Завдання 3.

1.Для моделі 3. R₁=10² Ом, С=1· 10^-6Ф, R₂=10² Ом,

2.Розрахувати за формулами (7) та (10) значення імпедансу для частот w=0; 1·10³; 2·10³; 3· 10³; 4·10³; 5·10³Гц.

3.Побудувати графік залежності імпедансу від частоти.

4.Зробити висновок.

5.Зробити загальний висновок про те, яка з моделей найбільше відповідає реальному зміненню електропровідності у тканинах.

Завдання для самостійної підготовки.

1. Закон Ома для ділянки ланцюга. Електропровідність. Опір.

2. Ланцюг змінного струму з ємністю. Ємнісний опір. Зсув фази між
напругою та струмом.

3. Повний опір (імпеданс) ланцюгу з активним опором і ємністю.

4. Дисперсія імпедансу в ланцюгах , що містять активний та ємнісний опір.

5. Особливості електропровідності тканин організму на постійному та змінному струмі.

6. Електрична поляризація - електронна, іонна, дипольна,
макроструктурна, поверхнева, електролітична.

Завдання для перевірки знань за темою.

1. Імпеданс кола змінного струму з послідовно з'єднаними активним опором й конденсатором дорівнює:

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

2. Дисперсія електропровідності – це залежність імпедансу тканини від:

1. Сили змінного струму.

2. Напруги змінного струму.

3. Частоти змінного струму.

4. Фази змінного струму.

5. Початкової фази змінного струму.

3. Вкажіть, які види електричної поляризації найбільш характерні для біологічних тканин і зумовлюють дисперсію електропровідності:

1. Поверхнева поляризація, макроструктурна та дипольна поляризація вільної води.

2. Поверхнева поляризація, поляризація білкових молекул, поляризація зв'язаних груп макромолекул.

3. Макроструктурна поляризація, дипольна поляризація вільної води, іонна поляризація.

4. Поверхнева поляризація, макроструктурна поляризація, іонна поляризація.

5. Поляризація білкових та органичних молекул, поляризація гідратних оболонок, поляризація зв'язаних груп макромолекул.

4. Активний опір провідника - це міра незворотного перетворення енергії електричного струму у:

1. Енергію магнітного поля.

2. Хімічну енергію.

3. Світлову енергію.

4. Внутрішню енергію провідника.

5. Енергію електричного та магнітного поля.

5. Імпеданс кола з паралельним з'єднанням активного та ємкісного опору дорівнює:

1. .
2. .
3. .
4. .
5. .

6.Загальна картина частотної залежності електричних параметрів зберігаєтся для всіх видів тканин за рахунок:

1. Єдності структури складу тканин.

2. Єдності структури всіх тканин.

3. Однакової проникності всіх мембран.

4. Єдності структури та хімічного складу тканин.

5. Єдності структури клітин та однакової проникливості мембран.

7.Індивідуальні особливості частотної залежності імпедансу для різних тканин зумовлені:

1. Розміром та формою клітин, величиною проникливості мембран, вмістом вільних іонів.

2. Величинию проникливості мембран, вмісту вільних іонів та молекул води в клітині.

3. Вмістом вільних іонів та вільної води в клітині, розміром та формою клітин.

4. Вмістом вільної води в клітині та їі розміром і формою, проникливістю мембран.

5. Розміром, формою клітин, вмістом вільної води та іонів в клітині, проникливістю мембрани клітин.

8. Відомо, що в тканинах сила змінного струму випереджає напругу, це свідчить, що в тканинах існують елементи структури з:

1. Активним опором.

2. Індуктивним опором.

3. Ємкісним опором.

4. Активним та індуктивним опором.

5. Активним та ємкісним опором.

9.Дисперсія електропровідності тканин залежить від ємкісних властивостей її структурних елементів, зумовлених переважно такими видами їх поляризації:

1.Поверхневої, макроструктурної, дипольної вільної води в клітині.

2.Поверхневої, поляризації білкових та інших органічних молекул, дипольної вільної води.

3.Макроструктурної, дипольної вільної води, поляризації зв'язаних груп макромолекул.

4.Макроструктурної, поверхневої, поляризації гідратних оболонок макромолекул.

5.Дипольної вільної води у клітині, поляризації гідратних оболонок органічних молекул.

10.Тангенс кута зсуву фази між током і напругою в колі з R и C визначається формулою, яка випливає з векторної діаграми:

1. .
2. .
3. .
4. .
5. .

Еталони відповіді: 1-1; 2-3; 3-1; 4-4; 5-2; 6-4; 7-5; 8-3; 9-1; 10-1.

Література:

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.Высшая школа. 1987.

с. 286-290, с. 327-331.

2. Ливенцев Н.М. Курс физики. М. Высшая школа. 1974.

с. 230-232, с. 264-266, с. 268-274.

3. Губанов Н.И. и др. Медицинская биофизика. Воронеж. 1978. с.211-266.

4. Конспект лекцій.

5. Методична розробка.

Тема: Вивчення апаратів для електростимуляції.

Мета роботи:Вивчити призначення та електрофункціональну схему апаратів для електростимуляції: “Стимул”, “Електросон”. Навчитися за допомогою електронного осцилографу виміряти параметри імпульсного струму в різних режимах роботи апаратів.

Вивчити трансформацію імпульсного прямокутного струму при проходженні через

R-Rколо, диференціюючи та інтегруюче R-Cколо. З’ясувати можливі механізми первинної (фізичної) дії імпульсних струмів на клітинному рівні , та можливі фізіологічні відгуки тканини, організму.

Прилади та матеріали: апарат для стимуляції м'язів “Стимул-1”, апарат “Електросон-4Т”, електронний осцилограф, макети R-R та R-C кола.

Обґрунтування необхідності вивчення теми.

У сучасній медицині серед існуючих різних типів електронних приладів та апаратів переважну кількість складають електроімпульсні устрої. Коло використання імпульсних струмів надто широке.

Так, 1. Струм із імпульсами прямокутної форми з тривалістю імпульсів 0,1-1 мс, частотою 1-160 Гц використовуються для електросну, електродіагностики, електростимуляції.

2.Струм трикутної гострокінцевої форми з тривалістю імпульсів 1-1,5 мс частотою 100 Гц використовуються в електродіагностиці та електростимуляції.

3.Струм з експоненціальним переднім і заднім фронтом з тривалістю імпульсів 1.5-60 мс різної частоти використовуються в електродіагностиці та електростимуляції.

4.Струми напівсінусоїдальної форми з частотою 50-100 Гц, використовуються у діадинамотерапії, електростимуляції.

Встановлено, що оптимальна реакція нервово-м’язового апарату виникає на імпульсний струм з частотою 50-150 Гц, припинення больової чутливості відбувається на частоті імпульсного струму 80-250 Гц, збудження симпатичних нервових волокон оптимальне на частоті імпульсного струму 1-10 Гц, а парасимпатичних нервових волокон на частоті 25-100 Гц.

Перевага методик електротерапії у імпульсному режимі полягає в більш вираженій специфічності впливу; більшому терапевтичному ефекті, вибірковому впливі на патологічне вогнище, глибокому проникненню лікувального ефекту, меншому звиканню тканин та систем організму на імпульсний струм.

Дуже важливою перевагою імпульсного режиму електротерапії є можливість уникнути енергетичних перевантажень організму взагалі і особливо для організму з негативними реакціями серцево-судинної, нервової, ендокринної та інших систем організму.

Обґрунтоване використання електроімпульсних методів діагностики та терапії потребує знання фізичних особливостей імпульсного струму його первинної (фізичної) та біологічної (вторинної) дії та можливого клінічного прогнозу.

Теоретичне обґрунтування теми.

Імпульсний струм – це чергування імпульсів струму та пауз у часі. Основними параметрами такого струму є – часові параметри, амплітуда струму або напруги та форма імпульсу.

Часовими параметрами імпульсного струму являються тривалість імпульсу, тривалість паузи, період повторення, частота слідування, а також відносні параметри шпаруватість, коефіцієнт заповнення.

Тривалість імпульсу t _і – проміжок часу від початку до закінчення імпульсу (мал.1).

Тривалість паузи t_n – проміжок часу від кінця одного до початку слідуючого імпульсу.

Період повторення імпульсів Т=t _і +t_n проміжок часу від початку одного імпульсу до початку слідуючого імпульсу.

Частота слідування імпульсів обернено пропорційна періоду імпульсного струму.

Іншими словами частота слідування виміряється числом імпульсів за одну секунду.

Шпаруватість Q – відношення періоду Т повторення імпульсів до тривалості імпульсу t _і .

Коефіцієнт заповнення К током періоду імпульсу – величина обернена до шпаруватості Q.

Значна кількість часових параметрів імпульсного струму дає можливість для широкої варіації їх значень для здобуття необхідного фізіологічного відгуку у різноманітних тканинах та органах.

Другою з основних характеристик імпульсного струму є амплітуда імпульсу тобто максимальне значення сили струму Imax, або напруги Umax.

Але час дії струму Imax може бути малим, навіть рівним нулю і не відображати ефект дії струму.(Мал.1.3.)

Для виходу з цього становища вводять такі характеристики імпульсного струму, як крутизна переднього та заднього фронтів імпульсу.

Крутизна переднього фронту імпульсу Sn.ф. це відношення зміни струму від 0,1 Imax (Umax).до 0,9 Imax (Umax) до часу, за який ця зміна відбулась.

Тривалість переднього фронту імпульсу t_nф – проміжок часу від моменту коли імпульсний струм або напруга досягли 0,1 I_max (U _max) до моменту , коли ці величини досягнуть значень 0,9 I_max (0,9 U_max).

Аналогічно, тривалість заднього фронту t_зф це проміжок часу, коли струм або напруга в імпульсі зменшується від 0,9 I_max (0,9 U_max) до 0,1 I_max (0,1 U_max)

Крутизна заднього фронту імпульсу Sз.ф. визначається за формулою

або

І нарешті, форма імпульсу це один з основних параметрів імпульсного струму, який відіграє важливе значення для протікання іонних процесів на мембрані, які формують фізіологічний відгук біологічної системи.

Форма імпульсу залежить від закону, по якому наростає передній та спадає задній фронт імпульсу. Це може бути лінійний, експоненціальний, синусоїдальний та інші закони.

Крутизна переднього та заднього фронтів імпульсу в якійсь мірі обумовлюють форму імпульсу.

Якщо імпульс має складову постійного струму, то це відеоімпульс, це однополярний імпульс мал. 1.1,2,3. Радіоімпульси не мають складової постійного струму і являють собою імпульси біполярні.

Дія імпульсного струму на живу тканину може бути не відчутною, хоча в ній протікає струм, змінюється концентрація іонів, відбувається наведена струмом поляризація на мембранах клітин.

Подразнення або відчуття дії імпульсного струму відбудеться тоді, коли параметри імпульсного струму досягнуть порогових значень.

За законом Дюбуа-Реймона рівень L відчутної подразнювальної дії залежить від швидкості зміни струму, або залежить від прискорення руху зарядів

Мінімальна сила струму, при якій виникає його відчуття називають пороговою силою струму.

Згідно з рівнянням Вейса-Лапіка порогова сила імпульсного струму залежить від тривалості імпульсу tі

де t_і - тривалість імпульсу

а і в - сталі коефіцієнти, які залежать від природи збуджувальної тканини та її функціонального стану.

Графік залежності порогового струму від тривалості імпульсу зветься кривою електрозбудження. (Мал.2)

З графіка видно, що починаючи з тривалості t_і імпульсу величина порогового струму практично не змінюється.

Реобазой Rе називають силу порогового струму, подразнення при скільки завгодно великій тривалості імпульсу.

Хроноксія – це параметр тканини, який відповідає тривалості імпульсу, для якої амплітуда імпульсного струму дорівнює двом реобазам.

Будь-яка тканина реагує на подразнення збудженням, якщо на мембранах клітин генерується потенціал дії.

Одним з проявів збудження є скорочення м’яза, під дією імпульсного струму.

Електростимуляція – метод електротерапії, спрямований на відновлення порушеної функції органу, тканин шляхом заміни природнього нервового імпульсу низькочастотним імпульсним струмом.

Струм з імпульсами прямокутньої форми тривалістю 0,1-1 мс, частотою 1-150Гц і малої амплітуди, проходячи через мозок може викликати процес гальмування.

Методика використання такого струму зветься електросном.

Призначення. Електрофункціональна схема апарату «Стимул 1».

Апарат «Стимул 1» призначений для електростимуляції м’язів імпульсами змінного сінусоідального струму підвищеної частоти 2000Гц, який характеризується безболісною дією, відсутністю явищ поляризації під електродами. Для розширення області використання апарату передбачено режим дії імпульсного випрямленого струму.

Апарат являє собою джерело змінного синусоїдальної форми струму з частотою 2000Гц, який переривається імпульсами з частотою 50Гц і модульованого у виді посилок-пауз і по амплітуді.

Єлекитрична функціональна схема апарату зображення не має і складається із блоків, які виконують функції:

1.Генератор (формувач) прямокутних імпульсів тривалістю імпульсу 0,01с, тривалістю паузи 0,01с. і частотою 50 Гц. Ці імпульси у модуляторі переривають змінний струм від генератора инусоїдальних коливань. На виході з модулятора формуються радіоімпульси, тобто імпульси змінного струму тривалістю 0,01с. і паузою (відсутністю струму) 0,01с, які і діють на пацієнта у режимі «Безперервний».

2.Дільник мережевої частоти забезпечує такі режими роботи апарату:

3. Безперервну посилку радіоімпульсів змінного або випрямленого струму в коло пацієнта.

4. Режим посилок-пауз радіоімпульсів змінного або випрямленого струму в коло пацієнта.

У режимі посилок-пауз дільник мережевої частоти формує імпульси прямокутної форми. Імпульс у модуляторі формує посилку радіоімпульсів і відсутність струму за час паузи.

Апарат має слідуючи режими посилок-пауз:

1. «2,5-2,5» (імпульс - посилка прямокутної форми тривалістю 2,56с. пауза- тривалістю 2,56с, період імпульсу 5,12с.)

2. «2,5-5» (тривалість імпульсу 2,56с, пауза 5,12с, період – 7,68с.)

3. «5-10» (тривалість імпульсу 5,12 с, пауза – 10,24с, період – 15,56с.)

4. «10-15» (тривалість імпульсу – 10,24с, пауза – 51,2с, період – 61,64с.)

Чим триваліше посилка, тим більше часу (пауза) потрібно, щоб релаксували до норми процеси у тканинах та неприємні відчуття у пацієнта.

3.Інтегратор (RCколо за змінним резистором) дозволяє змінювати форму імпульсу посилки від прямокутної до майже трапецевидної.

Це потрібно, наприклад, щоб змінити неприємні відчуття, які виникають у пацієнта при дії швидко, парастаючого переднього фронту прямокутного імпульсу.

4.Формувач модулюючого сигналу - посилки дозволяє змінювати форму імпульсу її від прямокутної до трапецевидної. Цей сигнал заповнюється радіоімпульсами з частотою 50 Гц, амплітуда радіоімпульсу у посилці залежить від амплітуди імпульсу посилки в цей момент часу.

5.Генератор синусоїдального струму генерує безперервно незатухаючий змінний струм з частотою 2000 Гц. Вихід його підключено до модулятора.

6.У безперервному режимі у модуляторі формуються радіоімпульси з частотою 50 Гц, тобто прямокутний імпульс тривалістю 0,01с. заповнюється змінним струмом 2000 Гц. За час паузи тривалістю 0,01с. струм в колі пацієнта відсутній.

У режимі посилок-пауз, також формуються радіоімпульси. Та модулятор формує ще посилку радіоімпульсів різної тривалості та різної амплітуди в залежності від форми імпульсу посилки – прямокутний чи трапецевидний.

7.Підсилювач вихідного сигналу за допомогою ручки «Струм пацієнта» регулює амплітуду струму радіоімпульсів у колі пацієнта.

Крім того він виконує ще одну дуже важливу функцію. Щоб величини струму були відповідними значенням вимірювального приладу для пацієнтів з різним опором під електродами, потрібно узгоджувати цей опір з вихідним опором підсилювача. Цю функцію виконує вихідний трансформатор підсилювача.

8.Блок захисту та сигналізації.

Якщо включити апарат у зовнішню мережу струму, коли ручка «Струм пацієнта» не виключена, то блокується подача сигналу на пацієнта та вмикається схема сигналізації. Про що свідчить миготіння сигнальної лампочки генератора з частотою 2 Гц.

В режимі «Безперервний» сигнальна лампочка світиться постійно, а у режимі посилок-пауз миготить у такт з імпульсами посилок.

9.Коло пацієнта включає в себе електроди, вимірювальний прилад, дві кнопки для включення режимів «Змінний» та «Випрямлений» двухполуперіодний не згладжений струм частоти 2000 Гц, та обмежувач напруги в колі пацієнта. Електроди – свинцеві платівки, що вкладаються у фланелеві прокладки, які змочують фізрозчином і за допомогою провідників їх приєднують до апарату. Крім того є чашечні електроди з електродержачем, які утримує при відпуску процедури медпрацівник.

У режимі «Змінний» виникає відчуття безболісної вібрації, а потім – скорочення м’яза.

Неможливість викликати скорочення м’яза у режимі «Змінний» виникає при значному порушенні функції нервово-м'язового апарату, коли існує явище часткового переродження нерву. В цьому разі вмикають режим «Випрямлений». Дія випрямленого струму менш комфортна і супроводжується відчуттям печіння та поколювання, що характерне для одно направленого струму.

Форма вихідного струму апарату «Стимул-1» в різних режимах приведена на мая –

10.Блок живлення формує струми необхідної величини, постійні, стабілізовані які потрібні для роботи всіх блоків апарату.

Призначення. Електрофункціональна схема апарату «Електросон- 4Т»

Апарат призначений для лікування захворювань в основі патогенезу яких лежить виникнення застійних вогнищ збудження або гальмування у корі півкуль головного мозку, а також порушення нормальних співвідношень корково-підкоркової регуляції соматичних функцій організму. Використовується при лікуванні нервово-психологічних станів, неврозів, реактивних станів, обумовлених порушенням сну. У педіатрії використовується при ревматичній малій хореї, енурезі, заїканні, різних тіках. А також у терапії, хірургії, гінекології, та шкіряних захворюваннях.

Структурна схема представлена на мал. –

11. Блок генератора формує прямокутні імпульси тривалістю 0,5мс і частотою слідування, яка розбита на два діапазони – 5-30 Гц і 25-150 Гц. Вибір піддіапозону здійснюється клавішею. Передбачена також плавна регуліровка частоти, у межах вибранного піддіапазона ручкою «Частота». З генератора імпульсний струм подається на підсилювач, за допомогою якого, ручкою «Ток пацієнта», можна змінювати амплітуди значення сили струму імпульсу від нуля до 10 мА, при опорі навантаження (пацієнта) 5000 Ом.

12. Блок вимірювання, має стрілочний прилад, який послідовно включений у коло пацієнта. Цей прилад є неінерційний вимірювач амплітуди імпульсів струму, які подаються на пацієнта, забезпечує оперативність контролю, а також необхідну точність дозування струму при проведенні процедур електросну.

13. Блок живлення формує струми необхідної величини, постійні, стабілізовані, потрібні для роботи усіх блоків апарату. Цей блок є джерелом так званої ДПС – доповнюючої постійною складової струму, яка подається у коло пацієнта разом з імпульсним струмом від генератора та підсилювача. Для управління струмом ДПС та контролем його величини, по вимірюванному приладу, служить кнопка «Контроль» та ручка «Рівень». Максимальне значення ДПС на виході апарату 0,5 ма при навантажені його 5000 Ом. ДПС потрібна у тому разі, коли для всіх частот імпульсного струму і при зміні амплітуди імпульсу від 0 до 10 мА не вдається визвати відчуття подразнення.

14. Коло пацієнта включає в себе провідники, які підключають з одного боку до гнізд «Пацієнт» апарату, а до другого кінця підключають маску пацієнта. Маска одягається на голову пацієнта . Маска має два глазних, та два потиличних електроди. Електроди виконані у виді металевих заправок у маску, іх заправляють ватними тампонами, змоченими у фіз.розчині. До глазних електродів підключають негативний (-) полюс від апарату, а до потилочних – позитивний (+) полюс. Пацієнта укладають у постіль в положенні найбільш сприятливе для сну і накладають маску. Натискаючи на кнопку «Контроль» і ручкою «Рівень» встановлюють рекомендовану лікарем величину ДПС, а також частоту струму. Ручкою «Струм пацієнта» не поспішаючи збільшують величину струму до появи його безболісного відчуття. При проведенні процедури не повинно бути ніяких неприємних відчуттів. Процедури проводять 15-20 раз кожного дня з тривалістю 60-120 хвилин.

Завдання №1. Дослідити форму та виміряти параметри імпульсного струму на виході апарату «Стимул – 1» за допомогою електронного осцилографу.

1.Підготувати апарат «Стимул-1» до роботи згідно інструкції.

2.Підготувати до роботи електронний осцилограф. Прокалібрувати контрольним сигналом канал У та Х для вимірювання напруги та часу.

3.Виміряти – тривалість радіоімпульсу, тривалість паузи, період, амплітуду імпульсу у режимі «Безперервний».

4.Розрахувати частоту слідування радіоімпульсів, шпаруватість та коефіцієнт заповнення.

5.У режимі посилок – пауз розрахувати кількість радіоімпульсів, які пройдуть через пацієнта за час посилки.

Завдання №2. Дослідження форми та вимірювання параметрів струму на виході апарату «Електросон -4Т» за допомогою електронного осцилографа.

1.Підготувати апарат «Електросон ЧТ» до роботи згідно інструкції.

2.Підготувати до роботи електронний осцилограф. Прокалібрувати контрольним сигналом канал У та Х для вимірювання напруги та часу.

3.Виміряти - тривалість імпульсу, тривалість паузи для різних частот слідування імпульсів.

4.Розрахуйте для різних частот шпаруватість та коефіцієнт заповнення.

5.Зробіть висновки.

Навчально - дослідницьке завдання.

Дослідити зміни параметрів прямокутного імпульсу при проходженні через R-R та R-C чотирьохполюстники.

1.Від формувача прямокутних імпульсів апарата «Стимул – 1» подати імпульс на вхід осцилографа.

2.Виміряти – тривалість імпульсу, тривалість паузи, період, амплітуду імпульсу. Оцінити форму імпульсу. Розрахувати шпаруватість, коефіцієнт заповнення.

3.Подати прямокутні імпульси на вхід R-R кола, а до його виходу підключити осцилограф. Виміряти параметри імпульсу на виході з R-R кола. Зробити висновок про дію R-R кола на параметри та форму імпульсу на вході.

4.Подати прямокутий імпульс на вхід R-C – інтегруючого кола, а до виходу з нього підключити електронний осцилограф. Виміряти параметри імпульсу на виході з кола. Зробити висновок про дію R-C – інтегруючого кола на параметри та форму імпульсу на виході з кола.

5.Подати прямокутний імпульс на вхід R-C диференціюючого кола, а до виходу з нього підключити електронний осцилограф. Виміряти параметри імпульсу на виході з кола. Зробити висновок про дію R-C-диференціюючого кола на параметри та форму імпульсу на виході.

Завдання для самопідготовки.

І. Відповісти на питання.

1.Електричні властивості тканин організму.

2.Механізм дії імпульсного струму на тканини організму.

3.Призначення, будова та принцип дії апаратів для електростимуляції “Стимул – 1 “ та “ Електросон – 4 Т”. Структурна схема, призначення головних вузлів, органи керування на панелі апаратів, області застосування в медицині. Техніка електробезпеки.

4.Правила підготовки апарату до роботи.

5.Методика дослідження фізичних параметрів імпульсного струму на виході апаратів для електростимуляцій.

ІІ. Розв'язати задачі.

1. Апарат “Електросон” видає імпульси напруги постійної полярності прямокутної форми періодом Т=0,4с і шпаруватістю 200. Визначте тривалість імпульсу.

2. При дії імпульсного струму на тканини організму людини виникає зміна форм імпульсів у порівнянні з формою імпульсів прикладної напруги. Чому?

3. В апараті “Електросон” при частоті 25Гц тривалість імпульсу рівняє 1Мс. Визначити шпаруватість і потугу після кожного імпульсу.

4. Для діагностики працездатності м’язів у пацієнта лікар подає від апарату КЕД-5М тетанізуючий струм зі шпаруватістю рівний 5. Визначити час фактичної дії струму, якщо апарат був увімкнений на протязі 2 хвилин.

5. Якщо струм проходить крізь серце в останній 0,04-0,06 систем, то він викликає фібриляцію серця. Чи може викликати фібриляцію імпульсний струм прямокутної форми з періодом Т=0,5с і шпаруватістю S=10 ?

Завдання для перевірки знань за темою.

1.Що є імпульсним струмом?

1. Зміна напруги за законом синуса.

2. Зміна напруги за законом косинуса.

3. Зміна сили струму за законом синуса.

4. Зміна сили струму за законом косинуса.

5. Чергування імпульсів струму та пауз у часі.

2.Порогом відчутного струму називається:

1. Найбільша сила струму, подразнюючу дію якого відчуває людина.

2. Найменша сила струму, подразнюючу дію якого відчуває людина.

3. Найбільша сила струму, подразнюючу дію якого людина ще не відчуває.

4. Найменша сила струму, подразнюючу дію якого людина ще не відчуває.

5. Свій варіант відповіді.

3.Що таке реобаза?

1. Час, протягом якого повинен діяти струм у дві реобази.

2. Найменший струм, що здатний викликати подразнення.

3. Час, протягом якого повинен діяти струм в одну реобазу.

4. Найбільший струм, що здатний викликати подразнення.

5. Свій варіант відповіді.

4.Що таке хронаксія?

1. Час, протягом якого повинен діяти струм у дві реобази.

2. Найменший струм, що здатний викликати подразнювання.

3. Час, протягом якого повинен діяти струм в одну реобазу.

4. Найбільший струм, що здатний викликати подразнювання.

5. Свій варіант відповіді.

5.Відповідно до закону Дюбуа-Реймона подразнююча дія струму пропорційна L:

1. .
2. .
3. .
4. .

6.Вкажіть вірне математичне вираження рівняння Вейса-Лапіка:

1. .
2. .
3. .
4. .

7.Вкажіть вірну формулу:

1. .
2. .
3. .
4. .

8.Шпаруватістю імпульсів називають величину, що дорівнює:

1. .
2. .
3. .
4. .

9.Назвіть апарат, що діє на організм імпульсами змінного струму:

1. УВЧ – терапії.

2. “Стимул-1”.

3. Індуктотермії.

4. Діатермокоагуляції.

5. Франклінізації.

10.На виході апарату «Електросон» імпульсний струм має форму:

1. Трикутника

2. Прямокутника.

3. Трапеції.

4. Експоненти.

5. Колоколу.

Еталон відповіді: 1-5; 2-2; 3-2; 4-1; 5-2; 6-3; 7-1; 8-1; 9-2; 10-2;

Структурна схема апарату “ Стимул – 1”.

		Мал.21

Зовнішній вид апарату

1.Стрілочний вимірювальний прилад.

2.Отвір індикаторної лампи подач, посилок та сигналізації.

1 3 3.Отвір індикаторної лампи.

4.Ручка регулювання струму в ланцюзі пацієнта.

5. Кнопка ввімкнення мережі.

6. Кнопка перемикача режиму роботи.

7. Кнопка перемикача видів струму.

8. Ручка регулювання тривалості фронту і зріз посилок.

Структурна схема апарату “ Електросон – 4Т”.

мал.22

Зовнішній вид апарату.

1. Регулювання ДПС з позначенням “ Рівень”.

2.Кнопка перевірки ДПС з позначенням “ Контроль”.

3.Вимикач мережі з позначенням “ Викл. “, “ Сіть”.

4.Установка нуля міліамперметра “ 0” .

5.Міліамперметр.

6.Перемикач діапазону частот 30 і 150.

7.Ручка регулювання частоти.

8.Ручка потенціометра з позначенням “ Ток пацієнта”.

Література

1. Чалий О.В., Агапов Б.М., Цехмістер Я.В. та інш. “Медична та біологічна фізика” - К.: Книг-плюс, 2005.с.214-219, 234-232.
2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М. “Высшая школа”. 1987.

с. 489-491.

3. Конспект лекцій.

4. Лівенцев Н.М. Курс физики. М. “Вісшая школа” 1978. с. 146-164, 167-170.

Тема:” Визначення концентрації цукру в розчині поляриметром.”

Мета роботи:вивчення принципу роботи поляриметра; визначення концентрації цукру в розчині; дослідження залежності між кутом повороту площини поляризації та концентрацією цукру в розчині.

Прилади та матеріали:поляриметр, кювета з розчинами цукру різної концентрації, що досліджуються.

Професійне значення теми.

Кристалічні тіла (кварц, кіновар та ін.), чисті рідини (скипидар, нікотин та ін.), розчини деяких речовин (водневі розчини цукру, винної кислоти) здатні обертати площину поляризації поляризованого світла. Такі речовини називають оптично активними. Властивості оптично активних речовин обертати площину поляризації використовуються в медицині для визначення, наприклад, концентрації цукру в сечі, що дозволяє діагностувати деякі захворювання. Поляриметр це прилад що дає можливість зручно і швидко визначити концентрацію цукру в сечі з точністю до 0,4%.

Теоретичне обґрунтування теми.

Світло – це потік квантів електромагнітних хвиль, довжиною хвилі від 380 до 760 нм. Хімічна та біологічна дія світла в основному пов’язана з електричною складовою поля кванта електромагнітної хвилі. Тому вектор напруженості електричного поля кванта часто називають світловим.

Звичайне світло являє собою сукупність квантів електромагнітних хвиль, випромінених одночасно великою кількістю атомів та молекул джерела світла. Коливання світлових векторів проходять у всіх можливих напрямках площин. Площини коливань постійно змінюють положення у просторі. Положення у просторі площини у вибраному напрямку розповсюдження світла, площини електричних коливань рівномірно заповнюють кут від 0 до 360⁰ . Світло, в якому напрямок коливань світлового вектора упорядкований будь-яким чином, називається поляризованим. Якщо коливання світлового вектора проходять тільки в одній площині, світло називають плоскополяризованим. Світло, в якому площина коливання одного напрямку переважають над площинами коливання інших напрямків, називається частково поляризованим.

Якщо пропустити частково поляризоване світло крізь поляризатор, то при обертанні його навколо напрямку променя, інтенсивність світла, що пройшло крізь поляризацію буде змінюватися від І_мах до І_міn, до того ж, перехід від одного з цих значень до другого, буде здійснюватися при оберті на кут (а за один повний оберт двічі буде досягнуте максимальне та мінімальне значення інтенсивності).

Числовою (кількісною) характеристикою поляризації є ступінь поляризації. Ступенем поляризації називають вираз:

.

Для плоскополяризованого світла - І_міn = 0; а Р = 1, для звичайного світла - І_міn = I_max; Р = 0, для частково поляризованого світла - 0<P<1.

Методи отримання поляризованого свіла.

Поляризоване світло можна одержати при відбиванні і заломленні на межі двох діелектриків, при подвійному світлозаломленні.

Якщо кут падіння світла на межу двох діелектриків (наприклад, на поверхні скляної пластинки) не дорівнює нулю, відбитий та заломлений проміні виявляються частково поляризованими. У відбитому промені переважають коливання, перпендикулярні площині, в заломленому – паралельні площині падіння. Ступінь поляризації залежить від кута падіння.

При куті падіння, що задовільняє умові:

, (1)

де - показник заломлення другого середовища відносно першого. Відбитий промінь повністю поляризований (він має тільки коливання, перпендикулярні площині падіння). Співвідношення (1) носить назву закону Брюстера. Кут називають кутом Брюстера чи кутом повної поляризації.

Ступінь поляризації заломленого променя при куті падіння досягає найбільшого значення, проте цей промінь залишається поляризованим тільки частково. Легко перевірити, що при падінні світла під кутом Брюстера відбитий та заломлений кути взаємно перпендикулярні.

В якості поляризатора використовують стопу скляних пластин (стопу Столєтова), незалежно від кута падіння і виконання закону Брюстера ступінь поляризації заломленого променя збільшується вміру проходження променя кожної скляної пластини.

При проходженні світла крізь деякі кристали світловий промінь розділяється на два променя. Це явище одержало назву явища подвійного світлозаломлення і було зафіксовано в 1670 році Еразмом Бартоломіном . При подвійному світлозаломленні один із променів задовільняє звичайний закон заломлення і лежить в одній площині з падаючим променем і нормаллю. Цей промінь називають звичайним і позначається літерою “О”(ordinary) (“З”). Для іншого променя, що називається незвичайним (позначається “e” (extraordinary), відношення не залишається постійним при зміні кута падіння f. Навіть при нормальному падінні незвичайний промінь відхиляється від початкового напрямку.

Крім того, незвичайний промінь не лежить, як правило, в одній площині з падаючим променем і нормаллю до заломлюючої поверхні. Явище подвійного світлозаломлення спостерігається для всіх прозорих кристалів за винятком тих, що мають кубічну кришталеву гратку. У анізотропних кристалів є напрямок, вздовж якого звичайний і незвичайний промені розповсюджуються, з однаковою швидкістю не розділяючись. Цей напрямок називається оптичною віссю кристала. Такі анізотропні кристали називаються одновисьовими (кварц, турмалін). Площина, що проходить крізь оптичну вісь та падаючий промінь називається головною площиною кристала чи головним перетином.

Дослідження звичайного і незвичайного променів підтвердили, що обидва променя повністю поляризовані у взаємно перпендикулярних площинах.

В деяких кристалах один із променів має значно більшу інтенсивність за іншого та має забарвлення. Це явище називають дихроїзмом. В кристалі турмаліну, наприклад, звичайний промінь практично повністю поглинається на довжині 1 мм. Такі властивості має прозора плівка, в яку введена велика кількість однаково орієнтованих кристаликів сульфата йодистого хініну. В цих кристалах один із променів поглинається на шляху приблизно в 0,1 мм, тому вона може використовуватись як пристрій для поляризації видимого світла. Їх називають поляроїдами. Але турмалін і різні поляроїди мають один суттєвий недолік, дають не біле поляризоване світло.

Внаслідок чого поляроїд може бути використаний в якості поляризатора.

Великого розповсюдження набув поляризатор, що називається призмою Ніколя (або ніколєм). Він являє собою призму з ісландського шпату, розрізану по діагоналі а потім склеєну канадським бальзамом. Показник заломлення канадського бальзаму лежить між показником заломлення та звичайного та незвичайного променів у кристалі ( ). Кут падіння світла на межу між канадським бальзамом і ісландським шпатом виявляється таким, що незвичайний промінь вільно проходить через цей прошарок і виходить з призми, а звичайний промінь відчуває повне внутрішнє відбиття.

Призма Ніколя , як поляризатор не змінює спектральний склад світла, що падає на неї.

Поляризатор пропускає світло у якого площина коливання, паралельна лише одній головній площині і повністю затримує коливання, перпендикулярні до цієї площині. Око людини не відрізняє звичайне світло від поляризованого.

Щоб дослідити, чи є світло після проходження поляризатора дійсно поляризованим, на шляху променів ставлять другий поляризатор, який називають аналізатором, вказуючи цим, що він використовується для аналізу поляризованого світла. Тому любий пристрій з використанням поляризованого світла повинен мати дві основні складові – поляризатор і аналізатор.

Нехай коливання електричного вектора поляризованої світлової хвилі здійснюються в площині, що утворює кут φ з головною площиною аналізатора. Амплітуду Е цих коливань можна розкласти на дві взаємно перпендикулярні складові:

– що збігаються з головною площиною аналізатора;

– перпендикулярна до неї;

;

.

Перша складова коливань проходить крізь аналізатор, друга буде затримана ним. Відомо, що інтенсивність світла пропорційна квадрату амплітуди напруженості Е. І тоді інтенсивність світла, що пройшло крізь аналізатор буде дорівнювати (закон Малюса), де – інтенсивність світла, що падає на аналізатор; φ - кут між площиною поляризації падаючого світла і площиною аналізатора.

При проходженні плоскополяризованого світла крізь деякі речовини спостерігається обертання площини коливань світлового вектора навколо напрямку розповсюдження світла. Речовини, що мають таку властивість, називають оптично активними. До їх числа можна віднести кристалічні тіла (кварц, кіновар), чисті рідини (скипидар, нікотин) та розчини оптично активних речовин (в неактивних розчинах, водні розчини цукру, винної кислоти та ін.).

В розчинах оптично активних речовин кут обертання площини поляризації є пропорційним шляху проходження променя в розчині l і концентрації активної речовини С:

[ α ] – величина, що називається кутом питомою обертання.

Для розчинів оптично активних речовин кут φ залежить від природи, температури, концентрації, товщини шару розчину, крізь який проходить світло, та довжини хвилі світла.

Це явище полягає в тому, що при проходженні крізь таку речовину поляризованого світла, площина його коливань поступово обертається навколо вісі світлового пучка на кут, пропорційний товщині слою речовини. Явище пов'язано з анізотропією самих молекул.

Існують оптично активні речовини, що повертають площину поляризації вправо – правообертаючі, та вліво – лівообертаючі речовини.

Питомого обертання α – це збільшений в 100 раз кут обертання для стовпа розчину довжиною 10см при концентрації речовини 1г на 100см³ розчину, при температурі 20 ⁰ С і при довжині хвилі світла (жовта лінія λ пари натрію) λ = 589нм.

При пропусканні поляризованого світла крізь розчин оптично активної речовини, площини поляризації хвиль різної довжини будуть повертатися на різні кути. Кут питомого обертання по закону Біо, оберненопропорційній квадрату довжини хвилі світла . Це явище носить назву дисперсії оптичної активності і використовується в спектрополяриметрії.