Электрический ток в медицине

Постоянный электрический ток и применение его в медицине

Постоянный электрический ток и применение его в медицине

Физика и медицина — наука о явлениях природы и наука о болезнях человека, их лечении и предупреждении — очень тесно связаны.

Нет ни одной области медицины, где бы ни применялись физические приборы.

Развитие научной медицины невозможно без достижений в области физики , техники, методов объективного исследования больного и способов лечения.

В терапии, хирургии, физиотерапии широко используются достижения физической науки и техники. Физиотерапия (греч. физио — природа; терапия – лечение) — область медицины, изучающая действие на организм человека природных (естественных) или искусственно получаемых физических факторов и использующая их с целью сохранения, восстановления и укрепления здоровья.

Цель моего исследования – изучение и систематизация материалов о постоянном электрическом токе и применении его в физиотерапии ,выяснить эффективность физиотерапии из разных источников (научные статьи, периодическая печать, посещение больницы,Интернет).

Физиотерапия — раздел медицины, применяющий физические факторы с лечебной и профилактической целью. В медицинской практике широко применяют электролечение — лечение электрическими токами

Электрическим током называют направленное движение заряженных частиц. Количественными характеристиками тока являются его сила тока (отношение заряда: переносимого через поперечное сечение проводника в единицу времени)

Единицей измерения силы тока является ампер (1А — характерное значение тока, потребляемого бытовыми электронагревательными приборами).

Необходимыми условиями существования тока являются наличие свободных носителей зарядов, замкнутой цепи и источника ЭДС (батареи), поддерживающего направленное движение.

Электрический ток постоянного направления (гальванизация, электрофорез) применяют при самых разных заболеваниях. На долю гальванизации приходится до 20% всех физиотерапевтических процедур.

Постоянный ток используется в процедуре электрофорез.

Воздействие на организм гальваническим током посредством различных электродов называют гальванизацией.

Являясь одним из методов физиотерапии, электрофорез имеет противопоказания, общие для всех видов физиопроцедур:

1) непереносимость электрического тока;

2) общее тяжелое состояние пациента;

3) высокая температура тела;

4) обострение инфекционных заболеваний;

5) туберкулез в активной форме;

6) злокачественные новообразования;

7) недостаточность кровообращения в стадии декомпенсации;

8) заболевания крови;

9) все виды зависимостей (вне стационара);

10) психические заболевания (вне стационара).

Проведения и общий вид прибора для лекарственного электрофореза

В таблице больные получали лекарственные препараты при помощи электротока, создавая депо лекарственных препаратов местно, на месте повреждения в организме. Минуя желудочно-кишечный тракт и печень непосредственно, происходит влияние на болезненные органы.

Реферат: Использование переменного тока в медицине

Тип: реферат Добавлен 01:43:20 07 апреля 2011 Похожие работы

Просмотров: 8377 Комментариев: 5 Оценило: 6 человек Средний балл: 4.3 Оценка: 4 Скачать

Переменным — называется такой вид электрического тока, при котором электроны или ионы совершают маятникообразные движения в переменном направлении: сначала в одну, а затем в другую сторону.

Переменный ток или электромагнитные колебания характеризуются параметрами — частотой колебаний (количествополных колебаний в 1 сек) и длиной волны (расстояние, пройденное волной з а 1 период колебания). менного тока и длиной волны существует обратная зависимость: чем больше частота, тем меньше длина волны.

С лечебной целью применяются переменные токи и электромагнитные поля (ЭМП) высокой частоты — (ВЧ) от 30 килогерц (кГц) до 30 мегагерц (МГц), к которым относятся лечебные методы — дарсонвализация и индуктотермия; ультравысокой частоты (30 МГц-300 МГц) – лечебные методы -УВЧ- терапия и УВЧ-индуктотермия; сверхвысокой частоты (СВЧ) от 300 МГц до 30 тыс. МГц, включающие дециметро-волновую и сантиметроволновую терапию, и крайне высокой частоты (КВЧ) -от 30 тыс. до 300 тыс. МГц — КВЧ-терапия. При воздействии переменных токов и ЭМП в тканях не происходит сдвига ионного равновесия, как это отмечЧастота колебаний измеряется в герцах, 1 Гц равен 1колебаниюв 1с, длина волны — в метрах, сантиметрах и миллиметрах. Между частотой переалось под влиянием постоянного вращение дипольных молекул.

Вследствие колебательного движения ионов и вращательного движения диполей в переменном ЭМП, происходит трение частиц друг о друга и образуется эндогенное тепло, в основном в тканях-проводниках, богатых жидкостью. Это составляет неспецифический тепловой компонент механизма действия переменных токов и ЭМП.

Второй компонент механизма действия – специфический, присущий только данным методам электро-терапии, нетепловой или осцилляторный, физико-химический. В его основе лежат колебательные (осцил-ляторные) движения ионов, электронов, дипольных молекул и частей крупных белковых молекул под влиянием ЭМП ВЧ, УВЧ, СВЧ. При этом происходит повышение физико-химической активности атомов, мо-лекул, кристаллических структур в клетках и тканях организма, что приводит к усилению и ускорению фер-ментативных, окислительно-восстановительных реакций, стимуляции обменных процессов, изменению состава белков и аминокислот, рНкрови, образованию биологически активных веществ.

Температурные и физико-химические изменения внутренней среды организма под влиянием физического фактора вызывают раздражение рецепторов в месте воздействия. Импульсы поступают в спинной и головной мозг, где с участием нервных и эндокринных систем формируется общая ответная реакция на воздействие, что и обусловливает лечебный эффект. Тепловой и осцилляторный компоненты механизма действия прояв-ляются при разных лечебных методах в разной степени: так, при индуктотермии главную роль играет образование эндогенного тепла в тканях, при УВЧ-терапии — осцилляторный компонент, а при микро-волновой терапии хорошо выражены оба компонента.

Дарсонвализация — воздействие на организм импульсного тока высокой частоты (110 кГц), высокого напряжения (20 кВ) и малой силы (0,02 мА) в виде электрических разрядов или переменного ЭМП.

Свое название метод получил по имени французского исследователя Д’Арсонваля, который в 1892 году впервые применил эти токи для лечения больных.

Различают местную и общую дарсонвализацию. В медицинской практике в основном используется мест-ная дарсонвализация, при которой на определенные участки кожи или слизистых оболочек действует переменный ток высокой частоты (110 кГц), тихий или искровой электрический разряд, возникающий между электродом и телом больного, образующееся небольшое количество эндогенного тепла, а также небольшое количество озона и окислов азота.

Электрические разряды раздражают рецепторы кожи и слизистых оболочек, при этом расширяются сосуды, улучшается кровообращение и микроциркуляция, раскрываются резервные капилляры, улуч-шается тонус венозных сосудов, происходит усиление обменных и регенераторных процессов, снижение возбудимости чувствительных и двигательных нервов. Дарсонвализация оказывает обезболивающее, противозудное, сосудорасширяющее, небольшое противовоспалительное, выраженное трофическое действие, стимулирует регенерацию и заживление поврежденных тканей.

Применение дарсонвализации показано при заболеваниях сердца и сосудов, особенно при варикозном расширении вен, сосудистых спазмах, болезнях центральной и периферической нервной системы, при кожных заболеваниях, трофических язвах, вяло гранулирующих ранах, при заболеваниях уха, горла и носа, в стоматологии, гинекологии, урологии, косметологии. Противопоказаниями являются опухолевые заболевания, кровотечения, активный туберкулез, острые гнойные воспалительные процессы, недостаточность кровообращения II стадии, индивидуальная непереносимость тока и истерия. При местной дарсонвализации различают методику контактную и на расстоянии от кожи 5-7 мм, каждая из них может быть лабильной, когда электрод передвигается по телу, или стабильной, когда электрод неподвижен.

водой с мылом и вновь погружаются в дезраствор, который меняют каждый день. Перед применением электроды промываются водой и протираются спиртом, кипятить электроды нельзя! Металлическая часть электрода не должна соприкасаться с жидкостью.

1. Дарсонвализация волосистой части головы. Процедуру назначают при выпадении волос, себорее, головных болях, связанных с сосудистыми нарушениями, проводят с помощью гребешкового электрода контактно лабильно. Электродом медленно и плавно выполняют расчесывание волос от лба к затылку, при коротких волосах можно расчесывать и в обратном направлении.

Применяется малая мощность воздействия, до ощущения слабого покалывания, длительность процедуры 8-10 минут. Курс лечения -10-15 процедур, проводимых ежедневно или через день.

2. Дарсонвализация при варикозном расширении вен проводится по контактно-лабильной методике грибовидным электродом. Воздействуют на область голеней (или других участков расширения вен), мощность воздействия слабая или средняя, продолжительность — по 5-7 мин. На каждую голень, ежедневно Или через день, на курс 15-20 процедур.

3.Ректальная дарсонвализация при лечении геморроя. Больной перед процедурой опорожняет кишечник. Процедура проводится в положении больного лежа на боку с согнутыми ногами. В задний проход на глубину 4-5 см вводится ректальный электрод в стерильном презервативе, смазанном вазелином. Фиксацию электрода осуществляют мешочками с песком. Мощность увеличивают постепенно до ощущения легкого тепла. Продолжительность воздействия 10-12 минут. Курс лечения 12-15 процедур, выполняемых ежедневно или через день. По окончании процедуры электрод вынимают только после выключения аппарата.

4. Дарсонвализация десен при лечении пародонтоза проводится

специальным десневым электродом, который прикладывается к десне, его медленно передвигают вдоль альвеолярного отростка челюсти по вестибулярной и язычной поверхностям. Мощность воздействия — до ощущения покалывания, длительность процедуры по 6-10 минут на десну каждой челюсти, процедуры проводят ежедневно или через день, на курс до 15 воздействий. Во время процедуры не следует касаться электродом зубов, так как это может вызвать искровой разряд. Для предотвращения прикусывания электрода, между зубами рекомендуется поместить ватно-марлевый валик.

Ультратонотерапия — воздействие на определенные участки тела токами над тональной частоты. Этот метод лечения имеет большое сходство с местной дарсонвализацией по механизму действия, лечебному применению и проведению процедур. Отличается он от дарсонвализации тем, что в нем используется ток над тональной частоты (22 кГц), который идет непрерывно, в связи с чем в тканях образуется больше эндогенного тепла, чем при дарсонвализации. Напряжение на выходе ниже (4-5 кВ), что уменьшает

Раздражающее действие ультратоно терапии на кожу и слизистые оболочки.

Улътратонотерапия, как и дарсонвализация, обладает сосудорасширяющим, обезболивающим, противозудным, трофическим и регенерационным действием, противовоспалительное и рассасывающее действие этого метода выражено сильнее, чем при дарсонвализации. Поэтому ультратонотерапия применяется при тех же заболеваниях, что и дарсонвализация, но в урологии, гинекологии и педиатрии ей отдается предпочтение.

Индуктотермия применяется при подострых и хронических воспалительных процессах внутренних органов (легких и бронхов, желудочно-кишечного тракта, печени и желчного пузыря, почек), при заболеваниях и травмах суставов и костно-мышечного аппарата, периферической нервной системы, при заболеваниях женских и мужских половых органов.

При наложении индуктора-кабеля, во избежание термического ожога, для создания зазора на тело накладывают хлопчатобумажную ткань толщиной 1,5-2 см (сложенная простыня или полотенце), а сверху располагают индуктор-кабель. Свободные концы кабеля должны быть примерно равны и подключаться в гнезда согласующего устройства.

Процедуры индуктотермии проводятся в положении больного лежа или сидя на деревянной кушетке, стуле. Металлические предметы из зоны воздействия необходимо удалить. Процедуру можно проводить через одежду (несинтетическую), сухие повязки, в том числе гипсовую. Больного следуе тпредупредить об ощущении умеренного приятного тепла при процедуре. Подготовив больного и наложив индуктор, включают аппарат кнопкой «Вкл». при этом загорается первая сигнальная лампочка; прогрев аппарат 1-2 минуты, включают реле времени на определенную продолжительность процедуры, после этого ручку «Доза» по часовой стрелке устанавливают на указанную в назначении дозировку, ориентируясь по ощущению больного и положению ручки. При этом загорается вторая сигнальная лампочка.

Различают слаботепловую дозу (положение ручки «Доза» 1-3), средне тепловую (4-5) и сильно тепловую (6-8), что соответствует силе анодного тока 150-180 мА, 200-250 мАи выше 250 мА. Продолжительность процедуры индуктотермии и от 10 до 20 минут, проводят лечение через день или ежедневно, на курс — 10-15 воздействий. По окончании процедуры реле времени размыкает цепь и отключается подача тока на индуктор. Ручка «Доза» переводится в нулевое положение, и кнопкой «Выкл» аппарат выключается, индуктор снимается с больного.

переменный ток лечебный медицина заболевание

1. Индуктотермия области грудной клетки. Индуктор-диск или кабель в виде плоской спирали в 3 витка располагают в межлопаточной области (рис.14). Дозировка слаботепловая или средне тепловая. Продолжительность воздействия 15-20 минут, ежедневно или через день, на курс 8-15 процедур.

2.Индуктотермия области печени и желчного пузыря (рис. 15). Индуктор-диск или индуктор-кабель в виде удлиненной спирали в 2,5 витка накладывают на область правого подреберья. Дозировка слаботепловая или средне тепловая, длительность воздействия 10-15 ми нут, через день, на курс 10-15 процедур.

3.Индуктотермия на область коленных или голеностопных, локтевых, лучезапястных суставов. Индуктор-кабель накладывают в виде цилиндрической катушки в 3 витка на один или сразу на оба сустава (рис.16). Дозировка для верхних конечностей слаботепловая, для нижних — слаботепловая или средне тепловая, продолжительность процедур 15-20 минут, ежедневно или через день, на курс 12- 15 процедур.

4.Индуктотермия на область промежности при заболеваниях органов малого таза, при простатитах (рис. 17). Индуктор-кабель располагают на деревянном стуле или кушетке в виде плоской спирали в 3 витка, на него укладывают сложенную простыню или полотенце в качестве зазора, сверху садится больной. Дозировка слабо- или средне тепловая в зависимости от выраженности воспаления, время воздействия 15- 20 минут, через день или ежедневно, 12-15 процедур на курс.

Реферат: Электрический ток

Просмотров: 1840 Комментариев: 10 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно Скачать

Переменный электрический ток и его применение в медицине.

1. Переменный ток, его виды и основные характеристики.

Переменный ток – это такой ток, направление и числовое значение которого меняются с течением времени (знакопеременный ток).

Примечание: не оговаривается форма кривой тока, периодичность, длительность его изменения.

На практике под переменным током чаще всего подразумевают периодический переменный ток.

Физическая сущность переменного тока сводиться к колебаниям электрических зарядов в среде (проводнике или диэлектрике).

Ток проводимости – это такой ток, который обусловлен колебаниями электронов и ионов в среде.

Ток смещения – это ток, который обусловлен смещением электрических зарядов на границе «проводник – диэлектрик» (например, ток через конденсатор).

Ток смещения связан с изменением во времени электрического поля на границе проводник – диэлектрик и имеет особенности:

· Амплитуда тока смещения и его направления совпадают по фазе с таковыми тока проводимости.

· По значению он всегда равен току проводимости.

Частным случаем тока смещения является ток поляризации. Ток поляризации – это ток смещению не в вакууме, а в материальной диэлектрической среде.

Сумма токов смещения и поляризации составляет полный ток смещения.

В медицинской практике применяются следующие виды токов по форме кривой тока:

· Синусоидальный

· Прямоугольный

· Треугольный

· Трапециевидный

Самым простым является периодический синусоидальный ток. Он легко описывается математически и графически, форма его не искажается в электрических цепях с R, C, L элементами.

Основные характеристики переменного тока.

1.Период – время одного цикла изменения тока по направлению и числовому значению (T, c).

2.Частота – это число циклов изменения тока в единицу времени.

n =1/Т (величина обратная периоду с -1 , Гц)

3.Круговая частота (w, 2p/Т радиан/с)

4.Фаза (j) – это величина, определяющая во времени взаимоотношение тока и напряжения в электрической цепи.

5.Мгновенное значение тока и напряжения — значение этих величин в данный момент времени (i, u).

6.Амплитудное значение тока и напряжения – это максимальное за полупериод значение этих величин (Im , Um ).

7.Среднеквадратическое (действующее, эффективное) значение тока и напряжения — вычисляется как положительный квадратный корень из среднего значению квадрата напряжения или тока по формулам.

I = ÖI 2 cp

U = ÖU 2 cp

Среднее значение ( Uср ) за период (постоянная составляющая) – это среднее арифметическое мгновенных значений ток или напряжения за период.

На практике среднеквадратическое значение определяется по эффективному (действующему) значению. (Icp , Ucp ), которое для синусоидального тока вычисляется по формулам:

В отдельных случаях медицинского применения электрического тока приходиться учитывать и другие характеристики (например, коэффициент амплитуды Ка , и коэффициент формы Кф ).

Для практики имеют значения следующие формулы связи характеристик:

Iэф = I = Im /Ö2=0,707 Im Im = 1,41 Iэф

Uэф = U= Um /Ö2=0,707 Um Um = 1,41 Uэф

2. Цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью, емкостью и их особенности.

Электрическая цепь — это реальная или мыслимая совокупность физических элементов, передающих электрическую энергию от одной точки пространства к другой.

Физическими элементами электрических цепей являются проводники, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. Элементы цепи являются и элементами её связи, и, кроме того, реализуют соответствующие свойства сопротивления, емкости и индуктивности.

Виды электрических цепей:

Простые цепи содержат только единичные R, C, L – элементы, а сложные имеют их в различных количествах и сочетаниях.

Общей особенностью элементов электрической цепи является то, что при прохождении переменного тока они оказывают сопротивление, которое называется активным (R), индуктивным (Xl ), емкостным (Xc ).

Особенности простых идеальных цепей.

Цепь, состоящая из генератора тока и идеального резистора, называется простой цепью с активным сопротивлением.

Условию идеальности цепи :

· Активное сопротивление не равно нулю,

· индуктивность и ёмкость его равны нулю.

Cr = 0

1.Соблюдается закон Ома для мгновенных, амплитудных и среднеквадратичных значений тока и напряжения.

2.Активное сопротивление не зависит от частоты (поверхностный «скин — эффект» не учитываем)

3.Нет сдвига фаз (Dj) между током и напряжением.

Это значит, что ток и напряжение одновременно проходят свои максимальные (амплитудные) и нулевые значения.

4.На R – элементе происходят потери энергии в виде выделения тепла.

Цепь с индуктивностью – это электрическая цепь, состоящая из генератора переменного тока и идеального L – элемента- катушки индуктивности.

Условия идеальности цепи:

· Индуктивность катушки не равна нулю

· Её ёмкость и сопротивление равны нулю.

1.Соблюдается закон Ома.

2.L- элемент оказывает переменному току сопротивление, которое называется индуктивным. Оно обозначается XL и возрастает с увеличением частоты линейно, соответственно формуле:

3.В цепи есть сдвиг фаз между напряжением и током: V опережает I по фазе на угол p/2

4.Индуктивное сопротивление не потребляет энергии, т.к. она запасается в магнитном поле катушки, а затем отдается в электрическую цепь. Поэтому индуктивное сопротивление называется кажущимся или мнимым.

Цепь с ёмкостью – это электрическая цепь, состоящая из генератора переменного тока и идеального C – элемента — конденсатора.

Условия идеальности цепи:

· Ёмкость конденсатора не равна нулю, а его активное сопротивление и индуктивность равны нулю. С ¹ 0, RС = 0, LC = 0.

Особенности цепи с ёмкостью:

1. Соблюдается закон Ома.

2. Ёмкость оказывает переменному току сопротивление, которое называется ёмкостным. Оно обозначается Xс и уменьшается с увеличением частоты не линейно.

3.В цепи есть сдвиг фаз между напряжением и током: V отстает от I по фазе на угол p/2

4.Ёмкостное сопротивление не потребляет энергии, т.к. она запасается в электрическом поле конденсатора, а затем отдается в электрическую цепь. Поэтому ёмкостное сопротивление называется кажущимся или мнимым.

3. Полная цепь переменного тока и её виды. Импеданс и его формула. Особенности импеданса живой ткани.

Полная цепь переменного тока — это цепь из генератора, а также R, C, и L элементов, взятых в разных сочетаниях и количествах.

Для разбора проходящих в электрических цепях процессов используют полные последовательные и параллельные цепи.

Последовательная цепь — это такая цепь, где все элементы могут быть соединены последовательно, один за другим.

В параллельной цепи R, C, L элементы соединены параллельно.

Особенности полной цепи:

1.Соблюдается закон Ома

2.Полная цепь оказывает переменному току сопротивление. Это сопротивление называется полным (мнимым, кажущимся) или импедансом.

3.Импеданс зависит от сопротивления всех элементов цепи, обозначается Z и вычисляется не простым, а геометрическим (векторным) суммированием. Для последовательно соединенных элементов формула импеданса имеет следующее значение:

Z — импеданс последовательной цепи,

R — активное сопротивление,

XL – индуктивное и XC – ёмкостное сопротивление,

L — индуктивность катушки (генри),

C — ёмкость конденсатора (фарад).

Так как ёмкостное и индуктивное сопротивления дают для напряжения сдвиг фаз в противоположном направлении, возможен случай, когда XL = XC . При этом алгебраическая сумма модулей будет равна нулю, а импеданс – наименьшим.

Состояние, при котором в цепи переменного тока ёмкостное сопротивление равно индуктивному, называется резонансом напряжения. Частота, при которой XL = XC , называется резонансной частотой. Эту частоту np можно определить по формуле Томсона:

4. Особенности импеданса живой ткани и её эквивалентная электрическая схема.

При пропускании тока через живую ткань, её можно рассматривать как электрическую цепь, состоящую из определенных элементов.

Экспериментально установлено, что это цепь обладает свойствами активного сопротивления и ёмкости. Это доказывается выделением тепла и уменьшением полного сопротивления ткани с возрастанием частоты. Свойств индуктивности у живой ткани практически не обнаруживается. Таким образом, живая ткань представляет собой сложную, но не полную электрическую цепь.

Импеданс живой ткани можно рассматривать как для последовательного, так и для параллельного соединения её элементов.

При последовательном соединении токи через элементы равны, общее приложенное напряжение будет векторной суммой напряжений на R и C элементах и формула импеданса последовательной цепи будет иметь вид:

Z_ — импеданс последовательной цепи,

R — её активное сопротивление,

XC — ёмкостное сопротивление.

При параллельном соединении напряжения на R и C элементах равны, общий ток будет векторной суммой токов каждого элемента, а фомула импеданса будет следующей:

Теоретические формулы импеданса живой ткани при параллельном и последовательном соединении её элементов от экспериментальных отличаются следующим:

1.При последовательной схеме соединения практические данные дают большие отклонения на низких частотах.

2.При параллельной схеме эти измерения показывают конечное значение Z, хотя теоретически оно должно стремиться к нулю.

Эквивалентная электрическая схема живой ткани – э то условная модель, приближенно характеризующаяживую ткань, как проводник переменного тока.

Схема позволяет судить:

1.Какими электрическими элементами обладает ткань

2.Как соединены эти элементы.

3.Как будут меняться свойства ткани при изменении частоты тока.

В основе схемы лежат три положения:

1.Внеклеточная среда и содержимое клетки есть ионные проводники с активным сопротивлением среды Rср и клетки Rк.

2.Клеточная мембрана есть диэлектрик, но не идеальный, а с небольшой ионной проводимостью, а, следовательно, и сопротивлением мембраны Rм.

3.Внеклеточная среда и содержимое клетки, разделённые мембраной, являются конденсаторами См определенной ёмкости (0,1 – 3,0 мкФ/см 2 ).

Если в качестве модели живой ткани взять жидкую тканевую среду – кровь, содержащую только эритроциты, то при составлении эквивалентной схемы нужно учитывать пути электрического тока.

1.В обход клетки, через внеклеточную среду.

Путь в обход клетки представлен только сопротивлением средыRср.

Путь через клетку сопротивлением содержимого клетки Rк, а также сопротивлением и ёмкостью мембраны.Rм, См.

Если заменить электрические характеристики соответствующими обозначениями, то получим эквивалентные схемы разной степени точности:

Схема Фрике (ионная проводимость не

Схема Швана (ионная проводимость учитывается в виде сопротивления мембраны)

Обозначения на схеме:

Rcp — активное сопротивление клеточной среды

Rk — Сопротивление клеточного содержимого

Cm — ёмкость мембраны

Rm — сопротивление мембраны.

Анализ схемы показывает, что при увеличении частоты тока проводимость клеточных мембран увеличивается, а полное сопротивление тканевой среды уменьшается, что соответствует практически проведенным измерениям.

5. Живая ткань как проводник переменного электрического тока. Дисперсия электропроводности и её количественная оценка.

Экспериментально установлены следующие особенности живой ткани как проводника переменного ток:

1. Сопротивление живой ткани переменном току меньше, чем постоянному.

2. Электрические характеристики ткани зависят как от её вида, так и от частоты тока.

3. С увеличением частоты полное сопротивление живой ткани нелинейно уменьшается до определенного значения, а затем остаётся практически постоянным (в большинстве на частотах свыше 10 6 Гц)

4. На определенной частоте полное сопротивление зависит также от физиологического состояния (кровенаполнения), что используется на практике. Исследование периферического кровообращения на основе измерения электрического сопротивления называются реография (импедансплетизмография).

5. При умирании живой ткани её сопротивление уменьшается и от частоты не зависит.

6. При прохождении переменного тока через живые ткани наблюдается явление, которое называется дисперсией электропроводности.

Дисперсия электропроводности — это явление зависимости полного (удельного) сопротивления живой ткани от частоты переменного тока.

Графики такой зависимости называют дисперсионными кривыми. Дисперсионные кривые строят в прямоугольной системе координат, где по вертикали откладывают значения полного (Z) или удельного сопротивления, а по горизонтали — частоту в логарифмическом масштабе (Lgn).

Частотные зависимости по форме кривой для разных тканей сходный, но отличается значением сопротивления.

Имеется несколько диапазонов частот, на которых дисперсия особенно выражена. Один из них соответствует интервалу 10 2 -10 6 Гц

1. Присуща только живым тканям.

2. Более выражена на частотах до 1 МГц.

3. На практике используется для оценки физиологического состояния и жизнеспособности тканей.

Количественно оценка дисперсии проводиться по коэффициенту дисперсии (К).

Коэффициент дисперсии это безразмерная величина, равная отношению низкочастотного (10 2 ) полного (или удельного) сопротивления к высокочастотному (10 6 Гц).

Z1 – полное сопротивление на частоте 10 2 Гц

Z2 – полное сопротивление на частоте 10 6 Гц

r1 , r2 — удельное сопротивление на этих частотах

Значение коэффициента дисперсии зависит от вида ткани, её физиологического состояния, эволюционной стадии развития животного. Например, для печени животного К = 9 -10 единиц, а для печени лягушки 2 -3 единицы. При умирании ткани коэффициент дисперсии стремиться к единице.

Явление дисперсии связывают с наличием в живых тканях поляризации, которая с увеличением частоты меньше влияет на полное сопротивление. Поэтому коэффициент дисперсии часто называют коэффициентом поляризации.

Кроме частотных зависимостей в живых тканях отмечаются фазовые сдвиги между током и напряжением, которые тоже, но в меньшей степени, зависят от частоты.

Фазовые сдвиги тоже уменьшаются при умирании тканей и, в перспективе, могут быть использованы для практических целей.

Электрический ток

Переменный и его применение в медицине.

  1. Переменный ток, его виды и основные характеристики.

Переменный ток – это такой ток, направление и числовое значение которого меняются с течением времени (знакопеременный ток).

Примечание: не оговаривается форма кривой тока, периодичность, длительность его изменения.

На практике под переменным током чаще всего подразумевают периодический переменный ток.

Физическая сущность переменного тока сводиться к колебаниям электрических зарядов в среде (проводнике или диэлектрике).

Ток проводимости – это такой ток, который обусловлен колебаниями электронов и ионов в среде.

Ток смещения – это ток, который обусловлен смещением электрических зарядов на границе «проводник – диэлектрик» (например, ток через конденсатор).

Ток смещения связан с изменением во времени электрического поля на границе проводник – диэлектрик и имеет особенности:

Амплитуда тока смещения и его направления совпадают по фазе с таковыми тока проводимости.

По значению он всегда равен току проводимости.

Частным случаем тока смещения является ток поляризации. Ток поляризации – это ток смещению не в вакууме, а в материальной диэлектрической среде.

Сумма токов смещения и поляризации составляет полный ток смещения.

В медицинской практике применяются следующие виды токов по форме кривой тока:

С инусоидальный

П рямоугольный

Т реугольный

Т рапециевидный

Самым простым является периодический синусоидальный ток. Он легко описывается математически и графически, форма его не искажается в электрических цепях с R, C, L элементами.

Основные характеристики переменного тока.

Период – время одного цикла изменения тока по направлению и числовому значению (T, c).

Частота – это число циклов изменения тока в единицу времени.

 =1/Т (величина обратная периоду с -1 , Гц)

Фаза (  ) – это величина, определяющая во времени взаимоотношение тока и напряжения в электрической цепи.

Мгновенное значение тока и напряжения — значение этих величин в данный момент времени (i, u).

Амплитудное значение тока и напряжения – это максимальное за полупериод значение этих величин (Im, Um).

Среднеквадратическое (действующее, эффективное) значение тока и напряжения — вычисляется как положительный квадратный корень из среднего значению квадрата напряжения или тока по формулам.

I =  I 2 cp

U =  U 2 cp

Среднее значение (Uср) за период (постоянная составляющая) – это среднее арифметическое мгновенных значений ток или напряжения за период.

На практике среднеквадратическое значение определяется по эффективному (действующему) значению. (Icp,Ucp), которое для синусоидального тока вычисляется по формулам:

В отдельных случаях медицинского применения электрического тока приходиться учитывать и другие характеристики (например, коэффициент амплитуды Ка, и коэффициент формы Кф).

Для практики имеют значения следующие формулы связи характеристик:

I эф = I = Im/  2 =0,707 Im Im = 1,41 Iэф

U эф = U= Um/  2 =0,707 Um Um = 1,41 Uэф

2. Цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью, емкостью и их особенности.

Электрическая цепь — это реальная или мыслимая совокупность физических элементов, передающих электрическую энергию от одной точки пространства к другой.

Физическими элементами электрических цепей являются проводники, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. Элементы цепи являются и элементами её связи, и, кроме того, реализуют соответствующие свойства сопротивления, емкости и индуктивности.

Виды электрических цепей:

Простые цепи содержат только единичные R, C, L – элементы, а сложные имеют их в различных количествах и сочетаниях.

Общей особенностью элементов электрической цепи является то, что при прохождении переменного тока они оказывают сопротивление, которое называется активным (R), индуктивным (Xl), емкостным (Xc).

Особенности простых идеальных цепей.

Цепь, состоящая из генератора тока и идеального резистора, называется простой цепью с активным сопротивлением.

Условию идеальности цепи:

Активное сопротивление не равно нулю,

индуктивность и ёмкость его равны нулю.

C r = 0

Соблюдается закон Ома для мгновенных, амплитудных и среднеквадратичных значений тока и напряжения.

Активное сопротивление не зависит от частоты (поверхностный «скин — эффект» не учитываем)

Нет сдвига фаз (  ) между током и напряжением.

Это значит, что ток и напряжение одновременно проходят свои максимальные (амплитудные) и нулевые значения.

На R – элементе происходят потери энергии в виде выделения тепла.

Цепь с индуктивностью – это электрическая цепь, состоящая из генератора переменного тока и идеального L – элемента- катушки индуктивности.

Условия идеальности цепи:

Индуктивность катушки не равна нулю

Её ёмкость и сопротивление равны нулю.

Соблюдается закон Ома.

L— элемент оказывает переменному току сопротивление, которое называется индуктивным. Оно обозначается XL и возрастает с увеличением частоты линейно, соответственно формуле:

В цепи есть сдвиг фаз между напряжением и током: V опережает I по фазе на угол  /2

Индуктивное сопротивление не потребляет энергии, т.к. она запасается в магнитном поле катушки, а затем отдается в электрическую цепь. Поэтому индуктивное сопротивление называется кажущимся или мнимым.

Цепь с ёмкостью – это электрическая цепь, состоящая из генератора переменного тока и идеального C – элемента — конденсатора.

Условия идеальности цепи:

Ёмкость конденсатора не равна нулю, а его активное сопротивление и индуктивность равны нулю. С  0, RС= 0, LC = 0.

Особенности цепи с ёмкостью:

1. Соблюдается закон Ома.

2. Ёмкость оказывает переменному току сопротивление, которое называется ёмкостным. Оно обозначается Xс и уменьшается с увеличением частоты не линейно.

В цепи есть сдвиг фаз между напряжением и током: V отстает от I по фазе на угол  /2

Ёмкостное сопротивление не потребляет энергии, т.к. она запасается в электрическом поле конденсатора, а затем отдается в электрическую цепь. Поэтому ёмкостное сопротивление называется кажущимся или мнимым.

  1. Полная цепь переменного тока и её виды. Импеданс и его формула. Особенности импеданса живой ткани.

Полная цепь переменного тока — это цепь из генератора, а также R, C, и L элементов, взятых в разных сочетаниях и количествах.

Для разбора проходящих в электрических цепях процессов используют полные последовательные и параллельные цепи.

Последовательная цепь — это такая цепь, где все элементы могут быть соединены последовательно, один за другим.

В параллельной цепи R, C, L элементы соединены параллельно.

Особенности полной цепи:

Соблюдается закон Ома

Полная цепь оказывает переменному току сопротивление. Это сопротивление называется полным (мнимым, кажущимся) или импедансом.

Импеданс зависит от сопротивления всех элементов цепи, обозначается Z и вычисляется не простым, а геометрическим (векторным) суммированием. Для последовательно соединенных элементов формула импеданса имеет следующее значение:

Z — импеданс последовательной цепи,

R — активное сопротивление,

XL – индуктивное и XC – ёмкостное сопротивление,

L — индуктивность катушки (генри),

C — ёмкость конденсатора (фарад).

Так как ёмкостное и индуктивное сопротивления дают для напряжения сдвиг фаз в противоположном направлении, возможен случай, когда XL = XC. При этом алгебраическая сумма модулей будет равна нулю, а импеданс – наименьшим.

Состояние, при котором в цепи переменного тока ёмкостное сопротивление равно индуктивному, называется резонансом напряжения. Частота, при которой XL = XC, называется резонансной частотой. Эту частоту  p можно определить по формуле Томсона:

  1. Особенности импеданса живой ткани и её эквивалентная электрическая схема.

При пропускании тока через живую ткань, её можно рассматривать как электрическую цепь, состоящую из определенных элементов.

Экспериментально установлено, что это цепь обладает свойствами активного сопротивления и ёмкости. Это доказывается выделением тепла и уменьшением полного сопротивления ткани с возрастанием частоты. Свойств индуктивности у живой ткани практически не обнаруживается. Таким образом, живая ткань представляет собой сложную, но не полную электрическую цепь.

Импеданс живой ткани можно рассматривать как для последовательного, так и для параллельного соединения её элементов.

При последовательном соединении токи через элементы равны, общее приложенное напряжение будет векторной суммой напряжений на R и C элементах и формула импеданса последовательной цепи будет иметь вид:

Z_ — импеданс последовательной цепи,

R — её активное сопротивление,

XC — ёмкостное сопротивление.

При параллельном соединении напряжения на R и C элементах равны, общий ток будет векторной суммой токов каждого элемента, а фомула импеданса будет следующей:

Теоретические формулы импеданса живой ткани при параллельном и последовательном соединении её элементов от экспериментальных отличаются следующим:

При последовательной схеме соединения практические данные дают большие отклонения на низких частотах.

При параллельной схеме эти измерения показывают конечное значение Z, хотя теоретически оно должно стремиться к нулю.

Эквивалентная электрическая схема живой ткани – это условная модель, приближенно характеризующая живую ткань, как проводник переменного тока.

Схема позволяет судить:

Какими электрическими элементами обладает ткань

Как соединены эти элементы.

Как будут меняться свойства ткани при изменении частоты тока.

В основе схемы лежат три положения:

Внеклеточная среда и содержимое клетки есть ионные проводники с активным сопротивлением среды Rср и клетки Rк.

Клеточная мембрана есть диэлектрик, но не идеальный, а с небольшой ионной проводимостью, а, следовательно, и сопротивлением мембраны Rм.

Внеклеточная среда и содержимое клетки, разделённые мембраной, являются конденсаторами См определенной ёмкости (0,1 – 3,0 мкФ/см 2 ).

Если в качестве модели живой ткани взять жидкую тканевую среду – кровь, содержащую только эритроциты, то при составлении эквивалентной схемы нужно учитывать пути электрического тока.

В обход клетки, через внеклеточную среду.

Путь в обход клетки представлен только сопротивлением средыRср.

Путь через клетку сопротивлением содержимого клетки Rк, а также сопротивлением и ёмкостью мембраны.Rм, См.

Если заменить электрические характеристики соответствующими обозначениями, то получим эквивалентные схемы разной степени точности:

Схема Фрике (ионная проводимость не

Схема Швана (ионная проводимость учитывается в виде сопротивления мембраны)

Обозначения на схеме:

Rcp — активное сопротивление клеточной среды

Rk — Сопротивление клеточного содержимого

Cm — ёмкость мембраны

Rm — сопротивление мембраны.

Анализ схемы показывает, что при увеличении частоты тока проводимость клеточных мембран увеличивается, а полное сопротивление тканевой среды уменьшается, что соответствует практически проведенным измерениям.

5. Живая ткань как проводник переменного электрического тока. Дисперсия электропроводности и её количественная оценка.

Экспериментально установлены следующие особенности живой ткани как проводника переменного ток:

1. Сопротивление живой ткани переменном току меньше, чем постоянному.

2. Электрические характеристики ткани зависят как от её вида, так и от частоты тока.

3. С увеличением частоты полное сопротивление живой ткани нелинейно уменьшается до определенного значения, а затем остаётся практически постоянным (в большинстве на частотах свыше 10 6 Гц)

4. На определенной частоте полное сопротивление зависит также от физиологического состояния (кровенаполнения), что используется на практике. Исследование периферического кровообращения на основе измерения электрического сопротивления называются реография (импедансплетизмография).

5. При умирании живой ткани её сопротивление уменьшается и от частоты не зависит.

6. При прохождении переменного тока через живые ткани наблюдается явление, которое называется дисперсией электропроводности.

Дисперсия электропроводности — это явление зависимости полного (удельного) сопротивления живой ткани от частоты переменного тока.

Графики такой зависимости называют дисперсионными кривыми. Дисперсионные кривые строят в прямоугольной системе координат, где по вертикали откладывают значения полного (Z) или удельного сопротивления, а по горизонтали — частоту в логарифмическом масштабе (Lg  ).

Частотные зависимости по форме кривой для разных тканей сходный, но отличается значением сопротивления.

Имеется несколько диапазонов частот, на которых дисперсия особенно выражена. Один из них соответствует интервалу 10 2 -10 6 Гц

1. Присуща только живым тканям.

2. Более выражена на частотах до 1 МГц.

3. На практике используется для оценки физиологического состояния и жизнеспособности тканей.

Количественно оценка дисперсии проводиться по коэффициенту дисперсии (К).

Коэффициент дисперсии это безразмерная величина, равная отношению низкочастотного (10 2 ) полного (или удельного) сопротивления к высокочастотному (10 6 Гц).

Z1 – полное сопротивление на частоте 10 2 Гц

Z2 – полное сопротивление на частоте 10 6 Гц

Значение коэффициента дисперсии зависит от вида ткани, её физиологического состояния, эволюционной стадии развития животного. Например, для печени животного К = 9 -10 единиц, а для печени лягушки 2 -3 единицы. При умирании ткани коэффициент дисперсии стремиться к единице.

Явление дисперсии связывают с наличием в живых тканях поляризации, которая с увеличением частоты меньше влияет на полное сопротивление. Поэтому коэффициент дисперсии часто называют коэффициентом поляризации.

Кроме частотных зависимостей в живых тканях отмечаются фазовые сдвиги между током и напряжением, которые тоже, но в меньшей степени, зависят от частоты.

Фазовые сдвиги тоже уменьшаются при умирании тканей и, в перспективе, могут быть использованы для практических целей.

Источники:
Постоянный электрический ток и применение его в медицине
Постоянный электрический ток и применение его в медицине Физика и медицина — наука о явлениях природы и наука о болезнях человека, их лечении и предупреждении — очень тесно связаны. Нет ни
https://e-koncept.ru/2016/46207.htm
Реферат: Использование переменного тока в медицине
Понятие переменного тока, его роль и применение в медицине в лечебных целях. Использование метода дарсонвализации при заболеваниях сердца и сосудов, в стоматологии, гинекологии, косметологии. Показания к применению ультратонотерапии и индуктотермии.
http://www.bestreferat.ru/referat-212050.html
Реферат: Электрический ток
Переменный электрический ток и его применение в медицине. Переменный ток, его виды и основные характеристики. Переменный ток – это такой ток, направление и числовое значение которого меняются с течением времени (знакопеременный ток).
http://www.bestreferat.ru/referat-244246.html
Электрический ток
Переменный и его применение в медицине. Переменный ток, его виды и основные характеристики. Переменный ток – это такой ток, направление и числовое значение которого меняются с течением времени (знакопеременный ток).
https://xreferat.com/102/1855-1-elektricheskiiy-tok.html

(Visited 204 times, 1 visits today)

П О П У Л Я Р Н О Е

Из парня в девушку Женщину сделать из парня насильно проще простогоЖенщину сделать из любого… (1)

После измены муж меня не хочет Как вернуть доверие мужа после измены и не стать рабыней… (1)

Измена парня К чему снится измена парня? Сонник изменаВидеть во сне измену… (1)

Как украсить ворота на свадьбу Как украсить ворота на свадьбуУкрашение для шампанского на свадьбу, свадебные… (1)

Девушка и парень Гламурные модные картинки красивых девушек и парнейГламурные модные картинки красивых… (1)

COMMENTS