Материя и формы ее движения. Значение физики в медицине.

Физика изучает общие законы окружающего мира – материи. Определение материи: «Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них». Выделяют две формы материи: вещество и поле.

Вещество – форма материи, состоящая из элементарных частиц: протонов, нейтронов, электронов и т.д.

Поле - форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между частицами вещества или телами (электростатическое, электромагнитное, гравитационное, ядерное и др.)

Основное свойство материи – движение. Под движением понимают все происходящие в окружающем мире процессы и изменения.

Физика изучает физическую форму движения материи. Физика является наукой как теоретической, так и экспериментальной. Биофизика изучает физические и физико-химические процессы, лежащие в основе биологических процессов на всех уровнях организации живой материи.

Классификация медицинской электронной аппаратуры

Всю медицинскую аппаратуру можно классифицировать по функциональному назначению и по принципу действия.

I. Классификация медицинской электроники по функциональному назначению:

а) аппаратура для функциональной диагностики;

б) аппаратура для электростимуляции;

в) аппаратура для электротерапии;

г) аппараты для лабораторного анализа;

д) компьютерная техника.

II. Классификация медицинской аппаратуры по принципу действия.

а) усилители;

б) выпрямители переменного тока;

в) генераторы: импульсных токов, электромагнитных колебаний, механических колебаний; оптического излучения.

Действие электрического тока на организм.

Электрический ток - направленное движение заряженных частиц одного знака.

Поражение электрическим током возможно в случае прикосновения к токоведущим частям аппарата или в случае прикосновения к металлическим нетоковедущим частям аппарата, оказавшимися под напряжением при нарушении изоляции.

Поражение организма электрическим током может быть в виде электрического удара или электрической травмы.

Электрический удар – это возбуждение тканей организма под действием электрического тока, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц. Электрическая травма – это результат внешнего местного действия тока на организм. При этом возможны ожоги кожных покровов, электрометаллизация кожи, знаки тока. При этом возможны следующие виды воздействия: механическое, химическое, биологическое.

Действие тока на организм зависит от вида тока, силы тока, его частоты, продолжительности воздействия, пути прохождения тока, состояния организма.

Действие тока на организм в зависимости от силы тока.

Опасность поражения током тем больше, чем больше сила тока, идущего через человека. Предельно допустимые значения силы переменного тока , а постоянного тока - .

Сопротивление тела человека складывается из сопротивления внутренних органов человека, , и сопротивления кожи . Величина неопределённой, т.к. кожа имеет неодинаковую толщину на разных участках тела, и зависит от внутренних и внешних причин. Предельно допустимые значения напряжения переменного тока , постоянного - .

Действие тока на организм в зависимости от вида тока и частоты. Переменный ток частотой 50-60 Гц более опасен, чем постоянный. При напряжении 500 В опасность уравновешивается, а при более опасным является постоянный ток.

Действие тока на организм в зависимости от времени воздействия. Чем меньше время действия тока на организм, тем меньше поражающее действие, т.к. с увеличением времени воздействия тока на живую ткань возрастает количество теплоты, выделяющееся в тканях. Это приводит к расширению сосудов, значит к усилению снабжения этого участка кровью и усилению потоотделения, следовательно, сопротивление кожи и тканей организма уменьшается, а значение силы тока возрастает.

Действие тока на организм в зависимости от пути прохождения в теле человека: наиболее опасен путь, когда ток проходит через головной мозг или сердце.

Действие тока на организм в зависимости от состояния организма – наиболее восприимчивыми являются люди, страдающие болезнями сердечнососудистой системы, органов внутренней секреции, пожилые люди и дети.

Обеспечение электробезопасности при работе

с медицинской аппаратурой.

Заземление - это преднамеренное соединение корпуса и других металлических нетоковедущих частей аппарата, которые могут оказаться под напряжением, для отвода токов утечки и токов, возникающих при коротком замыкании. Используется в однофазной цепи при изолированном нулевым проводом.

Сопротивление заземляющего провода должно быть равным , тогда сила тока, идущего через человека в 250 раз меньше тока, протекающего по заземляющему проводу.

Зануление – это преднамеренное соединение корпуса прибора и металлических нетоковедущих частей аппарата, которые могут оказаться под напряжением, с заземленным нулевым проводом, для отвода токов утечки и токов, возникающих при коротком замыкании. Используется в трехфазной цепи с заземлённым нулевым проводом. Зануление в сетях с заземлённым нулевым проводом обеспечивает автоматическое отключение аппаратуры от сети.

Основные требования электробезопасности

· не касаться приборов одновременно двумя руками;

· не работать на влажном полу;

· при работе с аппаратурой не касаться труб и металлических конструкций;

· не касаться одновременно металлических частей двух аппаратов;

· связь между аппаратурой и пациентом должна быть надежной: правильно наложены электроды и выбран правильный режим работы;

· аппаратура должна быть надежной и проверяться на электробезопасность не менее одного раза в год.

Классификация медицинской аппаратуры по способу

дополнительной защиты от поражающего действия

электрического тока.

В зависимости от дополнительной защиты аппаратура делится на 5 классов:

0 - аппаратура, в которой имеется только основная изоляция токоведущих частей. 0I – аппаратура, имеющая отдельную клемму на доступных для прикосновения металлических частях с целью присоединения их к внешнему заземляющему или зануляющему устройству. I – аппаратура, имеющая основную изоляцию и совместное подключение заземления и питающего напряжения (автоматическое заземление). II - аппаратура, имеющая основную и дополнительную или усиленную изоляцию. III - аппаратура, рассчитанная на работу от источника переменного тока напряжением не более 24 В или постоянного тока напряжением не более 50 В. Аппаратура этого класса не заземляется.

Надежность медицинской аппаратуры

Надежность - способность аппарата не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени.

Количественные характеристики надежности:

Вероятность безотказной работы (оценивается экспериментально)

Рис.1.1.

где – число исправных приборов за время t, - общее число испытывавшихся приборов.

Интенсивность отказов

,

где – число отказов за время , общее число работающих приборов. Знак «-» означает, что число работающих приборов со временем убывает. График функции l(t) (рис.1.1) имеет три области: I -период приработки; II – период нормальной эксплуатации; III – период старения;

По надежности аппаратуру подразделяют на классы:

А – изделия, отказ которых опасен для жизни пациента, поэтому вероятность безотказной работы .

Б – изделия, отказ которых для жизни не опасен, но искажает информацию о состоянии больного или окружающей среды. Вероятность отказа таких изделий должна быть не меньше 0,8.

В – изделия, отказ которых снижает эффективность или задерживает лечебно-диагностический процесс в некритической ситуации.

Г – изделия, не содержащие отказоспособных частей, но медицинская электроника к ним не относится.

Контрольные вопросы

•Материя и формы ее движения - предмет изучения физики. •Значение физики в медицине.•Классификация электронной аппаратуры по функциональному назначению и физическому устройству.•Действие электрического тока на организм (в зависимости от силы тока, вида тока, частоты, длительности воздействия, пути прохождения по организму и т.д.). •Опасные и безопасные значения силы тока и напряжения.•Заземление и зануление аппаратуры.•Классификация электронной аппаратуры по способу дополнительной защиты. •Общие правила безопасности при работе с электронной мед. аппаратурой.•Надежность и интенсивность отказов аппаратуры. •Классификация мед. аппаратуры по надежности.