Vật lý y tế. Cheat sheet: ngắn gọn, quan trọng nhất

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Ghi chú bài giảng, phiếu đánh giá
Thư viện miễn phí / Cẩm nang / Ghi chú bài giảng, phiếu đánh giá

Vật lý y tế. Cheat sheet: ngắn gọn, quan trọng nhất

Ghi chú bài giảng, phiếu đánh giá

Cẩm nang / Ghi chú bài giảng, phiếu đánh giá

Bình luận bài viết

Mục lục

Vật lý y tế. Truyện ngắn
Các vấn đề và khái niệm cơ bản về đo lường
Đo lường y tế và các chi tiết cụ thể của nó
Giá trị ngẫu nhiên. luật phân phối
Phân bố Maxwell (phân bố vận tốc của các phân tử khí) và Boltzmann
Thống kê toán học và sự phụ thuộc tương quan
Hệ thống điều khiển từ
Khái niệm điều khiển học y tế
Cơ bản về cơ học
Các khái niệm cơ bản về cơ học
Khớp và đòn bẩy trong hệ thống cơ xương của con người. Ergometry
Rung động cơ học
nước cơ học
hiệu ứng Doppler
Âm học
Cơ sở vật lý của các phương pháp nghiên cứu âm thanh trong phòng khám
Vật lý của thính giác
Siêu âm và ứng dụng của nó trong y học
Thủy động lực học
Tính chất cơ học của chất rắn và mô sinh học
Tính chất cơ học của các mô sinh học
Các vấn đề vật lý về huyết động học
Công việc và sức mạnh của trái tim. Máy tim phổi
Nhiệt động lực học
Định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Sự hỗn loạn
Trạng thái tĩnh
Đo nhiệt và nhiệt lượng
Tính chất vật lý của môi trường nóng và lạnh được sử dụng để điều trị
Các quá trình vật lý trong màng sinh học
Tính chất vật lý và các thông số của màng
Một loại chuyển giao thụ động của các phân tử và ion qua màng sinh học
Điện động lực học
Lưỡng cực điện và đa cực
Cơ sở vật lý của điện tâm đồ
Điện lực
Độ dẫn điện của các mô sinh học và chất lỏng ở dòng điện một chiều. Sự phóng điện trong chất khí
Một từ trường
Cường độ từ trường và các tính chất khác của nó
Tính chất của nam châm và tính chất từ tính của mô người
Cảm ứng điện từ. Năng lượng từ trường
Tổng trở kháng ((trở kháng) của các mô cơ thể. Cơ sở vật lý của phép lưu biến
Khái niệm về lý thuyết của Maxwell. Xu hướng hiện tại
Phân loại các khoảng tần số được sử dụng trong y học
Các quá trình vật lý trong các mô xảy ra khi tiếp xúc với trường điện từ và dòng điện
Tiếp xúc với dòng điện (xung) xoay chiều
Tiếp xúc với từ trường xoay chiều
thiết bị điện tử
điện tử y tế
Làm thế nào để đảm bảo độ tin cậy của thiết bị y tế
Hệ thống thu thập thông tin y sinh
Bộ khuếch đại-dao động
quang học
quang học sóng
Phân cực ánh sáng
Hệ thống quang học của mắt và một số tính năng của nó
Bức xạ nhiệt của các cơ thể

1. Vật lý y tế. Truyện ngắn

Vật lý y tế là khoa học về một hệ thống bao gồm các thiết bị vật lý và bức xạ, các thiết bị và công nghệ chẩn đoán, y tế.

Mục đích của vật lý y tế là nghiên cứu các hệ thống này để phòng ngừa và chẩn đoán bệnh tật, cũng như điều trị bệnh nhân bằng các phương pháp và phương tiện vật lý, toán học và công nghệ. Bản chất của các loại bệnh và cơ chế phục hồi trong nhiều trường hợp đã có sự giải thích về mặt lý sinh.

Các nhà vật lý y tế trực tiếp tham gia vào quá trình điều trị và chẩn đoán, kết hợp kiến thức vật lý và y học, chia sẻ trách nhiệm với bệnh nhân với bác sĩ.

Sự phát triển của y học và vật lý luôn gắn bó chặt chẽ với nhau. Ngay cả trong thời cổ đại, y học đã sử dụng các yếu tố vật lý cho mục đích y học, chẳng hạn như nhiệt, lạnh, âm thanh, ánh sáng, các tác động cơ học khác nhau (Hippocrates, Avicenna, v.v.).

Nhà vật lý y học đầu tiên là Leonardo da Vinci (XNUMX thế kỷ trước), người đã tiến hành nghiên cứu về cơ chế vận động của cơ thể con người. Y học và vật lý bắt đầu tương tác hiệu quả nhất từ cuối thế kỷ XNUMX - đầu thế kỷ XNUMX, khi điện và sóng điện từ được phát hiện, tức là với sự ra đời của kỷ nguyên điện.

Hãy kể tên một vài nhà khoa học vĩ đại, những người đã có những khám phá quan trọng nhất trong các thời đại khác nhau.

Cuối thế kỷ XNUMX - giữa thế kỷ XNUMX gắn liền với việc phát hiện ra tia X, phóng xạ, lý thuyết về cấu trúc của nguyên tử, bức xạ điện từ. Những khám phá này gắn liền với tên tuổi của V.K. Roentgen, A. Becquerel,

M. Skladovskoy-Curie, D. Thomson, M. Planck, N. Bohr, A. Einstein, E. Rutherford. Vật lý y học thực sự bắt đầu trở thành một ngành khoa học và nghề nghiệp độc lập chỉ vào nửa sau của thế kỷ XNUMX. với sự ra đời của thời đại nguyên tử. Trong y học, thiết bị gamma chẩn đoán bức xạ, máy gia tốc điện tử và proton, máy ảnh gamma chẩn đoán bức xạ, máy chụp cắt lớp vi tính tia X và các thiết bị khác, phương pháp tăng thân nhiệt và liệu pháp từ trường, laser, siêu âm và các công nghệ và thiết bị vật lý - y tế khác đã được sử dụng rộng rãi. Vật lý y tế có nhiều phần và tên gọi: vật lý bức xạ y tế, vật lý lâm sàng, vật lý ung thư, vật lý trị liệu và chẩn đoán.

Sự kiện quan trọng nhất trong lĩnh vực khám bệnh có thể được coi là sự ra đời của máy chụp cắt lớp vi tính, mở rộng nghiên cứu hầu hết các cơ quan và hệ thống của cơ thể con người. OCT đã được lắp đặt tại các phòng khám trên toàn thế giới, và một số lượng lớn các nhà vật lý, kỹ sư và bác sĩ đã làm việc để cải tiến kỹ thuật và phương pháp để đưa nó gần như đạt đến giới hạn có thể. Sự phát triển của chẩn đoán hạt nhân phóng xạ là sự kết hợp của các phương pháp dược phẩm phóng xạ và các phương pháp vật lý để ghi lại bức xạ ion hóa. Hình ảnh chụp cắt lớp phát xạ Positron được phát minh vào năm 1951 và được xuất bản trong công trình của L. Renn.

2. Các vấn đề và khái niệm chính của đo lường

Đo lường là khoa học về các phép đo, phương pháp và phương tiện đảm bảo tính thống nhất của chúng, cách thức để đạt được độ chính xác cần thiết. Phép đo được gọi là tìm giá trị của một đại lượng vật lý bằng thực nghiệm bằng các phương tiện kĩ thuật. Các phép đo cho phép bạn thiết lập các quy luật tự nhiên và là một yếu tố kiến thức về thế giới xung quanh chúng ta. Có các phép đo trực tiếp, trong đó kết quả thu được trực tiếp từ phép đo đại lượng (ví dụ: đo nhiệt độ cơ thể bằng nhiệt kế y tế, đo chiều dài của vật bằng thước) và gián tiếp, trong đó giá trị mong muốn của đại lượng được tìm thấy từ mối quan hệ đã biết giữa nó và các đại lượng được đo trực tiếp (ví dụ: xác định khối lượng cơ thể khi cân, có tính đến lực nổi được xác định bởi độ nhớt của chất lỏng theo tốc độ của quả bóng rơi trong đó). Các phương tiện kỹ thuật để thực hiện các phép đo có thể có nhiều loại khác nhau. Nổi tiếng nhất là các thiết bị trong đó thông tin đo lường được trình bày ở dạng có thể tiếp cận được với nhận thức trực tiếp (ví dụ: nhiệt độ được biểu thị trong nhiệt kế bằng chiều dài của cột thủy ngân, cường độ dòng điện bằng chỉ số của kim ampe kế hoặc giá trị kỹ thuật số ).

Đơn vị của đại lượng vật lý là đại lượng vật lý được thỏa thuận chấp nhận làm cơ sở để định lượng đại lượng vật lý tương ứng.

Để biểu thị mức áp suất âm, mức cường độ âm, độ khuếch đại của tín hiệu điện, biểu thức của khoảng tần số, và nếu không, sử dụng logarit của giá trị tương đối sẽ thuận tiện hơn (logarit thập phân phổ biến hơn và nhiều hơn phổ thông):

lg = a₂/một₁

nơi một₁ và một₂ là các đại lượng vật lý cùng tên.

Đơn vị của giá trị logarit là bel (B):

1B \ uXNUMXd lg \ uXNUMXd a₂/một_i,

tại một₂ = 10a,

nếu a là đại lượng năng lượng (công suất, cường độ, năng lượng, v.v.), hoặc

nếu a là đại lượng công suất (lực, ứng suất cơ học, áp suất, cường độ điện trường, v.v.).

Một bội số con khá phổ biến là decibel (dB):

1 dB = 0,1B.

1 dB tương ứng với tỉ số của các đại lượng năng lượng a₂ = 1,26a:

3. Đo lường y tế và các chi tiết cụ thể của nó

Các thiết bị kỹ thuật được sử dụng trong y tế được gọi là thuật ngữ khái quát "thiết bị y tế". Hầu hết các thiết bị y tế đề cập đến thiết bị y tế, lần lượt được chia thành thiết bị y tế và thiết bị y tế.

Trang thiết bị y tế được coi là thiết bị kỹ thuật dùng để chẩn đoán hoặc đo lường điều trị (nhiệt kế y tế, huyết áp kế, máy đo điện tim, v.v.).

Thiết bị y tế - một thiết bị kỹ thuật cho phép bạn tạo ra hiệu ứng năng lượng có tính chất điều trị, phẫu thuật hoặc diệt khuẩn, cũng như cung cấp một số thành phần nhất định của các chất khác nhau cho mục đích y tế (liệu pháp UHF, phẫu thuật điện, thận nhân tạo, tai giả, v.v. ).

Yêu cầu đo lường đối với các thiết bị y tế là khá rõ ràng. Nhiều thiết bị y tế được thiết kế để có tác dụng định lượng năng lượng lên cơ thể, đó là lý do tại sao chúng đáng được dịch vụ đo lường chú ý. Các phép đo trong y học khá cụ thể, do đó, một lĩnh vực riêng biệt đã được tách ra trong đo lường - đo lường y tế.

Cần lưu ý rằng hiện nay, các phép đo y tế trong hầu hết các trường hợp được thực hiện bởi nhân viên y tế (bác sĩ, y tá), những người không được đào tạo về kỹ thuật. Vì vậy, nên tạo các thiết bị y tế được chia độ theo đơn vị đại lượng vật lý, giá trị của chúng là thông tin đo lường y tế cuối cùng (phép đo trực tiếp).

Điều mong muốn là thời gian đo lường cho đến khi thu được kết quả hữu ích được sử dụng càng ít càng tốt và thông tin càng đầy đủ càng tốt. Các yêu cầu này được máy tính đáp ứng.

Trong tiêu chuẩn đo lường của một thiết bị y tế, điều quan trọng là phải tính đến các chỉ định y tế. Bác sĩ lâm sàng phải xác định độ chính xác đủ để trình bày kết quả để có thể đưa ra kết luận chẩn đoán.

Nhiều thiết bị y tế cung cấp thông tin trên thiết bị ghi (ví dụ, máy ghi điện tim), do đó, các sai sót vốn có trong hình thức ghi này cần được tính đến.

Một trong những vấn đề là nhiệt học. Theo yêu cầu của đo lường, tên dụng cụ đo phải có đại lượng hoặc đơn vị vật lý (ampe kế, vôn kế, đồng hồ đo tần số, v.v.). Tên của các thiết bị y tế không tương ứng với nguyên tắc này (máy điện tâm đồ, máy ghi âm tim, máy lưu biến, v.v.). Vì vậy, một máy đo điện tâm đồ nên được gọi là milivôn kế với các kết quả ghi lại.

Trong một số phép đo y tế, có thể không có đủ thông tin về mối quan hệ giữa đại lượng vật lý đo trực tiếp và các thông số y sinh tương ứng. Vì vậy, ví dụ, trong phương pháp đo huyết áp lâm sàng (không có máu), người ta giả định rằng áp suất không khí bên trong vòng bít xấp xỉ bằng huyết áp trong động mạch cánh tay.

4. Giá trị ngẫu nhiên. luật phân phối

Định nghĩa một biến ngẫu nhiên. Nhiều sự kiện ngẫu nhiên có thể được định lượng dưới dạng các biến ngẫu nhiên. Ngẫu nhiên là một đại lượng có giá trị phụ thuộc vào sự kết hợp của các trường hợp ngẫu nhiên. Có các biến ngẫu nhiên rời rạc và liên tục.

Phân phối của một biến ngẫu nhiên rời rạc. Một giá trị rời rạc được coi là đã cho nếu các giá trị có thể có của nó và xác suất tương ứng của chúng được chỉ ra. Biểu thị một biến ngẫu nhiên rời rạc x, các giá trị của nó x₁, X₂…, Theo xác suất: P (x₁) = p₂, P (x2) = p₂ Vân vân.

Tập hợp của x và P được gọi là phân phối của một biến ngẫu nhiên rời rạc.

Vì tất cả các giá trị có thể có của một biến ngẫu nhiên rời rạc đại diện cho một hệ thống hoàn chỉnh, nên tổng các xác suất bằng một:

Ở đây giả thiết rằng biến ngẫu nhiên rời rạc có n giá trị. Biểu thức được gọi là điều kiện chuẩn hóa.

Trong nhiều trường hợp, cùng với sự phân bố của một biến ngẫu nhiên hoặc thay vì nó, thông tin về các đại lượng này có thể được cung cấp bằng các tham số số, được gọi là các đặc trưng số của một biến ngẫu nhiên. Phổ biến nhất trong số đó là: 1) kỳ vọng toán học (giá trị trung bình) của một biến ngẫu nhiên là tổng tích của tất cả các giá trị có thể có của nó và xác suất của các giá trị này;

2) phương sai của một biến ngẫu nhiên là kỳ vọng toán học bình phương độ lệch của một biến ngẫu nhiên so với kỳ vọng toán học của nó.

Đối với một biến ngẫu nhiên liên tục, kỳ vọng toán học và phương sai được viết là:

trong đó f (x) là mật độ xác suất hoặc hàm phân phối xác suất. Nó cho thấy xác suất gán một biến ngẫu nhiên trong khoảng dx phụ thuộc vào giá trị của chính biến này như thế nào. Luật phân phối chuẩn. Trong các lý thuyết về xác suất và thống kê toán học, trong các ứng dụng khác nhau, luật phân phối chuẩn (luật Gaussian) đóng một vai trò quan trọng. Một biến ngẫu nhiên được phân phối theo luật này nếu mật độ xác suất của nó có dạng:

trong đó a = M (x) - kỳ vọng toán học của một biến ngẫu nhiên;

σ - độ lệch chuẩn; Do đó;

σ²là phương sai của biến ngẫu nhiên. Đường cong của luật phân phối chuẩn có dạng hình chuông, đối xứng với đường thẳng x \ uXNUMXd a (tâm tán xạ).

5. Phân bố Maxwell (phân bố vận tốc của các phân tử khí) và Boltzmann

Phân bố Maxwell - ở trạng thái cân bằng, các thông số khí (áp suất, thể tích và nhiệt độ) không thay đổi, nhưng các trạng thái vi mô - sự sắp xếp lẫn nhau của các phân tử, tốc độ của chúng - liên tục thay đổi. Do số lượng phân tử rất lớn, thực tế không thể xác định giá trị vận tốc của chúng tại bất kỳ thời điểm nào, nhưng có thể, coi tốc độ của các phân tử là một biến ngẫu nhiên liên tục, để biểu thị sự phân bố của các phân tử theo vận tốc. Sự phân bố vận tốc của các phân tử đã được xác nhận bằng nhiều thí nghiệm. Phân bố Maxwell có thể được coi là phân bố của các phân tử không chỉ về vận tốc mà còn về động năng (vì các khái niệm này có liên quan với nhau).

Hãy phân lập một phân tử duy nhất. Ví dụ, tính ngẫu nhiên của chuyển động cho phép phép chiếu vận tốc Vx của phân tử chấp nhận luật phân phối chuẩn. Trong trường hợp này, như được chỉ ra bởi J.K. Maxwell, mật độ xác suất mà phân tử có thành phần vận tốc Ux được viết như sau:

Bạn có thể nhận được hàm phân phối xác suất Maxwellian của các giá trị tuyệt đối của tốc độ (phân phối vận tốc của Maxwell):

phân bố Boltzmann. Nếu các phân tử ở trong một trường ngoại lực nào đó (ví dụ, trong trường hấp dẫn của Trái đất), thì có thể tìm thấy sự phân bố thế năng của chúng, tức là thiết lập nồng độ của các hạt có một giá trị thế năng cụ thể nào đó. năng lượng. Sự phân bố của các hạt trên thế năng trong các trường lực - hấp dẫn, điện, v.v. - được gọi là phân bố Boltzmann.

Khi áp dụng cho trường hấp dẫn, sự phân bố này có thể được viết dưới dạng sự phụ thuộc của nồng độ của n phân tử vào độ cao h so với mặt đất, hoặc thế năng mgh:

Sự phân bố như vậy của các phân tử trong trường hấp dẫn của Trái đất có thể được giải thích một cách định tính, trong khuôn khổ của khái niệm động học phân tử, bởi thực tế là các phân tử chịu ảnh hưởng của hai yếu tố đối lập: trường hấp dẫn, dưới ảnh hưởng của tất cả các phân tử bị hút vào Trái đất, và chuyển động hỗn loạn phân tử, có xu hướng phân tán đều các phân tử trên toàn bộ vật thể có thể.

6. Thống kê toán học và sự phụ thuộc tương quan

Thống kê toán học là khoa học về các phương pháp hệ thống hóa toán học và sử dụng dữ liệu thống kê để giải quyết các vấn đề khoa học và thực tiễn. Thống kê toán học gắn liền với lý thuyết xác suất và dựa trên các khái niệm của nó. Tuy nhiên, điều chính trong thống kê toán học không phải là phân phối các biến ngẫu nhiên, mà là phân tích dữ liệu thống kê và tìm ra phân phối nào tương ứng với chúng. Một tổng thể thống kê lớn mà từ đó một phần của các đối tượng nghiên cứu được chọn được gọi là tổng thể chung và tập hợp các đối tượng được thu thập từ nó được gọi là tổng thể lấy mẫu hoặc mẫu. Phân phối thống kê là một tập hợp các biến thể và tần số tương ứng của chúng (hoặc tần số tương đối).

Để rõ ràng, phân bố thống kê được mô tả bằng đồ thị dưới dạng đa giác và biểu đồ.

Đa giác tần số là một đường đứt đoạn, các đoạn của chúng nối các điểm có tọa độ (x₁; P₁), (X₂; P₂)…. hoặc cho đa giác tần số tương đối - có tọa độ (x₁;R₁), (X₂;R₂)

Biểu đồ tần suất - một tập hợp các hình chữ nhật liền kề được xây dựng trên một đường thẳng, các đáy của các hình chữ nhật này giống nhau và bằng a, và chiều cao bằng tỷ lệ của tần số (hoặc tần suất tương đối) với:

Các đặc điểm chung nhất của phân phối thống kê là phương tiện: phương thức, trung vị và trung bình số học (hoặc trung bình mẫu). Chế độ (Mo) bằng với biến thể tương ứng với tần số cao nhất. Trung vị (Me) bằng với biến thể nằm ở giữa phân phối thống kê. Nó chia chuỗi thống kê (biến phân) thành hai phần bằng nhau. Trung bình mẫu (XV) được định nghĩa là trung bình cộng của một biến thể của chuỗi thống kê.

sự phụ thuộc tương quan. Sự phụ thuộc chức năng có thể được thể hiện bằng phân tích. Vì vậy, ví dụ, diện tích của một hình tròn phụ thuộc vào bán kính (S = pr₂), gia tốc F của vật - từ lực và khối lượng (a = F/m₀). Tuy nhiên, có những phụ thuộc không quá rõ ràng và không được biểu thị bằng các công thức đơn giản và rõ ràng. Ví dụ, có mối liên hệ giữa chiều cao của con người và trọng lượng cơ thể của họ, sự thay đổi của điều kiện thời tiết ảnh hưởng đến số lần cảm lạnh trong dân số, v.v. Một sự phụ thuộc xác suất, phức tạp hơn chức năng như vậy là một mối tương quan (hoặc đơn giản là một mối tương quan) . Trong trường hợp này, sự thay đổi của một trong các giá trị của chúng sẽ ảnh hưởng đến giá trị trung bình của giá trị kia. Giả sử ta đang nghiên cứu mối quan hệ giữa biến ngẫu nhiên X và biến ngẫu nhiên Y. Mỗi giá trị cụ thể của X sẽ tương ứng với một số giá trị của Y: y₁tại₂ Vân vân.

Trung bình có điều kiện Y_х hãy gọi giá trị trung bình cộng là Y tương ứng với giá trị X = x. Sự phụ thuộc tương quan, hay tương quan của Y với X, là hàm Y x = f(x). Đẳng thức được gọi là phương trình hồi quy Y-on-X và đồ thị của hàm được gọi là đường hồi quy Y-on-X.

7. Hệ thống điều khiển từ

Hệ thống điều khiển học là một tập hợp các đối tượng (phần tử hệ thống) được sắp xếp theo thứ tự, tương tác và liên kết với nhau, có khả năng nhận biết, ghi nhớ và xử lý thông tin cũng như trao đổi thông tin. Ví dụ về hệ thống điều khiển học là các nhóm người, bộ não, máy tính, máy tự động. Theo đó, các phần tử của hệ thống điều khiển học có thể là các đối tượng có bản chất vật lý khác nhau: con người, tế bào não, đơn vị máy tính, v.v. lấy các giá trị thực bất kỳ trong một khoảng nào đó, còn rời rạc nhận các tập giá trị hữu hạn. Vì vậy, ví dụ, nhiệt độ cơ thể của một người là một tham số liên tục và giới tính của anh ta là một tham số rời rạc. Hoạt động của hệ thống điều khiển học được mô tả bởi ba thuộc tính: chức năng tính đến sự thay đổi trạng thái của các phần tử hệ thống, chức năng gây ra thay đổi trong cấu trúc của hệ thống (kể cả do ảnh hưởng bên ngoài) và chức năng xác định tín hiệu được truyền bởi hệ thống bên ngoài nó. Ngoài ra, trạng thái ban đầu của hệ thống được tính đến.

Các hệ thống điều khiển từ khác nhau về độ phức tạp, mức độ chắc chắn và mức độ tổ chức của chúng.

Hệ thống điều khiển học được chia thành liên tục và rời rạc. Trong các hệ thống liên tục, tất cả các tín hiệu lưu thông trong hệ thống và trạng thái của các phần tử được thiết lập bởi các tham số liên tục, ở dạng rời rạc - bởi các tham số rời rạc. Tuy nhiên, cũng có những hệ thống hỗn hợp trong đó có các tham số của cả hai loại. Việc phân chia các hệ thống thành liên tục và rời rạc là có điều kiện và được xác định bởi mức độ chính xác cần thiết của quy trình đang nghiên cứu, các tiện ích kỹ thuật và toán học. Một số quá trình hoặc đại lượng có bản chất rời rạc, chẳng hạn như dòng điện (độ rời rạc của điện tích: nó không thể nhỏ hơn điện tích của một electron), được mô tả thuận tiện bằng các đại lượng liên tục. Trong các trường hợp khác, ngược lại, sẽ hợp lý khi mô tả một quá trình liên tục với các tham số rời rạc.

Trong điều khiển học và công nghệ, các hệ thống thường được chia thành xác định và xác suất. Một hệ thống xác định, các yếu tố tương tác theo một cách nhất định, trạng thái và hành vi của nó được dự đoán một cách rõ ràng và được mô tả bằng các hàm rõ ràng. Hành vi của các hệ thống xác suất có thể được xác định một cách chắc chắn.

Một hệ thống được gọi là đóng nếu các phần tử của nó chỉ trao đổi tín hiệu với nhau. Hệ thống mở, hoặc mở, nhất thiết phải trao đổi tín hiệu với môi trường bên ngoài.

Để cảm nhận các tín hiệu từ môi trường bên ngoài và truyền chúng vào hệ thống, bất kỳ hệ thống mở nào cũng có các bộ phận tiếp nhận (cảm biến hoặc đầu dò). Ở động vật, cũng như trong hệ thống điều khiển học, các thụ thể là các cơ quan cảm giác - xúc giác, thị giác, thính giác, v.v., ở ô tô - các cảm biến: máy đo sức căng, quang điện, cảm ứng, v.v.

8. Khái niệm điều khiển học y tế

Điều khiển học y tế là một hướng khoa học gắn với việc sử dụng các ý tưởng, phương pháp và phương tiện kỹ thuật điều khiển học trong y học và chăm sóc sức khỏe. Thông thường, điều khiển học y tế có thể được đại diện bởi các nhóm sau.

Máy tính chẩn đoán bệnh. Phần này chủ yếu liên quan đến việc sử dụng máy tính để chuẩn bị chẩn đoán. Cấu trúc của bất kỳ hệ thống chẩn đoán nào bao gồm bộ nhớ y tế (kinh nghiệm y tế tích lũy cho một nhóm bệnh nhất định) và một thiết bị logic cho phép bạn so sánh các triệu chứng được tìm thấy ở bệnh nhân bằng cách đặt câu hỏi và khám trong phòng thí nghiệm với kinh nghiệm y tế hiện có. Máy tính chẩn đoán cũng tuân theo cấu trúc tương tự.

Đầu tiên, các phương pháp được phát triển để mô tả chính thức tình trạng sức khỏe của bệnh nhân, và tiến hành phân tích kỹ lưỡng các dấu hiệu lâm sàng được sử dụng trong chẩn đoán. Chọn chủ yếu những tính năng có thể được định lượng.

Ngoài các biểu hiện định lượng về đặc điểm sinh lý, sinh hóa và các đặc điểm khác của bệnh nhân, chẩn đoán tính toán yêu cầu thông tin về tần suất các hội chứng lâm sàng và dấu hiệu chẩn đoán, phân loại, sự phụ thuộc của chúng, đánh giá hiệu quả chẩn đoán của các dấu hiệu, v.v. Tất cả những dữ liệu này được lưu trong bộ nhớ của máy. Cô ấy so sánh các triệu chứng của bệnh nhân với dữ liệu được lưu trong bộ nhớ của cô ấy. Logic của chẩn đoán tính toán tương ứng với logic của bác sĩ đưa ra chẩn đoán: tổng thể các triệu chứng được so sánh với kinh nghiệm trước đó của y học. Máy sẽ không phát hiện ra bệnh mới (chưa rõ). Một bác sĩ gặp một căn bệnh không xác định sẽ có thể mô tả các triệu chứng của nó. Thông tin chi tiết về một căn bệnh như vậy chỉ có thể được thiết lập bằng cách thực hiện các nghiên cứu đặc biệt. Máy tính có thể đóng một vai trò phụ trợ trong các cuộc điều tra như vậy.

Tiếp cận điều khiển từ tính đối với quá trình chữa bệnh. Sau khi bác sĩ thiết lập chẩn đoán, điều trị được kê đơn, không giới hạn ở việc tiếp xúc một lần. Đây là một quá trình phức tạp, trong đó bác sĩ liên tục nhận thông tin y tế và sinh học về bệnh nhân, phân tích nó và phù hợp với nó, tinh chỉnh, thay đổi, dừng hoặc tiếp tục hiệu quả điều trị.

Hiện nay, phương pháp tiếp cận điều khiển học trong quá trình điều trị tạo thuận lợi cho công việc của bác sĩ, giúp điều trị bệnh nhân nặng hiệu quả hơn, có biện pháp xử lý kịp thời trong trường hợp có biến chứng khi phẫu thuật, phát triển và kiểm soát quá trình điều trị bằng thuốc, tạo ra các bộ phận giả điều khiển sinh học. , chẩn đoán bệnh và điều khiển các thiết bị điều chỉnh các chức năng quan trọng.

Các nhiệm vụ của kiểm soát y tế hoạt động bao gồm theo dõi tình trạng của những bệnh nhân bị bệnh nặng bằng cách sử dụng hệ thống theo dõi (hệ thống giám sát để theo dõi tình trạng của những người khỏe mạnh trong điều kiện khắc nghiệt: điều kiện căng thẳng, không trọng lượng, điều kiện tăng cường, môi trường có hàm lượng oxy thấp, v.v.) .

9. Cơ bản về cơ học

Cơ học là một nhánh của vật lý nghiên cứu chuyển động cơ học của các cơ thể vật chất. Dưới chuyển động cơ học hiểu được sự thay đổi vị trí của cơ thể hoặc các bộ phận của nó trong không gian theo thời gian.

Đối với các bác sĩ, phần này được quan tâm vì những lý do sau:

1) hiểu cơ học chuyển động của toàn bộ cơ thể cho mục đích thể thao và y học vũ trụ, cơ học của hệ thống cơ xương người - cho mục đích giải phẫu và sinh lý học;

2) kiến thức về các đặc tính cơ học của các mô và chất lỏng sinh học;

3) hiểu cơ sở vật lý của một số kỹ thuật phòng thí nghiệm được sử dụng trong thực hành nghiên cứu y sinh, chẳng hạn như ly tâm.

Cơ học chuyển động quay của một vật thể hoàn toàn cứng

Vật thể hoàn toàn cứng là vật có khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ là không đổi. Khi di chuyển, kích thước và hình dạng của vật thể cứng tuyệt đối không thay đổi. Tốc độ quay của vật được đặc trưng bởi vận tốc góc bằng đạo hàm bậc nhất của góc quay của vectơ bán kính theo thời gian:

ω = dt / da

Vận tốc góc là một vectơ hướng dọc theo trục quay và liên quan đến hướng quay. Vectơ vận tốc góc, không giống như vectơ vận tốc và lực, là trượt. Do đó, xác định vectơ w xác định vị trí của trục quay, hướng quay và môđun của vận tốc góc. Tốc độ thay đổi của vận tốc góc được đặc trưng bởi gia tốc góc bằng đạo hàm bậc nhất của vận tốc góc theo thời gian:

Từ đó có thể thấy rằng vectơ gia tốc góc trùng hướng với một độ thay đổi cơ bản, đủ nhỏ trong vectơ vận tốc góc dw: với chuyển động quay có gia tốc, gia tốc góc có hướng cùng chiều với vận tốc góc, với chuyển động quay chậm dần, nó đối diện với nó. Dưới đây là công thức tính động học của chuyển động quay của một vật rắn quanh một trục cố định:

1) phương trình của chuyển động quay đều:

một = wt + một₀

nơi một₀ - giá trị ban đầu của góc;

2) sự phụ thuộc của vận tốc góc vào thời gian trong chuyển động quay đều:

w = et + W₀,

ở đâu₀ - vận tốc góc ban đầu;

3) phương trình của chuyển động quay đều:

10. Các khái niệm cơ bản về cơ học

Khoảnh khắc của quyền lực. Mômen của lực đối với trục quay là tích vectơ của vectơ bán kính và lực:

M_i = r_i ×F_i,

r ở đâu_i và F_i - vectơ.

Lực quán tính. Khối lượng là số đo quán tính của vật thể trong chuyển động tịnh tiến. Quán tính của các vật thể trong quá trình chuyển động quay không chỉ phụ thuộc vào khối lượng mà còn phụ thuộc vào sự phân bố của nó trong không gian so với trục.

Mômen quán tính của vật đối với trục là tổng mômen quán tính của các điểm vật chất tạo nên vật:

Mômen quán tính của vật rắn thường được xác định bằng tích phân:

Mômen động lượng của vật đối với trục bằng tổng mômen động lượng của các điểm tạo nên vật này:

Động năng của vật quay. Khi một vật quay, động năng của nó là

từ động năng của các điểm riêng lẻ của nó. Đối với một cơ thể cứng nhắc:

Chúng ta hãy cân bằng công cơ bản của tất cả các ngoại lực trong quá trình quay như vậy với sự thay đổi cơ bản của động năng:

Mda=Jwdw,

từ đâu

chúng ta giảm đẳng thức này đi ω:

từ đâu

Định luật bảo toàn momen động lượng. Nếu tổng động lượng của tất cả các ngoại lực tác dụng lên một vật bằng không thì momen động lượng của vật này không đổi. Luật này không chỉ có hiệu lực đối với một cơ quan tuyệt đối cứng nhắc. Vậy đối với hệ gồm N vật quay quanh một trục chung, định luật bảo toàn momen động lượng có thể viết dưới dạng:

11. Khớp và đòn bẩy trong hệ thống cơ xương của con người. Ergometry

Các bộ phận chuyển động của cơ chế thường được nối với nhau bằng các bộ phận. Kết nối di động của một số liên kết tạo thành một kết nối động học. Cơ thể con người là một ví dụ về kết nối động học. Hệ thống cơ xương của một người, bao gồm các xương khớp nối của bộ xương và cơ bắp, đại diện cho, theo quan điểm của vật lý, một bộ đòn bẩy được giữ bởi một người ở trạng thái cân bằng. Trong giải phẫu, có những đòn bẩy sức mạnh, trong đó sức mạnh tăng lên, nhưng mất đi chuyển động, và những đòn bẩy tốc độ, trong đó, mất đi sức mạnh, chúng có được tốc độ di chuyển. Một ví dụ điển hình của cần tốc độ là hàm dưới. Lực tác động được thực hiện bởi cơ nhai. Lực đối lập - lực cản của thức ăn bị nghiền nát - tác động lên răng. Vai chịu lực tác dụng ngắn hơn nhiều so với vai phản lực nên cơ nhai ngắn và khỏe. Khi bạn cần gặm một thứ gì đó bằng răng, lực cản của vai sẽ giảm đi.

Nếu chúng ta coi bộ xương như một tập hợp các liên kết riêng biệt kết nối thành một cơ thể, thì hóa ra tất cả các liên kết này, với một giá đỡ bình thường, tạo thành một hệ thống cân bằng cực kỳ không ổn định. Vì vậy, sự hỗ trợ của cơ thể được thể hiện bằng các mặt cầu của khớp háng. Trọng tâm của cơ thể nằm phía trên giá đỡ tạo ra sự cân bằng không ổn định với giá đỡ bóng. Điều tương tự cũng áp dụng cho khớp gối và khớp mắt cá chân. Tất cả các liên kết này đều ở trạng thái cân bằng không bền.

Trọng tâm của cơ thể người ở tư thế bình thường nằm ngay trên cùng một phương thẳng đứng với trọng tâm của các khớp hông, đầu gối và mắt cá chân của chân, cách đáy xương cùng 2-2,5 cm và cao hơn 4-5 cm. trục hông. Vì vậy, đây là trạng thái không ổn định nhất của các liên kết chồng chất của khung xương. Và nếu toàn bộ hệ thống được giữ cân bằng, đó chỉ là do sự căng thẳng liên tục của các cơ hỗ trợ.

Công cơ học mà một người có thể làm được trong ngày phụ thuộc vào nhiều yếu tố, vì vậy rất khó để chỉ ra giá trị giới hạn nào. Điều này cũng áp dụng cho quyền lực. Vì vậy, với những nỗ lực ngắn hạn, một người có thể phát triển một sức mạnh theo bậc của vài kilowatt. Nếu một vận động viên nặng 70 kg nhảy từ một nơi sao cho khối tâm của anh ta tăng 1 m so với vị trí bình thường, và giai đoạn đẩy kéo dài 0,2 s, thì anh ta sẽ phát ra một công suất khoảng 3,5 kW. Khi đi bộ, một người hoạt động, vì năng lượng được sử dụng vào việc nâng cao định kỳ các chi, chủ yếu là chân.

Công việc sẽ về XNUMX nếu không có chuyển động. Do đó, khi tải trọng nằm trên giá đỡ hoặc giá đỡ, hoặc được treo trên cột, không có tác dụng nào được thực hiện bởi trọng lực. Tuy nhiên, nếu bạn giữ một quả tạ hoặc quả tạ bất động trên cánh tay dang rộng, thì sẽ có hiện tượng mỏi các cơ ở cánh tay và vai. Tương tự như vậy, các cơ của lưng và vùng thắt lưng bị mỏi nếu một người ngồi có tải trọng đè lên lưng.

12. Rung động cơ học

Các chuyển động lặp đi lặp lại (hoặc thay đổi trạng thái) được gọi là dao động (dòng điện xoay chiều, hiện tượng con lắc, công của tim, v.v.). Phân biệt:

1) dao động tự do, hoặc dao động tự nhiên - những dao động xảy ra trong trường hợp không có các tác động bên ngoài thay đổi lên hệ dao động và phát sinh do bất kỳ độ lệch ban đầu nào của hệ này so với trạng thái cân bằng ổn định của nó;

2) dao động cưỡng bức - dao động trong đó hệ dao động tiếp xúc với ngoại lực thay đổi theo chu kỳ;

3) Dao động điều hòa là dao động mà độ dời biến thiên theo quy luật sin hoặc côsin phụ thuộc vào thời gian. Tốc độ và gia tốc của một điểm dọc theo trục X lần lượt bằng:

bạn ở đâu₀= Aw - biên độ vận tốc;

a₀ =Ồ² =u₀w là biên độ gia tốc;

4) Dao động tắt dần - dao động có giá trị biên độ dao động giảm dần theo thời gian, do hệ dao động mất dần năng lượng để thắng lực cản.

Chu kỳ của dao động tắt dần phụ thuộc vào hệ số ma sát và được xác định theo công thức:

Với rất ít ma sát (β² << ω₀²) chu kỳ của dao động tắt dần gần với chu kỳ của dao động tự do không dập tắt

Trong thực tế, mức độ tắt dần thường được đặc trưng bởi độ giảm dao động logarit s:

trong đó Nl là số điểm dao động mà biên độ dao động giảm đi l lần. Hệ số tắt dần và độ giảm chấn logarit liên quan với nhau bằng một mối quan hệ khá đơn giản:

l = bT;

5) Dao động cưỡng bức - dao động xảy ra trong hệ có sự tham gia của ngoại lực. Phương trình chuyển động của dao động cưỡng bức có dạng:

trong đó F là động lực.

Động lực thay đổi theo định luật điều hòa F = F₀ coswt.

13. Nước cơ học

Sóng cơ học là sự nhiễu loạn lan truyền trong không gian và mang theo năng lượng. Có hai loại sóng cơ học: sóng đàn hồi và sóng trên bề mặt chất lỏng.

Sóng đàn hồi phát sinh do các liên kết tồn tại giữa các hạt của môi trường: chuyển động của một hạt từ vị trí cân bằng dẫn đến chuyển động của các hạt lân cận.

Sóng ngang là sóng có phương và phương truyền vuông góc với phương dao động của các chất điểm trên môi trường.

Sóng dọc là sóng có phương và phương truyền trùng với phương dao động của các chất điểm trên môi trường.

Mặt sóng của sóng điều hòa là một mặt liên kết đơn lẻ trong môi trường, có dạng hình học hoặc cùng pha (trong một pha) một chuỗi các điểm dao động của môi trường có sóng truyền điều hòa.

Mặt sóng là mặt sóng xa nhất tại thời điểm hiện tại, là nơi có sóng đến thời điểm này.

Sóng phẳng là sóng có mặt trước là mặt phẳng vuông góc với phương truyền sóng.

Sóng cầu - sóng có mặt trước là mặt cầu có bán kính trùng với hướng truyền sóng.

Nguyên lý Huygens. Mỗi điểm của môi trường, nơi mà nhiễu động đã đạt tới, bản thân nó sẽ trở thành một nguồn của sóng hình cầu thứ cấp. Vận tốc truyền sóng (pha) - vận tốc truyền của bề mặt có pha bằng nhau đối với sóng điều hòa.

Tốc độ sóng bằng tích của tần số dao động trên sóng và bước sóng:

n = lυ.

Sóng dừng là trạng thái của môi trường mà vị trí của cực đại và cực tiểu của chuyển động của các chất điểm dao động không thay đổi theo thời gian.

Sóng đàn hồi - nhiễu động đàn hồi lan truyền trong môi trường rắn, lỏng và khí (ví dụ, sóng phát sinh trong vỏ trái đất trong trận động đất, sóng âm và sóng siêu âm ở thể khí, lỏng và rắn).

Sóng xung kích là một ví dụ phổ biến của sóng cơ học. Sóng âm - chuyển động dao động của các hạt trong môi trường đàn hồi, lan truyền dưới dạng sóng đàn hồi (biến dạng nén, biến dạng, được sóng truyền từ điểm này sang điểm khác của môi trường) trong môi trường khí, lỏng và rắn. Sóng âm tác động lên cơ quan thính giác của con người có khả năng gây ra cảm giác âm thanh nếu tần số dao động tương ứng với chúng nằm trong khoảng 16 - 2 h 104 Hz (âm thanh nghe được). Sóng đàn hồi có tần số nhỏ hơn 16 Hz gọi là hạ âm, sóng đàn hồi có tần số lớn hơn 16 Hz gọi là siêu âm. Vận tốc âm thanh là vận tốc pha của sóng âm trong môi trường đàn hồi. Tốc độ của âm thanh là khác nhau trong các môi trường khác nhau. Tốc độ của âm thanh trong không khí là 330-340 m / s (tùy thuộc vào trạng thái của không khí).

Độ to của âm phụ thuộc vào năng lượng của dao động trong nguồn và trong sóng, do đó phụ thuộc vào biên độ của dao động. Cao độ âm thanh - chất lượng của âm thanh, được xác định bởi một người chủ quan bằng tai và chủ yếu phụ thuộc vào tần số của âm thanh.

14. Hiệu ứng Doppler

Hiệu ứng Doppler là sự thay đổi tần số của sóng được máy thu ghi lại, xảy ra do sự chuyển động của nguồn phát sóng này và máy thu. Ví dụ, khi một đoàn tàu đang di chuyển nhanh đến gần một người quan sát đang đứng yên, âm của tín hiệu âm thanh của người sau cao hơn và khi đoàn tàu đang chạy đi, nó thấp hơn âm của tín hiệu do chính đoàn tàu đó phát ra khi nó đang chạy. đứng ở nhà ga.

Chúng ta hãy tưởng tượng rằng người quan sát đang tiến đến với tốc độ v tới một nguồn sóng không chuyển động đối với môi trường. Đồng thời, nó gặp nhiều sóng hơn trong cùng một khoảng thời gian so với trường hợp không chuyển động. Điều này có nghĩa là tần số cảm nhận vy lớn hơn tần số của sóng do nguồn phát ra. Nhưng nếu bước sóng, tần số và tốc độ truyền sóng có quan hệ với nhau bằng:

Hiệu ứng Doppler có thể được sử dụng để xác định tốc độ của một vật thể trong môi trường. Đối với y học, điều này có tầm quan trọng đặc biệt. Ví dụ, hãy xem xét trường hợp này. Máy phát siêu âm được kết hợp với máy thu dưới dạng một số hệ thống kỹ thuật.

Hệ thống kỹ thuật là bất động so với môi trường.

Trong môi trường có tốc độ u₀ một đối tượng (cơ thể) đang chuyển động. Máy phát phát ra sóng siêu âm với tần số v₁. Vật thể chuyển động cảm nhận tần số v₁, có thể được tìm thấy bằng công thức:

trong đó v là tốc độ lan truyền của sóng cơ (siêu âm).

Trong các ứng dụng y tế, tốc độ của siêu âm lớn hơn nhiều so với tốc độ của vật thể

(u> u₀). Đối với những trường hợp này, chúng tôi có:

Hiệu ứng Doppler được sử dụng để xác định tốc độ của dòng máu, tốc độ di chuyển của van và thành tim (siêu âm tim Doppler) và các cơ quan khác; dòng năng lượng sóng. Quá trình sóng gắn liền với sự truyền năng lượng. Một đặc tính định lượng của năng lượng là dòng năng lượng.

Thông lượng năng lượng sóng bằng tỷ số giữa năng lượng do sóng truyền qua một bề mặt nhất định với thời gian năng lượng này được truyền:

Đơn vị của thông lượng năng lượng sóng là oát (W).

Thông lượng năng lượng sóng liên quan đến khu vực hướng vuông góc với hướng truyền sóng được gọi là mật độ thông lượng năng lượng sóng, hoặc cường độ sóng.

15. Âm học

Âm học là một lĩnh vực vật lý nghiên cứu dao động đàn hồi và sóng từ tần số thấp nhất đến cao nhất (1012-1013 Hz). Âm học hiện đại bao gồm một loạt các vấn đề, có một số phần trong đó: âm học vật lý, nghiên cứu các tính năng của sự lan truyền của sóng đàn hồi trong các phương tiện khác nhau, âm học sinh lý, nghiên cứu cấu trúc của quá trình thu nhận âm thanh và hình thành âm thanh. các cơ quan ở người và động vật, v.v.

Âm học được hiểu là học thuyết về âm thanh, tức là dao động đàn hồi và sóng trong chất khí, chất lỏng và chất rắn, được tai người cảm nhận (tần số từ 16 đến 20 Hz).

Thính giác là một đối tượng của cảm giác thính giác, do đó nó được đánh giá bởi một người một cách chủ quan. Cảm nhận âm sắc, một người phân biệt chúng theo chiều cao.

Cao độ là một đặc điểm chủ quan, chủ yếu được xác định bởi tần số của giai điệu cơ bản. Ở một mức độ nhỏ hơn nhiều, cao độ phụ thuộc vào mức độ phức tạp của âm sắc và cường độ của nó: âm thanh có cường độ lớn hơn được coi là âm thanh của âm sắc thấp hơn.

Âm sắc của âm thanh hầu như chỉ được xác định bởi thành phần quang phổ của nó. Các phổ âm thanh khác nhau tương ứng với các âm sắc khác nhau, mặc dù âm cơ bản và do đó cao độ là như nhau.

Độ to đặc trưng cho mức độ cảm nhận của thính giác. Mặc dù mang tính chủ quan, nhưng độ ồn có thể được định lượng bằng cách so sánh cảm giác thính giác từ hai nguồn. Việc tạo ra thang đo mức độ ồn dựa trên định luật tâm sinh lý của Weber-Fechner. Theo định luật này, nếu kích thích tăng theo cấp số nhân (tức là theo cùng một số lần), thì cảm giác về kích thích này sẽ tăng theo cấp số cộng (tức là theo cùng một lượng). Đối với âm thanh, điều này có nghĩa là nếu cường độ của âm thanh nhận một loạt giá trị liên tiếp, ví dụ: a10, a210, a310 (a là một hệ số nhất định, a > I), v.v., thì cảm giác âm lượng tương ứng với chúng bằng E0, 2E0, 3E0, v.v. e. Về mặt toán học, điều này có nghĩa là độ to của âm tỷ lệ thuận với logarit của cường độ âm. Nếu có hai âm kích thích với cường độ I và I₀, và tôi₀ - ngưỡng nghe, sau đó dựa trên định luật Weber-Fechner, âm lượng liên quan đến nó có liên quan đến cường độ như sau:

trong đó k là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào tần số và cường độ. Phương pháp đo độ nhạy của âm thanh được gọi là đo thính lực. Với phép đo thính lực trên một thiết bị đặc biệt (máy đo thính lực), ngưỡng của cảm giác nghe ở các tần số khác nhau được xác định; đường cong kết quả được gọi là thính lực đồ. So sánh thính lực đồ của người bệnh với đường cong ngưỡng nghe bình thường giúp chẩn đoán bệnh của các cơ quan thính giác.

16. Cơ sở vật lý của các phương pháp nghiên cứu âm thanh trong phòng khám

Âm thanh, giống như ánh sáng, là một nguồn thông tin và đây là ý nghĩa chính của nó. Âm thanh của thiên nhiên, tiếng nói của những người xung quanh, tiếng ồn của máy móc đang hoạt động cho chúng ta biết rất nhiều điều. Để hình dung ý nghĩa của âm thanh đối với một người, chỉ cần tạm thời tước đi khả năng cảm nhận âm thanh của bản thân - bịt tai lại là đủ. Đương nhiên, âm thanh cũng có thể là một nguồn thông tin về trạng thái của các cơ quan nội tạng của con người.

Một phương pháp âm thanh phổ biến để chẩn đoán bệnh là nghe tim thai (nghe). Đối với au-scultation, một ống nghe hoặc ống nghe điện thoại được sử dụng. Ống nghe bao gồm một viên nang rỗng có màng truyền âm thanh áp vào cơ thể bệnh nhân, các ống cao su đi từ đó đến tai bác sĩ. Trong khoang rỗng, sự cộng hưởng của cột không khí xảy ra, do đó âm thanh được khuếch đại và cải thiện khả năng nghe tim. Trong quá trình nghe tim mạch phổi, người ta nghe thấy âm thanh hơi thở, nhiều tiếng thở khò khè, đặc trưng của bệnh. Bằng cách thay đổi tiếng tim và sự xuất hiện của tiếng ồn, người ta có thể phán đoán tình trạng hoạt động của tim. Sử dụng nghe tim thai, bạn có thể thiết lập sự hiện diện của nhu động dạ dày và ruột, lắng nghe nhịp tim của thai nhi.

Để một số nhà nghiên cứu lắng nghe đồng thời bệnh nhân vì mục đích giáo dục hoặc trong khi tham vấn, một hệ thống được sử dụng bao gồm micrô, bộ khuếch đại và loa hoặc một số điện thoại.

Để chẩn đoán tình trạng hoạt động của tim, một phương pháp tương tự như nghe tim thai và được gọi là siêu âm tim (FCG) được sử dụng. Phương pháp này bao gồm ghi lại đồ họa các âm thanh và tiếng thổi của tim và giải thích chẩn đoán của chúng. Một máy ghi âm tim được ghi lại bằng máy ghi âm, bao gồm một micrô, một bộ khuếch đại, một hệ thống bộ lọc tần số và một thiết bị ghi âm.

Cơ bản khác với hai phương pháp âm thanh đã nêu ở trên là bộ gõ. Với phương pháp này, âm thanh của các bộ phận riêng lẻ của cơ thể sẽ được nghe thấy khi chúng được gõ vào. Về mặt sơ đồ, cơ thể con người có thể được biểu diễn như một sự kết hợp của thể tích chứa đầy khí (phổi), thể lỏng (nội tạng) và thể tích rắn (xương). Khi va chạm vào bề mặt của cơ thể, dao động xảy ra, tần số dao động có biên độ rộng. Từ phạm vi này, một số dao động sẽ chết đi khá nhanh, trong khi những dao động khác, trùng với dao động tự nhiên của khoảng trống, sẽ mạnh lên và do cộng hưởng, sẽ có thể nghe được. Một bác sĩ có kinh nghiệm xác định trạng thái và vị trí (chụp cắt lớp) của các cơ quan nội tạng bằng giai điệu của âm thanh bộ gõ.

17. Vật lý của thính giác

Hệ thống thính giác kết nối máy thu trực tiếp sóng âm thanh với não.

Sử dụng các khái niệm về điều khiển học, chúng ta có thể nói rằng hệ thống thính giác nhận, xử lý và truyền thông tin. Từ toàn bộ hệ thống thính giác, để xem xét tính vật lý của thính giác, tai ngoài, tai giữa và tai trong được phân biệt.

Tai ngoài bao gồm vành tai và ống tai ngoài. Các auricle ở người không đóng một vai trò quan trọng trong thính giác. Nó giúp xác định nội địa hóa của nguồn âm thanh tại vị trí của nó - âm thanh từ nguồn đi vào cực quang. Tùy thuộc vào vị trí của nguồn trong mặt phẳng thẳng đứng, sóng âm thanh sẽ nhiễu xạ khác nhau trên vành tai do hình dạng cụ thể của nó. Điều này cũng dẫn đến sự thay đổi khác trong thành phần quang phổ của sóng âm đi vào ống tai. Một người đã học cách liên kết sự thay đổi trong quang phổ của sóng âm thanh với hướng của nguồn âm thanh.

Các phương khác nhau đối với nguồn âm trong mặt phẳng nằm ngang sẽ tương ứng với độ lệch pha. Người ta tin rằng một người có thính giác bình thường có thể xác định hướng đến nguồn âm thanh với độ chính xác là 3 °, điều này tương ứng với độ lệch pha - 6 °. Do đó, có thể giả định rằng một người có thể phân biệt sự thay đổi độ lệch pha của sóng âm thanh đi vào tai anh ta với độ chính xác là 6 °.

Ngoài sự lệch pha, hiệu ứng hai tai được tạo điều kiện bởi sự khác biệt về cường độ âm thanh ở các tai khác nhau, cũng như "bóng âm thanh" từ đầu đến một tai.

Chiều dài của ống tai người xấp xỉ 2,3 cm; do đó, cộng hưởng âm xảy ra ở tần số:

Các bộ phận thiết yếu nhất của tai giữa là màng nhĩ và các ống thính giác: xương đòn, xương đe và cơ khuấy với các cơ, gân và dây chằng tương ứng.

Hệ thống xương ở một đầu được kết nối với màng nhĩ bằng một cái búa, ở đầu kia - bằng một cái kiềng có cửa sổ hình bầu dục của tai trong. Áp suất âm thanh tác động lên màng nhĩ gây ra lực F₁ = P₁ S₁ (P₁ - áp suất âm thanh, S₁ - Quảng trường).

Hệ thống xương con hoạt động giống như một đòn bẩy, giúp tăng sức mạnh từ tai trong ở người lên 1,3 lần. Một chức năng khác của tai giữa là làm suy yếu quá trình truyền rung động trong trường hợp âm thanh có cường độ lớn.

Ốc tai của con người là một cấu trúc xương dài khoảng 3,5 mm và có hình dạng xoắn ốc hình viên nang với 2-3/4 vòng xoắn. Ba kênh chạy dọc theo ốc tai. Một trong số chúng, bắt đầu từ cửa sổ hình bầu dục, được gọi là thang tiền đình. Một kênh khác đến từ cửa sổ tròn, nó được gọi là cầu thang nhĩ. Scala tiền đình và màng nhĩ được kết nối trong vùng vòm của ốc tai thông qua một lỗ nhỏ - helicotrema. Giữa kênh ốc tai và màng nhĩ, màng chính (cơ bản) chạy dọc theo ốc tai. Trên đó là cơ quan Corti, chứa các tế bào thụ cảm (lông), dây thần kinh thính giác đi từ ốc tai.

18. Siêu âm và ứng dụng của nó trong y học

Siêu âm là một rung động cơ học tần số cao của các phần tử của môi trường rắn, lỏng hoặc khí, tai người không nghe được. Tần số dao động siêu âm trên 20 mỗi giây, tức là trên ngưỡng nghe.

Đối với mục đích điều trị, siêu âm được sử dụng với tần số 800 đến 000 dao động mỗi giây. Thiết bị được gọi là đầu dò siêu âm được sử dụng để tạo ra sóng siêu âm.

Các bộ phát cơ điện được sử dụng rộng rãi nhất. Việc sử dụng siêu âm trong y học có liên quan đến đặc thù của sự phân bố và tính chất đặc trưng của nó. Theo bản chất vật lý, siêu âm, giống như âm thanh, là sóng cơ học (đàn hồi). Tuy nhiên, bước sóng của sóng siêu âm nhỏ hơn nhiều so với bước sóng của sóng âm thanh. Các trở kháng âm thanh khác nhau càng lớn thì sự phản xạ và khúc xạ của siêu âm ở ranh giới của các môi trường khác nhau càng mạnh. Sự phản xạ của sóng siêu âm phụ thuộc vào góc tới trên khu vực bị ảnh hưởng - góc tới càng lớn thì hệ số phản xạ càng lớn.

Trong cơ thể, siêu âm có tần số 800-1000 kHz lan truyền đến độ sâu 8-10 cm và ở tần số 2500-3000 Hz - 1,0-3,0 cm. mật độ, sự hấp thụ thấp hơn.

Ba yếu tố tác động lên cơ thể con người trong quá trình siêu âm trị liệu:

1) cơ học - vi mô rung động của tế bào và mô;

2) nhiệt - sự gia tăng nhiệt độ của các mô và tính thấm của màng tế bào;

3) vật lý và hóa học - kích thích quá trình chuyển hóa và tái tạo mô.

Tác dụng sinh học của siêu âm phụ thuộc vào liều lượng của nó, có thể gây kích thích, gây chán nản hoặc thậm chí phá hủy các mô. Hiệu quả điều trị và dự phòng thích hợp nhất là liều lượng siêu âm nhỏ (lên đến 1,2 W / cm2), đặc biệt là ở chế độ xung. Chúng có thể cung cấp tác dụng giảm đau, sát trùng (kháng khuẩn), giãn mạch, giải quyết, chống viêm, giải mẫn cảm (chống dị ứng).

Trong thực hành vật lý trị liệu, chủ yếu sử dụng các thiết bị nội địa thuộc 1 dòng: UZT-2, UZT-3, UZT-XNUMX.

Siêu âm không được áp dụng cho vùng não, đốt sống cổ, xương nhô cao, vùng xương đang phát triển, các mô bị rối loạn tuần hoàn nặng, vùng bụng khi mang thai, vùng bìu. Thận trọng, siêu âm được sử dụng trên vùng của tim, các cơ quan nội tiết.

Phân biệt giữa siêu âm liên tục và siêu âm xung. Siêu âm liên tục được gọi là dòng sóng siêu âm liên tục. Loại bức xạ này được sử dụng chủ yếu để ảnh hưởng đến các mô mềm và khớp. Siêu âm xung là một bức xạ không liên tục, tức là siêu âm được gửi theo các xung riêng biệt trong khoảng thời gian đều đặn.

19. Thủy động lực học

Thủy động lực học là một nhánh của vật lý học nghiên cứu các vấn đề về chuyển động của chất lỏng không nén được và sự tương tác của chúng với các vật rắn xung quanh, lý thuyết về sự biến dạng và tính lưu động của một chất.

Tập hợp các phương pháp đo độ nhớt được gọi là đo độ nhớt và các dụng cụ được sử dụng cho các mục đích đó được gọi là máy đo độ nhớt. Phương pháp đo độ nhớt phổ biến nhất - mao quản - là đo thời gian chảy qua mao quản của chất lỏng có khối lượng đã biết dưới tác dụng của trọng lực ở một áp suất giảm nhất định. Máy đo độ nhớt mao quản được sử dụng để xác định độ nhớt của máu.

Máy đo độ nhớt quay cũng được sử dụng, trong đó chất lỏng nằm trong khe hở giữa hai vật thể đồng trục, chẳng hạn như hình trụ. Một trong các xi lanh (rôto) quay, trong khi cái kia không hoạt động. Độ nhớt được đo bằng vận tốc góc của rôto, vận tốc này tạo ra một mômen lực nhất định lên xi lanh đứng yên, hoặc bằng mômen lực tác dụng lên xi lanh đứng yên, hoặc bằng mômen lực tác dụng lên xi lanh đứng yên, tại một thời điểm nhất định. vận tốc góc quay của roto. Với sự trợ giúp của nhớt kế quay, độ nhớt của chất lỏng được xác định - dầu bôi trơn, silicat và kim loại nóng chảy, vecni và chất kết dính có độ nhớt cao, dung dịch đất sét.

Hiện tại, phòng khám sử dụng máy đo độ nhớt Hess hai đầu mao mạch để xác định độ nhớt của máu. Trong máy đo độ nhớt Hess, thể tích máu luôn bằng nhau, và thể tích nước được đo bằng vạch chia trên ống, do đó trực tiếp thu được giá trị độ nhớt tương đối của máu. Độ nhớt của máu người bình thường là 0,4-0,5 Pas, với bệnh lý thì dao động từ 0,17-2,23 Pas, ảnh hưởng đến tốc độ lắng hồng cầu (ESR). Máu tĩnh mạch có độ nhớt cao hơn một chút so với máu động mạch.

Laminar và dòng chảy hỗn loạn. Số Reynolds. Dòng chất lỏng có thể phân lớp hoặc nhiều lớp. Sự gia tăng tốc độ dòng chảy của chất lỏng nhớt do áp suất không đồng nhất trên mặt cắt ngang của đường ống tạo ra xoáy và chuyển động trở thành xoáy hoặc hỗn loạn.

Trong dòng chảy hỗn loạn, tốc độ của các hạt ở mỗi nơi thay đổi một cách ngẫu nhiên, chuyển động không ổn định.

Độ nhớt động học đầy đủ hơn độ nhớt động học, có tính đến ảnh hưởng của ma sát bên trong đến bản chất của dòng chảy của chất lỏng hoặc chất khí. Do đó, độ nhớt của nước lớn hơn không khí khoảng 100 lần (ở 0 ° C), nhưng độ nhớt động học của nước nhỏ hơn không khí 10 lần, và do đó độ nhớt có ảnh hưởng mạnh hơn đến bản chất của luồng không khí hơn nước. Bản chất của dòng chảy của chất lỏng hoặc chất khí phụ thuộc vào kích thước của đường ống.

Dòng chảy của máu trong các động mạch thường là nhiều tầng, với sự hỗn loạn nhẹ xảy ra gần các van. Trong bệnh lý, khi độ nhớt nhỏ hơn bình thường, số Reynolds có thể cao hơn giá trị tới hạn, và chuyển động sẽ trở nên hỗn loạn.

20. Tính chất cơ học của chất rắn và mô sinh học

Một tính năng đặc trưng của vật rắn là khả năng giữ nguyên hình dạng của nó. Chất rắn có thể được chia thành tinh thể và vô định hình.

Một đặc điểm khác biệt của trạng thái kết tinh là tính dị hướng - sự phụ thuộc của các tính chất vật lý (cơ, nhiệt, điện, quang) vào hướng. Lý do cho sự bất đẳng hướng của các tinh thể nằm ở sự sắp xếp có trật tự của các nguyên tử hoặc phân tử mà chúng được tạo ra, điều này được thể hiện ở mặt bên ngoài chính xác của các tinh thể đơn lẻ. Tuy nhiên, theo quy luật, các thể kết tinh được tìm thấy ở dạng đa tinh thể - một tập hợp các tập hợp các tinh thể nhỏ (tinh thể) riêng lẻ mọc xen kẽ, định hướng ngẫu nhiên. Tùy thuộc vào bản chất của các hạt trong các nút và bản chất của các lực tương tác, 4 loại mạng tinh thể được phân biệt: ion, nguyên tử, kim loại và phân tử. Các ion kim loại dương nằm ở tất cả các nút của mạng tinh thể kim loại. Các electron di chuyển ngẫu nhiên giữa chúng.

Đặc điểm chính của cấu trúc bên trong của các cơ thể ở trạng thái vô định hình là sự lặp lại nghiêm ngặt trong sự sắp xếp của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử theo mọi hướng dọc theo toàn bộ cơ thể. Các thể vô định hình trong cùng điều kiện có tinh thể lớn hơn, thể tích riêng, entropi và nội năng. Trạng thái vô định hình là đặc trưng của các chất có bản chất rất khác nhau. Ở áp suất thấp và nhiệt độ cao, các chất ở trạng thái này rất di động: chất có khối lượng phân tử thấp là chất lỏng, chất có khối lượng phân tử cao ở trạng thái đàn hồi cao. Khi nhiệt độ giảm và áp suất tăng, độ linh động của các chất vô định hình giảm, và chúng đều trở thành chất rắn.

Polyme là những chất mà phân tử của chúng là những chuỗi dài bao gồm một số lượng lớn các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử được nối với nhau bằng liên kết hóa học. Tính đặc thù của cấu trúc hóa học của polyme cũng quyết định tính chất vật lý đặc biệt của chúng. Vật liệu polymer bao gồm hầu hết tất cả các vật liệu sống và thực vật, chẳng hạn như len, da, sừng, tóc, lụa, bông, cao su tự nhiên và các loại khác, cũng như tất cả các loại vật liệu tổng hợp - cao su tổng hợp, nhựa, sợi, v.v.

Y học rất được quan tâm là chất kết dính mô (ví dụ, alkyl-a-cyanoacrylate, p-butyl-a-zinocrylate), nhanh chóng trùng hợp thành màng, được sử dụng để đóng vết thương mà không cần khâu.

Tinh thể lỏng là những chất vừa có tính chất của chất lỏng vừa có tính chất của tinh thể. Theo tính chất cơ học của chúng, các chất này tương tự như chất lỏng - chúng chảy. Theo bản chất của trật tự phân tử, tinh thể lỏng nectic và smectic được phân biệt. Trong tinh thể lỏng nematic, các phân tử được định hướng song song, nhưng tâm của chúng được định vị ngẫu nhiên. Tinh thể Smectic bao gồm các lớp song song trong đó các phân tử được sắp xếp theo thứ tự. Một lớp đặc biệt được tạo thành từ các tinh thể loại cholesteric (cấu trúc của chúng là đặc trưng của các hợp chất có chứa cholesterol).

21. Tính chất cơ học của các mô sinh học

Dưới tính chất cơ học của các mô sinh học hiểu hai giống của chúng. Một là liên quan đến các quá trình di chuyển sinh học: co cơ của động vật, tăng trưởng tế bào, chuyển động của nhiễm sắc thể trong tế bào trong quá trình phân chia, ... Các quá trình này là do các quá trình hóa học và được cung cấp năng lượng bởi ATP, bản chất của chúng được coi là nhiên của hóa sinh. Thông thường, nhóm này được gọi là đặc tính cơ học hoạt động của hệ thống sinh học.

Xương. Xương là nguyên liệu chính của hệ cơ xương. Hai phần ba khối lượng của mô xương nhỏ gọn (0,5 thể tích) được tạo thành từ chất vô cơ, chất khoáng của xương là hydroxylantite 3 Ca3(PO) x Ca(OH)2. Chất này được thể hiện dưới dạng các tinh thể cực nhỏ.

Mật độ của mô xương là 2400 kg / m3, các đặc tính cơ học của nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tuổi tác, điều kiện phát triển cá thể của sinh vật và tất nhiên, cơ địa của sinh vật. Cấu trúc của xương mang lại cho nó các đặc tính cơ học cần thiết: độ cứng, độ đàn hồi và sức mạnh.

Da thú. Nó bao gồm các sợi collagen và elastin và mô chính - ma trận. Collagen chiếm khoảng 75% trọng lượng khô và elastin khoảng 4%. Elastin co giãn rất mạnh (lên đến 200-300%), giống như cao su. Collagen có thể kéo dài tới 10%, tương ứng với sợi nylon.

Do đó, da là một vật liệu đàn hồi có tính đàn hồi cao, nó có thể kéo dãn và kéo dài tốt.

Cơ bắp. Cơ được tạo thành từ các mô liên kết được tạo thành từ các sợi collagen và elastin. Do đó, cơ tính của cơ tương tự như cơ tính của polyme. Hoạt động cơ học của cơ xương như sau: khi cơ nhanh chóng bị kéo căng một lượng nhất định, độ căng tăng mạnh và sau đó giảm xuống. Với sự biến dạng lớn hơn, sự gia tăng khoảng cách giữa các nguyên tử trong các phân tử xảy ra.

Mô mạch máu (mô mạch máu). Tính chất cơ học của mạch máu được quyết định chủ yếu bởi tính chất của collagen, elastin và các sợi cơ trơn. Nội dung của các thành phần này của mô mạch máu thay đổi dọc theo quá trình của hệ tuần hoàn: tỷ lệ elastin và collagen trong động mạch cảnh chung là 2: 1 và trong động mạch đùi - 1: 2. Với khoảng cách từ tim, tỷ lệ các sợi cơ trơn tăng lên, trong các tiểu động mạch, chúng đã là thành phần chính của vải mạch.

Trong một nghiên cứu chi tiết về các đặc tính cơ học của mô mạch, người ta phân biệt được cách cắt mẫu ra khỏi mạch (dọc theo hoặc ngang qua mạch). Có thể coi toàn bộ sự biến dạng của bình là do tác dụng của lực ép từ bên trong lên bình đàn hồi. Hai nửa của một bình hình trụ tương tác với nhau dọc theo các mặt cắt của thành bình. Tổng diện tích của mặt cắt tương tác này là 2hl. Nếu trong thành mạch có ứng suất cơ s thì lực tương tác giữa hai nửa mạch bằng:

F = sx2hl.

22. Các vấn đề vật lý về huyết động học

Huyết động học là một lĩnh vực cơ sinh học nghiên cứu sự chuyển động của máu qua hệ thống mạch máu. Cơ sở vật lý của huyết động học là thủy động lực học.

Có một mối quan hệ giữa thể tích máu trong đột quỵ (thể tích máu được đẩy ra bởi tâm thất của tim trong một kỳ tâm thu), lực cản thủy lực của phần ngoại vi của hệ thống tuần hoàn X0 và sự thay đổi áp suất trong động mạch: kể từ khi Máu ở trong một bể chứa đàn hồi, thể tích của nó ở bất kỳ thời điểm nào phụ thuộc vào áp suất p theo tỉ lệ sau:

v=v₀ +kp,

trong đó k - độ đàn hồi, độ đàn hồi của vỉa;

v₀ - thể tích bình khi không có áp suất (p = 0).

Hồ chứa đàn hồi (động mạch) nhận máu từ tim, tốc độ dòng máu thể tích bằng Q.

Máu chảy từ bể chứa đàn hồi với tốc độ dòng chảy theo thể tích Q₀ trong hệ thống ngoại vi (tiểu động mạch, mao mạch). Bạn có thể lập một phương trình khá rõ ràng:

cho thấy vận tốc thể tích của dòng máu từ tim bằng tốc độ tăng thể tích của bể chứa đàn hồi.

sóng xung. Khi cơ tim co lại (tâm thu), máu được tống ra khỏi tim vào động mạch chủ và các động mạch kéo dài từ đó. Nếu thành của các mạch này cứng, thì áp suất phát sinh trong máu ở đầu ra của tim sẽ được truyền ra ngoại vi với tốc độ âm thanh. Huyết áp tâm thu của con người bình thường là khoảng 16 kPa. Trong quá trình thư giãn của tim (tâm trương), các mạch máu căng phồng giảm dần và thế năng do tim truyền cho chúng qua máu được chuyển thành động năng của dòng máu, đồng thời duy trì áp suất tâm trương khoảng 11 kPa. Sóng xung lan truyền với tốc độ 5-10 m/s và thậm chí hơn thế nữa. Độ nhớt của máu và tính chất đàn hồi-nhớt của thành mạch làm giảm biên độ của sóng. Bạn có thể viết phương trình sau cho sóng xung điều hòa:

p ở đâu₀ - biên độ áp suất trong sóng xung;

x - khoảng cách đến một điểm tùy ý từ nguồn rung động (tim);

t - thời gian;

w - tần số tròn của dao động;

c là hằng số xác định độ suy giảm của sóng.

Chiều dài sóng xung có thể được tìm thấy từ công thức:

trong đó E là môđun đàn hồi;

p là khối lượng riêng của chất của bình;

h là chiều dày thành tàu;

d là đường kính của bình.

23. Công việc và sức mạnh của trái tim. Máy tim phổi

Công việc được thực hiện bởi trái tim được sử dụng vào việc vượt qua sức cản và truyền động năng cho máu.

Tính công thực hiện với một lần co bóp của tâm thất trái.

V_у - thể tích đột quỵ của máu ở dạng hình trụ. Chúng ta có thể cho rằng tim cung cấp thể tích này qua động mạch chủ có tiết diện S đến một khoảng I ở áp suất trung bình p. Công việc đã làm bằng:

A1=FI=pSI=pV_y.

Công việc dành cho việc truyền động năng cho khối lượng máu này là:

trong đó p là khối lượng riêng của máu;

υ - vận tốc máu trong động mạch chủ.

Do đó, công việc của tâm thất trái của tim trong quá trình co bóp là:

Vì công của tâm thất phải nhận bằng 0,2 công của trái nên công của toàn bộ quả tim khi co một lần sẽ bằng:

Công thức này có giá trị cho cả trạng thái nghỉ ngơi và trạng thái hoạt động của cơ thể, nhưng những trạng thái này khác nhau về tốc độ dòng máu khác nhau. Cơ sở vật lý của phương pháp hóa học để đo huyết áp. Thông số vật lý - huyết áp - đóng một vai trò quan trọng trong chẩn đoán nhiều bệnh.

Áp suất tâm thu và tâm trương trong bất kỳ động mạch nào cũng có thể được đo trực tiếp bằng kim nối với áp kế. Tuy nhiên, trong y học, phương pháp không đổ máu do N. S. Korotkov đề xuất được sử dụng rộng rãi. Bản chất của phương pháp: một vòng bít được đặt quanh cánh tay giữa vai và khuỷu tay. Khi bơm không khí qua vòi vào vòng bít, cánh tay bị nén lại. Sau đó, không khí được giải phóng qua cùng một ống và áp suất không khí trong vòng bít được đo bằng áp kế. Giải phóng không khí, giảm áp suất trong vòng bít và trong các mô mềm mà nó tiếp xúc. Khi áp suất bằng tâm thu, máu sẽ có thể đi qua động mạch bị ép - một dòng chảy hỗn loạn xảy ra. Các âm thanh và tiếng ồn đặc trưng đi kèm với quá trình này được bác sĩ lắng nghe khi đo áp suất, đặt ống nghe âm thanh trên động mạch bên dưới vòng bít (tức là ở một khoảng cách rất xa so với tim). Bằng cách tiếp tục giảm áp suất trong vòng bít, có thể khôi phục dòng chảy thành lớp của máu, điều này có thể nhận thấy bằng sự suy yếu rõ rệt của âm thanh nghe được. Áp suất vòng bít tương ứng với sự phục hồi của dòng chảy tầng trong động mạch được ghi lại là tâm trương. Để đo huyết áp, các thiết bị được sử dụng - máy đo huyết áp với áp kế thủy ngân, máy đo huyết áp với áp kế màng kim loại.

24. Nhiệt động lực học

Nhiệt động lực học được hiểu là một nhánh của vật lý học xem xét các hệ thống mà giữa đó năng lượng có thể được trao đổi mà không tính đến cấu trúc vi mô của các vật thể tạo nên hệ thống. Một sự phân biệt được thực hiện giữa nhiệt động lực học của các hệ cân bằng (hoặc hệ thống chuyển sang trạng thái cân bằng) và nhiệt động lực học của các hệ thống không cân bằng, đóng một vai trò đặc biệt trong việc xem xét các hệ thống sinh học.

Các khái niệm cơ bản của nhiệt động lực học. Định luật đầu tiên của nhiệt động lực học. Trạng thái của hệ nhiệt động lực học được đặc trưng bởi các đại lượng vật lý được gọi là các thông số (như thể tích, áp suất, nhiệt độ, khối lượng riêng, v.v.). Nếu các thông số của hệ trong quá trình tương tác của nó với các vật thể xung quanh không thay đổi theo thời gian thì trạng thái của hệ được gọi là tĩnh. Trong các phần khác nhau của hệ thống ở trạng thái tĩnh, giá trị của các thông số thường khác nhau: nhiệt độ ở các phần khác nhau của cơ thể con người, nồng độ của các phân tử khuếch tán trong các phần khác nhau của màng sinh học, v.v. Trạng thái ổn định là được duy trì do năng lượng và các dòng chất đi qua hệ thống. Ở trạng thái đứng yên, có thể có những hệ thống trao đổi cả năng lượng và vật chất với các hệ thống xung quanh (hệ thống mở), hoặc chỉ trao đổi năng lượng (hệ thống đóng).

Một hệ thống nhiệt động không trao đổi năng lượng hoặc vật chất với các cơ thể xung quanh được gọi là cô lập. Một hệ cô lập cuối cùng đi đến trạng thái cân bằng nhiệt động lực học. Ở trạng thái này, cũng như ở trạng thái đứng yên, các tham số của hệ thống không thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, điều cần thiết là ở trạng thái cân bằng, các tham số không phụ thuộc vào khối lượng hoặc số lượng hạt (áp suất, nhiệt độ, v.v.) là giống nhau trong các phần khác nhau của hệ thống này. Bất kỳ hệ thống nhiệt động nào cũng sẽ không bị cô lập, vì không thể bao quanh nó một lớp vỏ không dẫn nhiệt.

Một hệ thống cô lập được coi là một mô hình nhiệt động lực học thuận tiện. Định luật bảo toàn cơ năng cho các quá trình nhiệt được xây dựng như là định luật đầu tiên của nhiệt động lực học. Nhiệt lượng truyền vào hệ sẽ làm thay đổi nội năng của hệ và hiệu suất làm việc của hệ. Nội năng của hệ được hiểu là tổng động năng và thế năng của các phần tử tạo nên hệ.

Nội năng là một hàm của trạng thái của hệ và có một giá trị được xác định rõ ràng cho trạng thái này: DU là hiệu giữa hai giá trị của nội năng ứng với trạng thái cuối và trạng thái đầu của hệ:

DU=U₂- U₁

Lượng nhiệt, giống như công, là một hàm của quá trình, không phải trạng thái. Định luật đầu tiên của nhiệt động lực học có thể được viết như sau:

dQ = dU + dA.

Các giá trị Q, A, DU và dQ, dA, dU có thể là dương (nhiệt lượng do vật bên ngoài truyền cho hệ, nội năng tăng) hoặc âm (nhiệt lượng ra khỏi hệ, nội năng giảm).

25. Định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Sự hỗn loạn

Có một số công thức của định luật thứ hai của nhiệt động lực học: nhiệt không thể tự truyền từ vật có nhiệt độ thấp hơn sang vật có nhiệt độ cao hơn (công thức của Clausius), hoặc máy chuyển động vĩnh viễn thuộc loại thứ hai là không thể (công thức của Thomson) .

Một quá trình được gọi là thuận nghịch nếu có thể hoàn thành quá trình ngược lại qua tất cả các trạng thái trung gian để sau khi hệ trở về trạng thái ban đầu, không có sự thay đổi nào xảy ra trong các cơ quan xung quanh.

Hiệu suất của động cơ nhiệt hay còn gọi là chu trình trực tiếp, là tỷ số giữa công thực hiện với nhiệt lượng môi chất công tác nhận được từ lò sưởi:

Vì công của động cơ nhiệt được thực hiện nhờ nhiệt lượng và nội năng của chất công tác không thay đổi trong mỗi chu kỳ (DU = 0) nên theo định luật thứ nhất của nhiệt động lực học thì công trong các quá trình tròn là bằng tổng đại số của các nhiệt lượng:

Một = Q₁ + Q₂.

Do đó:

Lượng nhiệt Q₁, do chất công tác nhận là dương, nhiệt lượng Q2 do chất công tác truyền vào tủ lạnh là âm.

Tổng lượng nhiệt giảm đi cho một quá trình thuận nghịch có thể được biểu diễn dưới dạng hiệu số giữa hai giá trị của một số hàm trạng thái hệ thống, được gọi là entropy:

nơi S₂ và S₁ - entropy, tương ứng, ở trạng thái thứ hai cuối cùng và trạng thái đầu tiên ban đầu.

Entropy là một hàm của trạng thái của hệ thống, hiệu số giữa các giá trị của chúng đối với hai trạng thái bằng tổng lượng nhiệt giảm đi trong quá trình chuyển đổi thuận nghịch của hệ thống từ trạng thái này sang trạng thái khác.

Ý nghĩa vật lý của entropy:

Nếu hệ thống đã chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, thì, bất kể bản chất của quá trình là gì, sự thay đổi trong entropi được tính theo công thức cho bất kỳ quá trình thuận nghịch nào xảy ra giữa các trạng thái này:

Trong đó Q là tổng nhiệt lượng mà hệ nhận được trong quá trình chuyển từ trạng thái thứ nhất sang trạng thái thứ hai ở nhiệt độ không đổi T. Công thức này dùng để tính sự thay đổi entropi trong các quá trình như nóng chảy, hóa hơi, v.v.

26. Trạng thái tĩnh

Nguyên lý sản xuất entropi. Cơ thể như một hệ thống mở

Xu hướng của các quá trình nhiệt động trong một hệ cô lập đã được mô tả ở trên. Tuy nhiên, các quy trình và trạng thái thực trong tự nhiên và công nghệ là không cân bằng và nhiều hệ thống đang mở.

Các quá trình và hệ thống này được xem xét trong nhiệt động lực học không cân bằng. Cũng như trong nhiệt động lực học cân bằng, trạng thái cân bằng là một trạng thái đặc biệt, vì vậy trong không cân bằng nhiệt động lực học, trạng thái tĩnh đóng một vai trò đặc biệt. Mặc dù thực tế là ở trạng thái tĩnh, các quá trình cần thiết xảy ra trong hệ (khuếch tán, dẫn nhiệt, v.v.) làm tăng entropi, entropy của hệ không thay đổi.

Hãy để chúng tôi biểu diễn sự thay đổi trong DS entropy của hệ thống dưới dạng tổng của hai số hạng:

DS = DSi + DSl,

trong đó DSi - entropy thay đổi do các quá trình không thể đảo ngược trong hệ thống; DSl là sự thay đổi entropy gây ra bởi sự tương tác của hệ thống với các vật thể bên ngoài (dòng chảy đi qua hệ thống). Tính không thể đảo ngược của các quá trình dẫn đến DSi > 0, tính ổn định của trạng thái - đến DSi = 0; do đó: DSl = DS - DSi < 0. Điều này có nghĩa là entropy trong các sản phẩm (vật chất và năng lượng) đi vào hệ thống nhỏ hơn entropy trong các sản phẩm rời khỏi hệ thống.

Sự phát triển ban đầu của nhiệt động lực học được kích thích bởi nhu cầu của sản xuất công nghiệp. Ở giai đoạn này (thế kỷ XNUMX), những thành tựu chính là việc xây dựng các định luật, phát triển các phương pháp chu trình và thế nhiệt động lực học liên quan đến các quá trình lý tưởng hóa.

Đối tượng sinh học là hệ thống nhiệt động mở. Chúng trao đổi năng lượng và vật chất với môi trường. Đối với một sinh vật - một hệ thống đứng yên - người ta có thể viết dS = 0, S = = const, dS i > 0, dSe < 0. Điều này có nghĩa là một entropy lớn phải có trong các sản phẩm bài tiết chứ không phải trong thực phẩm.

Trong một số điều kiện bệnh lý, entropi của một hệ thống sinh học có thể tăng lên (dS> 0), điều này là do sự thiếu ổn định, sự gia tăng rối loạn. Công thức có thể được biểu diễn:

hoặc cho trạng thái ổn định

Điều này cho thấy ở trạng thái bình thường của sinh vật, tốc độ biến đổi entropi do các quá trình bên trong sinh ra bằng tốc độ biến đổi entropi âm do trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường.

27. Đo nhiệt và nhiệt lượng

Các phép đo nhiệt độ chính xác là một phần thiết yếu của nghiên cứu và phát triển, cũng như chẩn đoán y tế.

Các phương pháp thu và đo nhiệt độ trong một phạm vi rộng là rất khác nhau. Lĩnh vực vật lý nghiên cứu các phương pháp đo nhiệt độ và các vấn đề liên quan được gọi là nhiệt kế. Vì nhiệt độ được xác định bởi giá trị của bất kỳ đặc tính nào của chất đo nhiệt, nên định nghĩa của nó bao gồm việc đo các thông số và tính chất vật lý như thể tích, áp suất, hiệu ứng điện, cơ, quang học, từ, v.v. Một loạt các phương pháp đo nhiệt độ có liên quan đến một số lượng lớn các chất đo nhiệt độ và các tính chất được sử dụng trong việc này.

Nhiệt kế - một thiết bị đo nhiệt độ - bao gồm một bộ phận nhạy cảm trong đó đặc tính nhiệt kế được thực hiện và một thiết bị đo (máy đo độ giãn nở, áp kế, điện kế, chiết áp, v.v.). Một điều kiện cần thiết để đo nhiệt độ là trạng thái cân bằng nhiệt của phần tử nhạy cảm và cơ thể, nhiệt độ được xác định. Tùy thuộc vào phạm vi nhiệt độ đo được, phổ biến nhất là nhiệt kế chất lỏng, khí, nhiệt kế điện trở, cặp nhiệt điện như nhiệt kế và hỏa kế.

Trong nhiệt kế chất lỏng, đặc trưng nhiệt kế là thể tích, phần tử nhạy cảm là bình chứa chất lỏng (thường là thủy ngân hoặc rượu). Hỏa kế sử dụng cường độ bức xạ như một thuộc tính nhiệt kế.

Khi đo nhiệt độ cực thấp, nam châm thuận đóng vai trò là chất đo nhiệt độ và đặc tính đo được là sự phụ thuộc của từ hóa của chúng vào nhiệt độ.

Nhiệt kế thủy ngân dùng trong y tế chỉ nhiệt độ tối đa và gọi là nhiệt kế cực đại. Tính năng này là do thiết kế của nó: bể chứa thủy ngân được tách ra khỏi mao quản chia độ bằng cách thu hẹp, không cho phép thủy ngân quay trở lại bể chứa khi nhiệt kế được làm mát. Ngoài ra còn có các nhiệt kế tối thiểu cho thấy nhiệt độ thấp nhất quan sát được trong một khoảng thời gian dài. Với mục đích này, các bộ điều nhiệt được sử dụng - các thiết bị trong đó nhiệt độ được duy trì không đổi, được thực hiện bởi bộ điều chỉnh tự động hoặc để làm điều này, chúng sử dụng đặc tính của quá trình chuyển đổi một lần để tiến hành ở nhiệt độ không đổi.

Để đo lượng nhiệt giải phóng hoặc hấp thụ trong các quá trình vật lý, hóa học và sinh học khác nhau, một số phương pháp được sử dụng, tổng cộng của chúng tạo thành phép đo nhiệt lượng. Các phương pháp đo nhiệt lượng đo nhiệt dung của các vật thể, nhiệt của quá trình chuyển pha, hòa tan, thấm ướt, hấp phụ, phản ứng hóa học kèm theo nhiệt, năng lượng bức xạ, phân rã phóng xạ, v.v.

Các phép đo tương tự được thực hiện bằng nhiệt lượng kế.

28. Tính chất vật lý của môi trường nóng và lạnh được sử dụng để điều trị

Trong y học, với mục đích sưởi ấm hoặc làm mát cục bộ, cơ thể được làm nóng hoặc lạnh được sử dụng. Thông thường, các phương tiện tương đối dễ tiếp cận được chọn cho việc này, một số trong số chúng cũng có thể có tác dụng cơ học hoặc hóa học hữu ích.

Các tính chất vật lý của phương tiện như vậy được xác định bởi mục đích của chúng. Đầu tiên, điều cần thiết là hiệu quả mong muốn phải được tạo ra trong một thời gian tương đối dài. Do đó, môi trường được sử dụng phải có nhiệt dung riêng cao (nước, bụi bẩn) hoặc nhiệt dung riêng của chuyển pha (parafin, nước đá). Thứ hai, phương tiện được áp dụng trực tiếp lên da nên không gây đau. Một mặt, điều này hạn chế nhiệt độ của phương tiện đó, mặt khác, nó khuyến khích chọn phương tiện có công suất nhiệt thấp. Vì vậy, ví dụ, nước được sử dụng để xử lý có nhiệt độ lên tới 45 ° C, than bùn và bùn lên tới 50 ° C, do sự truyền nhiệt (đối lưu) trong các môi trường này ít hơn trong nước. Paraffin được làm nóng đến 60-70 ° C, vì nó có độ dẫn nhiệt thấp và các phần của parafin tiếp giáp trực tiếp với da nhanh chóng hạ nhiệt, kết tinh và làm chậm dòng nhiệt từ các phần còn lại của nó.

Nước đá được sử dụng như một phương tiện làm mát được sử dụng để điều trị. Trong những năm gần đây, nhiệt độ thấp đã được sử dụng rộng rãi trong y học. Ở nhiệt độ thấp, việc bảo quản các cơ quan và mô riêng lẻ được thực hiện liên quan đến việc cấy ghép, khi khả năng sống và hoạt động bình thường được bảo toàn trong một thời gian đủ dài.

Phương pháp đông lạnh phá hủy mô trong quá trình đông lạnh và rã đông được các bác sĩ sử dụng để loại bỏ amidan, mụn cóc, v.v. Với mục đích này, các thiết bị đông lạnh và tủ lạnh đặc biệt được tạo ra.

Với sự trợ giúp của hơi lạnh, có đặc tính gây mê, có thể phá hủy các tế bào hạt nhân trong não gây ra một số bệnh thần kinh, chẳng hạn như bệnh parkinson.

Vi phẫu sử dụng sự đông lạnh của các mô ướt vào một dụng cụ kim loại lạnh để giữ và chuyển các mô này.

Liên quan đến việc sử dụng nhiệt độ thấp trong y tế, các thuật ngữ mới đã xuất hiện: "thuốc đông lạnh", "phương pháp áp lạnh", "phẫu thuật lạnh", v.v.

29. Các quá trình vật lý trong màng sinh học

Màng sinh học là một phần quan trọng của tế bào. Chúng ngăn cách tế bào với môi trường, bảo vệ tế bào khỏi các tác động có hại từ bên ngoài, kiểm soát quá trình trao đổi chất giữa tế bào và môi trường, góp phần tạo ra điện thế, tham gia vào quá trình tổng hợp tích lũy năng lượng ATP phổ quát trong ti thể, v.v.

Cấu trúc và mô hình của màng

Màng bao quanh tất cả các tế bào (huyết tương và màng ngoài tế bào). Nếu không có màng, các chất bên trong tế bào sẽ đơn giản lan ra ngoài, sự khuếch tán sẽ dẫn đến trạng thái cân bằng nhiệt động lực học, có nghĩa là không có sự sống. Chúng ta có thể nói rằng tế bào đầu tiên xuất hiện khi nó được ngăn cách với môi trường bởi một lớp màng.

Màng nội bào chia tế bào thành nhiều ngăn kín, mỗi ngăn thực hiện một chức năng riêng. Cơ sở cấu trúc của bất kỳ màng nào là lớp lipid kép (phần lớn - phospholipid). Lớp lipid kép được hình thành từ hai lớp lipid đơn lớp sao cho các "đuôi" kỵ nước của cả hai lớp đều hướng vào trong. Điều này đảm bảo vùng kỵ nước của các phân tử tiếp xúc ít nhất với nước. Ý tưởng này về cấu trúc của màng không đưa ra câu trả lời cho nhiều câu hỏi.

Sau đó, một mô hình đã được đề xuất dựa trên cùng một màng sinh học lipid. Cơ sở phospholipid này giống như một dung môi hai chiều, trong đó ít nhiều các protein được ngâm sẽ trôi nổi. Do các protein này, các chức năng cụ thể của màng được thực hiện đầy đủ hoặc một phần - tính thấm, tạo ra điện thế, v.v. Màng không phải là cấu trúc bất động, tĩnh lặng. Lipid và protein trao đổi màng và di chuyển dọc theo mặt phẳng của màng - khuếch tán bên, và trên nó - cái gọi là flip flop.

Việc tinh chỉnh cấu trúc của màng sinh học và nghiên cứu các đặc tính của nó hóa ra có thể thực hiện được bằng cách sử dụng các mô hình hóa lý của màng (màng nhân tạo). Ba trong số các mô hình này được sử dụng rộng rãi nhất. Mô hình đầu tiên là các đơn lớp phospholipid ở giao diện nước-không khí hoặc nước-dầu.

Mô hình phổ biến thứ hai của màng sinh học là liposome, giống như một màng sinh học hoàn toàn không có các phân tử protein. Mô hình thứ ba, có thể nghiên cứu một số tính chất của màng sinh học bằng phương pháp trực tiếp, là màng biolipid (lipid biolayer) (BLM).

Màng thực hiện hai chức năng quan trọng: chất nền (tức là chúng là chất nền, cơ sở để giữ các protein thực hiện các chức năng khác nhau) và hàng rào (chúng bảo vệ tế bào và các ngăn riêng lẻ khỏi sự xâm nhập của các phần tử không mong muốn).

30. Tính chất vật lý và các thông số của màng

Việc đo tính linh động của các phân tử màng và sự khuếch tán của các hạt qua màng cho thấy rằng lớp bilipid hoạt động giống như một chất lỏng. Tuy nhiên, màng là một cấu trúc có trật tự. Hai sự kiện này cho thấy rằng các phospholipid trong màng trong quá trình hoạt động tự nhiên của nó là ở trạng thái tinh thể lỏng. Khi nhiệt độ thay đổi trong màng có thể quan sát thấy sự chuyển pha: sự nóng chảy của lipid khi đun nóng và kết tinh khi nguội. Trạng thái tinh thể lỏng của biolayer có độ nhớt thấp hơn và khả năng hòa tan các chất khác nhau lớn hơn trạng thái rắn. Độ dày của bộ lọc sinh học tinh thể lỏng nhỏ hơn bề dày của bộ phân tích rắn.

Cấu trúc của các phân tử ở trạng thái lỏng và rắn là khác nhau. Trong pha lỏng, các phân tử phospholipid có thể tạo thành các khoang (đường gấp khúc), vào đó các phân tử của một chất khác biệt có thể được đưa vào. Sự chuyển động của đường gấp khúc trong trường hợp này sẽ dẫn đến sự khuếch tán của phân tử qua màng.

Vận chuyển các phân tử (nguyên tử) qua màng

Một yếu tố quan trọng trong hoạt động của màng là khả năng cho hoặc không cho các phân tử (nguyên tử) và ion của chúng đi qua. Xác suất xâm nhập như vậy của các hạt phụ thuộc cả vào hướng chuyển động của chúng (ví dụ, vào tế bào hoặc ra khỏi tế bào) và vào loại phân tử và ion.

Hiện tượng chuyển giao là các quá trình không thể đảo ngược, do đó xảy ra chuyển động không gian (truyền) khối lượng của xung, điện tích hoặc một số đại lượng vật lý khác trong một hệ vật lý. Các hiện tượng truyền chất bao gồm sự khuếch tán (sự truyền khối lượng của một chất), độ nhớt (sự truyền động lượng), tính dẫn nhiệt (sự truyền năng lượng), tính dẫn điện (sự truyền điện tích).

Có một sự khác biệt điện thế qua màng, do đó, có một điện trường trong màng. Nó ảnh hưởng đến sự khuếch tán của các hạt mang điện (ion và electron). Sự vận chuyển của các ion được xác định bởi hai yếu tố: sự phân bố không đều của các ion (tức là gradient nồng độ) và ảnh hưởng của điện trường (phương trình Nernst-Planck):

Phương trình liên hệ mật độ dòng ion tĩnh với ba đại lượng:

1) tính thấm của màng đối với một ion nhất định, đặc trưng cho sự tương tác của cấu trúc màng với một ion;

2) điện trường;

3) nồng độ của các ion trong dung dịch nước bao quanh màng.

Hiện tượng chuyển giao có liên quan đến vận chuyển thụ động: sự khuếch tán của các phân tử và ion xảy ra theo hướng nồng độ thấp hơn của chúng, chuyển động của các ion - theo hướng của lực tác dụng lên chúng từ điện trường.

Vận chuyển thụ động không gắn liền với việc tiêu thụ năng lượng hóa học, nó được thực hiện do sự chuyển động của các hạt về phía có thế điện hóa thấp hơn.

31. Một kiểu truyền thụ động các phân tử và ion qua màng sinh học

Sự khuếch tán đơn giản qua lớp lipid trong tế bào sống đảm bảo sự di chuyển của oxy và carbon dioxide. Một số dược chất và chất độc cũng xâm nhập vào lớp lipid. Tuy nhiên, quá trình khuếch tán đơn giản diễn ra khá chậm và không thể cung cấp cho tế bào lượng chất dinh dưỡng cần thiết. Do đó, có những cơ chế khác của sự vận chuyển thụ động vật chất trong màng, những cơ chế này bao gồm sự khuếch tán và sự khuếch tán tạo điều kiện (kết hợp với chất mang).

Đôi khi, hoặc một kênh, được gọi là một phần của màng, bao gồm các phân tử protein và lipid, tạo thành một đoạn trong màng. Lối đi này không chỉ cho phép các phân tử nhỏ, chẳng hạn như phân tử nước, mà còn cho phép các ion lớn hơn đi qua màng. Các kênh có thể thể hiện tính chọn lọc đối với các ion khác nhau. Tạo điều kiện thuận lợi cho sự khuếch tán vận chuyển ion của các phân tử chất mang đặc biệt.

Tiềm năng nghỉ ngơi. Màng bề mặt của tế bào không thấm các ion khác nhau như nhau. Ngoài ra, nồng độ của bất kỳ ion cụ thể nào là khác nhau trên các mặt khác nhau của màng, thành phần thuận lợi nhất của các ion được duy trì bên trong tế bào. Những yếu tố này dẫn đến sự xuất hiện trong một tế bào hoạt động bình thường của một sự khác biệt tiềm năng giữa tế bào chất và môi trường (điện thế nghỉ).

Đóng góp chính vào việc tạo ra và duy trì điện thế nghỉ được thực hiện bởi các ion Na +, K +, Cl-. Tổng cộng

mật độ thông lượng của các electron này, có tính đến các dấu hiệu của chúng, bằng:

J=J_NA + J_K + J_CI-.

Ở trạng thái tĩnh, tổng mật độ thông lượng bằng không, tức là số lượng các ion khác nhau đi qua màng vào tế bào trong một đơn vị thời gian bằng với số lượng rời khỏi tế bào qua màng:

j = 0.

Phương trình Goldman-Hodgkin-Katz (điện thế không thứ nguyên trở về điện):

Nồng độ khác nhau của các ion bên trong và bên ngoài tế bào được tạo ra bởi các bơm ion - hệ thống vận chuyển tích cực. Đóng góp chính cho điện thế nghỉ chỉ được thực hiện bởi các ion K+ và Cl-.

Tiềm năng hành động và sự lan truyền của nó

Khi bị kích thích, hiệu điện thế giữa tế bào và môi trường thay đổi, nảy sinh điện thế hoạt động.

Điện thế hoạt động lan truyền trong sợi thần kinh. Sự lan truyền điện thế hoạt động dọc theo sợi thần kinh xảy ra dưới dạng tự động truyền. Tế bào kích thích là môi trường hoạt động: tốc độ lan truyền kích thích dọc theo các sợi thần kinh trơn không có myelin xấp xỉ tỷ lệ với căn bậc hai của bán kính (υ≈√r).

32. Điện động lực học

Các hiện tượng điện và từ gắn liền với một dạng tồn tại đặc biệt của vật chất - điện trường và từ trường và tác động của chúng. Các trường này thường liên kết với nhau đến mức người ta thường nói về một điện trường duy nhất.

Hiện tượng điện từ có ba lĩnh vực ứng dụng y sinh. Đầu tiên là sự hiểu biết về các quá trình điện xảy ra trong cơ thể, cũng như kiến thức về các tính chất điện và từ của môi trường sinh học.

Hướng thứ hai được kết nối với sự hiểu biết về cơ chế ảnh hưởng của điện từ trường lên cơ thể.

Hướng thứ ba là thiết bị đo đạc, phần cứng. Điện động lực học là cơ sở lý thuyết của điện tử và đặc biệt là điện tử y tế.

Trường năng lượng là một dạng vật chất mà qua đó lực tác dụng lên các điện tích trong trường này. Các đặc điểm của điện trường được tạo ra bởi các cấu trúc sinh học là nguồn thông tin về trạng thái của cơ thể.

Lực căng và thế năng - đặc điểm của điện trường. Đặc tính công suất của điện trường là cường độ bằng tỉ số của lực tác dụng tại một điểm nhất định của điện trường trên điện tích điểm và điện tích này:

E = F / q

Lực căng là một vectơ có hướng trùng với hướng của lực tác dụng tại một điểm nhất định của trường trên một điện tích dương. Cường độ điện trường được biểu thị bằng ba phương trình:

E_x =f₁ (XYZ);

E_y =f₂ (XYZ);

E_z =f₃(XYZ),

nơi E_х, E_у và E_z - Hình chiếu của vectơ cường độ trên các trục tọa độ tương ứng được giới thiệu để mô tả trường. Đặc tính năng lượng của điện trường là thế năng. Hiệu điện thế giữa hai điểm của trường là tỷ số giữa công do lực của trường thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương điểm từ điểm này sang điểm khác của điện tích này:

nơi F₁ và F₂ - điện thế tại điểm 1 và điểm 2 của điện trường. Hiệu điện thế giữa hai điểm phụ thuộc vào cường độ điện trường. Cùng với hiệu điện thế, khái niệm thế năng được sử dụng như một đặc tính của điện trường. Điện thế tại các điểm khác nhau có thể được biểu diễn dưới dạng các bề mặt có cùng thế năng (bề mặt đẳng thế). Các dụng cụ đo điện hiện có được thiết kế để đo hiệu điện thế, không phải cường độ.

33. Điện lưỡng cực và đa cực

Một lưỡng cực điện là một hệ thống bao gồm hai điện tích điểm bằng nhau nhưng trái dấu nằm ở một khoảng cách nào đó với nhau (cánh tay lưỡng cực). Đặc điểm chính của một lưỡng cực là mô men điện (hoặc lưỡng cực) của nó - một vectơ bằng tích của điện tích và nhánh của lưỡng cực, hướng từ điện tích âm sang điện tích dương:

p = đl.

Đơn vị của mômen điện của một lưỡng cực là đồng hồ đo coulomb.

Một lưỡng cực trong điện trường đều chịu một mômen phụ thuộc vào mômen điện, hướng của lưỡng cực trong trường và cường độ trường. Một lực tác dụng lên lưỡng cực, phụ thuộc vào mômen điện của nó và mức độ không đồng nhất của trường

dE / dx

Nếu lưỡng cực được định hướng trong một điện trường không đồng nhất không dọc theo đường sức thì một mômen lực cũng tác dụng lên nó. Một lưỡng cực tự do hầu như luôn luôn bị thu hút vào vùng có cường độ trường cao.

Một lưỡng cực là một trường hợp đặc biệt của một hệ thống các điện tích có tính đối xứng nhất định. Tên gọi chung của các phân bố điện tích như vậy là đa cực điện (I = 0, 1, 2, v.v.), số lượng điện tích đa cực được xác định bằng biểu thức 2¹.

Vì vậy, đa cực bậc 20 (1 = 21) là một điện tích điểm, đa cực bậc nhất (2 = 22) là lưỡng cực, đa cực bậc hai (4 = 23) là tứ cực, bậc ba đa cực (8 = XNUMX) là một bát cực, v.v. e. Điện thế của trường đa cực giảm ở những khoảng cách đáng kể so với nó (R > d, trong đó d là kích thước của trường đa cực)

tỷ lệ với I / R^{1 + 1}. Nếu điện tích được phân bố trong một vùng không gian nhất định, thì thế của điện trường bên ngoài hệ thống điện tích có thể được biểu diễn dưới dạng một số chuỗi gần đúng:

Ở đây R là khoảng cách từ hệ thống các điện tích đến điểm A có thế năng Ф;

f₁, F₂, F₃…. - một số chức năng phụ thuộc vào loại đa cực, điện tích và hướng của nó tới điểm A.

Số hạng đầu tiên tương ứng với một đơn cực, số hạng thứ hai tương ứng với một lưỡng cực, số hạng thứ ba tương ứng với một tứ cực, v.v. Trong trường hợp của một hệ thống điện tích trung hòa, số hạng đầu tiên bằng không.

Máy phát điện lưỡng cực (lưỡng cực dòng điện) Trong chân không hoặc trong chất cách điện lý tưởng, một lưỡng cực điện có thể tồn tại trong một thời gian dài tùy ý. Tuy nhiên, trong một tình huống thực tế (môi trường dẫn điện), dưới tác dụng của điện trường của lưỡng cực, sự chuyển động của các điện tích tự do xảy ra, và lưỡng cực bị trung hòa. Cường độ dòng điện ở mạch ngoài hầu như không đổi, nó hầu như không phụ thuộc vào tính chất của môi chất. Một hệ thống hai cực như vậy, bao gồm một nguồn dòng và một cống dòng, được gọi là máy phát điện lưỡng cực, hay lưỡng cực dòng điện.

34. Cơ sở vật lý của điện tâm đồ

Các mô sống là nguồn cung cấp điện thế (điện thế sinh học).

Đăng ký thông tin sinh học của các mô và cơ quan cho mục đích chẩn đoán được gọi là phương pháp ghi điện. Thuật ngữ chung như vậy được sử dụng tương đối hiếm, tên cụ thể của các phương pháp chẩn đoán tương ứng thường phổ biến hơn: điện tâm đồ (ECG) - đăng ký điện thế sinh học xảy ra trong cơ tim khi nó bị kích thích, điện cơ (EMG) - một phương pháp ghi điện sinh học. hoạt động của cơ bắp, điện não đồ (EEG) - một phương pháp ghi lại hoạt động điện sinh học của não, v.v.

Trong hầu hết các trường hợp, điện thế được lấy bằng các điện cực không trực tiếp từ cơ quan (tim, não) mà từ các mô lân cận khác trong đó điện trường được tạo ra bởi cơ quan này.

Về mặt lâm sàng, điều này đơn giản hóa đáng kể thủ tục đăng ký, làm cho nó an toàn và không phức tạp. Cách tiếp cận vật lý đối với điện học bao gồm việc tạo (chọn) một mô hình máy phát điện tương ứng với bức tranh về các điện thế "có thể tháo rời".

Toàn bộ trái tim được biểu diễn bằng điện như một loại máy phát điện nào đó dưới dạng một thiết bị thực sự và như một tập hợp các nguồn điện trong một dây dẫn có hình dạng giống như cơ thể người. Trên bề mặt của vật dẫn điện, trong quá trình hoạt động của máy phát điện tương đương, sẽ có một điện thế xuất hiện trên bề mặt cơ thể người trong quá trình hoạt động của tim. Hoàn toàn có thể mô phỏng hoạt động điện của tim nếu sử dụng máy phát điện tương đương lưỡng cực. Hình ảnh lưỡng cực của trái tim làm cơ sở cho lý thuyết hàng đầu của Einthoven. Theo bà, trái tim là một lưỡng cực như vậy có mômen lưỡng cực quay, thay đổi vị trí và điểm tác dụng của nó trong chu kỳ tim. V. Einthoven đề xuất đo sự khác biệt về năng lượng sinh học của tim giữa các đỉnh của một tam giác đều, chúng nằm gần đúng ở cánh tay phải và trái và chân trái.

Theo thuật ngữ của các nhà sinh lý học, sự khác biệt về tiềm năng sinh học được ghi lại giữa hai điểm của cơ thể được gọi là sự bắt cóc. Có dây dẫn I (tay phải - tay trái), dây dẫn II (tay phải - chân trái) và dây dẫn III (tay trái - chân trái).

Theo V. Einthoven, trái tim nằm ở trung tâm của tam giác. Vì mômen điện của lưỡng cực - trái tim - thay đổi theo thời gian, điện áp tạm thời sẽ thu được trong các đạo trình, được gọi là điện tâm đồ. Điện tâm đồ không đưa ra ý tưởng về định hướng không gian. Tuy nhiên, đối với mục đích chẩn đoán, thông tin đó rất quan trọng. Về vấn đề này, một phương pháp nghiên cứu không gian về điện trường của tim, được gọi là chụp tim vector, được sử dụng. Tâm đồ vectơ là quỹ tích các điểm tương ứng với điểm cuối của vectơ, vị trí của nó thay đổi trong chu kỳ tim.

35. Dòng điện

Dòng điện thường được hiểu là sự chuyển động có hướng của các điện tích. Phân biệt dòng điện dẫn và dòng điện đối lưu. Dòng điện dẫn là chuyển động có hướng của các điện tích trong các vật dẫn: electron - trong kim loại, electron và lỗ trống - trong chất bán dẫn, ion - trong chất điện phân, ion và electron - trong chất khí. Dòng đối lưu là chuyển động của các vật thể tích điện và dòng điện tử hoặc các hạt tích điện khác trong chân không.

Mật độ dòng điện là đặc trưng vectơ của dòng điện, về mặt số học bằng tỷ số giữa cường độ dòng điện đi qua một phần tử bề mặt nhỏ, pháp tuyến với hướng chuyển động của các hạt mang điện tạo thành dòng điện, tính theo diện tích này. yếu tố:

j = dl / dS

Nếu công thức này được nhân với điện tích q của hạt tải điện hiện tại, thì chúng ta nhận được mật độ dòng điện:

j = qj = qnv.

Ở dạng vectơ:

j = qnv.

Vectơ j có hướng tiếp tuyến với các đường hợp lý. Đối với cường độ hiện tại, chúng tôi viết biểu thức sau:

j = dq / dt.

Cường độ dòng điện là đạo hàm theo thời gian của điện tích đi qua một mặt cắt hoặc bề mặt nhất định.

Để dòng điện một chiều chạy qua vật dẫn, cần phải duy trì một hiệu điện thế ở hai đầu của nó. Điều này được thực hiện bởi các nguồn hiện tại. Suất điện động của nguồn có giá trị bằng số công của ngoại lực khi dịch chuyển một điện tích dương trong toàn mạch.

Trong thực tế, công của các lực bên ngoài khác XNUMX chỉ với bên trong nguồn hiện tại. Tỉ số của ngoại lực với một điện tích dương đơn vị bằng cường độ trường của ngoại lực:

E_CT= F_CT/ NS

Suất điện động ứng với sự thay đổi đột ngột của điện thế trong nguồn dòng điện.

Tính dẫn điện của chất điện phân. Chất lỏng sinh học là chất điện phân, độ dẫn điện của nó tương tự như độ dẫn điện của kim loại: trong cả hai môi trường, không giống như chất khí, các hạt tải điện tồn tại độc lập với điện trường.

Hướng chuyển động của các ion trong điện trường có thể được coi là gần đều, trong khi lực qE tác dụng lên ion trong điện trường bằng lực ma sát rv:

qE = rv,

từ nơi chúng tôi nhận được:

v = bE.

Hệ số tỉ lệ b được gọi là độ linh động của ion.

36. Tính dẫn điện của các mô sinh học và chất lỏng ở dòng điện một chiều. Sự phóng điện trong chất khí

Các mô và cơ quan sinh học có cấu tạo khá không đồng nhất với các điện trở khác nhau, có thể thay đổi dưới tác dụng của dòng điện. Điều này gây khó khăn cho việc đo điện trở của các hệ thống sinh học sống.

Độ dẫn điện của các bộ phận riêng lẻ của cơ thể, nằm giữa các điện cực áp trực tiếp lên bề mặt cơ thể, phụ thuộc đáng kể vào điện trở của da và các lớp dưới da. Bên trong cơ thể, dòng điện lan truyền chủ yếu qua máu và mạch bạch huyết, cơ và vỏ bọc của các thân thần kinh. Đến lượt nó, sức đề kháng của da được xác định bởi tình trạng của nó: độ dày, tuổi tác, độ ẩm, v.v.

Độ dẫn điện của các mô và cơ quan phụ thuộc vào trạng thái chức năng của chúng và do đó, có thể được sử dụng như một chỉ số chẩn đoán.

Vì vậy, ví dụ, trong quá trình viêm, khi các tế bào sưng lên, tiết diện của các kết nối giữa các tế bào giảm và điện trở tăng lên; hiện tượng sinh lý gây ra mồ hôi kèm theo tăng tính dẫn điện của da, v.v.

Chất khí chỉ gồm các hạt trung hòa là chất cách điện. Nếu nó bị ion hóa, nó trở nên dẫn điện. Bất kỳ thiết bị, hiện tượng, yếu tố nào có thể gây ra sự ion hóa các phân tử và nguyên tử của chất khí được gọi là thiết bị ion hóa. Chúng có thể là ánh sáng, tia X, ngọn lửa, bức xạ ion hóa, v.v ... Điện tích trong không khí cũng có thể được hình thành khi chất lỏng phân cực được phun vào nó (hiệu ứng khí cầu), tức là chất lỏng mà phân tử của chúng có mômen lưỡng cực điện không đổi. Vì vậy, ví dụ, khi bị nghiền nát trong không khí, nước sẽ vỡ ra thành các giọt tích điện. Dấu của điện tích giọt lớn (dương với nước cứng) ngược dấu với điện tích của giọt nhỏ nhất. Các giọt lớn hơn lắng xuống tương đối nhanh, để lại các hạt nước tích điện âm trong không khí. Hiện tượng này được quan sát tại đài phun nước.

Độ dẫn điện của chất khí cũng phụ thuộc vào sự ion hóa thứ cấp. Thế ion hóa của các electron bên trong cao hơn nhiều.

Trong điều kiện trên mặt đất, không khí hầu như luôn chứa một lượng ion nhất định do các chất ion hóa tự nhiên, chủ yếu là các chất phóng xạ trong đất và khí và bức xạ vũ trụ. Các ion và electron trong không khí có thể, bằng cách kết hợp các phân tử trung tính và các hạt lơ lửng, tạo thành các ion phức tạp hơn. Những ion này trong khí quyển được gọi là ion không khí. Chúng khác nhau không chỉ về dấu hiệu mà còn về khối lượng, chúng được chia thành nhẹ (các ion khí) và nặng (các hạt tích điện lơ lửng - hạt bụi, khói và hạt ẩm).

Các ion nặng có tác động có hại cho cơ thể, các ion không khí nhẹ và chủ yếu là âm có tác dụng có lợi. Chúng được sử dụng để điều trị (liệu pháp khí động học).

37. Từ trường

Từ trường được gọi là tất cả các vật chất, qua đó một lực tác dụng lên các điện tích chuyển động đặt trong một trường và các vật thể khác có momen từ. Đối với từ trường, cũng như tĩnh điện, có một đặc tính định lượng - mô men từ (đại lượng vectơ).

Cảm ứng từ tại một điểm nào đó trong trường bằng tỉ số giữa mômen cực đại tác dụng lên vòng dây có dòng điện trong từ trường đều với mômen từ của vòng dây này. Đơn vị của từ thông là weber (Wb):

1Wb = 1Tlm2.

Tl là đơn vị của cảm ứng từ (Tesla). Có thể thấy từ công thức rằng dòng chảy có thể là cả tích cực và tiêu cực.

Định luật Ampere. Năng lượng của đoạn mạch có dòng điện trong từ trường. Một trong những biểu hiện chính của từ trường là lực tác dụng lên các điện tích và dòng điện chuyển động. A. M. Ampere đã thiết lập định luật xác định tác dụng lực này.

Trong dây dẫn đặt trong từ trường, ta chọn một tiết diện khá nhỏ dI, coi như vectơ hướng dòng điện. IdI sản phẩm được gọi là phần tử hiện tại. Lực tác dụng từ trường lên phần tử dòng điện có giá trị bằng:

dF = kIB sinb × dl,

với k là hệ số tỉ lệ; hoặc ở dạng vectơ

dF = ldl × B.

Các tỷ lệ này thể hiện định luật Ampère.

Lực tác dụng theo định luật Ampère lên vật dẫn mang dòng điện trong từ trường là kết quả của lực tác dụng lên các điện tích chuyển động tạo ra dòng điện này. Lực tác dụng lên một điện tích chuyển động riêng được xác định bằng tỉ số giữa lực F tác dụng lên vật dẫn dòng điện với tổng số N hạt tải điện trong đó:

f_Л =F/N_(I)

Sức mạnh hiện tại là:

Tôi = jS,

F = jSBL tội lỗi,

với j là mật độ dòng điện. Chúng tôi nhận được:

F = jSBL sinb = qnvSBL sinb2,

trong đó n = N / SI là nồng độ của các hạt.

Thay biểu thức cuối cùng với biểu thức đầu tiên, chúng ta thu được biểu thức cho lực tác dụng từ trường lên một điện tích chuyển động riêng biệt và được gọi là lực Lorentz:

Hướng của lực Lorentz có thể được xác định từ ký hiệu vectơ của phương trình

fn = qvB.

38. Cường độ từ trường và các tính chất khác của nó

Cường độ của từ trường phụ thuộc vào đặc tính của môi trường và chỉ được xác định bởi cường độ dòng điện chạy qua mạch. Cường độ của từ trường tạo bởi dòng điện một chiều bao gồm cường độ của trường được tạo bởi các phần tử riêng lẻ của nó (Định luật Biot-Savart-Laplace):

(dH - lực căng, k - hệ số tỷ lệ, di và r - vectơ). Tích phân ta tìm được cường độ từ trường do mạch có dòng điện hoặc một phần mạch này tạo ra:

Hình tròn là dòng điện chạy qua vật dẫn có dạng vòng tròn. Dòng điện này cũng tương ứng với một điện tích quay tròn. Biết cường độ của từ trường và độ từ thẩm tương đối của môi trường, người ta có thể tìm được cảm ứng từ:

B = M + M0H = mNf (2r).

Tính chất từ của vật chất

Không có chất nào như vậy mà trạng thái của chúng không thay đổi khi chúng được đặt trong từ trường. Hơn nữa, ở trong một từ trường, các chất tự trở thành nguồn của một trường như vậy. Theo nghĩa này, tất cả các chất được gọi là nam châm. Vì sự khác biệt vĩ mô của nam châm là do cấu trúc của chúng, nên xem xét các đặc tính từ tính của electron, hạt nhân, nguyên tử và phân tử, cũng như hành vi của các hạt này trong từ trường.

Tỷ số giữa mômen từ của một hạt với mômen động lượng của nó được gọi là từ cơ. Các quan hệ cho thấy rằng có một mối liên hệ "cứng" được xác định rõ ràng giữa mômen từ và mômen cơ học (thời điểm); sự kết nối này thể hiện trong các hiện tượng cơ từ. Hiện tượng cơ-từ giúp xác định được mối quan hệ từ cơ và trên cơ sở đó rút ra kết luận về vai trò của quỹ đạo hoặc mômen từ spin trong quá trình từ hóa. Vì vậy, ví dụ, các thí nghiệm của Einstein đã chỉ ra rằng mômen từ spin của các điện tử là nguyên nhân gây ra sự từ hóa của các vật liệu sắt từ (sắt từ).

Hạt nhân, nguyên tử và phân tử cũng có mômen từ. Mômen từ của phân tử là tổng vectơ mômen từ của các nguyên tử tạo nên nó. Từ trường tác động lên sự định hướng của các hạt có mômen từ, do đó chất này bị nhiễm từ. Mức độ từ hóa của một chất được đặc trưng bởi độ từ hóa. Giá trị trung bình của vectơ từ hóa bằng tỉ số giữa tổng mômen từ Spmi của tất cả các hạt nằm trong thể tích của nam châm với thể tích này:

Như vậy, từ hóa là mômen từ trung bình trên một đơn vị thể tích của nam châm. Đơn vị của độ từ hóa là ampe trên mét (A / m).

39. Tính chất của nam châm và tính chất từ tính của mô người

Các phân tử thuận từ có momen từ khác không. Trong trường hợp không có từ trường, những khoảnh khắc này được sắp xếp ngẫu nhiên và từ hóa của chúng bằng không. Mức độ sắp xếp của các mô men từ phụ thuộc vào hai yếu tố ngược nhau - từ trường và chuyển động hỗn loạn phân tử, do đó từ hóa phụ thuộc vào cả cảm ứng từ và nhiệt độ.

Trong từ trường không đều trong chân không, các hạt của chất thuận từ chuyển động về phía có giá trị cảm ứng từ cao hơn, như người ta nói, chúng bị hút vào trong trường. Paramagnets bao gồm nhôm, oxy, molypden, v.v.

Tính nghịch từ vốn có trong tất cả các chất. Trong paramagnets, nghịch từ bị áp đảo bởi paramagnesis mạnh hơn.

Nếu mômen từ của các phân tử bằng XNUMX hoặc nhỏ đến mức nghịch từ chiếm ưu thế so với thuận từ, thì các chất bao gồm các phân tử như vậy được gọi là điam từ. Từ hóa của điamôn ngược chiều với cảm ứng từ, giá trị của nó tăng khi cảm ứng tăng. Các hạt Diamagnet trong chân không trong một từ trường không đều sẽ bị đẩy ra ngoài từ trường.

Các nam châm, giống như paramagnets, tạo ra một từ hóa nhằm mục đích gây ra một trường; độ từ thẩm tương đối của chúng lớn hơn nhiều so với tính thống nhất. Tính chất sắt từ không có ở các nguyên tử hay phân tử riêng lẻ mà chỉ có ở một số chất ở trạng thái tinh thể. Sắt từ bao gồm sắt kết tinh, niken, coban, nhiều hợp kim của các nguyên tố này với nhau và với các hợp chất phi sắt từ khác, cũng như các hợp kim và hợp chất của crom và mangan với các nguyên tố phi sắt từ. Từ hóa của nam châm không chỉ phụ thuộc vào cảm ứng từ mà còn phụ thuộc vào trạng thái trước đó của chúng, vào thời gian mẫu ở trong từ trường. Mặc dù không có nhiều sắt từ trong tự nhiên, nhưng chúng chủ yếu được sử dụng làm vật liệu từ tính trong công nghệ.

Các mô cơ thể phần lớn là nghịch từ, giống như nước. Tuy nhiên, trong cơ thể cũng có các chất, phân tử và ion thuận từ. Không có hạt sắt từ trong cơ thể. Dòng điện sinh học phát sinh trong cơ thể là một nguồn từ trường yếu. Trong một số trường hợp, cảm ứng của các trường như vậy có thể đo được. Vì vậy, ví dụ, dựa trên việc đăng ký sự phụ thuộc thời gian của cảm ứng từ trường của tim (dòng điện sinh học của tim), một phương pháp chẩn đoán đã được tạo ra - từ tâm đồ. Vì cảm ứng từ tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện và cường độ dòng điện (biotok) theo định luật Ohm tỷ lệ thuận với điện áp (thế năng sinh học), nên nói chung, từ tâm đồ tương tự như điện tâm đồ. Tuy nhiên, từ tâm đồ, không giống như điện tâm đồ, là một phương pháp không tiếp xúc, bởi vì từ trường cũng có thể được ghi lại ở một khoảng cách nào đó so với đối tượng sinh học - nguồn của trường.

40. Cảm ứng điện từ. Năng lượng từ trường

Thực chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là từ trường xoay chiều tạo ra điện trường (do M. Faraday tìm ra năm 1831). Định luật cơ bản của cảm ứng điện từ Với bất kỳ sự thay đổi nào của từ thông, các suất điện động của cảm ứng điện từ sẽ sinh ra trong nó.

trong đó e - suất điện động;

dt - khoảng thời gian;

dФ là sự thay đổi của từ thông. Đây là định luật cơ bản của cảm ứng điện từ, hay định luật Faraday.

Khi từ thông xuyên qua mạch thay đổi (từ trường thay đổi theo thời gian, nam châm tiến lại gần hoặc di chuyển ra xa, cường độ dòng điện thay đổi ở đoạn mạch liền kề hoặc ở xa, v.v.) thì trong mạch luôn xuất hiện suất điện động của cảm ứng điện từ, tỷ lệ với tốc độ thay đổi của từ thông. Một sự thay đổi trong từ trường gây ra một điện trường. Vì dòng điện là đạo hàm của điện tích theo thời gian, chúng ta có thể viết:

Theo đó, điện tích chạy trong vật dẫn do hiện tượng cảm ứng điện từ phụ thuộc vào sự thay đổi của từ thông xuyên qua mạch và điện trở của nó. Sự phụ thuộc này được dùng để đo từ thông bằng các thiết bị ghi điện tích gây ra trong mạch.

Một trong những biểu hiện của hiện tượng cảm ứng điện từ là xuất hiện dòng điện cảm ứng kín (dòng điện xoáy, hay dòng điện Foucault) trong các vật dẫn rắn, như các bộ phận kim loại, dung dịch chất điện ly, cơ quan sinh học,… Dòng điện xoáy được hình thành khi một vật dẫn điện chuyển động trong từ trường, khi thay đổi theo thời gian của cảm ứng trường, cũng như dưới tác dụng tổng hợp của cả hai yếu tố. Cường độ của dòng điện xoáy phụ thuộc vào điện trở của cơ thể và do đó, vào điện trở suất và kích thước, cũng như tốc độ thay đổi của từ thông. Trong vật lý trị liệu, việc làm nóng các bộ phận riêng lẻ của cơ thể con người bằng dòng điện xoáy được quy định như một quy trình y tế gọi là quá trình cảm ứng nhiệt.

Dao động điện từ được gọi là sự thay đổi tuần hoàn có liên quan đến điện tích, dòng điện, cường độ điện trường và từ trường. Sự lan truyền dao động điện từ trong không gian xảy ra dưới dạng sóng điện từ. Trong số các hiện tượng vật lý khác nhau, dao động và sóng điện từ chiếm một vị trí đặc biệt.

Dòng điện xoay chiều là dòng điện thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, thuật ngữ "dòng điện xoay chiều" thường được áp dụng cho dòng điện bán tĩnh phụ thuộc vào thời gian theo định luật điều hòa.

41. Tổng trở lực ((trở kháng) của các mô cơ thể. Cơ sở vật lý của phép lưu biến

Các mô cơ thể không chỉ dẫn dòng điện một chiều mà còn dẫn dòng điện xoay chiều. Không có hệ thống nào như vậy trong cơ thể tương tự như cuộn dây điện cảm, do đó độ tự cảm của nó gần bằng không.

Màng sinh học (và do đó, toàn bộ sinh vật) có đặc tính điện dung, liên quan đến điều này, tổng điện trở của các mô cơ thể chỉ được xác định bởi điện trở ohmic và điện dung. cường độ dòng điện đi trước điện áp đặt trong pha. Sự phụ thuộc tần số của trở kháng giúp đánh giá khả năng sống của các mô cơ thể; điều này rất quan trọng cần biết đối với việc cấy ghép (cấy ghép) các mô và cơ quan. Trở kháng của các mô và cơ quan cũng phụ thuộc vào trạng thái sinh lý của chúng, như vậy khi mạch máu chứa đầy máu thì trở kháng thay đổi tùy theo trạng thái hoạt động của tim mạch.

Một phương pháp chẩn đoán dựa trên việc đăng ký sử dụng trở kháng của mô trong quá trình hoạt động của tim được gọi là phương pháp chụp cắt lớp lưu biến (impedance plethysmography). Sử dụng phương pháp này, người ta sẽ thu được các biểu đồ về não (biểu đồ não), tim (biểu đồ cơ tim), các mạch chính, phổi của gan và các chi. Các phép đo thường được thực hiện ở tần số 30 kHz. Xung điện và dòng điện Xung điện là sự thay đổi ngắn hạn của điện áp hoặc cường độ dòng điện. Trong công nghệ, xung được chia thành hai nhóm lớn: xung video và xung vô tuyến.

Xung video là xung dòng điện hoặc xung điện áp có thành phần không đổi khác XNUMX. Do đó, xung video chủ yếu có một cực. Hình dạng của các xung video là hình chữ nhật, hình răng cưa, hình thang, hình mũ, hình chuông, v.v.

Xung vô tuyến là dao động điện từ điều biến.

Trong sinh lý học, thuật ngữ "xung điện" (hoặc "tín hiệu điện") đề cập cụ thể đến các xung video. Các xung lặp đi lặp lại được gọi là dòng xung. Nó được đặc trưng bởi một khoảng thời gian (thời gian lặp lại xung) T - thời gian trung bình giữa thời điểm bắt đầu của các xung liền kề và tần số (tần số lặp lại xung):

f = 1 / T.

Chu kỳ làm việc của các xung là tỷ lệ:

Tương hỗ của chu kỳ nhiệm vụ là hệ số lấp đầy:

42. Khái niệm về lý thuyết Maxwell. Xu hướng hiện tại

J. Maxwell đã tạo ra lý thuyết về trường điện từ trong khuôn khổ của vật lý cổ điển. Lý thuyết của J. Maxwell dựa trên hai điều khoản.

1. Mọi điện trường dịch chuyển đều tạo ra từ trường xoáy. Điện trường xoay chiều được đặt tên bởi Maxwell bởi vì, giống như một dòng điện thông thường, nó tạo ra một từ trường. Từ trường xoáy được tạo ra bởi cả dòng dẫn Ipr (điện tích chuyển động) và dòng dịch chuyển (điện trường dịch chuyển E).

Phương trình đầu tiên của Maxwell

2. Mọi từ trường chuyển dời đều tạo ra điện trường xoáy (định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ).

Phương trình thứ hai của Maxwell:

Nó liên quan đến tốc độ thay đổi của từ thông qua bất kỳ bề mặt nào và sự tuần hoàn của véc tơ cường độ điện trường phát sinh trong trường hợp này. Sự lưu thông được thực hiện dọc theo đường bao mà bề mặt nằm trên đó.

Theo các quy định của lý thuyết Maxwell rằng sự xuất hiện của bất kỳ trường nào (điện hoặc từ) tại một số điểm trong không gian kéo theo một chuỗi biến đổi lẫn nhau: điện trường xoay chiều tạo ra từ trường, sự thay đổi trong từ trường tạo ra điện một.

Sự hình thành lẫn nhau của điện trường và từ trường dẫn đến trường điện từ - sự lan truyền của một trường điện từ duy nhất trong không gian. Tốc độ lan truyền của sóng điện từ bằng tốc độ ánh sáng. Đây là cơ sở để Maxwell tạo ra lý thuyết điện từ của ánh sáng. Lý thuyết này đã trở thành một giai đoạn rất quan trọng trong sự phát triển hơn nữa của vật lý y học.

43. Phân loại các khoảng tần số được áp dụng trong y học

Nó dựa trên lý thuyết của Maxwell rằng các sóng điện từ khác nhau, bao gồm cả sóng ánh sáng, có một bản chất chung. Về vấn đề này, nên biểu diễn tất cả các loại sóng điện từ dưới dạng một thang đo duy nhất.

Mỗi thang đo được chia theo điều kiện thành sáu phạm vi: sóng vô tuyến (dài, trung bình và ngắn), tia hồng ngoại, khả kiến, tia cực tím, tia X và bức xạ gamma. Sự phân loại này được xác định bởi cơ chế hình thành sóng, hoặc bởi khả năng nhận thức thị giác của một người. Sóng vô tuyến được tạo ra bởi các dòng điện xoay chiều trong vật dẫn và dòng điện tử (macroradiators).

Bức xạ hồng ngoại, khả kiến và tử ngoại đến từ các nguyên tử, phân tử và các hạt tích điện nhanh (microemitters). Bức xạ tia X xảy ra trong quá trình nội nguyên tử. Bức xạ gamma có nguồn gốc hạt nhân.

Một số phạm vi trùng nhau vì các sóng có cùng độ dài có thể được tạo ra bởi các quá trình khác nhau. Vì vậy, bức xạ tia cực tím sóng ngắn nhất bị chặn bởi tia X sóng dài. Về vấn đề này, vùng biên của sóng hồng ngoại và sóng vô tuyến là rất đặc trưng. Cho đến năm 1922, có một khoảng cách giữa các phạm vi này. Bức xạ có bước sóng ngắn nhất của khoảng trống không được lấp đầy này có nguồn gốc nguyên tử phân tử (bức xạ của một vật bị nung nóng), trong khi bước sóng dài nhất được phát ra bởi máy rung Hertz vĩ mô. Ngay cả sóng milimet có thể được tạo ra không chỉ bằng kỹ thuật vô tuyến, mà còn bằng các quá trình chuyển đổi phân tử. Đã xuất hiện phần "Nội soi xạ hình", nghiên cứu sự hấp thụ và phát xạ sóng vô tuyến của các chất khác nhau.

Trong y học, việc phân chia dao động điện từ thành các dải tần có điều kiện sau đây được chấp nhận (Bảng 1).

Bảng 1

Phân chia dao động điện từ có điều kiện thành các dải tần số

Thông thường thiết bị điện tử vật lý trị liệu có tần số thấp và âm thanh được gọi là tần số thấp. Thiết bị điện tử của tất cả các tần số khác được gọi là một khái niệm tổng quát - "thiết bị tần số cao".

44. Các quá trình vật lý trong mô xảy ra khi tiếp xúc với dòng điện và trường điện từ

Tất cả các chất bao gồm các phân tử, mỗi trong số chúng là một hệ thống điện tích. Do đó, trạng thái của các vật thể về cơ bản phụ thuộc vào dòng điện chạy qua chúng và vào trường điện từ tác dụng. Tính chất điện của cơ thể sinh vật phức tạp hơn tính chất của vật vô tri vô giác, vì sinh vật cũng là một tập hợp các ion có nồng độ thay đổi trong không gian.

Cơ chế chính của tác động của dòng điện và trường điện từ lên cơ thể là vật lý.

Hoạt động chính của dòng điện một chiều trên các mô cơ thể. Mạ kẽm. Điện di dược chất

Cơ thể con người chủ yếu bao gồm các chất lỏng sinh học có chứa một số lượng lớn các ion có liên quan đến các quá trình trao đổi chất khác nhau. Dưới tác động của điện trường, các ion di chuyển với tốc độ khác nhau và tích tụ gần màng tế bào, tạo thành điện trường ngược, gọi là phân cực. Do đó, hiệu ứng chính của dòng điện một chiều gắn liền với sự chuyển động của các ion trong các phần tử khác nhau của các mô.

Tác động của dòng điện một chiều lên cơ thể phụ thuộc vào cường độ dòng điện nên điện trở của các mô, đặc biệt là da, có tầm quan trọng rất lớn. Độ ẩm, mồ hôi làm giảm đáng kể điện trở, thậm chí với điện áp nhỏ cũng có thể gây ra dòng điện chạy qua cơ thể. Dòng điện một chiều liên tục có điện áp 60-80 V được sử dụng như một phương pháp điều trị vật lý trị liệu (mạ điện). Nguồn hiện tại là một bộ chỉnh lưu toàn sóng - một thiết bị mạ điện. Đối với điều này, các điện cực làm bằng chì tấm có độ dày 0,3-0,5 mm được sử dụng. Vì các sản phẩm điện phân của dung dịch natri clorua chứa trong các mô gây ra hiện tượng bỏng, nên các miếng thấm nước được làm ẩm bằng nước ấm được đặt giữa các điện cực và da.

Dòng điện một chiều cũng được sử dụng trong thực hành y tế để đưa thuốc qua da hoặc niêm mạc. Phương pháp này được gọi là điện di thuốc. Với mục đích này, chúng tiến hành tương tự như trong quá trình mạ điện, nhưng miếng đệm điện cực hoạt động được làm ẩm bằng dung dịch dược chất tương ứng. Thuốc được tiêm từ cực, điện tích mà nó có: anion được tiêm từ cực âm, cation - từ cực dương.

Quá trình mạ và điện di dược chất có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các điện cực lỏng dưới dạng bồn tắm, trong đó các chi của bệnh nhân được ngâm.

45. Tác động của dòng điện xoay chiều (xung)

Tác dụng của dòng điện xoay chiều đối với cơ thể về cơ bản phụ thuộc vào tần số của nó. Ở tần số âm thanh và siêu âm thấp, dòng điện xoay chiều, giống như dòng điện một chiều, có tác động kích thích lên các mô sinh học. Điều này là do sự dịch chuyển của các ion trong dung dịch điện phân, sự phân tách của chúng, sự thay đổi nồng độ của chúng trong các phần khác nhau của tế bào và không gian gian bào.

Kích thích mô cũng phụ thuộc vào hình dạng của dòng xung, thời gian của xung và biên độ của nó. Vì vậy, ví dụ, tăng độ dốc của mặt trước xung làm giảm cường độ dòng ngưỡng, gây co cơ. Điều này cho thấy rằng các cơ thích nghi với những thay đổi về sức mạnh hiện tại và quá trình bù ion bắt đầu. Vì tác dụng sinh lý cụ thể của dòng điện phụ thuộc vào hình dạng của các xung, trong y học, để kích thích hệ thần kinh trung ương (ngủ điện tử, gây mê điện tử), hệ thần kinh cơ, hệ tim mạch (máy tạo nhịp tim, máy khử rung tim) và những người khác, các dòng điện với các sự phụ thuộc vào thời gian được sử dụng.

Tác động lên tim, dòng điện có thể gây rung tâm thất, dẫn đến cái chết của một người. Cường độ dòng điện ngưỡng gây rung tim phụ thuộc vào mật độ dòng điện chạy qua tim, tần số và thời gian tác dụng của nó. Dòng điện hay sóng điện từ đều có tác dụng nhiệt. Sưởi ấm trị liệu bằng dao động điện từ tần số cao có một số ưu điểm so với phương pháp truyền thống và đơn giản - đệm sưởi. Làm nóng các cơ quan nội tạng bằng đệm sưởi được thực hiện do tính dẫn nhiệt của các mô bên ngoài - da và mô mỡ dưới da. Hệ thống sưởi tần số cao xảy ra do sự hình thành nhiệt ở các bộ phận bên trong cơ thể, tức là nó có thể được tạo ra ở nơi cần thiết. Việc sưởi ấm bằng rung động tần số cao cũng thuận tiện vì bằng cách điều chỉnh công suất của máy phát điện, có thể kiểm soát khả năng giải phóng nhiệt trong các cơ quan nội tạng và trong một số quy trình cũng có thể định lượng nhiệt. Dòng điện cao tần được sử dụng để làm nóng các mô bằng dòng điện. Dòng điện tần số cao đi qua mô được sử dụng trong các quy trình vật lý trị liệu được gọi là điện nhiệt và hóa trị liệu cục bộ.

Trong quá trình diathermy, dòng điện có tần số khoảng 1 MHz với dao động tắt dần yếu, điện áp 100-150 V được sử dụng; dòng điện là vài ampe. Vì da, mỡ, xương, cơ có điện trở suất lớn nhất nên chúng nóng lên nhiều hơn. Các cơ quan giàu máu hoặc bạch huyết ít bị nóng nhất là phổi, gan và các hạch bạch huyết.

Nhược điểm của phương pháp ngâm da là một lượng nhiệt lớn được giải phóng không hiệu quả trong lớp da và mô dưới da. Gần đây, phương pháp đắp da đã không còn thực hành trị liệu và được thay thế bằng các phương pháp tiếp xúc tần số cao khác.

Dòng điện tần số cao cũng được sử dụng cho mục đích phẫu thuật (đốt điện). Chúng cho phép bạn cauterize, "hàn" các mô (diathermocoagulation) hoặc giải phẫu chúng (diathermotomy).

46. Tiếp xúc với từ trường xoay chiều

Trong các vật thể dẫn điện có khối lượng lớn đặt trong từ trường xen kẽ, xuất hiện dòng điện xoáy. Những dòng điện này có thể được sử dụng để làm nóng các mô và cơ quan sinh học. Phương pháp xử lý như vậy - nhiệt điện dẫn - có một số ưu điểm so với phương pháp điện nhiệt. Với phương pháp nhiệt cảm, lượng nhiệt giải phóng trong các mô tỷ lệ thuận với bình phương tần số và cảm ứng của từ trường xoay chiều và tỷ lệ nghịch với điện trở suất. Do đó, các mô giàu mạch máu (ví dụ, cơ bắp) sẽ nóng hơn nhiều so với mô mỡ. Điều trị bằng dòng điện xoáy cũng có thể thực hiện được với quá trình darsonvalization nói chung. Trong trường hợp này, bệnh nhân được đặt trong lồng điện từ, qua các cuộn dây có dòng xung tần số cao chạy qua.

Tiếp xúc với điện trường xoay chiều. Trong các mô trong điện trường xoay chiều phát sinh dòng chuyển dời và dòng dẫn. Thông thường, điện trường tần số siêu cao được sử dụng cho mục đích này, vì vậy phương pháp vật lý trị liệu tương ứng được gọi là liệu pháp UHF. Thông thường sử dụng tần số 40,58 MHz trong các thiết bị UHF; ở dòng điện có tần số này, các mô điện môi của cơ thể nóng lên nhiều hơn so với các mô dẫn điện.

Tiếp xúc với sóng điện từ. Phương pháp vật lý trị liệu dựa trên việc sử dụng sóng điện từ trong phạm vi vi sóng, tùy thuộc vào bước sóng, nhận được hai tên gọi: "liệu pháp vi sóng" và "liệu pháp DCV". Hiện nay, lý thuyết phát triển nhất là hiệu ứng nhiệt của trường vi sóng lên các vật thể sinh học.

Sóng điện từ phân cực các phân tử của một chất và định hướng chúng định hướng lại dưới dạng lưỡng cực điện. Ngoài ra, một sóng điện từ ảnh hưởng đến các ion của hệ thống sinh học và gây ra một dòng điện dẫn xoay chiều. Tất cả điều này dẫn đến việc làm nóng chất.

Sóng điện từ có thể ảnh hưởng đến các quá trình sinh học bằng cách phá vỡ các liên kết hydro và ảnh hưởng đến sự định hướng của các đại phân tử DNA và RNA.

Khi một sóng điện từ chạm vào một bộ phận của cơ thể, nó sẽ bị phản xạ một phần khỏi bề mặt da. Mức độ phản xạ phụ thuộc vào sự khác biệt về hằng số điện môi của không khí và mô sinh học. Độ sâu thâm nhập của sóng điện từ vào các mô sinh học phụ thuộc vào khả năng hấp thụ năng lượng sóng của các mô này, do đó được xác định bởi cả cấu trúc của các mô (chủ yếu là hàm lượng nước) và tần số của sóng điện từ. Vì vậy, sóng điện từ centimet được sử dụng trong vật lý trị liệu xâm nhập vào cơ, da, chất lỏng sinh học ở độ sâu khoảng 2 cm, và vào mỡ và xương - khoảng 10 cm.

Có tính đến thành phần phức tạp của các mô, có điều kiện cho rằng trong quá trình trị liệu bằng vi sóng, độ sâu thâm nhập của sóng điện từ là 3-5 cm tính từ bề mặt cơ thể và trong quá trình trị liệu DCV - lên tới 9 cm.

47. Điện tử

Điện tử là một khái niệm được phổ biến rộng rãi ở thời điểm hiện tại. Điện tử chủ yếu dựa trên những thành tựu của vật lý học. Ngày nay, không có thiết bị điện tử, việc chẩn đoán bệnh tật cũng như cách điều trị hiệu quả là không thể thực hiện được.

Thuật ngữ "điện tử" phần lớn là tùy ý. Đúng nhất nên hiểu điện tử là lĩnh vực khoa học và công nghệ, trong đó xem xét hoạt động và ứng dụng của các thiết bị (thiết bị) điện chân không, ion và bán dẫn. Chúng đơn lẻ ra điện tử vật lý, có nghĩa là phần vật lý xem xét tính dẫn điện của các vật thể, tiếp xúc và hiện tượng nhiệt điện. Điện tử kỹ thuật được hiểu là những phần mô tả các thiết bị, máy móc và các mạch chuyển mạch của chúng. Điện tử bán dẫn là những gì đề cập đến việc sử dụng các thiết bị bán dẫn, v.v.

Đôi khi tất cả các thiết bị điện tử được chia thành ba lĩnh vực chính: điện tử chân không, bao gồm việc tạo và ứng dụng các thiết bị điện chân không (như ống chân không, thiết bị quang điện tử, ống tia X, thiết bị xả khí); điện tử trạng thái rắn, bao gồm việc tạo và ứng dụng các thiết bị bán dẫn, bao gồm cả mạch tích hợp; điện tử lượng tử - một nhánh điện tử cụ thể liên quan đến laser.

Điện tử là một ngành năng động của khoa học và công nghệ. Trên cơ sở các hiệu ứng (hiện tượng) mới, các thiết bị điện tử được tạo ra, bao gồm cả những thiết bị được sử dụng trong sinh học và y học.

Bất kỳ thiết bị kỹ thuật nào (kỹ thuật vô tuyến hoặc điện tử) đang được nâng cấp, làm nhỏ hơn, v.v. Tuy nhiên, khó khăn nảy sinh trong việc này. Vì vậy, ví dụ, giảm kích thước của một sản phẩm có thể làm giảm độ tin cậy của nó, v.v.

Một sự thay đổi đáng kể trong quá trình thu nhỏ các thiết bị điện tử là sự ra đời của các điốt và triode bán dẫn, giúp tăng mật độ các thiết bị điện tử lên 2-3 phần tử trên 1 cm3.

Giai đoạn tiếp theo trong quá trình thu nhỏ của điện tử, vẫn đang phát triển ở thời điểm hiện tại, là tạo ra các mạch tích hợp. Đây là một thiết bị điện tử thu nhỏ, trong đó tất cả các phần tử (hoặc một phần của chúng) được kết nối không thể tách rời về mặt cấu trúc và điện. Có hai loại mạch tích hợp chính: bán dẫn và phim.

Mạch tích hợp bán dẫn được làm từ chất bán dẫn có độ tinh khiết cao. Bằng cách xử lý nhiệt, khuếch tán và các phương pháp khác, mạng tinh thể của chất bán dẫn được thay đổi sao cho các vùng riêng lẻ của nó trở thành các phần tử khác nhau của mạch. Các mạch tích hợp phim được tạo ra bằng cách lắng đọng chân không các vật liệu khác nhau trên các chất nền thích hợp. Mạch tích hợp lai cũng được sử dụng - sự kết hợp giữa mạch bán dẫn và mạch phim.

48. Điện tử y tế

Một trong những công dụng phổ biến của các thiết bị điện tử là liên quan đến việc chẩn đoán và điều trị bệnh. Các phần của điện tử, xem xét các tính năng của việc sử dụng các hệ thống điện tử để giải quyết các vấn đề y sinh, cũng như thiết bị của thiết bị tương ứng, được gọi là điện tử y tế.

Điện tử y tế dựa trên thông tin từ vật lý, toán học, kỹ thuật, y học, sinh học, sinh lý học và các ngành khoa học khác, nó bao gồm điện tử sinh học và sinh lý học.

Hiện nay, nhiều đặc tính truyền thống "không điện" (nhiệt độ, sự dịch chuyển của cơ thể, các thông số sinh hóa, v.v.) đang được đo trong quá trình đo để được chuyển thành tín hiệu điện. Thông tin được biểu diễn bằng tín hiệu điện có thể được truyền đi một cách thuận tiện và được ghi lại một cách đáng tin cậy. Chúng ta có thể phân biệt các nhóm thiết bị và dụng cụ điện tử chính được sử dụng cho mục đích y sinh sau đây.

1. Thiết bị thu nhận (lược đồ), truyền và đăng ký thông tin y sinh. Thông tin như vậy có thể không chỉ về các quá trình xảy ra trong cơ thể (trong mô, cơ quan, hệ thống sinh học), mà còn về trạng thái của môi trường (mục đích vệ sinh và hợp vệ sinh), về các quá trình xảy ra trong các bộ phận giả, v.v. Điều này bao gồm một phần lớn thiết bị chẩn đoán: máy chụp tim, máy ghi âm tim, v.v.

2. Các thiết bị điện tử cung cấp các tác động định lượng lên cơ thể bởi các yếu tố vật lý khác nhau (như siêu âm, dòng điện, điện từ trường, v.v.) để điều trị: thiết bị trị liệu vi sóng, thiết bị điện phẫu, máy tạo nhịp tim, v.v. 3. Điện tử điều khiển thiết bị:

1) máy tính điện tử để xử lý, lưu trữ và phân tích tự động thông tin y sinh;

2) các thiết bị để kiểm soát các quá trình sống và điều tiết tự động của môi trường con người;

3) mô hình điện tử của các quá trình sinh học, v.v. Một trong những vấn đề quan trọng liên quan đến thiết bị

thiết bị y tế điện tử là thiết bị điện an toàn cho cả bệnh nhân và nhân viên y tế. Trong mạng điện và trong các thiết bị kỹ thuật, người ta thường đặt một hiệu điện thế, nhưng dòng điện, tức là điện tích chạy qua vật thể sinh học trong một đơn vị thời gian, có tác dụng lên cơ thể hoặc các cơ quan.

Điện trở của cơ thể người giữa hai lần chạm (điện cực) là tổng trở lực của các mô và cơ quan bên trong và điện trở của da.

Yêu cầu chính và chính là làm cho nó không thể chạm vào thiết bị dưới điện áp. Để làm được điều này, trước hết, các bộ phận của thiết bị và bộ máy dưới điện áp phải được cách ly với nhau và với phần thân của thiết bị.

49. Làm thế nào để đảm bảo độ tin cậy của trang thiết bị y tế

Khi thực hiện các thủ thuật sử dụng điện cực áp dụng cho bệnh nhân, rất khó lường trước được nhiều lựa chọn để tạo ra tình huống nguy hiểm về điện, vì vậy bạn nên tuân thủ rõ ràng các hướng dẫn cho quy trình này mà không thực hiện bất kỳ sai lệch nào.

Độ tin cậy của thiết bị y tế. Thiết bị y tế phải hoạt động bình thường. Khả năng của một sản phẩm không bị lỗi khi hoạt động trong các điều kiện hoạt động được chỉ định và duy trì hiệu suất của nó trong một khoảng thời gian nhất định được đặc trưng bởi một thuật ngữ chung - "độ tin cậy". Đối với thiết bị y tế, vấn đề về độ tin cậy đặc biệt liên quan, vì sự cố của các thiết bị và dụng cụ không chỉ có thể dẫn đến thiệt hại về kinh tế mà còn dẫn đến cái chết của bệnh nhân. Khả năng hoạt động không an toàn của thiết bị phụ thuộc vào nhiều nguyên nhân, ảnh hưởng của chúng thực tế không thể tính đến, do đó, đánh giá định lượng về độ tin cậy mang tính chất xác suất. Vì vậy, ví dụ, một tham số quan trọng là xác suất hoạt động không có lỗi. Nó được ước tính bằng thực nghiệm bằng tỷ lệ số lượng sản phẩm hoạt động (không hư hỏng) trong một thời gian nhất định trên tổng số sản phẩm được thử nghiệm. Đặc tính này đánh giá khả năng duy trì khả năng hoạt động của sản phẩm trong một khoảng thời gian nhất định. Một chỉ số định lượng khác về độ tin cậy là tỷ lệ thất bại. Tùy thuộc vào hậu quả có thể xảy ra của sự cố trong quá trình vận hành, các thiết bị y tế được chia thành bốn loại.

A - các sản phẩm, lỗi gây nguy hiểm ngay lập tức đến tính mạng của bệnh nhân hoặc nhân viên. Các sản phẩm thuộc nhóm này bao gồm các thiết bị theo dõi các chức năng sống của bệnh nhân, máy hô hấp nhân tạo và máy tuần hoàn.

B - các sản phẩm, lỗi gây ra sự sai lệch thông tin về trạng thái của cơ thể hoặc môi trường, không dẫn đến nguy hiểm tức thời đến tính mạng của bệnh nhân hoặc nhân viên, hoặc yêu cầu sử dụng ngay một thiết bị tương tự trong chuyển sang chế độ chờ. Các sản phẩm này bao gồm hệ thống theo dõi bệnh nhân, thiết bị kích thích hoạt động của tim.

B - sản phẩm, lỗi làm giảm hiệu quả hoặc trì hoãn quá trình điều trị và chẩn đoán trong các tình huống không quan trọng, hoặc làm tăng gánh nặng cho nhân viên y tế hoặc bảo trì, hoặc chỉ dẫn đến thiệt hại vật chất. Nhóm này bao gồm hầu hết các thiết bị, dụng cụ chẩn đoán và vật lý trị liệu, v.v.

G - các sản phẩm không chứa các bộ phận không an toàn. Thiết bị điện cơ không thuộc nhóm này.

50. Hệ thống thu thập thông tin y tế và sinh học

Bất kỳ nghiên cứu y sinh nào cũng liên quan đến việc thu thập và đăng ký thông tin còn thiếu. Để tiếp nhận và ghi nhận các thông tin về trạng thái, thông số của một hệ thống y sinh cần phải có một bộ thiết bị đồng bộ. Yếu tố chính của bộ này - yếu tố nhạy cảm của thiết bị đo, được gọi là thiết bị thu - chắc chắn liên hệ hoặc tương tác với chính hệ thống.

Trong các thiết bị điện tử y tế, phần tử cảm biến hoặc trực tiếp xuất ra tín hiệu điện hoặc thay đổi tín hiệu như vậy dưới tác động của hệ thống sinh học. Thiết bị nhận chuyển đổi thông tin về nội dung y sinh và sinh lý thành tín hiệu của một thiết bị điện tử. Có hai loại thiết bị lấy hàng được sử dụng trong điện tử y tế: điện cực và cảm biến.

Điện cực là những dây dẫn có hình dạng đặc biệt kết nối mạch đo với hệ thống sinh học. Khi chẩn đoán, các điện cực không chỉ được sử dụng để thu tín hiệu điện mà còn để mang lại hiệu ứng điện từ bên ngoài (ví dụ, trong phép lưu biến). Trong y học, điện cực còn được dùng để cung cấp các hiệu ứng điện từ nhằm mục đích điều trị và kích thích điện.

Nhiều đặc điểm y sinh không thể được "ghi lại" bằng các điện cực, vì chúng không được phản xạ bởi tín hiệu điện sinh học: huyết áp, nhiệt độ, tiếng tim và nhiều đặc điểm khác. Trong một số trường hợp, thông tin y sinh được kết hợp với tín hiệu điện; trong những trường hợp này, các cảm biến (đầu dò đo lường) được sử dụng. Cảm biến là một thiết bị chuyển đổi giá trị đo được hoặc điều khiển thành tín hiệu thuận tiện cho việc truyền tải, chuyển đổi thêm hoặc đăng ký. Cảm biến được chia thành máy phát và tham số.

Máy phát điện - đây là những cảm biến, dưới ảnh hưởng của tín hiệu đo, trực tiếp tạo ra điện áp hoặc dòng điện. Các loại cảm biến này bao gồm:

1) áp điện;

2) nhiệt điện;

3) cảm ứng;

4) quang điện.

Cảm biến tham số là cảm biến trong đó một số thông số thay đổi dưới ảnh hưởng của tín hiệu đo.

Các cảm biến này bao gồm:

1) điện dung;

2) tính lưu biến;

3) quy nạp.

Tùy thuộc vào năng lượng là vật mang thông tin, có các cảm biến cơ học, âm học (âm thanh), nhiệt độ, điện, quang học và các cảm biến khác.

Điện thế sinh học là một chỉ số chẩn đoán thiết yếu của nhiều bệnh. Do đó, điều rất quan trọng là phải đăng ký chính xác các tiềm năng này và trích xuất các thông tin y tế cần thiết.

51. Bộ khuếch đại-dao động

Bộ khuếch đại tín hiệu điện hay còn gọi là bộ khuếch đại điện tử là thiết bị biến đổi năng lượng của nguồn điện áp một chiều thành năng lượng của dao động điện từ dưới nhiều dạng khác nhau.

Theo nguyên lý hoạt động, người ta phân biệt máy phát điện tự kích từ và máy phát điện kích thích ngoài, thực chất là máy khuếch đại công suất cao tần.

Máy phát điện được chia nhỏ theo tần số và công suất của dao động. Trong y học, máy phát điện tử tìm thấy ba ứng dụng chính: trong thiết bị điện tử vật lý trị liệu; trong máy kích thích điện tử; trong các thiết bị chẩn đoán riêng biệt, ví dụ, trong một bài hùng biện.

Tất cả các máy phát điện được chia thành tần số thấp và tần số cao. Thiết bị y tế - máy phát dao động điện từ tần số thấp điều hòa và xung kết hợp hai nhóm thiết bị lớn khó phân biệt rõ ràng: thiết bị kích thích điện tử (máy kích thích điện) và thiết bị vật lý trị liệu. Ở tần số thấp, đáng kể nhất là hiệu ứng cụ thể chứ không phải nhiệt của dòng điện. Phương pháp điều trị hiện tại có đặc điểm kích thích một số tác dụng, do đó, có một sự nhầm lẫn giữa các khái niệm "thiết bị điều trị" và "máy kích thích điện".

Máy kích điện được chia thành loại tĩnh, loại có thể đeo và loại có thể cấy ghép (cấy ghép).

Máy tạo nhịp tim có thể đeo và thường được cấy ghép là máy tạo nhịp tim tần số vô tuyến có thể cấy ghép EKSR-01. Máy thu nhận tín hiệu vô tuyến từ máy phát bên ngoài. Những tín hiệu này được bộ phận cấy ghép cảm nhận được bên trong cơ thể bệnh nhân và được gửi đến tim dưới dạng xung động thông qua các điện cực. Các thiết bị kỹ thuật để kích thích điện cũng bao gồm các điện cực để cung cấp tín hiệu điện cho một hệ thống sinh học. Trong nhiều trường hợp, kích thích điện được thực hiện bằng các điện cực bản, được áp dụng cho cơ thể con người giống như các điện cực để ghi điện tim.

Một nhóm lớn các thiết bị y tế - máy phát dao động điện từ và sóng - hoạt động trong dải tần số siêu âm, cao, siêu cao và được gọi là thuật ngữ chung "thiết bị điện tử tần số cao".

Với liệu pháp UHF, phần cơ thể cần làm nóng được đặt giữa các điện cực kim loại hình đĩa được phủ một lớp cách điện. Khi tiếp xúc với sóng điện từ, người phát ra các sóng này được đưa đến gần cơ thể hơn.

Các thiết bị vật lý trị liệu khác bao gồm:

1) thiết bị "Iskra-1" - một máy phát tần số cao hoạt động ở chế độ xung và được sử dụng để xác định darsonvalization cục bộ;

2) thiết bị IKV-4 cho cảm ứng nhiệt, hoạt động ở tần số 13,56 MHz;

3) thiết bị di động cho liệu pháp UHF - UHF-66;

4) thiết bị cho liệu pháp vi sóng "Luch-58".

Thiết bị phẫu thuật điện (phẫu thuật cao tần) còn được gọi là thiết bị y tế điện tử cao tần.

52. Quang học

Quang học là một nhánh của vật lý liên quan đến các định luật bức xạ, hấp thụ và truyền ánh sáng.

Định luật truyền thẳng của ánh sáng.

Ánh sáng trong môi trường đồng nhất trong suốt truyền theo đường thẳng.

Chùm sáng là chùm ánh sáng mỏng vô hạn truyền theo đường thẳng, đây là đường chỉ phương truyền năng lượng ánh sáng.

Gương phẳng. Nếu các tia tới vẫn song song sau khi phản xạ từ một mặt phẳng, thì phản xạ như vậy được gọi là phản xạ tia, và mặt phản xạ là gương phẳng.

Các định luật khúc xạ ánh sáng. Tia tới và tia khúc xạ và pháp tuyến đối với mặt phân cách giữa môi trường tại điểm tới nằm trong cùng một mặt phẳng.

sinα / sinβ = n,

với α là góc giữa chùm tia tới và pháp tuyến; β là góc giữa chùm khúc xạ và pháp tuyến. Chiết suất tuyệt đối và tương đối.

Chiết suất tỉ đối của ánh sáng n = n₁/ không phải₂,

nơi n₁ và N₂ - Chiết suất tuyệt đối của hai môi trường, bằng tỉ số giữa tốc độ ánh sáng trong chân không và tốc độ ánh sáng trong môi trường:

n = c / v₁, viết sai rồi₂= c / v₂

Phương trình của tia trong lăng kính. Định luật khúc xạ ánh sáng giúp ta có thể tính toán đường đi của tia trong các thiết bị quang học khác nhau, đặc biệt là trong lăng kính tam giác.

tổng độ lệch dầm

đ = một₁ + b₂ × w,

w=b₁ + một₂.

Nếu w nhỏ, thì:

d = (n-1) giờ w,

với n là chiết suất của chất làm lăng kính.

Hiện tượng phản xạ toàn phần bên trong. Nếu một chùm tia đi từ môi trường quang học đậm đặc hơn (có chiết suất cao hơn) đến môi trường quang học ít đặc hơn, thì:

Tại một giá trị nào đó của góc tới a0, chùm khúc xạ trượt dọc theo mặt phân cách giữa môi trường

β = n / 2 thì sinα₀ =n₁/ không phải₂

53. Quang học sóng

Tính chất sóng của ánh sáng. Ánh sáng là sóng điện từ trong dải tần số 13 x 1014-8 x h 1014 Hz mà mắt người cảm nhận được, tức là bước sóng 380 x 770 nm. Ánh sáng có tất cả các tính chất của sóng điện từ: phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, phân cực.

bản chất điện từ của ánh sáng. Cho đến giữa thế kỷ XNUMX, câu hỏi về bản chất của ánh sáng thực tế vẫn chưa được giải quyết. Câu trả lời cho nó đã được tìm thấy bởi J. Maxwell, người đã chứng minh các định luật chung của trường điện từ. Từ lý thuyết của J. Maxwell, kết luận là ánh sáng là sóng điện từ trong một phạm vi nhất định. Vận tốc ánh sáng trong môi trường đồng chất. Tốc độ ánh sáng được xác định bởi các tính chất điện và từ của môi trường. Điều này được khẳng định bởi sự trùng khớp giữa tốc độ ánh sáng trong chân không với hằng số điện động:

(ε₀ - hằng số điện, m₀ là hằng số từ tính). Tốc độ ánh sáng trong môi trường đồng nhất, như đã biết, được xác định bởi chiết suất của môi trường n. Tốc độ ánh sáng trong một chất:

υ = c / n

trong đó c là tốc độ ánh sáng trong chân không.

Từ lý thuyết của Maxwell như sau:

tức là, chiết suất và do đó, vận tốc trong môi trường được xác định bởi điện môi và độ từ thẩm của môi trường:

Giao thoa là sự cộng các sóng từ hai hoặc nhiều nguồn, khi đó, do kết quả của phép cộng, nguyên tắc chồng chất các cường độ bị vi phạm.

Mật độ năng lượng trong sóng điện từ tỷ lệ với bình phương biên độ sóng và xác định cường độ của sóng ánh sáng mà mắt người đánh giá là độ rọi. Nhiễu xạ ánh sáng - hiện tượng tia sáng bị lệch khỏi phương thẳng đứng khi đi qua mép vật cản.

Nhiễu xạ sóng là một tập hợp các hiện tượng được quan sát thấy trong quá trình sóng truyền trong môi trường không đồng nhất, dẫn đến sự sai lệch của sóng so với phương truyền trực tuyến ban đầu.

Nguyên lý Huygens-Fresnel. Mỗi điểm trên bề mặt mà sóng truyền tới tại một thời điểm nhất định đóng vai trò là nguồn điểm của sóng hình cầu thứ cấp, là nguồn kết hợp: bề mặt sóng tại bất kỳ thời điểm nào không chỉ là một lớp bao của sóng thứ cấp, mà là kết quả của sự giao thoa của chúng.

Phương pháp vùng Fresnel. Đối với một nguồn điểm trong môi trường đồng chất và đẳng hướng, các mặt sóng có dạng hình cầu. Fresnel đề xuất chia bề mặt sóng thành các phần riêng biệt, gọi là vùng Fresnel, để các dao động từ hai vùng lân cận đến điểm quan sát triệt tiêu lẫn nhau khi được thêm vào.

54. Phân cực ánh sáng

Ánh sáng là sóng điện từ ngang. Sự phân cực của ánh sáng - sắp xếp theo hướng của các vectơ cường độ của điện trường và từ trường của sóng ánh sáng trong mặt phẳng vuông góc với chùm sáng. Ánh sáng tự nhiên (ánh sáng mặt trời, đèn sợi đốt) không bị phân cực, tức là tất cả các hướng dao động của các vectơ điện và từ vuông góc với các tia sáng đều bằng nhau. Có những thiết bị gọi là bản phân cực, có khả năng truyền các tia sáng theo một hướng dao động của vectơ điện E, để ở đầu ra của bản phân cực, ánh sáng trở thành phân cực phẳng (tuyến tính). Đối với một góc a tùy ý giữa các hướng của máy phân tích và bản phân cực, biên độ của dao động ánh sáng phát ra từ máy phân tích bằng:

Ea = En cos a,

trong đó En là biên độ của dao động ở đầu ra của bộ phân cực.

Trong sóng điện từ, mật độ (cường độ) năng lượng tỷ lệ với bình phương của biên độ dao động E, tức là I_n -E²_n và tôi_a -E²_a.

Dựa trên điều này, chúng tôi nhận được:

I_a = Tôi_n cos2 a.

Mối quan hệ này được gọi là luật Malus.

Mức độ phân cực ánh sáng (cực đại và cực tiểu) bằng cường độ của ánh sáng phân cực một phần do máy phân tích truyền qua.

Sự phân cực cũng xảy ra ở mặt phân cách giữa hai điện môi đẳng hướng. Nếu ánh sáng tới là tự nhiên, thì tia khúc xạ và tia phản xạ bị phân cực một phần, và hướng dao động chủ yếu của vectơ điện của sóng khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và tia phản xạ vuông góc với nó. Mức độ phân cực phụ thuộc vào chiết suất của môi trường thứ hai so với môi trường thứ nhất:

n₂₁ =n₂/n₁

và trên góc tới a, hơn nữa, ở góc tới ab, mà tg a_Б =n₂₁ (Định luật Brewster), chùm tia phản xạ gần như phân cực hoàn toàn, và mức độ phân cực của chùm khúc xạ là cực đại.

Tính lưỡng chiết là khả năng của một số chất, đặc biệt là tinh thể, tách chùm ánh sáng tới thành hai chùm - thường (O) và bất thường (E), truyền theo các hướng khác nhau với vận tốc pha khác nhau và bị phân cực trong các mặt phẳng vuông góc với nhau.

Khi ánh sáng đi qua một số chất, được gọi là hoạt động quang học, mặt phẳng phân cực của ánh sáng quay quanh hướng của chùm sáng. Góc quay f của mặt phẳng phân cực tỷ lệ với đường tôi truyền của ánh sáng trong chất hoạt động quang học:

trong đó a là hằng số quay, tùy thuộc vào các thuộc tính

f = ai,

chất và bước sóng ánh sáng

55. Hệ thống quang học của mắt và một số tính năng của nó

Mắt người là một loại thiết bị quang học chiếm một vị trí đặc biệt trong quang học. Đối với các thầy thuốc, mắt không chỉ là cơ quan có khả năng bị rối loạn chức năng và mắc các bệnh, mà còn là nguồn cung cấp thông tin về một số bệnh không liên quan đến mắt. Chúng ta hãy nói sơ qua về cấu trúc của mắt người.

Bản thân mắt là nhãn cầu, có dạng hình cầu không đều. Các bức tường của mắt bao gồm ba lớp vỏ được sắp xếp đồng tâm: bên ngoài, giữa và bên trong. Lớp vỏ protein bên ngoài - màng cứng - ở phía trước mắt biến thành giác mạc lồi trong suốt - giác mạc. Về tính chất quang học, giác mạc là bộ phận khúc xạ nhất của mắt. Nó giống như một cửa sổ mà qua đó các tia sáng đi vào mắt. Lớp phủ bên ngoài của giác mạc đi vào kết mạc gắn liền với mí mắt.

Màng mạch tiếp giáp với màng cứng, bề mặt bên trong được lót bằng một lớp tế bào sắc tố sẫm màu ngăn cản sự tán xạ ánh sáng khuếch tán bên trong mắt. Ở phía trước mắt, màng đệm đi vào mống mắt, trong đó có một lỗ tròn - con ngươi. Thủy tinh thể tiếp giáp trực tiếp với đồng tử ở bên trong mắt - một vật thể trong suốt và đàn hồi, tương tự như thấu kính hai mặt lồi. Đường kính của thấu kính là 8-10 mm, bán kính cong của mặt trước trung bình là 10 mm, mặt sau là 6 mm. Chỉ số khúc xạ của chất thấu kính cao hơn một chút - 11,4. Cấu trúc của thấu kính giống như cấu trúc nhiều lớp của củ hành tây và chiết suất của các lớp không giống nhau. Giữa giác mạc và thủy tinh thể là khoang phía trước của mắt, nó chứa đầy hơi ẩm - một chất lỏng có tính chất quang học tương tự như nước. Toàn bộ phần bên trong của mắt từ thủy tinh thể đến thành sau được chiếm giữ bởi một khối sền sệt trong suốt gọi là thể thủy tinh. Chiết suất của thể thủy tinh giống như chiết suất của thủy dịch.

Các yếu tố của mắt được thảo luận ở trên chủ yếu liên quan đến bộ máy dẫn ánh sáng của nó.

Thần kinh thị giác đi vào nhãn cầu qua thành sau; phân nhánh, nó đi vào lớp trong cùng của mắt - võng mạc hay còn gọi là võng mạc, là bộ máy (thụ thể) cảm nhận ánh sáng của mắt. Võng mạc bao gồm nhiều lớp và không giống nhau về độ dày và độ nhạy cảm với ánh sáng, nó chứa các tế bào thị giác nhạy cảm với ánh sáng, các đầu ngoại vi của chúng có hình dạng khác nhau. Tại vị trí đi vào của dây thần kinh thị giác là một điểm mù không nhạy cảm với ánh sáng.

Mắt có thể được biểu diễn như một hệ thống quang học ở trung tâm được hình thành bởi giác mạc, chất lỏng của khoang phía trước và thủy tinh thể (bốn bề mặt khúc xạ) và được bao bọc phía trước bởi môi trường không khí, phía sau bởi thể thủy tinh. Trục quang chính đi qua các tâm hình học của giác mạc, đồng tử và thủy tinh thể.

Ngoài ra, trục thị giác của mắt cũng được phân biệt, nó xác định hướng của cảm quang lớn nhất và đi qua tâm của thủy tinh thể và điểm vàng.

56. Bức xạ nhiệt của các vật

Trong tất cả các loại bức xạ điện từ, có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy bằng mắt người, người ta có thể phân biệt được, bức xạ này vốn có trong tất cả các cơ thể. Đây là bức xạ của các vật thể bị nung nóng, hoặc bức xạ nhiệt. Trong quá trình bức xạ nhiệt, năng lượng được truyền từ cơ thể này sang cơ thể khác do sự phát và hấp thụ sóng điện từ. Bức xạ nhiệt của các vật bị nung nóng xảy ra ở bất kỳ nhiệt độ nào, do đó nó được phát ra bởi tất cả các vật.

Bức xạ cân bằng (đen) là bức xạ ở trạng thái cân bằng nhiệt động với các vật thể có nhiệt độ nhất định. Vật thể màu đen là vật thể hấp thụ hoàn toàn bất kỳ sự cố bức xạ điện từ nào trên bề mặt của nó, bất kể nhiệt độ của vật thể.

Đối với vật đen hoàn toàn, khả năng hấp thụ (tỉ số giữa năng lượng hấp thụ và năng lượng của bức xạ tới) bằng một.

Theo đặc điểm của nó, bức xạ như vậy tuân theo định luật bức xạ Planck, định luật này xác định độ phát xạ và độ sáng năng lượng của vật đen. Ông đưa ra một giả thuyết, theo đó, vật đen bức xạ và hấp thụ năng lượng không phải liên tục mà theo những phần nhất định, lượng tử.

Định luật Kirchgaard thiết lập mối quan hệ định lượng giữa bức xạ và sự hấp thụ - ở cùng mật độ độ sáng năng lượng với hệ số hấp thụ ánh sáng đơn sắc đối với bất kỳ vật thể nào, kể cả vật thể đen. Định luật Kirchgaard xác định rằng tỷ lệ giữa độ phát xạ r của vật thể với khả năng hấp thụ của vật thể đen f(w, T) ở cùng giá trị nhiệt độ và tần số:

với w là tần số của sóng.

Định luật Stefan-Boltzmann: độ sáng tích phân năng lượng R (T) của vật đen tỷ lệ với lũy thừa thứ tư của nhiệt độ tuyệt đối:

R (T) = QT₄.

Giá trị số của hằng số Q, được gọi là hằng số Stefan-Boltzmann, là:

Định luật độ dời Wip - độ dài lm, chiếm năng lượng bức xạ cực đại của vật đen hoàn toàn, tỉ lệ nghịch với nhiệt độ T tuyệt đối.

Giá trị của hằng số Wiep là 2,898 × 10^-3 μK.

μK là hằng số Wip. Luật này cũng có hiệu lực đối với thân xám.

Biểu hiện của định luật Vipa được biết đến từ những quan sát thông thường. Ở nhiệt độ phòng, bức xạ nhiệt của cơ thể chủ yếu ở vùng hồng ngoại và mắt người không cảm nhận được. Nếu nhiệt độ tăng lên, thì các cơ thể bắt đầu phát sáng với ánh sáng đỏ sẫm và ở nhiệt độ rất cao - màu trắng với tông hơi xanh, cảm giác nóng lên của cơ thể tăng lên.

Tác giả: Podkolzina V.A.

Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela Ghi chú bài giảng, phiếu đánh giá:

▪ Đo lường, tiêu chuẩn hóa và chứng nhận. Giường cũi

▪ Lý thuyết về kế toán. Giường cũi

▪ Lịch sử các tôn giáo trên thế giới. Giường cũi

Xem các bài viết khác razdela Ghi chú bài giảng, phiếu đánh giá.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Máy tỉa hoa trong vườn 02.05.2024

Trong nền nông nghiệp hiện đại, tiến bộ công nghệ đang phát triển nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình chăm sóc cây trồng. Máy tỉa thưa hoa Florix cải tiến đã được giới thiệu tại Ý, được thiết kế để tối ưu hóa giai đoạn thu hoạch. Công cụ này được trang bị cánh tay di động, cho phép nó dễ dàng thích ứng với nhu cầu của khu vườn. Người vận hành có thể điều chỉnh tốc độ của các dây mỏng bằng cách điều khiển chúng từ cabin máy kéo bằng cần điều khiển. Cách tiếp cận này làm tăng đáng kể hiệu quả của quá trình tỉa thưa hoa, mang lại khả năng điều chỉnh riêng cho từng điều kiện cụ thể của khu vườn, cũng như sự đa dạng và loại trái cây được trồng trong đó. Sau hai năm thử nghiệm máy Florix trên nhiều loại trái cây khác nhau, kết quả rất đáng khích lệ. Những nông dân như Filiberto Montanari, người đã sử dụng máy Florix trong vài năm, đã báo cáo rằng thời gian và công sức cần thiết để tỉa hoa đã giảm đáng kể. ... >>

Kính hiển vi hồng ngoại tiên tiến 02.05.2024

Kính hiển vi đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học, cho phép các nhà khoa học đi sâu vào các cấu trúc và quá trình mà mắt thường không nhìn thấy được. Tuy nhiên, các phương pháp kính hiển vi khác nhau đều có những hạn chế, trong đó có hạn chế về độ phân giải khi sử dụng dải hồng ngoại. Nhưng những thành tựu mới nhất của các nhà nghiên cứu Nhật Bản tại Đại học Tokyo đã mở ra những triển vọng mới cho việc nghiên cứu thế giới vi mô. Các nhà khoa học từ Đại học Tokyo vừa công bố một loại kính hiển vi mới sẽ cách mạng hóa khả năng của kính hiển vi hồng ngoại. Thiết bị tiên tiến này cho phép bạn nhìn thấy cấu trúc bên trong của vi khuẩn sống với độ rõ nét đáng kinh ngạc ở quy mô nanomet. Thông thường, kính hiển vi hồng ngoại trung bị hạn chế bởi độ phân giải thấp, nhưng sự phát triển mới nhất của các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã khắc phục được những hạn chế này. Theo các nhà khoa học, kính hiển vi được phát triển cho phép tạo ra hình ảnh có độ phân giải lên tới 120 nanomet, cao gấp 30 lần độ phân giải của kính hiển vi truyền thống. ... >>

Bẫy không khí cho côn trùng 01.05.2024

Nông nghiệp là một trong những lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế và kiểm soát dịch hại là một phần không thể thiếu trong quá trình này. Một nhóm các nhà khoa học từ Viện nghiên cứu khoai tây trung tâm-Hội đồng nghiên cứu nông nghiệp Ấn Độ (ICAR-CPRI), Shimla, đã đưa ra một giải pháp sáng tạo cho vấn đề này - bẫy không khí côn trùng chạy bằng năng lượng gió. Thiết bị này giải quyết những thiếu sót của các phương pháp kiểm soát sinh vật gây hại truyền thống bằng cách cung cấp dữ liệu về số lượng côn trùng theo thời gian thực. Bẫy được cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng năng lượng gió, khiến nó trở thành một giải pháp thân thiện với môi trường và không cần điện. Thiết kế độc đáo của nó cho phép giám sát cả côn trùng có hại và có ích, cung cấp cái nhìn tổng quan đầy đủ về quần thể ở bất kỳ khu vực nông nghiệp nào. Kapil cho biết: “Bằng cách đánh giá các loài gây hại mục tiêu vào đúng thời điểm, chúng tôi có thể thực hiện các biện pháp cần thiết để kiểm soát cả sâu bệnh và dịch bệnh”. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Tích hợp xe điện với hệ thống điện gia đình 24.06.2018

Audi sẽ cung cấp cho những chủ sở hữu tương lai của những chiếc xe điện e-tron của mình một hệ thống sạc lại bộ pin thông minh.

Chúng ta đang nói về sự tích hợp của một chiếc xe điện với hệ thống điện gia đình. Bộ sạc nhỏ gọn tiêu chuẩn cung cấp tới 11 kW, trong khi hệ thống Connect tùy chọn tăng gấp đôi con số này lên 22 kW. Để sử dụng hệ thống Connect, xe có thể được trang bị thêm bộ sạc. Ngoài ra, hệ thống này kết nối với cơ sở hạ tầng gia đình thông qua mạng Wi-Fi, hoạt động cùng với các công cụ quản lý năng lượng (HEMS).

Sự kết hợp giữa Connect và HEMS cho phép bạn tối ưu hóa quá trình sạc lại ô tô điện, có tính đến giá điện có lợi nhất (ví dụ: vào ban đêm) và nhu cầu cá nhân của chủ sở hữu, chẳng hạn như thời gian khởi hành và mức pin cần thiết. Hệ thống Connect nhận thông tin giá vé qua HEMS hoặc sử dụng dữ liệu do khách hàng nhập thủ công.

Nếu hộ gia đình được trang bị các tấm pin mặt trời, quá trình sạc có thể được định cấu hình để ưu tiên cho năng lượng quang điện. Trong trường hợp này, dự báo thời tiết trong vài ngày tới được tính đến cũng như dòng điện hiện tại tại điểm đấu nối của ngôi nhà với mạng điện chung.

Hệ thống tính đến mức tiêu thụ năng lượng của các hộ tiêu thụ khác trong quá trình hoạt động. Điều này giúp tránh quá tải cho mạng điện gia đình và vấp phải công tắc khẩn cấp.

Nói chung, việc sạc luôn diễn ra ở mức công suất tối đa mà hệ thống điện gia đình và ô tô có thể sử dụng. Khách hàng có thể xem số liệu thống kê tính phí và theo dõi tiến trình trên cổng thông tin myAudi và trên ứng dụng di động myAudi.

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Nhà, làm vườn, sở thích. Lựa chọn các bài viết

▪ bài viết Và hạnh phúc là có thể. biểu thức phổ biến

▪ bài viết Có phải Trái đất luôn ở cùng một khoảng cách với Mặt trời? đáp án chi tiết

▪ Bài báo Người bán đấu giá. Mô tả công việc

▪ bài viết Điều khiển xe máy. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Cách điện của lắp đặt điện. Cách điện thủy tinh và sứ bên ngoài của thiết bị điện và thiết bị đóng cắt ngoài trời. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web