и как их получают в данной работе

8.Для каких целей может быть использован осциллограф в медикобиологических исследованиях?

9.Как с помощью осциллографа можно измерить амплитуду и частоту исследуемого сигнала?

Лабораторная работа № 4.6

Определение импеданса электрических схем, моделирующих свойства биологической ткани

Мотивационная характеристика темы. Ткани организма проводят не только постоянный электрический ток, но и переменный. Исследование зависимости полного сопротивления ткани от частоты переменного тока используется в медицине как диагностический метод – реография.

Цель лабораторной работы: исследовать зависимость импеданса электрических цепей, моделирующих свойства биологической ткани от частоты электрического тока.

К работе необходимо:

Знать	Уметь
1.Свойства электрических цепей с активным и реактивными сопротивлениями. 2.Правила расчета импеданса электрических цепей с активным и реактивным сопротивлениями. 3.Фазовые соотношения между током и напряжением в цепях с активным и реактивным сопротивлениями.	1.Рассчитать импеданс электрической цепи с активным и емкостным сопротивлениями. 2.Обосновывать свойства электрических цепей моделирующих биологическую ткань. 3.Измерить импеданс прстой электрической схемы.

Литература:

1. А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М.,1999, Гл.18.

2.А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М.,1987, Гл.18.

3.И.А.Эссаулова и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. М., 1987, Лб.24.

Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний

1.В чем различие между активным и реактивным сопротивлениями?

2.Как рассчитать величину активного, индуктивного и емкостного сопротивлений?

3.Какими видами сопротивлений моделируются электрические свойства биологической ткани.

4.Как зависит активное, емкостное и индуктивное сопротивления от частоты.

5.Как обосновывается выбор электрической схемы, моделирующей свойства биологической ткани?

Информационный блок

Живые ткани состоят из клеток, омываемых тканевой жидкостью. Цитоплазма клеток и тканевая жидкость представляют собой электролиты, разделенные плохо проводящей клеточной оболочкой. Такая система обладает статической и поляризационной емкостью. Поляризационная емкость – результат электрохимической поляризации, возникающей при прохождении постоянного электрического тока через электролит. Она зависит от силы тока и времени его протекания. По современным представлениям, живые ткани не обладают индуктивностью и сопротивление их имеет только активную и емкостную составляющие.

При прохождении переменного тока через живые ткани наблюдается дисперсия электропроводимости: полное сопротивление ткани увеличивается с уменьшением частоты тока до некоторой максимальной величиныŻmax и стремится к некоторому минимальному значению Żmin при увеличении частоты. На рис.1 изображен график зависимости импеданса мышцы от частоты переменного тока.

Д

Рис.1

исперсия электропроводимости живой ткани является результатом зависимости емкостного сопротивления от частоты переменного тока, а также влияния поляризационной емкости, которая при низких частотах сказывается сильнее и уменьшается с увеличением частоты. Дисперсия электропроводимости присуща только живым тканям. По мере отмирания ткани крутизна кривой уменьшается. На рис.2 приведена зависимость сопротивления участка живой ткани от частоты при отмирании: 1 – живая ткань, 2 – поврежденная ткань, 3 – мертвая ткань.

В

Рис.2

связи с развитием трансплантационной хирургии и поисками методов определения качества консервированных тканей электропроводимость используется как один из тестов жизнеспособности консервированной кожи, кости, роговицы и т. п.

Другим проявлением реактивных свойств сопротивления живой ткани является наличие сдвига фаз между силой тока и напряжением. Для биологических объектов характерен большой сдвиг фаз между силой тока и напряжением, что говорит о значительной доли емкостного сопротивления в полном сопротивлении. Для кожи человека, например, при частоте 1 кГц угол сдвига фаз равен 55º.

Импеданс живой ткани зависит от ее физиологического состояния, и его значение может быть использовано для диагностики. Диагностический метод, основанный на измерении импеданса тканей, называется реографией. Импеданс живой ткани можно моделировать с помощью эквивалентных схем. На рис.3,а, б, в приведены три такие схемы и указаны графики зависимости Z(ƒ) для данных схем. Из них видно, что наиболее близкая к живой ткани z(ƒ) зависимость получается для схемы в.