ספריה טכנית בחינם

פיזיקה רפואית. דף רמאות: בקצרה, החשוב ביותר

מדריך / הערות הרצאה, דפי רמאות

הערות למאמר

תוכן העניינים

1. פיזיקה רפואית. סיפור קצר
2. בעיות ומושגים בסיסיים של מטרולוגיה
3. מטרולוגיה רפואית והפרטים שלה
4. ערך אקראי. חוק ההפצה
5. פיזור מקסוול (חלוקת מהירות של מולקולות גז) ובולצמן
6. סטטיסטיקה מתמטית ותלות בקורלציה
7. מערכות קיברנטיות
8. מושג הקיברנטיקה הרפואית
9. יסודות המכניקה
10. מושגי יסוד של מכניקה
11. מפרקים ומנופים במערכת השרירים והשלד האנושית. ארגומטריה
12. רעידות מכניות
13. מים מכניים
14. אפקט דופלר
15. אקוסטיקה
16. בסיס פיזי של שיטות מחקר מוצקות בקליניקה
17. הפיזיקה של השמיעה
18. אולטרסאונד ויישומו ברפואה
19. הידרודינמיקה
20. תכונות מכניות של מוצקים ורקמות ביולוגיות
21. תכונות מכניות של רקמות ביולוגיות
22. בעיות פיזיות של המודינמיקה
23. עבודה וכוח הלב. מכונת לב-ריאה
24. תֶרמוֹדִינָמִיקָה
25. החוק השני של התרמודינמיקה. אנטרופיה
26. מצב נייח
27. תרמומטריה וקלומטריה
28. תכונות פיזיות של מדיה חמה וקרה המשמשת לטיפול
29. תהליכים פיזיקליים בממברנות ביולוגיות
30. תכונות פיזיקליות ופרמטרים של ממברנות
31. מעין העברה פסיבית של מולקולות ויונים דרך ממברנות ביולוגיות
32. אלקטרודינמיקה
33. דיפול ורב קוטב חשמלי
34. בסיס פיזי של אלקטרוקרדיוגרפיה
35. חַשְׁמַל
36. מוליכות חשמלית של רקמות ביולוגיות ונוזלים בזרם ישר. פריקה חשמלית בגזים
37. שדה מגנטי
38. חוזק שדה מגנטי ושאר תכונותיו
39. מאפיינים של מגנטים ותכונות מגנטיות של רקמות אנושיות
40. השראות אלקטרומגנטית. אנרגיית שדה מגנטי
41. התנגדות כוללת ((עכבה) של רקמות הגוף. בסיס פיזי של ריוגרפיה
42. מושג התיאוריה של מקסוול. זרם הממתח
43. סיווג מרווחי התדירות שאומצו ברפואה
44. תהליכים פיזיקליים ברקמות המתרחשים בעת חשיפה לזרם ושדות אלקטרומגנטיים
45. חשיפה לזרמים מתחלפים (אימפולס).
46. חשיפה לשדה מגנטי מתחלף
47. אלקטרוניקה
48. אלקטרוניקה רפואית
49. כיצד מובטחת אמינות הציוד הרפואי
50. מערכת להשגת מידע ביו-רפואי
51. מגבר-מתנדים
52. אופטיקה
53. אופטיקה של גלים
54. קיטוב אור
55. המערכת האופטית של העין וחלק מתכונותיה
56. קרינה תרמית של גופים

פיזיקה רפואית היא מדע של מערכת המורכבת ממכשירים פיזיים וקרינה, מכשירים וטכנולוגיות רפואיות ואבחון.

מטרת הפיזיקה הרפואית היא ללמוד מערכות אלו למניעה ואבחון של מחלות, וכן טיפול בחולים בשיטות ובאמצעים של פיזיקה, מתמטיקה וטכנולוגיה. לאופי המחלות ולמנגנון ההחלמה במקרים רבים יש הסבר ביופיזי.

פיזיקאים רפואיים מעורבים ישירות בתהליך הטיפול והאבחון, משלבים ידע פיזי ורפואי, וחולקים את האחריות על המטופל עם הרופא.

התפתחות הרפואה והפיסיקה תמיד היו שלובים זה בזה. גם בימי קדם השתמשה הרפואה בגורמים פיזיקליים למטרות רפואיות, כמו חום, קור, קול, אור, השפעות מכניות שונות (היפוקרטס, אביסנה וכו').

הפיזיקאי הרפואי הראשון היה ליאונרדו דה וינצ'י (לפני חמש מאות שנים), שערך מחקר על מכניקת התנועה של גוף האדם. רפואה ופיזיקה החלו לקיים אינטראקציה פורה ביותר מסוף המאה ה-XNUMX - תחילת המאה ה-XNUMX, כאשר התגלו חשמל וגלים אלקטרומגנטיים, כלומר עם כניסתו של עידן החשמל.

בואו נציין כמה שמות של מדענים גדולים שגילו את התגליות החשובות ביותר בתקופות שונות.

סוף המאה ה-XNUMX - אמצע המאה ה-XNUMX הקשורים לגילוי קרני רנטגן, רדיואקטיביות, תיאוריות של מבנה האטום, קרינה אלקטרומגנטית. תגליות אלו קשורות לשמותיהם של V.K. Roentgen, A. Becquerel,

M. Skladovskoy-Curie, D. Thomson, M. Planck, N. Bohr, A. Einstein, E. Rutherford. הפיזיקה הרפואית באמת החלה לבסס את עצמה כמדע ומקצוע עצמאי רק במחצית השנייה של המאה ה-XNUMX. עם כניסתו של עידן האטום. ברפואה, מכשירי גמא רדיודיאגנוסטיים, מאיצים אלקטרוניים ופרוטונים, מצלמות גמא רדיודיאגנוסטיות, טומוגרפיות ממוחשבות רנטגן ואחרים, היפרתרמיה ומגנטותרפיה, לייזר, אולטרסאונד וטכנולוגיות והתקנים רפואיים-פיזיים אחרים הפכו בשימוש נרחב. לפיזיקה רפואית חלקים ושמות רבים: פיזיקת קרינה רפואית, פיזיקה קלינית, פיזיקה אונקולוגית, פיזיקה טיפולית ואבחנתית.

האירוע החשוב ביותר בתחום הבדיקה הרפואית יכול להיחשב יצירת טומוגרפיות מחושבות, שהרחיבו את המחקר של כמעט כל האיברים והמערכות של גוף האדם. OCT הותקן במרפאות בכל העולם, ומספר רב של פיזיקאים, מהנדסים ורופאים פעלו לשיפור הטכניקה והשיטות כדי להביא אותה כמעט לגבולות האפשר. הפיתוח של אבחון רדיונוקלידים הוא שילוב של שיטות רדיו-פרמצבטיות ושיטות פיזיקליות לרישום קרינה מייננת. הדמיית טומוגרפיה פליטת פוזיטרון הומצאה בשנת 1951 ופורסמה בעבודתו של ל. רן.

2. בעיות ומושגים עיקריים של מטרולוגיה

מטרולוגיה היא מדע המדידות, השיטות והאמצעים להבטחת אחדותן, דרכים להשיג את הדיוק הנדרש. מדידה נקראת מציאת ערך של גודל פיזיקלי באופן אמפירי באמצעות אמצעים טכניים. מדידות מאפשרות לך לבסס את חוקי הטבע ומהוות מרכיב של ידע על העולם הסובב אותנו. ישנן מדידות ישירות, שבהן התוצאה מתקבלת ישירות ממדידת הכמות עצמה (לדוגמה, מדידת טמפרטורת גוף במדחום רפואי, מדידת אורך של חפץ בסרגל), ובעקיפין, שבהן הערך הרצוי של הכמות נמצא מקשר ידוע בינה לבין כמויות שנמדדו ישירות (למשל, קביעת כוח הגוף בשקילה, קביעת משקל הגוף, קביעת משקל הגוף, תוך שקילה של הכמות. של הכדור שנפל בו). אמצעים טכניים לביצוע מדידות יכולים להיות מסוגים שונים. המפורסמים ביותר הם מכשירים שבהם מידע המדידה מוצג בצורה נגישה לתפיסה ישירה (לדוגמה, טמפרטורה מיוצגת במדחום באורך של עמודת כספית, חוזק זרם באמצעות חיווי של מחט מד זרם או ערך דיגיטלי).

יחידה של כמות פיזית היא כמות פיזית המקובלת בהסכמה כבסיס לכימות הכמות הפיזית המקבילה.

כדי לבטא את רמת לחץ הקול, רמת עוצמת הקול, הגברה של האות החשמלי, ביטוי מרווח התדרים, ואחרת, נוח יותר להשתמש בלוגריתם של הערך היחסי (הלוגריתם העשרוני נפוץ יותר ועוד מְשׁוּתָף):

lg = א₂/א₁

היכן ש₁ ו₂ - כמויות פיזיות דומות.

היחידה של הערך הלוגריתמי היא bel (B):

1B \uXNUMXd lg \uXNUMXd a₂/א_i,

ב-a₂ = 10a,

אם a הוא כמות אנרגיה (הספק, עוצמה, אנרגיה וכו'), או

אם a הוא כמות כוח (כוח, מתח מכני, לחץ, חוזק שדה חשמלי וכו').

יחידת תת-מרובים נפוצה למדי היא הדציבלים (dB):

1 dB = 0,1B.

1 dB מתאים ליחס בין כמויות האנרגיה א₂ = 1,26a:

3. מטרולוגיה רפואית ופרטיה

מכשירים טכניים המשמשים ברפואה נקראים המונח הכללי "ציוד רפואי". רוב הציוד הרפואי מתייחס לציוד רפואי, אשר בתורו מחולק למכשירים רפואיים ומכשור רפואי.

מכשיר רפואי נחשב למכשיר טכני המיועד למדידות אבחנתיות או טיפוליות (מדחום רפואי, מד לחץ דם, אלקטרוקרדיוגרף וכו').

מכשיר רפואי - מכשיר טכני המאפשר ליצור אפקט אנרגטי של תכונות טיפוליות, כירורגיות או קוטל חיידקים, וכן לספק הרכב מסוים של חומרים שונים למטרות רפואיות (טיפול UHF, אלקטרוכירורגיה, כליה מלאכותית, תותבת אוזניים וכו'. ).

דרישות מטרולוגיות למכשירים רפואיים ברורות למדי. מכשירים רפואיים רבים מיועדים להשפעה אנרגטית מינון על הגוף, ולכן הם ראויים לתשומת הלב של השירות המטרולוגי. מדידות ברפואה הן די ספציפיות, לכן, תחום נפרד הוגדר במטרולוגיה - מטרולוגיה רפואית.

בהתחשב בכמה בעיות ספציפיות למטרולוגיה רפואית ובחלקן למכשור רפואי, יש לציין כי כיום, המדידות הרפואיות ברוב המקרים מתבצעות על ידי צוות רפואי (רופא, אחות), שאינם בעלי הכשרה טכנית. לכן, רצוי ליצור מכשירים רפואיים מדורגים ביחידות של כמויות פיזיות, שהערכים שלהם הם מידע המדידה הרפואית הסופית (מדידות ישירות).

רצוי שזמן המדידה עד לקבלת תוצאה שימושית יושקע כמה שפחות, והמידע יהיה מלא ככל האפשר. דרישות אלו מתקיימות על ידי מחשבים.

בתקינה המטרולוגית של מכשיר רפואי, חשוב לקחת בחשבון התוויות רפואיות. על הרופא לקבוע באיזה דיוק מספיק להציג את התוצאות כדי שניתן יהיה להגיע למסקנה אבחנתית.

מכשירים רפואיים רבים מספקים מידע על מכשיר הקלטה (לדוגמה, אלקטרוקרדיוגרף), ולכן יש לקחת בחשבון את השגיאות הגלומות בצורת הקלטה זו.

אחת הבעיות היא תרמית. על פי דרישות המטרולוגיה, שם מכשיר המדידה חייב להכיל כמות פיזית או יחידה (מד זרם, מד מתח, מד תדר וכו'). השמות למכשירים רפואיים אינם תואמים לעיקרון זה (אלקטרוקרדיוגרף, פונוקרדיוגרף, ריאוגרף וכו'). אז, אלקטרוקרדיוגרף צריך להיקרא מילי-וולטמטר עם קריאות הקלטה.

במספר מדידות רפואיות, ייתכן שאין מספיק מידע על הקשר בין הכמות הפיזית הנמדדת ישירות לבין הפרמטרים הביו-רפואיים המתאימים. כך, למשל, בשיטה הקלינית (ללא דם) למדידת לחץ דם, מניחים שלחץ האוויר בתוך השרוול שווה בערך ללחץ הדם בעורק הברכיאלי.

4. ערך אקראי. חוק ההפצה

הגדרה של משתנה אקראי. ניתן לכמת אירועים אקראיים רבים כמשתנים אקראיים. אקראי הוא כמות שמקבלת ערכים בהתאם לשילוב של נסיבות אקראיות. ישנם משתנים אקראיים דיסקרטיים ומתמשכים.

התפלגות של משתנה מקרי בדיד. ערך בדיד נחשב נתון אם מצוינים ערכיו האפשריים וההסתברויות המתאימות להם. סמן משתנה אקראי בדיד x, ערכיו x₁, איקס₂…, בהסתברות: P (x₁) =עמ'₂, P (x2) = p₂ וכו '

קבוצת x ו-P נקראת התפלגות של משתנה מקרי בדיד.

מכיוון שכל הערכים האפשריים של משתנה אקראי בדיד מייצגים מערכת שלמה, סכום ההסתברויות שווה לאחד:

כאן מניחים שלמשתנה האקראי הבדיד יש n ערכים. הביטוי נקרא מצב הנורמליזציה.

במקרים רבים, יחד עם התפלגות של משתנה מקרי או במקומו, ניתן לתת מידע על כמויות אלו על ידי פרמטרים מספריים, הנקראים מאפיינים מספריים של משתנה מקרי. הנפוצים שבהם הם: 1) התוחלת המתמטית (הערך הממוצע) של משתנה אקראי היא סכום התוצרים של כל ערכיו האפשריים וההסתברויות של ערכים אלה;

2) השונות של משתנה מקרי היא התוחלת המתמטית של ריבוע הסטייה של משתנה מקרי מהתוחלת המתמטית שלו.

עבור משתנה אקראי רציף, התוחלת והשונות המתמטית נכתבות כך:

כאשר f(x) היא פונקציית צפיפות ההסתברות או התפלגות ההסתברות. זה מראה כיצד ההסתברות להקצאת משתנה אקראי למרווח dx תלויה בערך של משתנה זה עצמו. חוק הפצה רגילה. בתיאוריות של הסתברות וסטטיסטיקה מתמטית, ביישומים שונים, חוק ההתפלגות הנורמלית (חוק גאוס) משחק תפקיד חשוב. משתנה אקראי מופץ לפי חוק זה אם לצפיפות ההסתברות שלו יש את הצורה:

כאשר a = M(x) - ציפייה מתמטית למשתנה מקרי;

σ - סטיית תקן; כתוצאה מכך;

σ²היא השונות של המשתנה האקראי. לעקומה של חוק ההפצה הנורמלית יש צורה בצורת פעמון, סימטרית ביחס לקו הישר x \uXNUMXd a (מרכז פיזור).

5. התפלגות מקסוול (חלוקת מהירות של מולקולות גז) ובולצמן

התפלגות מקסוול - במצב שיווי משקל, פרמטרי הגז (לחץ, נפח וטמפרטורה) נשארים ללא שינוי, אבל המיקרו-מצבים - הסידור ההדדי של מולקולות, המהירויות שלהן - משתנים ללא הרף. בשל המספר העצום של מולקולות, כמעט בלתי אפשרי לקבוע את ערכי המהירויות שלהן בכל רגע, אך ניתן, בהתחשב במהירות של מולקולות כמשתנה אקראי רציף, לציין את התפלגות המולקולות על המהירויות. התפלגות המהירות של מולקולות אושרה על ידי ניסויים שונים. ניתן להתייחס להתפלגות מקסוול כהתפלגות של מולקולות לא רק במונחים של מהירויות, אלא גם במונחים של אנרגיות קינטיות (שכן מושגים אלו קשורים זה בזה).

בואו נבודד מולקולה אחת. האקראיות של התנועה מאפשרת, למשל, להקרנה של מהירות Vx של מולקולה, לקבל את חוק ההתפלגות הנורמלית. במקרה זה, כפי שהראה J.K. Maxwell, צפיפות ההסתברות שלמולקולה יש רכיב מהירות Ux נכתבת באופן הבא:

אתה יכול לקבל את פונקציית התפלגות ההסתברות המקסווליאנית של הערכים האבסולוטיים של המהירות (התפלגות המהירות של מקסוול):

הפצת בולצמן. אם המולקולות נמצאות בשדה כוח חיצוני כלשהו (לדוגמה, בשדה הכבידה של כדור הארץ), אז אפשר למצוא את התפלגות האנרגיות הפוטנציאליות שלהן, כלומר לקבוע את ריכוז החלקיקים שיש להם ערך ספציפי כלשהו של אנרגיה פוטנציאלית. התפלגות חלקיקים על פני אנרגיות פוטנציאליות בשדות כוח - כבידה, חשמלית וכו' - נקראת התפלגות בולצמן.

כפי שמיושם על שדה הכבידה, ניתן לכתוב התפלגות זו כתלות של ריכוז n מולקולות בגובה h מעל פני הקרקע, או באנרגיה הפוטנציאלית mgh:

חלוקה כזו של מולקולות בשדה הכבידה של כדור הארץ ניתנת להסבר איכותי, במסגרת מושגים קינטיים מולקולריים, בכך שמולקולות מושפעות משני גורמים מנוגדים: שדה הכבידה, שבהשפעתו כל המולקולות נמשכות אל המולקולות. כדור הארץ, ותנועה מולקולרית-כאוטי, נוטים לפזר באופן שווה מולקולות על כל האובייקט האפשרי.

6. סטטיסטיקה מתמטית ותלות בקורלציה

סטטיסטיקה מתמטית היא המדע של שיטות מתמטיות לשיטתיות ושימוש בנתונים סטטיסטיים לפתרון בעיות מדעיות ומעשיות. סטטיסטיקה מתמטית צמודה באופן הדוק לתורת ההסתברות ומבוססת על מושגיה. עם זאת, העיקר בסטטיסטיקה מתמטית הוא לא התפלגות משתנים אקראיים, אלא ניתוח נתונים סטטיסטיים וגילוי לאיזו התפלגות הם תואמים. אוכלוסייה סטטיסטית גדולה שממנה נבחר חלק מהאובייקטים למחקר נקראת האוכלוסייה הכללית, וקבוצת האובייקטים הנאספת ממנה נקראת אוכלוסיית הדגימה, או מדגם. התפלגות סטטיסטית היא אוסף של גרסאות ותדירויות (או תדרים יחסיים) התואמים להן.

למען הבהירות, התפלגויות סטטיסטיות מתוארות בצורה גרפית בצורה של מצולע והיסטוגרמה.

מצולע התדרים הוא קו שבור, שקטעיו מחברים נקודות עם קואורדינטות (x₁; פ₁), (איקס₂; פ₂)…. או עבור המצולע של תדרים יחסיים - עם קואורדינטות (x₁;ר₁),(איקס₂;ר₂) ...

היסטוגרמת תדר - קבוצה של מלבנים סמוכים הבנויים על קו ישר אחד, בסיסי המלבנים זהים ושווים ל-a, והגבהים שווים ליחס בין התדר (או התדר היחסי) ל-a:

המאפיינים הנפוצים ביותר של התפלגות סטטיסטית הם אמצעים: מצב, חציון וממוצע אריתמטי (או ממוצע מדגם). מצב (Mo) שווה לגרסה התואמת לתדר הגבוה ביותר. החציון (Me) שווה לווריאציה שנמצאת באמצע ההתפלגות הסטטיסטית. הוא מחלק את הסדרה הסטטיסטית (המשתנה) לשני חלקים שווים. ממוצע המדגם (XV) מוגדר כממוצע האריתמטי של וריאנט של סדרה סטטיסטית.

תלות במתאם. תלות פונקציונלית יכולה לבוא לידי ביטוי בצורה אנליטית. כך, למשל, שטח המעגל תלוי ברדיוס (S = pr₂), האצה F של הגוף - מכוח ומסה (a = F/m₀). עם זאת, ישנן תלות שאינן ברורות מדי ואינן מתבטאות בנוסחאות פשוטות וחד משמעיות. למשל, יש קשר בין גובה האנשים למשקל גופם, שינויים בתנאי מזג האוויר משפיעים על מספר ההצטננות באוכלוסיה וכו'. תלות הסתברותית מורכבת יותר מתפקודית כזו היא מתאם (או פשוט קורלציה). במקרה זה, שינוי באחד הערכים שלהם משפיע על הערך הממוצע של השני. נניח שאנו חוקרים את הקשר בין משתנה אקראי X למשתנה אקראי Y. כל ערך ספציפי של X יתאים למספר ערכים של Y: y₁יש₂ וכו '

ממוצע מותנה Y_х בואו נקרא לערך הממוצע האריתמטי Y המתאים לערך X = x. תלות מתאם, או מתאם של Y מ-X, היא הפונקציה Y x = f(x). השוויון נקרא משוואת רגרסיה Y-on-X, והגרף של הפונקציה נקרא קו רגרסיה Y-on-X.

7. מערכות קיברנטיות

מערכת קיברנטית היא קבוצה מסודרת של אובייקטים (אלמנטים מערכתיים), המקיימים אינטראקציה ומקושרים ביניהם, המסוגלים לתפוס, לזכור ולעבד מידע, כמו גם להחליף אותו. דוגמאות למערכות קיברנטיות הן קבוצות של אנשים, מוחות, מחשבים, אוטומטים. בהתאם לכך, האלמנטים של מערכת קיברנטית יכולים להיות אובייקטים בעלי אופי פיזי שונה: אדם, תאי מוח, בלוקים של מחשב וכו'. מצב האלמנטים של המערכת מתואר על ידי קבוצה מסוימת של פרמטרים, המחולקים לרציפים, לוקחים כל ערכים אמיתיים במרווח מסוים, ובדיד, לוקחים קבוצות סופיות של ערכים. כך, למשל, טמפרטורת הגוף של אדם היא פרמטר מתמשך, והמינו הוא פרמטר בדיד. תפקוד מערכת קיברנטית מתואר על ידי שלושה מאפיינים: פונקציות הלוקחות בחשבון שינויים במצבי מרכיבי המערכת, פונקציות הגורמות לשינויים במבנה המערכת (לרבות עקב השפעות חיצוניות), ופונקציות הקובעות את האותות שמשדרת המערכת מחוצה לה. בנוסף, המצב הראשוני של המערכת נלקח בחשבון.

מערכות קיברנטיות משתנות במורכבותן, במידת הוודאות וברמת הארגון שלהן.

מערכות קיברנטיות מחולקות לרציפות ובדידות. במערכות רציפות, כל האותות שמסתובבים במערכת ומצבי האלמנטים נקבעים לפי פרמטרים רציפים, בדידים - לפי בדידים. עם זאת, ישנן גם מערכות מעורבות בהן יש פרמטרים משני הסוגים. חלוקת המערכות לרציפות ודיסקרטיות מותנית ונקבעת לפי מידת הדיוק הנדרשת של התהליך הנלמד, נוחות טכנית ומתמטית. כמה תהליכים או כמויות שהם בדידים בטבעם, כמו זרם חשמלי (הדיסקרטיות של המטען החשמלי: זה לא יכול להיות פחות ממטען של אלקטרון), מתוארים בצורה נוחה על ידי כמויות רציפות. במקרים אחרים, להיפך, הגיוני לתאר תהליך מתמשך עם פרמטרים בדידים.

בתחום הקיברנטיקה והטכנולוגיה, מערכות מחולקות בדרך כלל לדטרמיניסטיות והסתברותיות. מערכת דטרמיניסטית, שמרכיביה מקיימים אינטראקציה בצורה מסוימת, מצבה והתנהגותה צפויים באופן חד משמעי ומתוארים על ידי פונקציות חד משמעיות. ניתן לקבוע את ההתנהגות של מערכות הסתברותיות בוודאות מסוימת.

מערכת נקראת סגורה אם האלמנטים שלה מחליפים אותות רק זה עם זה. מערכות פתוחות, או פתוחות, מחליפות בהכרח אותות עם הסביבה החיצונית.

כדי לקלוט אותות מהסביבה החיצונית ולשדר אותם למערכת, לכל מערכת פתוחה יש קולטנים (חיישנים או מתמרים). אצל בעלי חיים, כמו במערכת קיברנטית, הקולטנים הם איברי החישה - מגע, ראיה, שמיעה וכו', באוטומטים - חיישנים: מד מתח, פוטואלקטרי, אינדוקציה וכו'.

8. מושג הקיברנטיקה הרפואית

קיברנטיקה רפואית היא כיוון מדעי הקשור לשימוש ברעיונות, שיטות ואמצעים טכניים של קיברנטיקה ברפואה ובבריאות. באופן קונבנציונלי, קיברנטיקה רפואית יכולה להיות מיוצגת על ידי הקבוצות הבאות.

אבחון חישובי של מחלות. חלק זה קשור בעיקר לשימוש במחשבים לצורך הכנת האבחון. המבנה של כל מערכת אבחון מורכב מזיכרון רפואי (ניסיון רפואי מצטבר עבור קבוצת מחלות נתונה) וממכשיר לוגי המאפשר להשוות את התסמינים שנמצאו בחולה על ידי תשאול ובדיקת מעבדה עם הניסיון הרפואי הקיים. מחשב האבחון עוקב אחר אותו מבנה.

ראשית, מפותחות שיטות לתיאור רשמי של מצב בריאותו של המטופל, ומבוצעת ניתוח יסודי של הסימנים הקליניים המשמשים באבחון. בחר בעיקר את התכונות שניתן לכמת.

בנוסף לביטוי הכמותי של המאפיינים הפיזיולוגיים, הביוכימיים ואחרים של המטופל, האבחון החישובי מצריך מידע על תדירות התסמונות הקליניות וסימני האבחון, סיווגם, התלות, הערכת יעילות האבחון של הסימנים וכו'. כל הנתונים הללו. מאוחסנים בזיכרון של המכשיר. היא משווה את הסימפטומים של המטופל עם הנתונים המאוחסנים בזיכרון שלה. ההיגיון של האבחון החישובי תואם את ההיגיון של הרופא המבצע את האבחנה: מכלול התסמינים מושווה לניסיון הקודם ברפואה. המכונה לא תזהה מחלה חדשה (לא ידועה). רופא שנתקל במחלה לא ידועה יוכל לתאר את תסמיניה. ניתן לקבוע פרטים על מחלה כזו רק על ידי ביצוע מחקרים מיוחדים. מחשבים יכולים למלא תפקיד עזר בחקירות כאלה.

גישה קיברנטית לתהליך הריפוי. לאחר שהרופא קובע את האבחנה, נקבע טיפול, שאינו מוגבל לחשיפה חד פעמית. מדובר בתהליך מורכב שבמהלכו הרופא מקבל כל העת מידע רפואי וביולוגי על המטופל, מנתח אותו ובהתאם לו משכלל, משנה, עוצר או ממשיך את האפקט הטיפולי.

כיום, הגישה הקיברנטית לתהליך הטיפול מקלה על עבודתו של הרופא, מאפשרת לטפל בחולים קשים בצורה יעילה יותר, לנקוט באמצעים בזמן במקרה של סיבוכים במהלך הניתוח, לפתח ולשלוט בתהליך הטיפול התרופתי, ליצור תותבות מבוקרות ביו. , אבחון מחלות ובקרה על מכשירים המווסתים תפקודים חיוניים.

משימות הבקרה הרפואית התפעולית כוללות ניטור מצבם של חולים קשים באמצעות מערכות מעקב (מערכות ניטור לניטור מצבם של אנשים בריאים במצבי קיצון: מצבי לחץ, חוסר משקל, מצבים היפרבריים, סביבה עם תכולת חמצן נמוכה ועוד). .

9. יסודות המכניקה

מכניקה היא ענף בפיזיקה החוקר את התנועה המכנית של גופים חומריים. תחת התנועה המכנית להבין את השינוי במיקום הגוף או חלקיו במרחב לאורך זמן.

עבור רופאים, סעיף זה מעניין מהסיבות הבאות:

1) הבנת מכניקת התנועה של האורגניזם כולו למטרות ספורט ורפואת חלל, המכניקה של מערכת השרירים והשלד האנושית - למטרות אנטומיה ופיזיולוגיה;

2) הכרת התכונות המכניות של רקמות ביולוגיות ונוזלים;

3) הבנת היסודות הפיזיים של כמה טכניקות מעבדה המשמשות בפרקטיקה של מחקר ביו-רפואי, כגון צנטריפוגה.

מכניקה של תנועה סיבובית של גוף קשיח לחלוטין

גוף קשיח לחלוטין הוא גוף שהמרחק שלו בין כל שתי נקודות הוא קבוע. בעת תנועה, הממדים והצורה של גוף קשיח לחלוטין אינם משתנים. מהירות הסיבוב של הגוף מאופיינת במהירות זוויתית השווה לנגזרת הראשונה של זווית הסיבוב של וקטור הרדיוס ביחס לזמן:

ω = dt/da

מהירות זוויתית היא וקטור המכוון לאורך ציר הסיבוב וקשור לכיוון הסיבוב. וקטור המהירות הזוויתית, בניגוד לוקטורי המהירות והכוח, מחליק. לפיכך, ציון הווקטור w מציין את המיקום של ציר הסיבוב, את כיוון הסיבוב ואת מודול המהירות הזוויתית. קצב השינוי של המהירות הזוויתית מאופיין בתאוצה זוויתית השווה לנגזרת הראשונה של המהירות הזוויתית ביחס לזמן:

מכאן ניתן לראות כי וקטור התאוצה הזוויתית חופף בכיוון לשינוי יסודי, קטן מספיק בוקטור המהירות הזוויתית dw: בסיבוב מואץ, התאוצה הזוויתית מכוונת באותו אופן כמו המהירות הזוויתית, עם סיבוב איטי, היא הפוכה לה. להלן הנוסחאות לקינמטיקה של תנועת סיבוב של גוף קשיח סביב ציר קבוע:

1) המשוואה של תנועה סיבובית אחידה:

a = wt + a₀

היכן ש₀ - ערך התחלתי של הזווית;

2) התלות של המהירות הזוויתית בזמן בתנועת סיבוב אחידה:

w = et + W₀,

איפה w₀ - מהירות זוויתית ראשונית;

3) משוואת תנועה סיבובית אחידה:

10. מושגי יסוד של מכניקה

רגע של כוח. מומנט הכוח סביב ציר הסיבוב הוא המכפלה הווקטורית של וקטור הרדיוס והכוח:

M_i M. 49_i ×F_i,

איפה ר_i ו-F_i - וקטורים.

רגע של אינרציה. מסה היא מדד האינרציה של גופים בתנועה תרגום. האינרציה של גופים במהלך תנועה סיבובית תלויה לא רק במסה, אלא גם בהתפלגותו במרחב ביחס לציר.

מומנט האינרציה של הגוף סביב הציר הוא הסכום של רגעי האינרציה של הנקודות החומריות המרכיבות את הגוף:

מומנט האינרציה של גוף מוצק נקבע בדרך כלל על ידי אינטגרציה:

התנע הזוויתי של הגוף ביחס לציר שווה לסכום התנע הזוויתי של הנקודות המרכיבות את הגוף הזה:

אנרגיה קינטית של גוף מסתובב. כאשר הגוף מסתובב, האנרגיה הקינטית שלו היא

מהאנרגיות הקינטיות של הנקודות האינדיבידואליות שלו. לגוף קשיח:

הבה נשווה את העבודה היסודית של כל הכוחות החיצוניים במהלך סיבוב כזה לשינוי יסודי באנרגיה קינטית:

Mda=Jwdw,

מהיכן

אנו מצמצמים את השוויון הזה ב-ω:

מהיכן

חוק שימור התנע הזוויתי. אם התנע הכולל של כל הכוחות החיצוניים הפועלים על גוף הוא אפס, אז התנע הזוויתי של גוף זה נשאר קבוע. החוק הזה תקף לא רק לגוף נוקשה לחלוטין. אז, עבור מערכת המורכבת מ-N גופים המסתובבים סביב ציר משותף, ניתן לכתוב את חוק שימור התנע הזוויתי בצורה:

11. מפרקים ומנופים במערכת השרירים והשלד האנושית. ארגומטריה

חלקים נעים של מנגנונים מחוברים בדרך כלל על ידי חלקים. החיבור הנייד של מספר חוליות יוצר חיבור קינמטי. גוף האדם הוא דוגמה לקשר קינמטי. מערכת השרירים והשלד של אדם, המורכבת מעצמות מפרקיות של השלד והשרירים, מייצגת, מנקודת המבט של הפיזיקה, מערכת מנופים המוחזקת על ידי אדם באיזון. באנטומיה יש מנופי כוח, שבהם יש עלייה בכוח, אבל איבוד בתנועה, ומנופי מהירות, שבהם, באיבוד כוח, הם צוברים במהירות התנועה. דוגמה טובה למנוף מהירות היא הלסת התחתונה. הכוח הפועל מתבצע על ידי שריר הלעיסה. הכוח המנוגד – ההתנגדות של מזון מרוסק – פועל על השיניים. הכתף של הכוח הפועל קצרה בהרבה מזו של כוחות התגובה, ולכן שריר הלעיסה קצר וחזק. כאשר אתה צריך לכרסם משהו בשיניים, הכתף של כוח ההתנגדות פוחתת.

אם ניקח בחשבון את השלד כאוסף של קישורים נפרדים המחוברים לאורגניזם אחד, אזי מסתבר שכל הקישורים הללו, בעמידה רגילה, יוצרים מערכת שנמצאת באיזון מאוד לא יציב. אז התמיכה של הגוף מיוצגת על ידי המשטחים הכדוריים של מפרק הירך. מרכז המסה של הגוף ממוקם מעל התמיכה, מה שיוצר איזון לא יציב עם תמיכת כדור. אותו הדבר חל על מפרק הברך, ועל מפרק הקרסול. כל הקישורים הללו נמצאים במצב של שיווי משקל לא יציב.

מרכז המסה של גוף אנושי בעמידה רגילה ממוקם בדיוק באותו אנכי עם מרכזי מפרקי הירך, הברך והקרסול של הרגל, 2-2,5 ס"מ מתחת לכף העצה ו-4-5 ס"מ מעל. ציר הירך. לפיכך, זהו המצב הכי לא יציב של החוליות הערומות של השלד. ואם המערכת כולה נשמרת באיזון, זה רק בגלל המתח המתמיד של השרירים התומכים.

העבודה המכנית שאדם מסוגל לבצע במהלך היום תלויה בגורמים רבים, ולכן קשה לציין ערך גבול כלשהו. זה תקף גם לגבי כוח. אז, עם מאמצים לטווח קצר, אדם יכול לפתח כוח בסדר גודל של כמה קילוואט. אם ספורטאי ששוקל 70 ק"ג קופץ ממקום כך שמרכז המסה שלו עולה ב-1 מ' ביחס לעמידה הרגילה, ושלב הדחייה נמשך 0,2 שניות, אז הוא מפתח הספק של כ-3,5 קילוואט. בהליכה, אדם אכן עובד, שכן אנרגיה מושקעת בהרמה קטנה תקופתית של הגפיים, בעיקר הרגליים.

העבודה עוברת לאפס אם אין תנועה. לכן, כאשר העומס נמצא על תומך או מעמד, או תלוי על מוט, לא מתבצעת עבודה על ידי כוח הכבידה. עם זאת, אם אתה מחזיק משקולת או משקולת ללא תנועה על זרוע מושטת, מציינת עייפות של שרירי הזרוע והכתף. באותו אופן, שרירי הגב והמותניים מתעייפים אם מניחים עומס על גבו של יושב.

12. רעידות מכניות

תנועות חוזרות (או שינויים במצב) נקראות תנודות (זרם חשמלי לסירוגין, תופעת מטוטלת, עבודת הלב וכו'). לְהַבחִין:

1) תנודות חופשיות, או טבעיות - תנודות כאלה המתרחשות בהיעדר השפעות חיצוניות משתנות על מערכת תנודות ומתעוררות כתוצאה מכל סטייה ראשונית של מערכת זו ממצב שיווי המשקל היציב שלה;

2) תנודות מאולצות - תנודות שבמהלכן המערכת המתנדנדת חשופה לכוח חיצוני המשתנה מעת לעת;

3) תנודות הרמוניות הן תנודות שבהן התזוזה משתנה לפי חוק הסינוס או הקוסינוס בהתאם לזמן. המהירות והתאוצה של נקודה לאורך ציר X שווים, בהתאמה:

איפה אתה₀ = Aw - משרעת מהירות;

a₀ =אוו² =u₀w היא משרעת התאוצה;

4) תנודות דחוסות - תנודות עם ערכי משרעת התנודות יורדים עם הזמן, עקב אובדן אנרגיה על ידי המערכת המתנודת כדי להתגבר על כוח ההתנגדות.

תקופת התנודות המובלו תלויה במקדם החיכוך ונקבעת על ידי הנוסחה:

עם מעט מאוד חיכוך (β² <<ω₀²) התקופה של התנודה המנומקת קרובה לתקופה של התנודה החופשית הבלתי מונחת

בפועל, מידת השיכוך מאופיינת לעתים קרובות על ידי ירידת השיכוך הלוגריתמית s:

כאשר Nl הוא מספר התנודות שבמהלכן משרעת התנודה יורדת פי l. מקדם השיכוך וירידה הלוגריתמית קשורים בקשר די פשוט:

l = bT;

5) תנודות מאולצות - תנודות המתרחשות במערכת בהשתתפות כוח חיצוני. למשוואת התנועה של תנודות מאולצות יש את הצורה:

כאשר F הוא הכוח המניע.

הכוח המניע משתנה בהתאם לחוק ההרמוני F = F₀ coswt.

13. מים מכניים

גלים מכניים הם הפרעות שמתפשטות בחלל ונושאות אנרגיה. ישנם שני סוגים של גלים מכניים: גלים אלסטיים וגלים על פני השטח של נוזלים.

גלים אלסטיים נוצרים עקב הקשרים הקיימים בין חלקיקי המדיום: תנועת חלקיק אחד ממצב שיווי המשקל מובילה לתנועת חלקיקים שכנים.

גל רוחבי הוא גל שכיוונו והתפשטותו מאונכים לכיוון התנודה של נקודות המדיום.

גל אורך הוא גל שכיוונו והתפשטותו עולים בקנה אחד עם כיוון התנודה של נקודות המדיום.

משטח הגל של גל הרמוני הוא משטח מחובר יחיד בתווך, שהוא מבחינה גיאומטרית או בשלב (בשלב אחד) סדרה של נקודות נדנוד של המדיום עם גל נוסע הרמוני.

חזית הגל היא משטח הגל הרחוק ביותר כרגע, שבו הגל הגיע עד לרגע זה.

גל מישור הוא גל שחזיתו היא מישור המאונך להתפשטות הגל.

גל כדורי - גל שחזיתו היא משטח כדורי עם רדיוס החופף לכיוון התפשטות הגל.

עקרון הויגנס. כל נקודה של המדיום, שאליה הגיעה ההפרעה, הופכת בעצמה למקור של גלים כדוריים משניים. מהירות התפשטות הגל (פאזה) - מהירות ההתפשטות של משטח בעל פאזה שווה עבור גל הרמוני.

מהירות הגל שווה למכפלת תדירות התנודות בגל ואורך הגל:

n = lυ.

גל עומד הוא מצב של המדיום שבו מיקום המקסימום והמינימום של תנועות הנקודות המתנודדות אינו משתנה בזמן.

גלים אלסטיים - הפרעות אלסטיות המתפשטות במדיה מוצקה, נוזלית וגזית (למשל, גלים המתעוררים בקרום כדור הארץ בזמן רעידת אדמה, גלי קול וקוליים בגופים גזים, נוזליים ומוצקים).

גלי הלם הם דוגמה נפוצה אחת לגל מכני. גל קול - תנועה תנודה של חלקיקי תווך אלסטי, המתפשטים בצורה של גלים אלסטיים (דפורמציות דחיסה, גזירה, המועברים על ידי גלים מנקודה אחת של המדיום לאחרת) בתווך גזי, נוזלי ומוצק. גלי קול, הפועלים על איברי השמיעה האנושיים, מסוגלים לגרום לתחושות קול אם התדרים של התנודות התואמות להם נמצאים בתוך 16 - 2 שעות 104 הרץ (צלילים נשמעים). גלים אלסטיים עם תדרים הנמוכים מ-16 הרץ נקראים אינפרסאונד, ואלה עם תדרים גדולים מ-16 הרץ נקראים אולטרסאונד. מהירות הקול היא מהירות הפאזה של גלי קול בתווך אלסטי. מהירות הקול שונה בסביבות שונות. מהירות הקול באוויר היא 330-340 מ' לשנייה (תלוי במצב האוויר).

עוצמת הקול קשורה לאנרגיית התנודות במקור ובגל ולכן תלויה באמפליטודה של התנודות. גובה הצליל - איכות הצליל, נקבעת על ידי אדם באופן סובייקטיבי על פי האוזן ותלוי בעיקר בתדירות הצליל.

14. אפקט דופלר

אפקט הדופלר הוא שינוי בתדירות הגלים הנקלטים על ידי המקלט, המתרחש עקב תנועת המקור של הגלים הללו והמקלט. לדוגמה, כאשר רכבת בתנועה מהירה מתקרבת אל צופה נייח, טון האות הקול של האחרון גבוה יותר, וכאשר הרכבת מתרחקת, הוא נמוך מהטון של האות שנותנת אותה רכבת כשהיא עומדת בתחנה.

הבה נדמיין שהצופה מתקרב במהירות v למקור גלים חסר תנועה ביחס למדיום. יחד עם זאת, הוא פוגש יותר גלים במרווח זמן אחד ויחיד מאשר בהיעדר תנועה. המשמעות היא שהתדר הנתפס vy גדול יותר מתדירות הגל הנפלט מהמקור. אבל אם אורך הגל, התדר ומהירות התפשטות הגל קשורים ב:

ניתן להשתמש באפקט הדופלר כדי לקבוע את המהירות של גוף במדיום. לרפואה יש לכך חשיבות מיוחדת. לדוגמה, שקול את המקרה הזה. מחולל האולטרסאונד משולב עם המקלט בצורה של מערכת טכנית כלשהי.

המערכת הטכנית אינה תנועתית ביחס לסביבה.

במדיום עם מהירות u₀ חפץ (גוף) נע. המחולל פולט אולטרסאונד בתדר v₁. האובייקט הנע קולט את התדר v₁, שניתן למצוא על ידי הנוסחה:

כאשר v היא מהירות ההתפשטות של גל מכני (אולטרסאונד).

ביישומים רפואיים, מהירות האולטרסאונד גדולה בהרבה ממהירות האובייקט

(u > u₀). למקרים אלה יש לנו:

אפקט הדופלר משמש לקביעת מהירות זרימת הדם, מהירות התנועה של השסתומים ודפנות הלב (אקוקרדיוגרפיה דופלר) ואיברים אחרים; זרימת אנרגיית גל. תהליך הגל קשור בהתפשטות האנרגיה. מאפיין כמותי של אנרגיה הוא זרימת האנרגיה.

שטף אנרגיית הגל שווה ליחס בין האנרגיה הנישאת על ידי גלים דרך משטח מסוים לזמן שבו הועברה אנרגיה זו:

היחידה של זרימת אנרגיית הגל היא וואט (W).

שטף אנרגיית הגל הקשור לאזור המכוון בניצב לכיוון התפשטות הגל נקרא צפיפות אנרגיית הגל, או עוצמת הגל.

15. אקוסטיקה

אקוסטיקה הוא תחום פיזיקה החוקר רעידות וגלים אלסטיים מהתדרים הנמוכים ביותר לגבוהים ביותר (1012-1013 הרץ). אקוסטיקה מודרנית מכסה מגוון רחב של נושאים, ישנם מספר סעיפים בה: אקוסטיקה פיזיקלית, החוקרת את תכונות התפשטות הגלים האלסטיים במדיות שונות, אקוסטיקה פיזיולוגית, החוקרת את מבנה קליטת הקול ויצירת הקול. איברים בבני אדם ובעלי חיים וכו'.

אקוסטיקה מובנת כתורת הקול, כלומר תנודות אלסטיות וגלים בגזים, נוזלים ומוצקים, הנתפסים על ידי האוזן האנושית (תדרים מ-16 עד 20 הרץ).

שמיעה היא אובייקט של תחושות שמיעתיות, ולכן היא מוערכת על ידי אדם באופן סובייקטיבי. תופס גוונים, אדם מבדיל אותם לפי גובה.

גובה הצליל הוא מאפיין סובייקטיבי, שנקבע בעיקר על ידי תדירות הטון היסודי. במידה הרבה פחות, גובה הצליל תלוי במורכבות הטון ובעוצמתו: צליל בעוצמה גדולה יותר נתפס כצליל בעל טון נמוך יותר.

הגוון של צליל נקבע כמעט אך ורק על ידי ההרכב הספקטרלי שלו. ספקטרום אקוסטיות שונות מתאימות לגוונים שונים, אם כי הטון היסודי ומכאן גובה הצליל זהים.

עוצמת הקול מאפיינת את רמת התחושה השמיעתית. למרות סובייקטיבית, ניתן לכמת עוצמת קול על ידי השוואת תחושת השמיעה משני מקורות. יצירת סולם רמת העוצמה מבוססת על החוק הפסיכופיזי של ובר-פכנר. לפי חוק זה, אם הגירוי גדל באופן אקספוננציאלי (כלומר, באותו מספר פעמים), אז התחושה של גירוי זה עולה בהתקדמות אריתמטית (כלומר, באותה כמות). לגבי צליל, זה אומר שאם עוצמת הצליל מקבלת סדרה של ערכים עוקבים, למשל, a10, a210, a310 (a הוא מקדם מסוים, a > I) וכן הלאה, אז תחושת עוצמת הצליל המקבילה שווה ל-E0, 2E0, 3E0 וכו'. מבחינה מתמטית, זה אומר שהקול הרחוק הוא פרופורציונלי לעוצמת הצליל הלוגרית. אם יש שני גירויים קוליים בעוצמות אני ואני₀, ואני₀ - סף השמיעה, אז על בסיס חוק וובר-פכנר, הקולניות היחסית אליו קשורה לעוצמות כדלקמן:

כאשר k הוא גורם מידתיות כלשהו בהתאם לתדירות ולעוצמה. שיטת מדידת חדות הקול נקראת אודיומטריה. עם אודיומטריה על מכשיר מיוחד (אודיומטר), סף תחושת השמיעה בתדרים שונים נקבע; העקומה המתקבלת נקראת אודיוגרמה. השוואה של אודיוגרמה של אדם חולה עם עקומת סף שמיעה תקינה עוזרת לאבחן מחלה של איברי השמיעה.

16. בסיס פיזי של שיטות מחקר תקינות בקליניקה

צליל, כמו אור, הוא מקור מידע, וזו המשמעות העיקרית שלו. צלילי הטבע, הדיבור של האנשים סביבנו, רעש המכונות הפועלות מספרים לנו הרבה. כדי לדמיין את המשמעות של צליל עבור אדם, זה מספיק כדי למנוע מעצמך זמנית את היכולת לתפוס קול - לסגור את האוזניים. מטבע הדברים, צליל יכול להיות גם מקור מידע על מצב האיברים הפנימיים של האדם.

שיטת סאונד נפוצה לאבחון מחלות היא אוקולטציה (הקשבה). עבור au-scultation, נעשה שימוש בסטטוסקופ או טלפון. הפוננדוסקופ מורכב מקפסולה חלולה עם קרום מעביר קול מונחת על גופו של המטופל, צינורות גומי עוברים ממנה אל אוזנו של הרופא. בקפסולה החלולה מתרחשת תהודה של עמוד האוויר, וכתוצאה מכך הצליל מוגבר ומשתפרת ההשמעה. במהלך האזנה של הריאות נשמעים קולות נשימה, צפצופים שונים, האופייניים למחלות. על ידי שינוי צלילי הלב והופעת הרעש, ניתן לשפוט את מצב פעילות הלב. באמצעות האזנה, אתה יכול לקבוע נוכחות של פריסטלטיקה של הקיבה והמעיים, להקשיב לדופק העובר.

להאזנה בו זמנית למטופל על ידי מספר חוקרים למטרות חינוכיות או במהלך התייעצות, נעשה שימוש במערכת הכוללת מיקרופון, מגבר ורמקול או מספר טלפונים.

כדי לאבחן את מצב הפעילות הלבבית, משתמשים בשיטה הדומה לקולטציה הנקראת פונוקרדיוגרפיה (FCG). שיטה זו מורכבת מהקלטה גרפית של קולות לב ואוושים ופירוש האבחון שלהם. פונוקרדיוגרמה מוקלטת באמצעות פונוקרדיוגרף המורכב ממיקרופון, מגבר, מערכת מסנני תדרים ומכשיר הקלטה.

שונה מהותית משתי שיטות הסאונד שפורטו לעיל הוא כלי הקשה. בשיטה זו נשמע קולם של חלקים בודדים בגוף כאשר מקישים עליהם. באופן סכמטי, גוף האדם יכול להיות מיוצג כשילוב של נפחים מלאים בגז (ריאות), נוזל (איברים פנימיים) ומוצקים (עצם). כאשר פוגעים במשטח הגוף מתרחשות תנודות, שלתדריהן יש טווח רחב. מטווח זה, חלק מהתנודות יגוועו די מהר, בעוד שאחרות, החופפות לתנודות הטבעיות של החללים, יתגברו ובשל תהודה יישמעו. רופא מנוסה קובע את המצב והמיקום (טונוגרפיה) של האיברים הפנימיים לפי הטון של צלילי הקשה.

17. פיזיקה של שמיעה

מערכת השמיעה מחברת את המקלט הישיר של גל הקול עם המוח.

באמצעות מושגי הקיברנטיקה ניתן לומר שמערכת השמיעה קולטת, מעבדת ומשדרת מידע. מכל מערכת השמיעה, מתוך התחשבות בפיזיקה של השמיעה, מבחינים באוזן החיצונית, התיכונה והפנימית.

האוזן החיצונית מורכבת מהאפרכסת ומן השמיעה החיצונית. האפרכסת בבני אדם אינה ממלאת תפקיד משמעותי בשמיעה. זה עוזר לקבוע את הלוקליזציה של מקור הקול במיקומו - הצליל מהמקור נכנס לאפרכסת. בהתאם למיקום המקור במישור האנכי, גלי הקול יתפזרו בצורה שונה על האפרכסת בשל צורתו הספציפית. הדבר מוביל גם לשינוי שונה בהרכב הספקטרלי של גל הקול הנכנס לתעלת האוזן. אדם למד לקשר את השינוי בספקטרום של גל קול עם הכיוון למקור הקול.

כיוונים שונים למקור הקול במישור האופקי יתאימו להפרש הפאזות. הוא האמין כי אדם עם שמיעה תקינה יכול לתקן כיוונים למקור קול עם דיוק של 3 °, זה מתאים להפרש פאזה של - 6 °. לכן, ניתן להניח שאדם מסוגל להבחין בשינוי בהפרש הפאזות של גלי קול הנכנסים לאוזניו בדיוק של 6 מעלות.

בנוסף להפרש הפאזה, האפקט הבינאורלי מוקל על ידי ההבדל בעוצמות הקול באוזניים שונות, כמו גם ה"צל האקוסטי" מהראש לאוזן אחת.

אורכה של תעלת האוזן האנושית הוא כ-2,3 ס"מ; לכן, תהודה אקוסטית מתרחשת בתדירות:

החלקים החיוניים ביותר של האוזן התיכונה הם קרום התוף ועצם השמע: ה-malleus, הסדן והסטרופ עם השרירים, הגידים והרצועות המתאימים.

מערכת העצמות בקצה האחד מחוברת לקרום התוף על ידי מלאוס, בקצה השני - על ידי קמח עם חלון סגלגל של האוזן הפנימית. לחץ קול פועל על קרום התוף, מה שגורם לכוח F₁ = P₁ S₁ (P₁ - לחץ קול, ס₁ - כיכר).

מערכת העצם פועלת כמו מנוף, עם עלייה בכוח מהאוזן הפנימית בבני אדם פי 1,3. תפקיד נוסף של האוזן התיכונה הוא היחלשות העברת הרעידות במקרה של צליל בעוצמה רבה.

השבלול האנושי הוא מבנה גרמי באורך של כ-3,5 מ"מ ובעל צורה של ספירלה בצורת קפסולה עם 2-3/4 פיתולים. שלוש תעלות עוברות לאורך השבלול. אחד מהם, שמתחיל מהחלון הסגלגל, נקרא סקאלה וסטיבולרית. ערוץ נוסף מגיע מהחלון העגול, הוא נקרא גרם המדרגות התוף. הסקאלה הווסטיבולרית והטימפנית מחוברות באזור כיפת השבלול דרך פתח קטן - הליקוטרמה. בין תעלת השבלול ל- scala tympani, הממברנה הראשית (בזילרית) עוברת לאורך השבלול. עליו נמצא האיבר של קורטי, המכיל תאי קולטן (שיער), מהשבלול מגיע עצב השמיעה.

18. אולטרסאונד ויישומו ברפואה

אולטרסאונד הוא רטט מכני בתדר גבוה של חלקיקים של תווך מוצק, נוזלי או גזי, שאינם נשמעים לאוזן האנושית. תדירות תנודות האולטרסאונד היא מעל 20 לשנייה, כלומר מעל סף השמיעה.

למטרות טיפוליות, נעשה שימוש באולטרסאונד בתדירות של 800 עד 000 רעידות בשנייה. מכשירים הנקראים מתמרים אולטרסאונדים משמשים ליצירת אולטרסאונד.

הפולטים האלקטרומכניים הנפוצים ביותר. השימוש באולטרסאונד ברפואה קשור למוזרויות ההפצה והתכונות האופייניות שלו. מטבעו הפיזי, אולטרסאונד, כמו קול, הוא גל מכני (אלסטי). עם זאת, אורך הגל של אולטרסאונד קטן בהרבה מאורך הגל של גל הקול. ככל שהעכבות האקוסטיות השונות גדולות יותר, כך ההשתקפות והשבירה של אולטרסאונד חזקים יותר בגבול של מדיה שונה. השתקפות הגלים האולטראסוניים תלויה בזווית הפגיעה על האזור הפגוע - ככל שזווית הפגיעה גדולה יותר, כך מקדם ההשתקפות גדול יותר.

בגוף, אולטרסאונד בתדר 800-1000 קילו-הרץ מתפשט לעומק של 8-10 ס"מ, ובתדירות של 2500-3000 הרץ - ב-1,0-3,0 ס"מ. האולטרסאונד נספג ברקמות בצורה לא אחידה: ככל שהספיגה האקוסטית נמוכה יותר, כך.

שלושה גורמים פועלים על גוף האדם במהלך טיפול אולטרסאונד:

1) מכני - מיקרו עיסוי רטט של תאים ורקמות;

2) תרמית - עלייה בטמפרטורת הרקמות ובחדירות ממברנות התא;

3) פיזיקלי וכימי - גירוי של חילוף חומרים ותהליכי התחדשות של רקמות.

ההשפעה הביולוגית של אולטרסאונד תלויה במינון שלו, שיכול להיות מעורר, מדכא או אפילו הרסני עבור רקמות. המתאים ביותר להשפעות טיפוליות ומניעתיות הם מינונים קטנים של אולטרסאונד (עד 1,2 W/cm2), במיוחד במצב דופק. הם מסוגלים לספק משכך כאבים, אנטיספטי (אנטי מיקרוביאלי), מרחיב כלי דם, פתרון, אנטי דלקתי, גורם לחוסר רגישות (אנטיאלרגי).

בתרגול פיזיותרפיה משתמשים בעיקר במכשירים ביתיים משלוש סדרות: UZT-1, UZT-2, UZT-3.

אולטרסאונד אינו מוחל על אזור המוח, חוליות צוואר הרחם, בולטות גרמיות, אזורי עצמות גדלות, רקמות עם הפרעות חמורות במחזור הדם, על הבטן במהלך ההריון, שק האשכים. בזהירות, אולטרסאונד משמש באזור הלב, האיברים האנדוקריניים.

הבחנה בין אולטרסאונד מתמשך לדופק. אולטרסאונד מתמשך נקרא זרם רציף של גלים אולטרסאונדים. סוג זה של קרינה משמש בעיקר כדי להשפיע על רקמות רכות ומפרקים. אולטרסאונד פולס הוא קרינה לא רציפה, כלומר אולטרסאונד נשלח בפולסים נפרדים במרווחי זמן קבועים.

19. הידרודינמיקה

הידרודינמיקה היא ענף בפיזיקה החוקר את סוגיות התנועה של נוזלים בלתי דחיסים והאינטראקציה שלהם עם גופים מוצקים מסביב, תורת העיוותים והנזילות של חומר.

מערכת השיטות למדידת צמיגות נקראת ויסקומטריה, והמכשירים המשמשים למטרות כאלה נקראים ויסקומטרים. השיטה הנפוצה ביותר של ויסקומטריה - נימי - היא למדוד את זמן הזרימה דרך נימי של נוזל בעל מסה ידועה תחת פעולת הכבידה במפל לחץ מסוים. כדי לקבוע את צמיגות הדם, משתמשים במד ויסקומטר נימי.

משתמשים גם במדדי ויסקוטר סיבוביים, שבהם הנוזל ממוקם ברווח בין שני גופים קואקסיאליים, כגון גלילים. אחד הצילינדרים (רוטור) מסתובב, בעוד השני אינו פעיל. צמיגות נמדדת לפי המהירות הזוויתית של הרוטור, היוצרת מומנט כוח מסוים על גליל נייח, או לפי רגע הכוח הפועל על גליל נייח, או לפי רגע הכוח הפועל על גליל נייח, במהירות זוויתית נתונה של סיבוב הרוטור. בעזרת מדי צמיגות סיבוביים נקבעת צמיגות הנוזלים - שמני סיכה, סיליקטים מותכים ומתכות, לכות ודבקים בעלי צמיגות גבוהה, תמיסות חימר.

נכון להיום, המרפאה משתמשת במד ויסקומטר הס עם שני נימים כדי לקבוע את צמיגות הדם. במד צמיגות הס, נפח הדם תמיד זהה, ונפח המים נמדד בחלוקות על הצינור, כך שמתקבל ישירות ערך הצמיגות היחסית של הדם. צמיגות הדם האנושי היא בדרך כלל 0,4-0,5 Pas, עם הפתולוגיה היא נעה בין 0,17 ל-2,23 Pas, מה שמשפיע על קצב שקיעת אריתרוציטים (ESR). לדם ורידי יש צמיגות מעט גבוהה יותר מדם עורקי.

זרימות למינריות וסוערות. מספר ריינולדס. זרימת נוזלים יכולה להיות שכבתית או למינרית. עלייה בקצב הזרימה של נוזל צמיג עקב חוסר ההומוגניות של הלחץ על פני חתך הרוחב של הצינור יוצרת מערבולת, והתנועה הופכת למערבולת, או סוערת.

בזרימה סוערת, מהירות החלקיקים בכל מקום משתנה באופן אקראי, התנועה לא יציבה.

צמיגות קינמטית יותר מלאה מאשר דינמית, לוקחת בחשבון את השפעת החיכוך הפנימי על אופי הזרימה של נוזל או גז. לפיכך, צמיגות המים גדולה פי 100 בערך מזו של האוויר (ב-0 מעלות צלזיוס), אך הצמיגות הקינמטית של המים קטנה פי 10 מזו של האוויר, ולכן לצמיגות יש השפעה חזקה יותר על אופי זרימת אוויר מאשר מים. אופי זרימת הנוזל או הגז תלוי בגודל הצינור.

זרימת הדם בעורקים היא בדרך כלל למינרית, כאשר מערבולת קלה מתרחשת ליד השסתומים. בפתולוגיה, כאשר הצמיגות נמוכה מהנורמה, מספר ריינולדס עשוי להיות גבוה מהערך הקריטי, והתנועה תהפוך סוערת.

20. תכונות מכניות של מוצקים ורקמות ביולוגיות

תכונה אופיינית של גוף מוצק היא היכולת לשמור על צורתו. ניתן לחלק מוצקים לאמורפיים גבישיים.

מאפיין ייחודי של המצב הגבישי הוא אניזוטרופיה - התלות של תכונות פיזיקליות (מכניות, תרמיות, חשמליות, אופטיות) בכיוון. הסיבה לאניסוטרופיה של גבישים נעוצה בסידור הסדור של אטומים או מולקולות שמהם הם בנויים, המתבטא בהיבט החיצוני הנכון של גבישים בודדים בודדים. עם זאת, ככלל, גופים גבישיים נמצאים בצורת polycrystals - קבוצה של קבוצות של גבישים קטנים (גבישים) מגודלים, בעלי אוריינטציה אקראית. בהתאם לאופי החלקיקים בצמתים ולאופי כוחות האינטראקציה, נבדלים 4 סוגים של סריג קריסטל: יוני, אטומי, מתכתי ומולקולרי. יוני מתכת חיוביים ממוקמים בכל הצמתים של סריג המתכת. אלקטרונים נעים ביניהם באופן אקראי.

המאפיין העיקרי של המבנה הפנימי של גופים במצב אמורפי הוא החזרה הקפדנית בסידור של אטומים או קבוצות של אטומים בכל הכיוונים לאורך הגוף כולו. לגופים אמורפיים באותם תנאים יש יותר מגבישים, נפח ספציפי, אנטרופיה ואנרגיה פנימית. המצב האמורפי אופייני לחומרים בעלי אופי שונה מאוד. בלחץ נמוך ובטמפרטורה גבוהה, חומרים במצב זה הם ניידים מאוד: משקל מולקולרי נמוך הם נוזלים, משקל מולקולרי גבוה נמצאים במצב אלסטי מאוד. עם ירידה בטמפרטורה ועלייה בלחץ, יורדת הניידות של חומרים אמורפיים, וכולם הופכים למוצקים.

פולימרים הם חומרים שהמולקולות שלהם הן שרשראות ארוכות המורכבות ממספר רב של אטומים או קבוצות אטומיות המחוברות בקשרים כימיים. המוזרות של המבנה הכימי של פולימרים קובעת גם את התכונות הפיזיקליות המיוחדות שלהם. חומרים פולימריים כוללים כמעט את כל החומרים החיים והצומחים, כמו צמר, עור, קרן, שיער, משי, כותנה, גומי טבעי ואחרים, וכן כל מיני חומרים סינתטיים - גומי סינטטי, פלסטיק, סיבים וכו'.

מעניינים מאוד את הרפואה דבקים לרקמות (למשל, אלקיל-א-ציאנוקרילטים, p-butyl-a-zinocrylate), המתפלמרים במהירות לסרט, המשמשים לסגירת פצעים ללא תפירה.

גבישים נוזליים הם חומרים בעלי תכונות של נוזלים וגם של גבישים. על פי תכונותיהם המכניות, חומרים אלו דומים לנוזלים - הם זורמים. על פי אופי הסדר המולקולרי, נבדלים בין גבישים נוזליים נמטיים וספקטיים. בגבישים נוזליים נמטיים, המולקולות מכוונות במקביל, אך מרכזיהן ממוקמים באופן אקראי. גבישים סמקטיים מורכבים משכבות מקבילות שבהן המולקולות מסודרות. מחלקה מיוחדת מורכבת מגבישים מסוג כולסטרול (המבנה שלהם אופייני לתרכובות המכילות כולסטרול).

21. תכונות מכניות של רקמות ביולוגיות

תחת התכונות המכניות של רקמות ביולוגיות להבין את שני הזנים שלהם. האחד קשור לתהליכי הניידות הביולוגית: התכווצות שרירים של בעלי חיים, צמיחת תאים, תנועת כרומוזומים בתאים במהלך חלוקתם ועוד. תהליכים אלו נגרמים על ידי תהליכים כימיים ומסופקים באנרגיה על ידי ATP, טבעם נחשב ב- קורס ביוכימיה. באופן קונבנציונלי, קבוצה זו נקראת התכונות המכניות הפעילות של מערכות ביולוגיות.

עֶצֶם. העצם היא החומר העיקרי של מערכת השרירים והשלד. שני שליש מהמסה של רקמת עצם קומפקטית (נפח 0,5) מורכבת מחומר אנאורגני, החומר המינרלי של העצם הוא הידרוקסילנטיט 3 Ca3 (PO) x Ca (OH) 2. חומר זה מוצג בצורה של גבישים מיקרוסקופיים.

צפיפות רקמת העצם היא 2400 ק"ג/מ"ק, התכונות המכניות שלה תלויות בגורמים רבים, כולל גיל, תנאי גדילה בודדים של האורגניזם וכמובן באתר האורגניזם. מבנה העצם מקנה לה את התכונות המכניות הנחוצות: קשיות, גמישות וחוזק.

עוֹר. הוא מורכב מסיבי קולגן ואלסטין והרקמה העיקרית - המטריצה. קולגן הוא כ-75% משקל יבש, ואלסטין הוא כ-4%. אלסטין נמתח חזק מאוד (עד 200-300%), בדומה לגומי. קולגן יכול להימתח עד 10%, מה שמתאים לסיבי ניילון.

לפיכך, העור הוא חומר ויסקו אלסטי בעל תכונות אלסטיות ביותר, הוא מתוח היטב ומוארך.

שרירים. השרירים מורכבים מרקמת חיבור המורכבת מסיבי קולגן ואלסטין. לכן, התכונות המכניות של השרירים דומות לתכונות המכניות של פולימרים. ההתנהגות המכנית של שריר השלד היא כדלקמן: כאשר השרירים נמתחים במהירות בכמות מסוימת, המתח עולה בחדות ואז יורד. עם דפורמציה גדולה יותר, מתרחשת עלייה במרחקים בין-אטומיים במולקולות.

רקמת כלי דם (רקמת כלי דם). התכונות המכניות של כלי הדם נקבעות בעיקר על ידי התכונות של קולגן, אלסטין וסיבי שריר חלק. התוכן של מרכיבים אלה של רקמת כלי הדם משתנה במהלך מערכת הדם: היחס בין אלסטין לקולגן בעורק הצוואר המשותף הוא 2: 1, ובעורק הירך - 1: 2. עם המרחק מהלב, שיעור סיבי השריר החלק עולה, בעורקים הם כבר המרכיב העיקרי של רקמת כלי הדם.

במחקר מפורט של התכונות המכניות של רקמת כלי הדם, ניתן להבחין כיצד הדגימה נחתכת מתוך הכלי (לאורך הכלי או לרוחבו). אפשר לשקול את העיוות של הכלי בכללותו כתוצאה מפעולת הלחץ מבפנים על הגליל האלסטי. שני חצאים של כלי גלילי מקיימים אינטראקציה זה עם זה לאורך חלקי קירות הגליל. השטח הכולל של חתך אינטראקציה זה הוא 2hl. אם יש לחץ מכני s בדופן כלי הדם, אזי כוח האינטראקציה בין שני חצאי הכלי שווה ל:

F = sx2hl.

22. בעיות פיזיות של המודינמיקה

המודינמיקה היא תחום ביומכניקה החוקר את תנועת הדם דרך מערכת כלי הדם. הבסיס הפיזי של המודינמיקה הוא הידרודינמיקה.

קיים קשר בין נפח השבץ של הדם (נפח הדם שנפלט מחדר הלב בסיסטולה אחת), ההתנגדות ההידראולית של החלק ההיקפי של מערכת הדם X0 והשינוי בלחץ בעורקים: מאז הדם נמצא במאגר אלסטי, נפחו בכל עת תלוי בלחץ p לפי היחס הבא:

v=v₀ +kp,

כאשר k - גמישות, גמישות המאגר;

v₀ - נפח המיכל בהיעדר לחץ (р = 0).

המאגר האלסטי (העורקים) מקבל דם מהלב, קצב זרימת הדם הנפחי שווה ל-Q.

דם זורם מהמאגר האלסטי עם קצב זרימת דם נפחי Q₀ במערכת ההיקפית (עורקים, נימים). אתה יכול ליצור משוואה די ברורה:

מראה שמהירות הנפח של זרימת הדם מהלב שווה לקצב הגידול בנפח המאגר האלסטי.

גל דופק. כאשר שריר הלב מתכווץ (סיסטולה), דם נפלט מהלב אל אבי העורקים והעורקים הנמשכים ממנו. אם דפנות הכלים הללו היו קשיחות, אזי הלחץ שנוצר בדם במוצא הלב היה מועבר לפריפריה במהירות הקול. לחץ דם סיסטולי תקין באדם הוא כ-16 kPa. במהלך הרפיית הלב (דיאסטולה), כלי הדם הנפוחים שוככים, והאנרגיה הפוטנציאלית המתקשרת אליהם על ידי הלב דרך הדם מומרת לאנרגיה הקינטית של זרימת הדם, תוך שמירה על לחץ דיאסטולי של כ-11 kPa. גל הדופק מתפשט במהירות של 5-10 מ'/שניה ואף יותר. צמיגות הדם והתכונות האלסטיות-צמיגות של דפנות הכלי מפחיתות את משרעת הגל. אתה יכול לכתוב את המשוואה הבאה עבור גל דופק הרמוני:

איפה ע₀ - משרעת לחץ בגל הדופק;

x - מרחק לנקודה שרירותית ממקור הרעידות (לב);

t - זמן;

w - תדר מעגלי של תנודות;

c הוא קבוע כלשהו שקובע את הנחתה של הגל.

ניתן למצוא את אורך גל הדופק מהנוסחה:

כאשר E הוא מודול האלסטיות;

p היא צפיפות החומר של הכלי;

h הוא עובי דופן הכלי;

d הוא קוטר הכלי.

23. עבודה וכוח הלב. מכונת לב-ריאה

העבודה שעושה הלב מושקעת בהתגברות על התנגדות והעברת אנרגיה קינטית לדם.

חשב את העבודה שנעשתה עם כיווץ בודד של החדר השמאלי.

V_у - נפח שבץ דם בצורת גליל. אנו יכולים להניח שהלב מספק את הנפח הזה דרך אבי העורקים עם חתך S למרחק I בלחץ ממוצע p. העבודה שנעשתה שווה ל:

A1=FI=pSI=pV_y.

העבודה שהושקעה בתקשורת של אנרגיה קינטית לנפח דם זה היא:

כאשר p היא צפיפות הדם;

υ - מהירות הדם באבי העורקים.

לפיכך, העבודה של החדר השמאלי של הלב במהלך התכווצות היא:

מכיוון שעבודת החדר הימני נלקחת שווה ל-0,2 מעבודת השמאלי, העבודה של כל הלב עם כיווץ בודד שווה ל:

נוסחה זו תקפה הן למנוחה והן למצב הפעיל של הגוף, אך מצבים אלו נבדלים בקצבי זרימת דם שונים. יסודות פיזיים של השיטה הכימית למדידת לחץ דם. לפרמטר הפיזי - לחץ הדם - תפקיד חשוב באבחון של מחלות רבות.

לחץ סיסטולי ודיאסטולי בכל עורק ניתן למדוד ישירות עם מחט המחוברת למנומטר. עם זאת, ברפואה, השיטה חסרת הדם המוצעת על ידי N. S. Korotkov נמצאת בשימוש נרחב. מהות השיטה: שרוול מונח סביב הזרוע בין הכתף למרפק. בעת שאיבת אוויר דרך הצינור לתוך השרוול, הזרוע נדחסת. לאחר מכן, אוויר משוחרר דרך אותו צינור ולחץ האוויר בשרוול נמדד באמצעות מנמטר. שחרור אוויר, הפחתת הלחץ בשרוול וברקמות הרכות איתן הוא בא במגע. כאשר הלחץ ישתווה לסיסטולי, הדם יוכל לפרוץ דרך העורק הסחוט - נוצרת זרימה סוערת. הטונים והרעשים האופייניים המלווים את התהליך הזה מושמעים על ידי הרופא בעת מדידת לחץ, הנחת הטלפון על העורק שמתחת לשרוול (כלומר, במרחק גדול מהלב). על ידי המשך הפחתת הלחץ בשרוול, ניתן לשחזר את זרימת הדם הלמינרית, אשר בולטת בהחלשה חדה של הצלילים הנשמעים. לחץ השרוול המתאים לשיקום הזרימה הלמינרית בעורק נרשם כדיאסטולי. למדידת לחץ דם משתמשים במכשירים - מד לחץ דם עם מד כספית, מד לחץ דם עם מד ממברנת מתכת.

24. תרמודינמיקה

תרמודינמיקה מובנת כענף בפיזיקה המתחשב במערכות שביניהן ניתן להחליף אנרגיה מבלי לקחת בחשבון את המבנה המיקרוסקופי של הגופים המרכיבים את המערכת. מבחינים בין התרמודינמיקה של מערכות שיווי משקל (או מערכות העוברות לשיווי משקל) לבין התרמודינמיקה של מערכות שאינן שיווי משקל, שיש לה תפקיד מיוחד בהתייחסות למערכות ביולוגיות.

מושגי יסוד של תרמודינמיקה. החוק הראשון של התרמודינמיקה. מצבה של מערכת תרמודינמית מאופיין בכמויות פיזיקליות הנקראות פרמטרים (כמו נפח, לחץ, טמפרטורה, צפיפות וכו'). אם הפרמטרים של המערכת במהלך האינטראקציה שלה עם הגופים הסובבים אינם משתנים עם הזמן, אז המצב של המערכת נקרא נייח. בחלקים שונים של מערכת הנמצאת במצב נייח, ערכי הפרמטרים בדרך כלל שונים: טמפרטורה בחלקים שונים בגוף האדם, ריכוז מולקולות מתפזרות בחלקים שונים של הממברנה הביולוגית וכו'. המצב היציב הוא נשמר עקב זרימת אנרגיה וחומרים העוברים במערכת. במצב נייח, יכולות להיות מערכות כאלה שמחליפות גם אנרגיה וגם חומר עם מערכות מסביב (מערכות פתוחות), או מחליפות רק אנרגיה (מערכות סגורות).

מערכת תרמודינמית שאינה מחליפה אנרגיה או חומר עם הגופים הסובבים נקראת מבודדת. מערכת מבודדת מגיעה בסופו של דבר למצב של שיווי משקל תרמודינמי. במצב זה, כמו במצב נייח, הפרמטרים של המערכת נשארים ללא שינוי בזמן. עם זאת, חיוני שבמצב שיווי המשקל הפרמטרים שאינם תלויים במסה או במספר החלקיקים (לחץ, טמפרטורה וכו') יהיו זהים בחלקים שונים של מערכת זו. כל מערכת תרמודינמית לא תהיה מבודדת, שכן אי אפשר להקיף אותה במעטפת שאינה מוליכה חום.

מערכת מבודדת נחשבת למודל תרמודינמי נוח. חוק שימור האנרגיה לתהליכים תרמיים מנוסח כחוק הראשון של התרמודינמיקה. כמות החום המועברת למערכת הולכת לשנות את האנרגיה הפנימית של המערכת ואת ביצוע העבודה על ידי המערכת. האנרגיה הפנימית של מערכת מובנת כסכום האנרגיות הקינטיות והפוטנציאליות של החלקיקים המרכיבים את המערכת.

האנרגיה הפנימית היא פונקציה של מצב המערכת ויש לה ערך מוגדר היטב למצב זה: DU הוא ההבדל בין שני ערכי האנרגיה הפנימית התואמים למצב הסופי וההתחלתי של המערכת:

DU=U₂- U₁

כמות החום, כמו עבודה, היא פונקציה של התהליך, לא של המדינה. ניתן לכתוב את החוק הראשון של התרמודינמיקה כך:

dQ = dU + dA.

הערכים של Q, A, DU ו-dQ, dA, dU יכולים להיות חיוביים (חום מועבר למערכת על ידי גופים חיצוניים, אנרגיה פנימית עולה) או שלילי (חום מוסר מהמערכת, אנרגיה פנימית יורדת).

25. החוק השני של התרמודינמיקה. אנטרופיה

ישנם מספר ניסוחים של החוק השני של התרמודינמיקה: חום אינו יכול כשלעצמו לעבור מגוף עם טמפרטורה נמוכה יותר לגוף עם טמפרטורה גבוהה יותר (הניסוח של קלאוזיוס), או שמכונת תנועה מתמדת מהסוג השני בלתי אפשרית (הניסוח של תומסון) .

תהליך נקרא הפיך אם ניתן להשלים את התהליך ההפוך דרך כל מצבי הביניים כך שלאחר שהמערכת חוזרת למצבה המקורי, לא מתרחשים שינויים בגופים שמסביב.

היעילות של מנוע חום, או מחזור ישיר, היא היחס בין העבודה שנעשתה לכמות החום שמקבל החומר הפועל מהמחמם:

מכיוון שעבודת מנוע חום מתבצעת עקב כמות החום, והאנרגיה הפנימית של החומר העובד אינה משתנה בכל מחזור (DU = 0), נובע מהחוק הראשון של התרמודינמיקה שהעבודה בתהליכים מעגליים היא שווה לסכום האלגברי של כמויות החום:

א = ש₁ + ש₂.

לכן:

כמות חום ש₁המתקבל על ידי החומר הפועל חיובי, כמות החום Q2 שנותן החומר הפועל למקרר היא שלילית.

הסכום של כמויות החום המופחתות עבור תהליך הפיך יכול להיות מיוצג כהפרש בין שני ערכים של פונקציית מצב מערכת כלשהי, הנקראת אנטרופיה:

איפה ש₂ ו-S₁ - אנטרופיה, בהתאמה, במצב השני האחרון והראשון הראשון.

אנטרופיה היא פונקציה של מצב המערכת, שההפרש בין ערכיה לשני מצבים שווה לסכום כמויות החום המופחתות במהלך המעבר הפיך של המערכת ממצב אחד למשנהו.

המשמעות הפיזית של אנטרופיה:

אם המערכת עברה ממצב אחד לאחר, אזי, ללא קשר לאופי התהליך, השינוי באנטרופיה מחושב על ידי הנוסחה עבור כל תהליך הפיך המתרחש בין המצבים הללו:

כאשר Q היא כמות החום הכוללת שמקבלת המערכת במהלך המעבר מהמצב הראשון למצב השני בטמפרטורה קבועה T. נוסחה זו משמשת לחישוב השינוי באנטרופיה בתהליכים כמו התכה, אידוי וכו'.

26. מצב נייח

העיקרון של ייצור אנטרופיה. הגוף כמערכת פתוחה

מגמת התהליכים התרמודינמיים במערכת מבודדת תוארה לעיל. עם זאת, תהליכים ומצבים אמיתיים בטבע ובטכנולוגיה אינם בשיווי משקל, ומערכות רבות פתוחות.

תהליכים ומערכות אלו נחשבים בתרמודינמיקה ללא שיווי משקל. כפי שבתרמודינמיקה של שיווי משקל מצב שיווי המשקל הוא מצב מיוחד, כך בתרמודינמיקה ללא שיווי משקל מצבים נייחים ממלאים תפקיד מיוחד. למרות העובדה שבמצב נייח התהליכים הדרושים המתרחשים במערכת (דיפוזיה, הולכת חום וכו') מגבירים את האנטרופיה, האנטרופיה של המערכת אינה משתנה.

הבה נציג את השינוי באנטרופיה DS של המערכת כסכום של שני איברים:

DS=DSi+DSl,

כאשר DSi - שינוי אנטרופיה עקב תהליכים בלתי הפיכים במערכת; DSl הוא השינוי באנטרופיה הנגרם מהאינטראקציה של המערכת עם גופים חיצוניים (זרימות העוברות דרך המערכת). אי הפיכות של תהליכים מובילה ל-DSi > 0, נייחות של המדינה - ל-DSi = 0; מכאן: DSl = DS - DSi < 0. זה אומר שהאנטרופיה במוצרים (חומר ואנרגיה) הנכנסים למערכת קטנה מהאנטרופיה במוצרים היוצאים מהמערכת.

הפיתוח הראשוני של התרמודינמיקה עורר את הצרכים של הייצור התעשייתי. בשלב זה (המאה ה-XNUMX), ההישגים העיקריים היו ניסוח חוקים, פיתוח שיטות של מחזוריות ופוטנציאלים תרמודינמיים ביחס לתהליכים אידיאלים.

אובייקטים ביולוגיים הם מערכות תרמודינמיות פתוחות. הם מחליפים אנרגיה וחומר עם הסביבה. עבור אורגניזם - מערכת נייחת - אפשר לכתוב dS = 0, S = = const, dS i> 0, dSe < 0. זה אומר שאנטרופיה גדולה צריכה להיות במוצרי ההפרשה, ולא במזון.

בתנאים פתולוגיים מסוימים, האנטרופיה של מערכת ביולוגית עלולה לגדול (dS > 0), זה נובע מחוסר נייחות, עלייה בהפרעה. ניתן לייצג את הנוסחה:

או למצב יציב

זה מראה שבמצב הנורמלי של האורגניזם, קצב השינוי באנטרופיה עקב תהליכים פנימיים שווה לקצב השינוי באנטרופיה השלילית עקב חילופי החומר והאנרגיה עם הסביבה.

27. תרמומטריה וקלומטריה

מדידות טמפרטורה מדויקות הן חלק חיוני ממחקר ופיתוח, כמו גם אבחון רפואי.

שיטות להשגה ומדידה של טמפרטורות בטווח רחב שונות מאוד. תחום הפיזיקה בו נלמדות שיטות מדידת הטמפרטורה ונושאים קשורים נקרא תרמומטריה. מכיוון שהטמפרטורה נקבעת על פי הערך של כל מאפיין של חומר תרמומטרי, הגדרתו מורכבת במדידת פרמטרים ומאפיינים פיזיקליים כגון נפח, לחץ, השפעות חשמליות, מכניות, אופטיות, מגנטיות וכו'. מגוון שיטות מדידת טמפרטורה קשורות מספר גדול של חומרים תרמומטריים והתכונות המשמשות בכך.

מד חום - מכשיר למדידת טמפרטורה - מורכב מאלמנט רגיש שבו מתממשת תכונה תרמומטרית, וממכשיר מדידה (דילטומטר, מנומטר, גלוונומטר, פוטנציומטר וכו'). תנאי הכרחי למדידת טמפרטורה הוא שיווי המשקל התרמי של האלמנט הרגיש והגוף, שהטמפרטורה שלו נקבעת. בהתאם לטווחי הטמפרטורות הנמדדים, הנוזל הנפוץ ביותר, מדחום גז, מדחום התנגדות, צמד תרמי כמדחום ופירומטרים.

במדחום נוזלי המאפיין התרמומטרי הוא הנפח, האלמנט הרגיש הוא מאגר של נוזל (בדרך כלל כספית או אלכוהול). פירומטרים משתמשים בעוצמת הקרינה כתכונה תרמומטרית.

כאשר מודדים טמפרטורות נמוכות במיוחד, פרמגנטים משמשים כחומרים תרמומטריים, והתכונה הנמדדת היא התלות של המגנטות שלהם בטמפרטורה.

מדחום הכספית המשמש ברפואה מציין את הטמפרטורה המקסימלית ונקרא מדחום המקסימלי. תכונה זו נובעת מהעיצוב שלו: המאגר עם כספית מופרד מהנימי המדורג על ידי היצרות, שאינה מאפשרת לכספית לחזור למאגר כאשר המדחום מתקרר. ישנם גם מדי חום מינימליים שמראים את הטמפרטורה הנמוכה ביותר שנצפתה לאורך תקופה ארוכה. לשם כך משתמשים בתרמוסטטים - מכשירים שבהם הטמפרטורה נשמרת קבועה, המתבצעת על ידי ווסתים אוטומטיים, או לשם כך הם משתמשים במאפיין של מעברים חד-פעמיים כדי להמשיך בטמפרטורה קבועה.

למדידת כמות החום המשתחררת או נספג בתהליכים פיזיקליים, כימיים וביולוגיים שונים, נעשה שימוש במספר שיטות, שמכלולן מהווה קלורימטריה. שיטות קלורימטריות מודדות את קיבולת החום של גופים, חום מעברי פאזה, פירוק, הרטבה, ספיחה, חום הנלווה לתגובות כימיות, אנרגיית קרינה, דעיכה רדיואקטיבית וכו'.

מדידות דומות מתבצעות באמצעות מדי קלוריות.

28. תכונות פיזיקליות של מדיה חמה וקרה המשמשת לטיפול

ברפואה, לצורך חימום או קירור מקומי, משתמשים בגופים מחוממים או קרים. בדרך כלל, בוחרים למדיה נגישה יחסית לכך, לחלקם עשויה להיות גם השפעה מכנית או כימית שימושית.

התכונות הפיזיקליות של מדיה כזו נקבעת על פי מטרתם. ראשית, יש צורך שהאפקט הרצוי יופק לאורך זמן רב יחסית. לכן, המדיה המשמשת חייבת להיות בעלת קיבולת חום ספציפית גבוהה (מים, לכלוך) או חום ספציפי של שינוי פאזה (פרפין, קרח). שנית, חומר המיושם ישירות על העור לא אמור לגרום לכאב. מצד אחד זה מגביל את הטמפרטורה של מדיה כזו, ומצד שני זה מעודד בחירה במדיה עם כושר חום נמוך. כך, למשל, למים המשמשים לטיפול יש טמפרטורה של עד 45 מעלות צלזיוס, וכבול ובוץ - עד 50 מעלות צלזיוס, שכן העברת חום (הסעה) בסביבות אלה פחותה מאשר במים. פרפין מחומם ל-60-70 מעלות צלזיוס, מכיוון שיש לו מוליכות תרמית נמוכה, וחלקים מהפרפין הסמוכים ישירות לעור מתקררים במהירות, מתגבשים ומעכבים את זרימת החום משאר חלקיו.

קרח משמש כאמצעי קירור המשמש לטיפול. בשנים האחרונות נעשה שימוש נרחב ברפואה בטמפרטורות נמוכות. בטמפרטורה נמוכה, שימור כזה של איברים ורקמות בודדים מתבצע בקשר להשתלה, כאשר היכולת לחיות ולתפקד כרגיל נשמרת לזמן ארוך מספיק.

השיטה הקריוגנית של הרס רקמות במהלך הקפאה והפשרה משמשת רופאים להסרת שקדים, יבלות וכו'. לשם כך נוצרים מכשירים קריוגניים מיוחדים ו-cryoprobes.

בעזרת קור, בעל תכונה הרדמתית, ניתן להרוס את התאים הגרעיניים במוח האחראים למחלות עצבים מסוימות, כמו פרקינסוניזם.

מיקרוכירורגיה משתמשת בהקפאה של רקמות רטובות למכשיר מתכת קר כדי ללכוד ולהעביר רקמות אלו.

בקשר לשימוש הרפואי בטמפרטורה נמוכה, הופיעו מונחים חדשים: "רפואה קריוגנית", "קריותרפיה", "קריוכירורגיה" וכו'.

29. תהליכים פיזיקליים בממברנות ביולוגיות

ממברנות ביולוגיות הן חלק חשוב מהתא. הם תוחמים את התא מהסביבה, מגנים עליו מפני השפעות חיצוניות מזיקות, שולטים בחילוף החומרים בין התא לסביבתו, תורמים ליצירת פוטנציאלים חשמליים, משתתפים בסינתזה של מצברי אנרגיית ATP אוניברסליים במיטוכונדריה וכו'.

המבנה והדגמים של ממברנות

ממברנות מקיפות את כל התאים (פלזמה וממברנות תאים חיצוניות). ללא ממברנה, תוכן התא פשוט היה מתפשט, דיפוזיה תוביל לשיווי משקל תרמודינמי, שמשמעותו היעדר חיים. אנו יכולים לומר שהתא הראשון הופיע כאשר היה מגודר מהסביבה על ידי קרום.

ממברנות תוך תאיות מחלקות את התא למספר תאים סגורים, שכל אחד מהם מבצע תפקיד מסוים. הבסיס למבנה של כל ממברנה הוא שכבת שומנים כפולה (בגדול - פוספוליפידים). דו-שכבת השומנים נוצרת משתי שכבות חד-שכבות של שומנים כך שה"זנבות" ההידרופוביים של שתי השכבות מופנים פנימה. זה מבטיח את המגע הנמוך ביותר של האזורים ההידרופוביים של המולקולות עם מים. רעיון זה של מבנה הממברנה לא סיפק תשובות לשאלות רבות.

לאחר מכן, הוצע מודל המבוסס על אותה קרום ביו-שכבתי שומנים. בסיס פוספוליפיד זה הוא כמו ממס דו מימדי שבו חלבונים שקועים פחות או יותר צפים בו. בשל חלבונים אלו, הפונקציות הספציפיות של ממברנות מבוצעות באופן מלא או חלקי - חדירות, יצירת פוטנציאל חשמלי וכו'. הממברנות אינן מבנים רגועים וחסרי תנועה. ליפידים וחלבונים מחליפים ממברנות ונעים הן לאורך מישור הממברנה - דיפוזיה לרוחב, והן על פניו - מה שנקרא כפכף.

חידוד מבנה הביוממברנה וחקר תכונותיו התברר כאפשריים באמצעות מודלים פיזיקוכימיים של הממברנה (ממברנות מלאכותיות). שלושה מהדגמים הללו הם הנפוצים ביותר. המודל הראשון הוא מונו-שכבות של פוספוליפידים בממשק מים-אוויר או מים-שמן.

המודל הנפוץ השני של ביוממברנה הוא ליפוזומים, שהם כמו קרום ביולוגי נטול לחלוטין מולקולות חלבון. המודל השלישי, שאיפשר לחקור כמה תכונות של ביו-ממברנות בשיטות ישירות, הוא הממברנה הביוליפידית (ביו-שכבת שומנית) (BLM).

ממברנות ממלאות שתי פונקציות חשובות: מטריקס (כלומר, הן מטריצה, הבסיס להחזקת חלבונים המבצעים פונקציות שונות) ומחסום (הן מגינות על התא ועל תאים בודדים מפני חדירת חלקיקים לא רצויים).

30. תכונות פיזיקליות ופרמטרים של ממברנות

מדידת הניידות של מולקולות הממברנה ודיפוזיה של חלקיקים דרך הממברנה מצביעה על כך שהשכבה הביליפידית מתנהגת כמו נוזל. עם זאת, הממברנה היא מבנה מסודר. שתי עובדות אלו מצביעות על כך שהפוספוליפידים בממברנה במהלך תפקודו הטבעי נמצאים במצב גבישי נוזלי. כאשר הטמפרטורה משתנה בממברנה, ניתן להבחין במעברי פאזה: התכה של שומנים בחימום והתגבשות בקירור. המצב הנוזלי-גבישי של השכבה הביולוגית הוא בעל צמיגות נמוכה יותר ומסיסות רבה יותר של חומרים שונים מאשר המצב המוצק. עובי השכבה הביולוגית של גביש נוזלי קטן מזה של השכבה המוצקה.

המבנה של מולקולות במצב נוזלי ומוצק שונה. בשלב הנוזלי, מולקולות פוספוליפיד יכולות ליצור חללים (קינקים), שאליהם ניתן להחדיר מולקולות של חומר מבדל. תנועת הקינק במקרה זה תוביל לפיזור של המולקולה על פני הממברנה.

הובלה של מולקולות (אטומים) על פני ממברנות

מרכיב חשוב בתפקוד הממברנות הוא יכולתם להעביר או לא להעביר מולקולות (אטומים) ויונים. ההסתברות לחדירה כזו של חלקיקים תלויה הן בכיוון תנועתם (לדוגמה, לתוך התא או מחוץ לתא), והן בסוג המולקולות והיונים.

תופעות העברה הן תהליכים בלתי הפיכים, כתוצאה מהם מתרחשת תנועה מרחבית (העברה) של מסת דחף, מטען או כמות פיזית אחרת במערכת פיזיקלית. תופעות העברה כוללות דיפוזיה (העברת מסה של חומר), צמיגות (העברת תנע), מוליכות תרמית (העברת אנרגיה), מוליכות חשמלית (העברת מטען חשמלי).

יש הבדל פוטנציאל על פני הממברנה, לכן יש שדה חשמלי בממברנה. זה משפיע על דיפוזיה של חלקיקים טעונים (יונים ואלקטרונים). הובלת יונים נקבעת על ידי שני גורמים: ההתפלגות הלא אחידה של היונים (כלומר, שיפוע הריכוז) והשפעת שדה חשמלי (משוואת Nernst-Planck):

המשוואה מקשרת את צפיפות שטף היונים הנייח לשלושה כמויות:

1) חדירות ממברנה עבור יון נתון, המאפיינת את האינטראקציה של מבני ממברנה עם יון;

2) שדה חשמלי;

3) ריכוז היונים בתמיסה המימית המקיפה את הממברנה.

תופעות העברה קשורות להובלה פסיבית: דיפוזיה של מולקולות ויונים מתרחשת בכיוון הריכוז הנמוך שלהן, תנועת היונים - בהתאם לכיוון הכוח הפועל עליהם מהשדה החשמלי.

הובלה פסיבית אינה קשורה לצריכת אנרגיה כימית, היא מתבצעת כתוצאה מתנועת חלקיקים לעבר פוטנציאל אלקטרוכימי נמוך יותר.

31. מעין העברה פסיבית של מולקולות ויונים דרך ממברנות ביולוגיות

דיפוזיה פשוטה דרך שכבת השומנים בתא חי מבטיחה מעבר חמצן ופחמן דו חמצני. לשכבת השומנים חודרים גם מספר חומרים רפואיים ורעלים. עם זאת, דיפוזיה פשוטה מתקדמת לאט למדי ואינה יכולה לספק לתא את הכמות הנדרשת של חומרים מזינים. לכן, ישנם מנגנונים נוספים של העברה פסיבית של חומר בממברנה, אלה כוללים דיפוזיה ודיפוזיה קלה (בשילוב עם הנשא).

לפעמים, או תעלה, נקרא קטע של הממברנה, כולל מולקולות חלבון ושומנים, שיוצרים מעבר בקרום. מעבר זה מאפשר לא רק למולקולות קטנות, כמו מולקולות מים, אלא גם ליונים גדולים יותר לעבור דרך הממברנה. ערוצים יכולים להפגין סלקטיביות עבור יונים שונים. מקל על דיפוזיה של הובלת יונים על ידי מולקולות נשא מיוחדות.

פוטנציאל מנוחה. קרום פני השטח של תא אינו חדיר באותה מידה ליונים שונים. בנוסף, הריכוז של כל יונים ספציפיים שונה בצדדים שונים של הממברנה, ההרכב הטוב ביותר של היונים נשמר בתוך התא. גורמים אלו מובילים להופעה בתא המתפקד כרגיל של הבדל פוטנציאל בין הציטופלזמה והסביבה (פוטנציאל מנוחה).

התרומה העיקרית ליצירה ולתחזוקה של פוטנציאל המנוחה נעשית על ידי Na+, K+, Cl-. סך הכל

צפיפות השטף של אלקטרונים אלה, בהתחשב בסימנים שלהם, שווה ל:

J=J_NA + J_K + J_CI-.

במצב נייח, צפיפות השטף הכוללת היא אפס, כלומר, מספר היונים השונים העוברים דרך הממברנה לתוך התא ביחידת זמן שווה למספר היוצאים מהתא דרך הממברנה:

j = 0.

משוואת גולדמן-הודג'קין-כץ (פוטנציאל חסר מימד חוזר לחשמלי):

ריכוזים שונים של יונים בתוך התא ומחוצה לו נוצרים על ידי משאבות יונים - מערכות הובלה אקטיביות. התרומה העיקרית לפוטנציאל המנוחה נעשית רק על ידי ה- K+ ו- Cl-.

פוטנציאל פעולה והפצתו

כאשר מתרגשים, ההבדל הפוטנציאלי בין התא לסביבה משתנה, נוצר פוטנציאל פעולה.

פוטנציאל פעולה מתפשט בסיבי עצב. התפשטות פוטנציאל הפעולה לאורך סיב העצב מתרחשת בצורה של גל אוטומטי. תאים מעוררים הם המדיום הפעיל: קצב ההתפשטות של עירור לאורך סיבי עצב חלקים ללא מיאלין הוא פרופורציונלי בערך לשורש הריבועי של הרדיוס שלהם (υ≈√r).

32. אלקטרודינמיקה

תופעות חשמליות ומגנטיות קשורות לצורה מיוחדת של קיומו של החומר - שדות חשמליים ומגנטיים והשפעתם. שדות אלו בדרך כלל כל כך מחוברים זה לזה, עד שמקובל לדבר על שדה חשמלי בודד.

לתופעות אלקטרומגנטיות יש שלושה תחומים של יישומים ביו-רפואיים. הראשון שבהם הוא הבנת התהליכים החשמליים המתרחשים בגוף, כמו גם הכרת התכונות החשמליות והמגנטיות של מדיה ביולוגית.

הכיוון השני קשור להבנת מנגנון ההשפעה של שדות אלקטרומגנטיים על הגוף.

הכיוון השלישי הוא מכשור, חומרה. אלקטרודינמיקה היא הבסיס התיאורטי של האלקטרוניקה, ובפרט, האלקטרוניקה הרפואית.

שדה האנרגיה הוא מעין חומר, שדרכו מופעל כוח על המטענים החשמליים שנמצאים בשדה זה. מאפייני השדה החשמלי שנוצר על ידי מבנים ביולוגיים הם מקור מידע על מצב הגוף.

מתח ופוטנציאל - מאפייני השדה החשמלי. הכוח המאפיין של שדה חשמלי הוא חוזק השווה ליחס בין הכוח הפועל בנקודה נתונה של השדה על מטען נקודתי למטען זה:

E=F/q

מתח הוא וקטור שכיוונו עולה בקנה אחד עם כיוון הכוח הפועל בנקודה נתונה של השדה על מטען חיובי. עוצמת השדה החשמלי מתבטאת בשלוש משוואות:

E_x = ו₁ (x, y, z);

E_y = ו₂ (x, y, z);

E_z = ו₃(x, y, z),

איפה E_х, ה_у ו-E_z - תחזיות של וקטור העוצמה על צירי הקואורדינטות המתאימים שהוכנסו לתיאור השדה. המאפיין האנרגיה של השדה החשמלי הוא הפוטנציאל. הפרש הפוטנציאל בין שתי נקודות של השדה הוא היחס בין העבודה שעושים כוחות השדה בעת העברת מטען חיובי נקודתי מנקודה אחת של השדה לאחרת, למטען זה:

שבו F₁ ו-F₂ - פוטנציאלים בנקודות 1 ו-2 של השדה החשמלי. הפרש הפוטנציאל בין שתי נקודות תלוי בחוזק השדה החשמלי. יחד עם הפרש הפוטנציאלים, מושג הפוטנציאל משמש כמאפיין של השדה החשמלי. פוטנציאלים בנקודות שונות יכולים להיות מיוצגים כמשטחים בעלי אותו פוטנציאל (משטחים שווי פוטנציאלים). מכשירי מדידה חשמליים קיימים נועדו למדוד את הפרש הפוטנציאל, לא את העוצמה.

33. דיפול ורב קוטב חשמלי

דיפול חשמלי הוא מערכת המורכבת משני מטענים חשמליים שווים אך מנוגדים בנקודת הסימן הממוקמים במרחק מסוים זה מזה (זרוע דיפול). המאפיין העיקרי של דיפול הוא המומנט החשמלי (או הדיפול) שלו - וקטור השווה למכפלת המטען וזרוע הדיפול, המכוון ממטען שלילי לחיובי:

p = dl.

יחידת המומנט החשמלי של דיפול הוא מד הקולומב.

דיפול בשדה חשמלי אחיד נתון למומנט התלוי במומנט החשמלי, בכיוון הדיפול בשדה ובעוצמת השדה. כוח פועל על הדיפול, תלוי במומנט החשמלי שלו ובמידת האי-הומוגניות של השדה

dE/dx

אם הדיפול מכוון בשדה חשמלי לא הומוגני שלא לאורך קו הכוח, אז גם מומנט פועל עליו. דיפול חופשי נמשך כמעט תמיד לאזור של עוצמות שדה גבוהות.

דיפול הוא מקרה מיוחד של מערכת מטענים חשמליים עם סימטריה מסוימת. השם הכללי להתפלגות מטען כאלה הוא רב-קוטבי חשמלי (I = 0, 1, 2 וכו'), מספר המטענים הרב-קוטביים נקבע על ידי הביטוי 2¹.

אז, רב קוטב מסדר אפס (20 = 1) הוא מטען נקודתי יחיד, רב קוטב מסדר ראשון (21 = 2) הוא דיפול, רב קוטב מסדר שני (22 = 4) הוא מרובע, רב קוטב מסדר שלישי (23 = 8) הוא אוטופול, וכו'. מוט)

פרופורציונלי ל-I/R^{1 + 1}. אם המטען מופץ באזור מסוים במרחב, אזי ניתן לייצג את הפוטנציאל של השדה החשמלי מחוץ למערכת המטענים כסדרה משוערת:

כאן R הוא המרחק ממערכת המטענים לנקודה A בעלת פוטנציאל F;

f₁, ו₂, ו₃…. - כמה פונקציות בהתאם לסוג הרב-קוטב, המטען שלו והכיוון לנקודה A.

האיבר הראשון מתאים למונופול, השני לדיפול, השלישי לארבעה, וכן הלאה. במקרה של מערכת מטענים ניטרלית, האיבר הראשון שווה לאפס.

גנרטור חשמלי דיפול (דיפול זרם) בוואקום או במבודד אידיאלי, דיפול חשמלי יכול להתמיד במשך זמן רב באופן שרירותי. עם זאת, במצב אמיתי (תווך מוליך חשמלי), בפעולת השדה החשמלי של הדיפול, מתרחשת תנועת מטענים חופשיים, והדיפול מנוטרל. חוזק הזרם במעגל החיצוני יישאר כמעט קבוע, זה כמעט לא תלוי במאפיינים של המדיום. מערכת דו-קוטבית כזו, המורכבת ממקור זרם ומנקז זרם, נקראת מחולל חשמלי דיפול, או דיפול זרם.

34. בסיס פיזי של אלקטרוקרדיוגרפיה

רקמות חיות הן מקור לפוטנציאלים חשמליים (ביופוטנציאלים).

רישום ביופוטנציאלים של רקמות ואיברים למטרות אבחון נקרא אלקטוגרפיה. מונח כללי שכזה משמש לעתים רחוקות יחסית, שמות ספציפיים של שיטות האבחון המתאימות נפוצים יותר: אלקטרוקרדיוגרפיה (ECG) - רישום של ביופוטנציאלים המתרחשים בשריר הלב כשהוא נרגש, אלקטרומיוגרפיה (EMG) - שיטה לרישום הביו-אלקטרי. פעילות שרירים, אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) - שיטה לרישום פעילות מוחית ביו-חשמלית וכו'.

ברוב המקרים, הביופוטנציאלים נלקחים על ידי אלקטרודות לא ישירות מהאיבר (לב, מוח), אלא מרקמות סמוכות אחרות, בהן נוצרים שדות חשמליים על ידי איבר זה.

במונחים קליניים, זה מפשט מאוד את הליך הרישום עצמו, מה שהופך אותו לבטוח ולא מסובך. הגישה הפיזית לאלקטרוגרפיה מורכבת מיצירת (בחירת) דגם של גנרטור חשמלי התואם לתמונה של פוטנציאלים "ניתנים להסרה".

הלב כולו מיוצג חשמלית כסוג של מחולל חשמלי בצורת מכשיר אמיתי וכמערכת של מקורות חשמליים במוליך בצורת גוף אנושי. על פני המוליך, במהלך פעולתו של גנרטור חשמלי שווה ערך, יהיה מתח חשמלי המתרחש על פני גוף האדם במהלך פעילות הלב. אפשר בהחלט לדמות את הפעילות החשמלית של הלב אם משתמשים בגנרטור חשמלי שווה ערך לדיפול. השקפת הדיפול של הלב עומדת בבסיס התיאוריה המובילה של איינטהובן. לדבריה, הלב הוא דיפול כזה עם מומנט דיפול שמסתובב, משנה את מיקומו ונקודת היישום שלו במהלך מחזור הלב. V. Einthoven הציע למדוד את ההבדלים בביופוטנציאלים של הלב בין קודקודי משולש שווה צלעות, הממוקמים בערך בזרוע ימין ושמאל וברגל שמאל.

לפי הטרמינולוגיה של פיזיולוגים, ההבדל בביופוטנציאלים שנרשם בין שתי נקודות בגוף נקרא חטיפה. יש עופרת I (יד ימין - יד שמאל), עופרת II (יד ימין - רגל שמאל) ועופרת III (יד שמאל - רגל שמאל).

לפי V. Einthoven, הלב ממוקם במרכז המשולש. היות והמומנט החשמלי של הדיפול - הלב - משתנה עם הזמן, יתקבלו מתחים זמניים בלידים, הנקראים אלקטרוקרדיוגרמות. האלקטרוקרדיוגרמה אינה נותנת מושג על הכיוון המרחבי. עם זאת, למטרות אבחון מידע כזה חשוב. בהקשר זה, נעשה שימוש בשיטה של ​​מחקר מרחבי של השדה החשמלי של הלב, המכונה קרדיוגרפיה וקטורית. וקטור-קרדיוגרמה היא מוקד של נקודות התואם לקצה של וקטור, מיקומו משתנה במהלך מחזור הלב.

35. זרם חשמלי

זרם חשמלי מובן בדרך כלל כתנועה מכוונת של מטענים חשמליים. הבחנה בין זרם הולכה לזרם הסעה. זרם הולכה הוא תנועה מכוונת של מטענים בגופים מוליכים: אלקטרונים - במתכות, אלקטרונים וחורים - במוליכים למחצה, יונים - באלקטרוליטים, יונים ואלקטרונים - בגזים. זרם הסעה הוא תנועה של גופים טעונים וזרימת אלקטרונים או חלקיקים טעונים אחרים בוואקום.

צפיפות זרם היא וקטור מאפיין של זרם חשמלי, שווה מספרית ליחס עוצמת הזרם העובר דרך אלמנט משטח קטן, נורמלי לכיוון התנועה של חלקיקים טעונים היוצרים את הזרם, לאזור זה אֵלֵמֶנט:

j = dl/dS

אם נוסחה זו מוכפלת במטען q של הספק הנוכחי, נקבל את צפיפות הזרם:

j = qj = qnv.

בצורה וקטורית:

j = qnv.

הווקטור j מכוון באופן משיק לקווי היעילות. עבור החוזק הנוכחי, אנו כותבים את הביטוי הבא:

j=dq/dt.

עוצמת הזרם היא נגזרת הזמן של המטען העובר דרך קטע או משטח מסוים.

על מנת שזרם ישר יזרום דרך מוליך, יש צורך לשמור על הפרש פוטנציאל בקצותיו. זה נעשה על ידי מקורות עדכניים. הכוח האלקטרו-מוטיבי של המקור הוא ערך ששווה מספרית לעבודה של כוחות חיצוניים בעת הזזת מטען חיובי יחיד לאורך המעגל.

בפועל, העבודה של כוחות חיצוניים שונה מאפס רק בתוך המקור הנוכחי. היחס בין כוח חיצוני ליחידת מטען חיובי שווה לעוצמת השדה של כוחות חיצוניים:

E_CT = F_CT/ ש

הכוח האלקטרו-מוטיבי מתאים לשינוי פתאומי בפוטנציאל במקור הזרם.

מוליכות חשמלית של אלקטרוליטים. נוזלים ביולוגיים הם אלקטרוליטים, שמוליכותם החשמלית דומה למוליכות החשמלית של מתכות: בשני המדיות, בניגוד לגזים, מתקיימים נושאי זרם ללא תלות בשדה החשמלי.

כיוון התנועה של יונים בשדה חשמלי יכול להיחשב בערך אחיד, בעוד שהכוח qE הפועל על היון מהשדה החשמלי שווה לכוח החיכוך rv:

qE = rv,

מאיפה אנחנו מקבלים:

v = bE.

מקדם המידתיות b נקרא ניידות היונים.

36. מוליכות חשמלית של רקמות ביולוגיות ונוזלים בזרם ישר. פריקה חשמלית בגזים

רקמות ואיברים ביולוגיים הם תצורות הטרוגניות למדי עם התנגדויות חשמליות שונות, שיכולות להשתנות תחת פעולת זרם חשמלי. זה מקשה על מדידת ההתנגדות החשמלית של מערכות ביולוגיות חיות.

המוליכות החשמלית של חלקים בודדים של הגוף, הממוקמים בין האלקטרודות המיושמות ישירות על פני הגוף, תלויה באופן משמעותי בהתנגדות העור ובשכבות התת עוריות. בתוך הגוף, הזרם מתפשט בעיקר דרך הדם וכלי הלימפה, השרירים והמעטפות של גזעי העצבים. ההתנגדות של העור, בתורה, נקבעת על פי מצבו: עובי, גיל, לחות וכו'.

המוליכות החשמלית של רקמות ואיברים תלויה במצבם התפקודי, ולכן יכולה לשמש כאינדיקטור אבחון.

כך, למשל, במהלך דלקת, כאשר תאים מתנפחים, החתך של החיבורים הבין-תאיים יורד וההתנגדות החשמלית עולה; תופעות פיזיולוגיות הגורמות להזעה מלוות בעלייה במוליכות החשמלית של העור וכו'.

גז המורכב רק מחלקיקים ניטרליים הוא מבודד. אם הוא מיונן, הוא הופך להיות מוליך חשמלי. כל מכשיר, תופעה, גורם המסוגל לגרום ליינון של מולקולות ואטומים של גז נקרא מיינן. הם יכולים להיות אור, קרני רנטגן, להבות, קרינה מייננת וכו'. מטען חשמלי באוויר יכול להיווצר גם כאשר מרוססים לתוכו נוזלים קוטביים (אפקט כדורי), כלומר, נוזלים שלמולקולות שלהם יש מומנט דיפול חשמלי קבוע. כך, למשל, כאשר נמעכים באוויר, מים מתפרקים לטיפות טעונות. סימן המטען של טיפות גדולות (חיובי למים קשים) מנוגד בסימן למטען של הטיפות הקטנות ביותר. טיפות גדולות יותר שוקעות מהר יחסית, ומשאירות באוויר חלקיקי מים בעלי מטען שלילי. תופעה זו נצפית במזרקה.

המוליכות החשמלית של הגז תלויה גם ביינון המשני. הפוטנציאל המיונן של אלקטרונים פנימיים גבוה בהרבה.

בתנאים יבשתיים, האוויר מכיל כמעט תמיד כמות מסוימת של יונים עקב מייננים טבעיים, בעיקר חומרים רדיואקטיביים בקרקע ובגזים וקרינה קוסמית. יונים ואלקטרונים באוויר יכולים, על ידי חיבור מולקולות ניטרליות וחלקיקים מרחפים, ליצור יונים מורכבים יותר. יונים אלו באטמוספירה נקראים יוני אוויר. הם נבדלים לא רק בסימן, אלא גם במסה, הם מחולקים על תנאי לאור (יוני גזים) וכבדים (חלקיקים טעונים תלויים - חלקיקי אבק, חלקיקי עשן ולחות).

ליונים כבדות יש השפעה מזיקה על הגוף, ליוני אוויר קלות ובעיקר שליליות יש השפעה מיטיבה. הם משמשים לטיפול (אווירונותרפיה).

37. שדה מגנטי

שדה מגנטי נקרא כל חומר, שדרכו מופעל כוח על מטענים חשמליים נעים המוצבים בשדה, ועל גופים אחרים שיש להם מומנט מגנטי. עבור שדה מגנטי, כמו גם עבור אלקטרוסטטי, יש מאפיין כמותי - מומנט מגנטי (כמות וקטורית).

האינדוקציה המגנטית בנקודה מסוימת בשדה שווה ליחס בין המומנט המרבי הפועל על הלולאה עם הזרם בשדה מגנטי אחיד למומנט המגנטי של הלולאה הזו. יחידת השטף המגנטי היא וובר (Wb):

1Wb = 1Tlm2.

Tl היא יחידת האינדוקציה המגנטית (טסלה). ניתן לראות מהנוסחה שהזרימה יכולה להיות גם חיובית וגם שלילית.

חוק אמפר. האנרגיה של מעגל עם זרם בשדה מגנטי. אחד הביטויים העיקריים של השדה המגנטי הוא השפעת הכוח שלו על הנעת מטענים וזרמים חשמליים. א.מ. אמפר קבע את החוק הקובע את השפעת הכוח הזו.

במוליך בשדה מגנטי, אנו בוחרים קטע די קטן dI, הנחשב כווקטור המכוון לכיוון הזרם. המוצר IdI נקרא האלמנט הנוכחי. הכוח הפועל מהשדה המגנטי על האלמנט הנוכחי שווה ל:

dF = kIB sinb × dl,

כאשר k הוא מקדם המידתיות; או בצורה וקטורית

dF = ldl × B.

יחסים אלו מבטאים את חוק אמפר.

הכוח הפועל על פי חוק אמפר על מוליך נושא זרם בשדה מגנטי הוא תוצאה של פעולתו על מטענים חשמליים נעים היוצרים זרם זה. הכוח הפועל על מטען נע נפרד נקבע על ידי היחס בין הכוח F המופעל על מוליך נושא זרם למספר הכולל של N של נושאי זרם בו:

f_Л =F/N_(I)

החוזק הנוכחי הוא:

I = jS,

F = jSBL sinb,

כאשר j היא צפיפות הזרם. אנחנו מקבלים:

F = jSBL sinb = qnvSBL sinb2,

כאשר n =N/ SI הוא ריכוז החלקיקים.

בהחלפת הביטוי האחרון לראשון, נקבל ביטוי לכוח הפועל מהשדה המגנטי על מטען חשמלי נע נפרד ונקרא כוח לורנץ:

ניתן לקבוע את כיוון כוח לורנץ מהסימון הווקטורי של המשוואה

fn = qvB.

38. חוזק שדה מגנטי ושאר תכונותיו

עוצמת השדה המגנטי תלויה בתכונות המדיום, ונקבעת רק על פי עוצמת הזרם הזורם במעגל. עוצמת השדה המגנטי שנוצר על ידי זרם ישר מורכב מעוצמת השדות שנוצרו על ידי האלמנטים הבודדים שלו (חוק ביוט-סווארט-לפלס):

(dH - מתח, k - מקדם מידתיות, di ו-r - וקטורים). בשילוב, אנו מוצאים את עוצמת השדה המגנטי שנוצר על ידי המעגל עם זרם או חלק מהמעגל הזה:

מעגלי הוא הזרם הזורם דרך המוליך בצורה של מעגל. זרם זה מתאים גם למטען חשמלי המסתובב בצורה מעגלית. לדעת את עוצמת השדה המגנטי ואת החדירות המגנטית היחסית של המדיום, ניתן למצוא את האינדוקציה המגנטית:

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

תכונות מגנטיות של חומר

אין חומרים כאלה, שמצבם לא ישתנה כשהם מונחים בשדה מגנטי. יתרה מכך, בהיותם בשדה מגנטי, חומרים עצמם הופכים למקורות של שדה כזה. במובן זה, כל החומרים נקראים מגנטים. מכיוון שההבדלים המקרוסקופיים של מגנטים נובעים מהמבנה שלהם, רצוי לקחת בחשבון את המאפיינים המגנטיים של אלקטרונים, גרעינים, אטומים ומולקולות, וכן את התנהגותם של חלקיקים אלו בשדה מגנטי.

היחס בין המומנט המגנטי של חלקיק לרגע התנע שלו נקרא מגנטומכני. היחסים מראים שיש קשר "קשה" מוגדר היטב בין הרגעים המגנטיים והמכניים (רגע הרגע); קשר זה מתבטא בתופעות מגנטו-מכאניות. תופעות מגנטו-מכניות מאפשרות לקבוע קשרים מגנטו-מכאניים ועל בסיס זה להסיק מסקנות לגבי תפקידם של מומנטים מגנטיים מסלוליים או ספין בתהליכי מגנטיזציה. כך, למשל, הניסויים של איינשטיין הראו שהמומנטים המגנטיים של הספין של אלקטרונים אחראים למגנטיזציה של חומרים פרומגנטיים (ברזל-מגנטיים).

גם לגרעינים, לאטומים ולמולקולות יש מומנט מגנטי. המומנט המגנטי של מולקולה הוא הסכום הווקטורי של המומנטים המגנטיים של האטומים המרכיבים אותה. השדה המגנטי פועל על כיוון חלקיקים בעלי מומנטים מגנטיים, כתוצאה מכך החומר מתמגנט. מידת המגנטיזציה של חומר מאופיינת במגנטיזציה. הערך הממוצע של וקטור המגנטיזציה שווה ליחס בין המומנט המגנטי הכולל Spmi של כל החלקיקים הממוקמים בנפח המגנט לנפח זה:

לפיכך, מגנטיזציה היא המומנט המגנטי הממוצע ליחידת נפח של מגנט. יחידת המגנטיזציה היא האמפר למטר (A/m).

39. מאפיינים של מגנטים ותכונות מגנטיות של רקמות אנושיות

למולקולות פרמגנטיות יש מומנטים מגנטיים שאינם אפס. בהיעדר שדה מגנטי, מומנטים אלו מסודרים באופן אקראי והמגנטיות שלהם היא אפס. מידת הסדר של מומנטים מגנטיים תלויה בשני גורמים מנוגדים - השדה המגנטי והתנועה המולקולרית-כאוטית, כך שהמגנטיזציה תלויה הן באינדוקציה המגנטית והן בטמפרטורה.

בשדה מגנטי לא אחיד בוואקום, חלקיקים של חומר פרמגנטי נעים לעבר ערך גבוה יותר של אינדוקציה מגנטית, כמו שאומרים, הם נמשכים לשדה. פרמגנטים כוללים אלומיניום, חמצן, מוליבדן וכו'.

דיאמגנטיות טבועה בכל החומרים. בפראמגנטים, דיאמגנטיות מתגברת על ידי פרמגנטיות חזקה יותר.

אם המומנט המגנטי של המולקולות הוא אפס או כל כך קטן שהדיאמגנטיות גוברת על הפרמגנטיות, אזי חומרים המורכבים ממולקולות כאלה מכונים דיאמגנטים. המגנטיזציה של דיאמגנטים מכוונת מול האינדוקציה המגנטית, ערכה עולה עם הגברת האינדוקציה. חלקיקי Diamagnet בוואקום בשדה מגנטי לא אחיד יידחקו אל מחוץ לשדה.

פרומגנטים, כמו פרמגנטים, יוצרים מגנטיזציה שמטרתה השראת שדה; החדירות המגנטית היחסית שלהם גדולה בהרבה מאחדות. תכונות פרומגנטיות אינן טבועות באטומים או מולקולות בודדות, אלא רק בחלק מהחומרים הנמצאים במצב גבישי. פרומגנטים כוללים ברזל גבישי, ניקל, קובלט, סגסוגות רבות של יסודות אלה זה עם זה ועם תרכובות לא פרומגנטיות אחרות, כמו גם סגסוגות ותרכובות של כרום ומנגן עם יסודות לא פרומגנטיים. המגנטיזציה של פרומגנטים תלויה לא רק באינדוקציה המגנטית, אלא גם במצבם הקודם, בזמן שהדגימה הייתה בשדה המגנטי. למרות שאין הרבה פרומגנטים בטבע, הם משמשים בעיקר כחומרים מגנטיים בטכנולוגיה.

רקמות הגוף הן דיאמגנטיות ברובן, כמו מים. עם זאת, בגוף ישנם גם חומרים פרמגנטיים, מולקולות ויונים. אין חלקיקים פרומגנטיים בגוף. זרמים ביולוגיים הנוצרים בגוף הם מקור לשדות מגנטיים חלשים. במקרים מסוימים, ניתן למדוד את האינדוקציה של שדות כאלה. כך, למשל, בהתבסס על רישום התלות בזמן של השראת השדה המגנטי של הלב (ביולוגיות לב), נוצרה שיטת אבחון - מגנטוקרדיוגרפיה. מכיוון שהאינדוקציה המגנטית פרופורציונלית לחוזק הזרם, ועוצמת הזרם (ביוטוק) על פי חוק אוהם פרופורציונלית למתח (ביופוטנציאל), באופן כללי, המגנו-קרדיוגרמה דומה לאלקטרוקרדיוגרמה. עם זאת, מגנטוקרדיוגרפיה, בניגוד לאלקטרוקרדיוגרפיה, היא שיטה ללא מגע, מכיוון שניתן לתעד את השדה המגנטי גם במרחק מסוים מהאובייקט הביולוגי - מקור השדה.

40. אינדוקציה אלקטרומגנטית. אנרגיית שדה מגנטי

המהות של אינדוקציה אלקטרומגנטית היא ששדה מגנטי מתחלף יוצר שדה חשמלי (שגילה מ. פאראדיי ב-1831). החוק הבסיסי של אינדוקציה אלקטרומגנטית עם כל שינוי בשטף המגנטי, נוצרים בו כוחות אלקטרו-מוטיביים של אינדוקציה אלקטרומגנטית.

שבו e - כוחות אלקטרו-מוטיביים;

dt - מרווח זמן;

dФ הוא השינוי בשטף המגנטי. זהו החוק הבסיסי של אינדוקציה אלקטרומגנטית, או חוק פאראדיי.

כאשר השטף המגנטי החודר למעגל משתנה (השדה המגנטי משתנה עם הזמן, המגנט מתקרב או מתרחק, עוצמת הזרם משתנה במעגל הסמוך או הרחוק וכו'), תמיד מופיע במעגל כוח אלקטרו-מוטיבי של אינדוקציה אלקטרומגנטית, פרופורציונלי לקצב השינוי של השטף המגנטי. שינוי בשדה המגנטי גורם לשדה חשמלי. מכיוון שהזרם הוא הנגזרת של המטען ביחס לזמן, אנו יכולים לכתוב:

מכאן נובע שהמטען הזורם במוליך עקב אינדוקציה אלקטרומגנטית תלוי בשינוי בשטף המגנטי החודר למעגל ובהתנגדותו. תלות זו משמשת למדידת השטף המגנטי על ידי מכשירים המתעדים את המטען החשמלי המושרה במעגל.

אחד הביטויים של אינדוקציה אלקטרומגנטית הוא התרחשות של זרמי אינדוקציה סגורים (זרמי מערבולת, או זרמי פוקו) בגופים מוליכים מוצקים, כגון חלקי מתכת, תמיסות אלקטרוליטים, איברים ביולוגיים וכו'. זרמי מערבולת נוצרים כאשר גוף מוליך נע פנימה. שדה מגנטי, כאשר משתנה עם הזמן של השראת השדה, כמו גם תחת פעולה משולבת של שני הגורמים. עוצמת זרמי המערבולת תלויה בהתנגדות החשמלית של הגוף, וכתוצאה מכך, בהתנגדות ובמידות, כמו גם בקצב השינוי של השטף המגנטי. בפיזיותרפיה, חימום של חלקים בודדים בגוף האדם באמצעות זרמי מערבולת נקבע כהליך רפואי הנקרא אינדוקטותרמיה.

תנודות אלקטרומגנטיות נקראות שינויים תקופתיים הקשורים זה בזה במטענים, זרמים, עוצמות שדה חשמלי ומגנטי. התפשטות תנודות אלקטרומגנטיות בחלל מתרחשת בצורה של גלים אלקטרומגנטיים. בין תופעות פיזיקליות שונות, תנודות וגלים אלקטרומגנטיות תופסות מקום מיוחד.

זרם חילופין הוא כל זרם שמשתנה עם הזמן. עם זאת, לעתים קרובות יותר המונח "זרם חילופין" מוחל על זרמים מעין נייחים התלויים בזמן על פי חוק הרמוני.

41. התנגדות כוללת ((עכבה) של רקמות הגוף. בסיס פיזי של ריוגרפיה

רקמות הגוף מוליכות לא רק זרם ישיר אלא גם חילופין. אין מערכות כאלה בגוף שיהיו דומות לסלילי השראות, ולכן השראות שלה קרובה לאפס.

לממברנות ביולוגיות (וכתוצאה מכך, לכל האורגניזם) יש תכונות קיבוליות, בקשר לכך, ההתנגדות הכוללת של רקמות הגוף נקבעת רק על ידי התנגדויות אומהיות וקיבוליות. נוכחותם של אלמנטים קיבוליים במערכות ביולוגיות מאושרת על ידי העובדה כי עוצמת הזרם מקדימה את המתח המופעל בשלב. התלות בתדירות של העכבה מאפשרת להעריך את הכדאיות של רקמות הגוף; זה חשוב לדעת עבור השתלה (השתלה) של רקמות ואיברים. העכבה של רקמות ואיברים תלויה גם במצב הפיזיולוגי שלהם.לפיכך, כאשר כלי הדם מתמלאים, העכבה משתנה בהתאם למצב הפעילות הקרדיווסקולרית.

שיטת אבחון המבוססת על רישום השימוש בעכבת רקמות בתהליך הפעילות הלבבית נקראת ריאוגרפיה (עכבה plethysmography). בשיטה זו מתקבלות ריאוגרמות של המוח (ריאואנצפלוגרמות), לבבות (ראוקרדיוגרמות), כלי דם ראשיים, ריאות הכבד והגפיים. מדידות מבוצעות בדרך כלל בתדר של 30 קילו-הרץ. דחף חשמלי וזרם דחף דחף חשמלי הוא שינוי קצר טווח במתח חשמלי או בעוצמת הזרם. בטכנולוגיה, פולסים מחולקים לשתי קבוצות גדולות: פולסים וידאו ורדיו.

פולסי וידאו הם פולסי זרם חשמלי או מתח כאלה שיש להם רכיב קבוע השונה מאפס. לפיכך, לפולס הווידאו יש בעיקר קוטביות אחת. צורת פעימות הווידאו היא מלבנית, שן מסור, טרפזית, אקספוננציאלית, בצורת פעמון וכו'.

פולסי רדיו הם תנודות אלקטרומגנטיות מאופנות.

בפיזיולוגיה, המונח "דחף חשמלי" (או "אות חשמלי") מתייחס ספציפית לדחפי וידאו. דחפים חוזרים נקראים זרם דחף. הוא מאופיין בתקופה (תקופת חזרת דופק) T - הזמן הממוצע בין התחלות של פולסים סמוכים לתדירות (תדירות חזרת דופק):

f=1/T.

מחזור העבודה של הפולסים הוא היחס:

ההדדיות של מחזור העבודה הוא גורם המילוי:

42. מושג התיאוריה של מקסוול. זרם הממתח

ג'יי מקסוול יצר את התיאוריה של השדה האלקטרומגנטי במסגרת הפיזיקה הקלאסית. התיאוריה של ג'יי מקסוול מבוססת על שתי הוראות.

1. כל שדה חשמלי שנעקר יוצר שדה מגנטי מערבולת. שדה חשמלי לסירוגין נקרא על ידי מקסוול כי, כמו זרם רגיל, הוא משרה שדה מגנטי. השדה המגנטי של המערבולת נוצר הן על ידי זרמי הולכה Ipr (מטענים חשמליים הנעים) והן מזרמי תזוזה (שדה חשמלי שנעקר E).

המשוואה הראשונה של מקסוול

2. כל שדה מגנטי שנעקר יוצר שדה חשמלי מערבולת (החוק הבסיסי של אינדוקציה אלקטרומגנטית).

המשוואה השנייה של מקסוול:

זה מתייחס לקצב השינוי של השטף המגנטי דרך כל משטח ולמחזור של הווקטור של עוצמת השדה החשמלי המתעורר במקרה זה. המחזור נלקח לאורך קו המתאר עליו נשען המשטח.

מהוראות התיאוריה של מקסוול עולה כי הופעתו של כל שדה (חשמלי או מגנטי) בנקודה כלשהי בחלל גוררת שרשרת שלמה של טרנספורמציות הדדיות: שדה חשמלי מתחלף יוצר שדה מגנטי, שינוי בשדה מגנטי יוצר שדה חשמלי. אחד.

היווצרות הדדית של שדות חשמליים ומגנטיים מובילה לשדה אלקטרומגנטי - התפשטות של שדה אלקטרומגנטי בודד בחלל. מהירות ההתפשטות של גלים אלקטרומגנטיים שווה למהירות האור. זה היה הבסיס ליצירת התיאוריה האלקטרומגנטית של האור של מקסוול. תיאוריה זו הפכה לשלב חשוב מאוד בהתפתחות נוספת של הפיזיקה הרפואית.

43. סיווג מרווחי התדירות שאומצו ברפואה

מהתיאוריה של מקסוול עולה כי לגלים אלקטרומגנטיים שונים, כולל גלי אור, יש אופי משותף. בהקשר זה, רצוי לייצג כל מיני גלים אלקטרומגנטיים בצורה של סולם בודד.

כל סולם מחולק על תנאי לשישה טווחים: גלי רדיו (ארוכים, בינוניים וקצרים), אינפרא אדום, גלוי, אולטרה סגול, קרינת רנטגן וקרינת גמא. סיווג זה נקבע על ידי מנגנון היווצרות הגלים, או על ידי אפשרות התפיסה החזותית שלהם על ידי אדם. גלי רדיו נגרמים על ידי זרמים מתחלפים במוליכים ובזרימות אלקטרוניות (מאקרודיאטורים).

קרינת אינפרא אדום, גלויה ואולטרה סגול מגיעה מאטומים, מולקולות וחלקיקים טעונים מהירים (מיקרומיטרים). קרינת רנטגן מתרחשת במהלך תהליכים תוך-אטומיים. קרינת גמא היא ממקור גרעיני.

טווחים מסוימים חופפים מכיוון שניתן לייצר גלים באותו אורך בתהליכים שונים. אז, הקרינה האולטרה סגולה בעלת הגלים הקצרים ביותר נחסמת על ידי קרני רנטגן עם גלים ארוכים. בהקשר זה, אזור הגבול של גלי אינפרא אדום וגלי רדיו אופייני מאוד. לפני 1922 היה פער בין הטווחים הללו. קרינת אורך הגל הקצרה ביותר של הפער הלא מלא הזה הייתה ממקור אטומי מולקולרי (קרינה של גוף מחומם), בעוד שאורך הגל הארוך ביותר נפלט על ידי ויברטורים מקרוסקופיים של הרץ. אפילו גלי מילימטר יכולים להיווצר לא רק על ידי הנדסת רדיו, אלא גם על ידי מעברים מולקולריים. הופיע המדור "רדיוספקטרוסקופיה", החוקר את הקליטה והפליטה של ​​גלי רדיו על ידי חומרים שונים.

ברפואה מקובלת החלוקה המותנית הבאה של תנודות אלקטרומגנטיות לטווחי תדרים (טבלה 1).

לוח 1

חלוקה מותנית של תנודות אלקטרומגנטיות לטווחי תדרים

לעתים קרובות ציוד אלקטרוני פיזיותרפי בתדר נמוך ואודיו נקרא תדר נמוך. ציוד אלקטרוני מכל שאר התדרים נקרא מושג מכליל - "ציוד בתדר גבוה".

44. תהליכים פיזיקליים ברקמות המתרחשים בעת חשיפה לזרם ושדות אלקטרומגנטיים

כל החומרים מורכבים ממולקולות, כל אחת מהן היא מערכת של מטענים. לכן, מצב הגופים תלוי בעיקרו בזרמים הזורמים בהם ובשדה האלקטרומגנטי הפועל. התכונות החשמליות של גופים ביולוגיים מורכבות יותר מתכונותיהם של עצמים דוממים, מכיוון שאורגניזם הוא גם אוסף של יונים עם ריכוז משתנה במרחב.

המנגנון העיקרי של השפעת זרמים ושדות אלקטרומגנטיים על הגוף הוא פיזי.

הפעולה העיקרית של זרם ישר על רקמות הגוף. גִלווּן. אלקטרופורזה של חומרים רפואיים

גוף האדם מורכב ברובו מנוזלים ביולוגיים המכילים מספר רב של יונים המעורבים בתהליכים מטבוליים שונים. בהשפעת שדה חשמלי, יונים נעים במהירויות שונות ומצטברים ליד ממברנות התא, ויוצרים שדה חשמלי נגדי, הנקרא קיטוב. לפיכך, ההשפעה העיקרית של זרם ישר קשורה לתנועת יונים באלמנטים שונים של רקמות.

השפעת הזרם הישר על הגוף תלויה בעוצמת הזרם, ולכן להתנגדות החשמלית של רקמות, במיוחד העור, ישנה חשיבות רבה. לחות, זיעה מפחיתים משמעותית את ההתנגדות, שגם במתח קטן עלולה לגרום למעבר זרם בגוף. זרם ישר מתמשך במתח של 60-80 וולט משמש כשיטה טיפולית לפיזיותרפיה (גלוון). המקור הנוכחי הוא מיישר גל מלא - מנגנון גלוון. לשם כך, נעשה שימוש באלקטרודות עשויות עופרת גיליון בעובי של 0,3-0,5 מ"מ. מכיוון שתוצרי האלקטרוליזה של תמיסת נתרן כלורי הכלול ברקמות גורמים לצריבה, רפידות הידרופיליות מורטבות במים חמים מונחות בין האלקטרודות לעור.

זרם ישר משמש גם בפרקטיקה הרפואית להחדרת תרופות דרך העור או הריריות. שיטה זו נקראת אלקטרופורזה תרופתית. למטרה זו, הם ממשיכים באותו אופן כמו בגלוון, אך אטם האלקטרודה הפעיל נרטב בתמיסה של החומר הרפואי המתאים. התרופה מוזרקת מהקוטב, המטען שיש לה: אניונים מוזרקים מהקתודה, קטיונים - מהאנודה.

ניתן לבצע גלוון ואלקטרופורזה של חומרים רפואיים באמצעות אלקטרודות נוזליות בצורת אמבטיות, בהן טבולות איברי המטופל.

45. השפעה של זרמים מתחלפים (אימפולס).

ההשפעה של זרם חילופין על הגוף תלויה בעיקרה בתדירות שלו. בתדרים נמוכים, קוליים וקוליים, לזרם חילופין, כמו זרם ישר, יש השפעה מרגיזה על רקמות ביולוגיות. הסיבה לכך היא תזוזה של יונים של תמיסות אלקטרוליטים, היפרדותם, שינויים בריכוזם בחלקים שונים של התא ובמרחב הבין-תאי.

גירוי הרקמות תלוי גם בצורת הזרם הפועם, משך הדופק ובמשרעת שלו. כך, למשל, עלייה בתלילות של חזית הדופק מפחיתה את כוח זרם הסף, מה שגורם להתכווצות השרירים. זה מצביע על כך שהשרירים מסתגלים לשינויים בכוח הנוכחי, ומתחילים תהליכי פיצוי יוני. מכיוון שההשפעה הפיזיולוגית הספציפית של זרם חשמלי תלויה בצורת הפולסים, ברפואה, כדי לעורר את מערכת העצבים המרכזית (שינה אלקטרו, הרדמת אלקטרונים), המערכת העצבית-שרירית, מערכת הלב וכלי הדם (קוצבי לב, דפיברילטורים) ואחרים, זרמים עם שונים משתמשים בתלות בזמן.

הפועל על הלב, הזרם יכול לגרום לפרפור חדרים, מה שמוביל למוות של אדם. חוזק זרם הסף הגורם לפרפור תלוי בצפיפות הזרם הזורם בלב, בתדירות ומשך פעולתו. לגל זרם או אלקטרומגנטי יש השפעה תרמית. לחימום טיפולי עם תנודות אלקטרומגנטיות בתדירות גבוהה יש מספר יתרונות על פני השיטה המסורתית והפשוטה – כרית חימום. חימום האיברים הפנימיים בעזרת כרית חימום מתבצע עקב מוליכות תרמית של הרקמות החיצוניות - העור ורקמת השומן התת עורית. חימום בתדר גבוה מתרחש עקב היווצרות חום בחלקים הפנימיים של הגוף, כלומר ניתן ליצור אותו היכן שהוא נחוץ. גם חימום בתנודות בתדר גבוה נוח מכיוון שבאמצעות התאמת הספק של הגנרטור ניתן לשלוט בעוצמת שחרור החום באיברים הפנימיים, ובחלק מההליכים ניתן גם למנות את החום. זרמים בתדר גבוה משמשים לחימום רקמות עם זרמים. המעבר של זרם בתדירות גבוהה דרך הרקמה משמש בהליכים פיזיותרפיים הנקראים דיאתרמיה ו-darsonvalization מקומי.

במהלך דיאתרמיה, זרם עם תדר של כ-1 מגה-הרץ עם תנודות דחוסות חלש, נעשה שימוש במתח של 100-150 וולט; הזרם הוא כמה אמפר. מכיוון שלעור, שומן, עצמות, שרירים יש את ההתנגדות הספציפית הגדולה ביותר, הם מתחממים יותר. החימום הנמוך ביותר באיברים העשירים בדם או בלימפה הוא הריאות, הכבד ובלוטות הלימפה.

החיסרון של דיאתרמיה הוא שכמות גדולה של חום משתחררת בצורה לא פרודוקטיבית בשכבת העור וברקמה התת עורית. לאחרונה, דיאתרמיה עוזבת את הפרקטיקה הטיפולית ומוחלפת בשיטות אחרות של חשיפה בתדירות גבוהה.

זרמים בתדר גבוה משמשים גם למטרות כירורגיות (אלקטרוכירורגיה). הם מאפשרים לך לצרוב, "לרתך" רקמות (diathermocoagulation) או לנתח אותן (diathermotomy).

46. ​​חשיפה לשדה מגנטי מתחלף

בגופים מוליכים מאסיביים בשדה מתחלף נוצרים זרמי מערבולת. ניתן להשתמש בזרמים אלו לחימום רקמות ואיברים ביולוגיים. לשיטת טיפול כזו - אינדוקטותרמיה - יש מספר יתרונות על פני שיטת הדיאתרמיה. עם אינדוקטתרמיה, כמות החום המשתחררת ברקמות היא פרופורציונלית לריבועים של התדירות והאינדוקציה של השדה המגנטי המתחלף ובפרופורציה הפוך להתנגדות. לכן, רקמות עשירות בכלי דם (למשל, שרירים) יתחממו חזק יותר מאשר שומניות. טיפול עם זרמי מערבולת אפשרי גם עם darsonvalization כללי. במקרה זה, המטופל ממוקם בכלוב סולנואיד, דרך סליליו מועבר זרם פועם בתדר גבוה.

חשיפה לשדה חשמלי מתחלף. ברקמות בשדה חשמלי מתחלף נוצרים זרמי תזוזה וזרמי הולכה. בדרך כלל משתמשים בשדות חשמליים בתדר גבוה במיוחד למטרה זו, ולכן השיטה הפיזיותרפית המתאימה נקראת טיפול UHF. נהוג להשתמש בתדר של 40,58 מגה-הרץ במכשירי UHF; בזרמים בתדר זה, הרקמות הדיאלקטריות של הגוף מתחממות בצורה אינטנסיבית יותר מאשר מוליכות.

חשיפה לגלים אלקטרומגנטיים. שיטות פיזיותרפיות המבוססות על שימוש בגלים אלקטרומגנטיים בטווח המיקרוגל, בהתאם לאורך הגל, קיבלו שני שמות: "טיפול במיקרוגל" ו"טיפול ב-DCV". כיום, התיאוריה המפותחת ביותר היא ההשפעה התרמית של שדות מיקרוגל על ​​עצמים ביולוגיים.

גל אלקטרומגנטי מקטב את המולקולות של חומר ומכוון אותן מדי פעם מחדש כדיפולים חשמליים. בנוסף, גל אלקטרומגנטי משפיע על יונים של מערכות ביולוגיות וגורם לזרם הולכה לסירוגין. כל זה מוביל לחימום החומר.

גלים אלקטרומגנטיים יכולים להשפיע על תהליכים ביולוגיים על ידי שבירת קשרי מימן והשפעה על הכיוון של מקרומולקולות DNA ו-RNA.

כאשר גל אלקטרומגנטי פוגע בחלק מהגוף, הוא מוחזר בחלקו משטח העור. מידת ההשתקפות תלויה בהבדל בקבועים הדיאלקטריים של אוויר ורקמות ביולוגיות. עומק החדירה של גלים אלקטרומגנטיים לרקמות ביולוגיות תלוי ביכולתן של רקמות אלו לספוג אנרגיית גלים, אשר בתורה נקבעת הן על ידי מבנה הרקמות (בעיקר תכולת המים) והן על ידי תדירות הגלים האלקטרומגנטיים. אז, גלים אלקטרומגנטיים של סנטימטר המשמשים בפיזיותרפיה חודרים לשרירים, לעור, לנוזלים ביולוגיים לעומק של כ-2 ס"מ ולשומן ולעצמות - כ-10 ס"מ.

בהתחשב בהרכב הרקמות המורכב, מקובל לחשוב שבמהלך טיפול במיקרוגל עומק החדירה של גלים אלקטרומגנטיים הוא 3-5 ס"מ משטח הגוף, ובמהלך טיפול DCV - עד 9 ס"מ.

47. אלקטרוניקה

אלקטרוניקה היא מושג נפוץ כיום. אלקטרוניקה מבוססת בעיקר על הישגי הפיזיקה. כיום, ללא ציוד אלקטרוני, לא ניתן לאבחן מחלות ולא לטפל בהן.

המונח "אלקטרוניקה" הוא שרירותי במידה רבה. הכי נכון להבין את האלקטרוניקה כתחום המדע והטכנולוגיה, שבו נחשבים העבודה והיישום של מכשירים (מכשירים) אלקטרווואקום, יוניים ומוליכים למחצה. הם מייחדים את האלקטרוניקה הפיזית, כלומר הקטע של הפיזיקה שמתחשב במוליכות החשמלית של גופים, מגע ותופעות תרמיוניות. אלקטרוניקה טכנית מובנת כסעיפים המתארים את ההתקנים של התקנים ומכשור ומעגלי המיתוג שלהם. אלקטרוניקה מוליכים למחצה היא מה שמתייחס לשימוש במכשירי מוליכים למחצה וכו'.

לפעמים כל האלקטרוניקה מחולקת לשלושה תחומים עיקריים: אלקטרוניקת ואקום, המכסה את היצירה והיישום של התקני אלקטרו-וואקום (כגון צינורות ואקום, מכשירים פוטו-אלקטרוניים, שפופרות רנטגן, התקני פריקת גז); אלקטרוניקה במצב מוצק, המכסה את היצירה והיישום של התקני מוליכים למחצה, כולל מעגלים משולבים; אלקטרוניקה קוונטית - ענף ספציפי של אלקטרוניקה הקשור ללייזרים.

אלקטרוניקה היא ענף דינמי של מדע וטכנולוגיה. על בסיס השפעות (תופעות) חדשות נוצרים מכשירים אלקטרוניים, כולל כאלו המשמשים בביולוגיה וברפואה.

כל מכשיר טכני (רדיוטכני או אלקטרוני) עובר שדרוג, קטן יותר וכו'. עם זאת, מתעוררים קשיים בכך. כך, למשל, צמצום מידותיו של מוצר יכול להפחית את אמינותו וכו'.

שינוי משמעותי במזעור המכשירים האלקטרוניים היה הכנסת דיודות מוליכים למחצה וטרודיות, שאפשרו להגדיל את צפיפות המכשירים האלקטרוניים ל-2-3 אלמנטים לכל 1 cm3.

השלב הבא במזעור האלקטרוניקה, שעדיין מתפתח בזמן הנוכחי, הוא יצירת מעגלים משולבים. זהו מכשיר אלקטרוני מיניאטורי שבו כל האלמנטים (או חלקם) בלתי ניתנים להפרדה מבחינה מבנית ומחוברים ביניהם חשמלית. ישנם שני סוגים עיקריים של מעגלים משולבים: מוליכים למחצה וסרט.

מעגלים משולבים מוליכים למחצה עשויים ממוליכים למחצה טהורים במיוחד. על ידי עיבוד תרמי, מפוזר ואחר, סריג הגביש של מוליך למחצה משתנה כך שהאזורים האישיים שלו הופכים לאלמנטים שונים של המעגל. מעגלים משולבים בסרט מיוצרים על ידי השקת ואקום של חומרים שונים על מצעים מתאימים. נעשה שימוש גם במעגלים משולבים היברידיים - שילוב של מעגלי מוליכים למחצה וסרטים.

48. אלקטרוניקה רפואית

אחד השימושים הנפוצים במכשירים אלקטרוניים קשור לאבחון וטיפול במחלות. חלקים של אלקטרוניקה, השוקלים את תכונות השימוש במערכות אלקטרוניות לפתרון בעיות ביו-רפואיות, כמו גם את המכשיר של הציוד המתאים, נקראים אלקטרוניקה רפואית.

אלקטרוניקה רפואית מבוססת על מידע מפיזיקה, מתמטיקה, הנדסה, רפואה, ביולוגיה, פיזיולוגיה ומדעים נוספים, היא כוללת אלקטרוניקה ביולוגית ופיזיולוגית.

נכון לעכשיו, מאפיינים רבים "לא חשמליים" מסורתיים (טמפרטורה, תזוזה של הגוף, פרמטרים ביוכימיים וכו') נמדדים במהלך המדידות כדי להיות מומרים לאות חשמלי. המידע המיוצג על ידי אות חשמלי יכול להיות מועבר בצורה נוחה למרחק ולתעד באופן אמין. אנו יכולים להבחין בקבוצות העיקריות הבאות של מכשירים ומכשור אלקטרוני המשמשים למטרות ביו-רפואיות.

1. מכשירי קליטה (תכנית), שידור ורישום מידע ביו-רפואי. מידע כזה יכול להיות לא רק על התהליכים המתרחשים בגוף (ברקמה ביולוגית, איברים, מערכות), אלא גם על מצב הסביבה (מטרה סניטרית והיגיינית), על התהליכים המתרחשים בתותבות וכו'. זה כולל חלק גדול מציוד האבחון: בליסטוקרדיוגרפים, פונוקרדיוגרפים וכו'.

2. מכשירים אלקטרוניים המספקים השפעות מינון על הגוף על ידי גורמים פיזיקליים שונים (כגון אולטרסאונד, זרם חשמלי, שדות אלקטרומגנטיים ועוד) לצורך הטיפול: מכשירי טיפול במיקרוגל, מכשירים אלקטרוכירורגים, קוצבי לב ועוד 3. אלקטרוני קיברנטי מכשירים:

1) מחשבים אלקטרוניים לעיבוד, אחסון וניתוח אוטומטי של מידע ביו-רפואי;

2) מכשירים לשליטה בתהליכי חיים וויסות אוטומטי של הסביבה האנושית;

3) מודלים אלקטרוניים של תהליכים ביולוגיים וכו' אחד הנושאים החשובים הקשורים למכשיר

ציוד רפואי אלקטרוני הוא הבטיחות החשמלית שלו הן לחולים והן לצוות הרפואי. ברשת חשמלית ובמכשירים טכניים נקבע לרוב מתח חשמלי, אך לזרם חשמלי, כלומר מטען הזורם דרך עצם ביולוגי ליחידת זמן, יש השפעה על הגוף או האיברים.

ההתנגדות של גוף האדם בין שתי נגיעות (אלקטרודות) היא סכום ההתנגדות של רקמות ואיברים פנימיים והתנגדות העור.

הדרישה העיקרית והעיקרית היא להפוך אותו לבלתי נגיש לגעת בציוד תחת מתח. לשם כך, קודם כל, חלקים של מכשירים ומכשירים תחת מתח מבודדים זה מזה ומגוף הציוד.

49. כיצד מובטחת אמינות הציוד הרפואי

בעת ביצוע הליכים באמצעות אלקטרודות המופעלות על המטופל, קשה לצפות אפשרויות רבות ליצירת מצב מסוכן חשמלי, ולכן יש לעקוב בבירור אחר ההוראות להליך זה מבלי לבצע חריגות ממנו.

אמינות ציוד רפואי. ציוד רפואי חייב לתפקד כרגיל. היכולת של מוצר לא להיכשל בפעולה בתנאי הפעלה מוגדרים ולשמור על ביצועיו לפרק זמן נתון מאופיינת במונח כללי - "אמינות". עבור ציוד רפואי, בעיית האמינות רלוונטית במיוחד, שכן כשל במכשירים ובמכשירים עלול להוביל לא רק להפסדים כלכליים, אלא גם למוות של חולים. היכולת של הציוד לפעול ללא תקלות תלויה בסיבות רבות, אשר כמעט בלתי אפשרי לקחת בחשבון את השפעתן, ולכן ההערכה הכמותית של מהימנות היא בעלת אופי הסתברותי. אז, למשל, פרמטר חשוב הוא ההסתברות לפעולה ללא תקלות. היא נאמדת בניסוי לפי היחס בין מספר המוצרים הפועלים (לא מקולקלים) למשך זמן מסוים לבין המספר הכולל של המוצרים שנבדקו. מאפיין זה מעריך את יכולתו של המוצר לשמור על תפעול במרווח זמן נתון. אינדיקטור כמותי נוסף לאמינות הוא שיעור הכשלים. בהתאם להשלכות האפשריות של כשל במהלך הפעולה, מכשירים רפואיים מחולקים לארבעה מחלקות.

א - מוצרים שכשל בהם מהווה סכנה מיידית לחייו של המטופל או הצוות. מוצרים ממעמד זה כוללים מכשירים לניטור התפקודים החיוניים של המטופל, הנשמה מלאכותית ומנגנון מחזור הדם.

ב' - מוצרים שכשל בהם גורם לעיוות מידע על מצב הגוף או הסביבה, שאינו מביא לסכנה מיידית לחיי המטופל או לצוות, או מחייב שימוש מיידי במכשיר דומה ב. לפעול למצב המתנה. מוצרים אלו כוללים מערכות המנטרות את המטופל, מכשירים להמרצת פעילות הלב.

ב' - מוצרים, שכישלון בהם מפחית את יעילותם או מעכב את תהליך הטיפול והאבחון במצבים לא קריטיים, או מגדיל את העומס על הצוות הרפואי או התחזוקה, או מביא רק לנזק מהותי. שיעור זה כולל את רוב הציוד האבחוני והפיזיותרפי, הכלים וכו'.

G - מוצרים שאינם מכילים חלקים חסיני תקלה. ציוד אלקטרו-רפואי אינו שייך למעמד זה.

50. מערכת לקבלת מידע רפואי וביולוגי

כל מחקר ביו-רפואי קשור לרכישה ורישום של מידע חסר. על מנת לקבל ולתעד מידע על המצב והפרמטרים של מערכת ביו-רפואית, יש צורך בסט שלם של מכשירים. האלמנט העיקרי של סט זה - האלמנט הרגיש של מכשיר המדידה, הנקרא מכשיר האיסוף - בהחלט יוצר קשר עם המערכת עצמה או מקיים אינטראקציה עם המערכת עצמה.

במכשירי אלקטרוניקה רפואיים, אלמנט החישה מוציא ישירות אות חשמלי, או משנה אות כזה בהשפעת מערכת ביולוגית. מכשיר האיסוף ממיר מידע של תוכן ביו-רפואי ופיזיולוגי לאות של מכשיר אלקטרוני. ישנם שני סוגים של מכשירי איסוף המשמשים באלקטרוניקה רפואית: אלקטרודות וחיישנים.

אלקטרודות הן מוליכים בעלי צורה מיוחדת המחברים את מעגל המדידה למערכת הביולוגית. בעת אבחון, אלקטרודות משמשות לא רק לקליטת אות חשמלי, אלא גם כדי להביא אפקט אלקטרומגנטי חיצוני (לדוגמה, בריוגרפיה). ברפואה, אלקטרודות משמשות גם לספק השפעות אלקטרומגנטיות לצורך טיפול וגירוי חשמלי.

מאפיינים רפואיים וביולוגיים רבים אינם ניתנים ל"רישום" באמצעות אלקטרודות, שכן הם אינם משתקפים באמצעות אות ביו-חשמלי: לחץ דם, טמפרטורה, קולות לב ועוד רבים אחרים. במקרים מסוימים, מידע ביו-רפואי משויך לאות חשמלי; במקרים אלו משתמשים בחיישנים (מתמרי מדידה). חיישן הוא מכשיר הממיר ערך מדוד או מבוקר לאות נוח לשידור, המרה נוספת או רישום. חיישנים מחולקים לגנרטור ולפרמטרי.

גנרטור - אלו חיישנים אשר בהשפעת האות הנמדד יוצרים ישירות מתח או זרם. סוגי חיישנים אלה כוללים:

1) פיזואלקטרי;

2) תרמו-אלקטרי;

3) אינדוקציה;

4) פוטו-וולטאיים.

חיישנים פרמטריים הם חיישנים שבהם פרמטר מסוים משתנה בהשפעת האות הנמדד.

חיישנים אלה כוללים:

1) קיבולי;

2) ריאוסטטי;

3) אינדוקטיבי.

בהתאם לאנרגיה שהיא נושאת המידע, ישנם חיישנים מכניים, אקוסטיים (סאונד), טמפרטורה, חשמליים, אופטיים ואחרים.

פוטנציאלים ביו-אלקטריים הם אינדיקטור אבחוני חיוני למחלות רבות. לכן, חשוב מאוד לרשום נכון את הפוטנציאלים הללו ולחלץ את המידע הרפואי הדרוש.

51. מגבר-מתנדים

מגברים של אותות חשמליים, או מגברים אלקטרוניים, הם מכשירים הממירים את האנרגיה של מקורות מתח DC לאנרגיה של תנודות אלקטרומגנטיות בצורות שונות.

על פי עקרון הפעולה, נבדלים בין גנרטורים עם עירור עצמי לבין גנרטורים עם עירור חיצוני, שהם בעצם מגברי הספק בתדר גבוה.

גנרטורים מחולקים לפי תדירות והספק של תנודות. ברפואה, גנרטורים אלקטרוניים מוצאים שלושה יישומים עיקריים: בציוד אלקטרוני פיזיותרפי; בממריצים אלקטרוניים; במכשירי אבחון נפרדים, למשל, בריאוגרף.

כל הגנרטורים מחולקים לתדר נמוך ולתדר גבוה. מכשירים רפואיים - מחוללי תנודות אלקטרומגנטיות הרמוניות ופעימות בתדר נמוך משלבים שתי קבוצות גדולות של מכשירים שקשה להבחין בבירור: ממריצים אלקטרוניים (אלקטרוסטימולטורים) ומכשירי פיזיותרפיה. בתדרים נמוכים, המשמעותי ביותר היא ההשפעה הספציפית, ולא התרמית, של הזרם. לטיפול נוכחי יש אופי של גירוי השפעה כלשהי, לכן, יש סוג של בלבול בין המושגים של "מכשיר טיפול" ו"אלקטרוסטימולטור".

אלקטרוסטימולטורים מחולקים לנייחים, לבישים ומושתלים (מושתלים).

קוצב לביש ולעתים קרובות ניתן להשתלה הוא קוצב EKSR-01 המושתל בתדר רדיו. המקלט קולט אותות רדיו ממשדר חיצוני. אותות אלו נתפסים בתוך גופו של המטופל על ידי החלק המושתל ונשלחים אל הלב בצורה של דחפים דרך אלקטרודות. המכשירים הטכניים לגירוי חשמלי כוללים גם אלקטרודות לאספקת אות חשמלי למערכת ביולוגית. במקרים רבים, גירוי חשמלי מתבצע על ידי אלקטרודות לוחות, המופעלות על גוף האדם כמו אלקטרודות לאלקטרוקרדיוגרפיה.

קבוצה גדולה של מכשירים רפואיים – מחוללי תנודות וגלים אלקטרומגנטיות – פועלת בטווח התדרים האולטראסוניים, הגבוהים, האולטרה-גבוהים ונקראת המונח הכללי "ציוד אלקטרוני בתדר גבוה".

עם טיפול UHF, החלק בגוף המיועד לחימום מונח בין אלקטרודות מתכת בצורת דיסק המכוסות בשכבת מבודדת. כאשר הוא נחשף לגלים אלקטרומגנטיים, פולט הגלים הללו מקרב לגוף.

מכשירי פיזיותרפיה אחרים כוללים:

1) מכשיר "Iskra-1" - מחולל בתדר גבוה הפועל במצב דופק ומשמש ל-darsonvalization מקומי;

2) מכשיר IKV-4 עבור אינדוקטתרמיה, הפועל בתדר של 13,56 מגה-הרץ;

3) מכשיר נייד לטיפול ב-UHF - UHF-66;

4) מכשיר לטיפול במיקרוגל "Luch-58".

מכשירי אלקטרוכירורגיה (ניתוחים בתדר גבוה) מכונים גם ציוד רפואי אלקטרוני בתדר גבוה.

52. אופטיקה

אופטיקה היא ענף בפיזיקה העוסק בחוקי קרינה, בליעה והתפשטות האור.

חוק התפשטות ישר של האור.

אור במדיום הומוגני שקוף מתפשט בקו ישר.

אלומת אור היא אלומת אור דקה לאין שיעור המתפשטת בקו ישר, זהו קו המציין את כיוון ההתפשטות של אנרגיית האור.

מראה שטוחה. אם הקרניים המקבילות הנכנסות נשארות מקבילות לאחר השתקפות ממשטח שטוח, אז השתקפות כזו נקראת השתקפות ספקולרית, והמשטח המחזיר הוא מראה שטוחה.

חוקי שבירה של אור. התקרית והקרניים השבורות והנורמלי לממשק בין אמצעי התקשורת בנקודת ההתרחשות נמצאים באותו מישור.

sinα /sinβ = n,

כאשר α היא הזווית בין האלומה הפוגעת לנורמלי; β היא הזווית בין האלומה השבורה לנורמלי. מדדי שבירה מוחלטים ויחסיים.

מקדם השבירה היחסי של האור n = n₁/ נ₂,

איפה נ₁ ו-n₂ - מדדי שבירה מוחלטים של שני אמצעים, השווים ליחס בין מהירות האור בוואקום למהירות האור בתווך:

n=c/v₁, n₂= c/v₂

מהלך הקרניים בפריזמה. חוק שבירת האור מאפשר לחשב את מהלך הקרניים במכשירים אופטיים שונים, בפרט בפריזמה משולשת.

סטיית קרן כוללת

ד = א₁ + B₂ ×w,

w=b₁ + א₂.

אם w קטן, אז:

d = (n-1) h w,

כאשר n הוא מקדם השבירה של חומר הפריזמה.

תופעות של השתקפות פנימית מוחלטת. אם אלומה עוברת ממדיום צפוף יותר מבחינה אופטית (עם מקדם שבירה גבוה יותר) למדיום שהוא פחות צפוף מבחינה אופטית, אז:

בערך מסוים של זווית הפגיעה a0, הקרן השבורה מחליקה לאורך הממשק בין המדיום

и

β = n/2, ואז sinα₀ =n₁/ נ₂

53. אופטיקה של גלים

תכונות גל של אור. האור הוא גלים אלקטרומגנטיים בטווח התדרים 13 x 1014-8 x h 1014 הרץ הנתפסים על ידי העין האנושית, כלומר אורך הגל הוא 380 x 770 ננומטר. לאור יש את כל התכונות של גלים אלקטרומגנטיים: השתקפות, שבירה, הפרעות, עקיפה, קיטוב.

הטבע האלקטרומגנטי של האור. עד אמצע המאה ה-XNUMX, שאלת טיבו של האור נותרה כמעט בלתי פתורה. את התשובה לכך מצא ג'יי מקסוול, אשר ביסס את החוקים הכלליים של השדה האלקטרומגנטי. מהתיאוריה של ג'יי מקסוול, המסקנה הייתה שאור הוא גלים אלקטרומגנטיים בטווח מסוים. מהירות האור במדיום הומוגני. מהירות האור נקבעת על ידי התכונות החשמליות והמגנטיות של המדיום. זה מאושר על ידי צירוף המקרים של מהירות האור בוואקום עם הקבוע האלקטרודינמי:

(ε₀ - קבוע חשמלי, מ₀ הוא הקבוע המגנטי). מהירות האור בתווך הומוגנית, כידוע, נקבעת על ידי מקדם השבירה של המדיום n. מהירות האור בחומר:

υ=c/n

כאשר c היא מהירות האור בוואקום.

מהתיאוריה של מקסוול עולה:

כלומר, מקדם השבירה, וכתוצאה מכך, המהירות בתווך נקבעים על ידי החדירות הדיאלקטרית והמגנטית של המדיום:

הפרעה היא הוספת גלים משני מקורות או יותר, כאשר כתוצאה מההוספה, מופר עקרון הסופרפוזיציה של עוצמות.

צפיפות האנרגיה בגל אלקטרומגנטי היא פרופורציונלית לריבוע של משרעת הגל וקובעת את עוצמת גל האור, שהעין האנושית מעריכה כהארה. עקיפה של אור - תופעת סטיית האור מכיוון ישר במעבר בקצה מכשול.

עקיפה של גלים היא קבוצה של תופעות הנצפות במהלך מעבר גלים במדיה לא הומוגנית, המובילה לסטייה של גלים מההתפשטות הישנית המקורית.

עקרון הויגנס-פרנל. כל נקודה על פני השטח שהגל הגיע אליה ברגע נתון משמשת מקור נקודתי של גלים כדוריים משניים, שהם קוהרנטיים: פני הגל בכל זמן אינם רק מעטפת של גלים משניים, אלא תוצאה של הפרעות שלהם.

שיטת אזור פרנל. עבור מקור נקודתי בתווך הומוגני ואיזוטרופי, למשטחי הגלים יש צורה כדורית. פרנל הציע לחלק את פני הגל למקטעים נפרדים, הנקראים אזורי פרנל, כך שהתנודות המגיעות משני אזורים סמוכים לנקודת התצפית מבטלות זו את זו כאשר מוסיפים אותן.

54. קיטוב אור

האור הוא גלים אלקטרומגנטיים רוחביים. קיטוב של אור - סדר בכיוון של וקטורי החוזק של השדות החשמליים והמגנטיים של גל אור במישור המאונך לקרן האור. האור הטבעי (אור שמש, מנורות ליבון) אינו מקוטב, כלומר כל כיווני התנודה של הווקטורים החשמליים והמגנטיים הניצבים לקרני האור שווים. ישנם מכשירים הנקראים מקטבים, בעלי יכולת להעביר בעצמם קרני אור בכיוון אחד של תנודה של הווקטור החשמלי E, כך שביציאת המקטב, האור הופך למקוטב מישורי (לינאארי). עבור זווית שרירותית a בין כיווני המנתח והמקטב, משרעת תנודות האור היוצאות מהנתח שווה ל:

Ea = En cos a,

כאשר En היא משרעת התנודות במוצא המקטב.

בגל אלקטרומגנטי, צפיפות האנרגיה (העוצמה) פרופורציונלית לריבוע של משרעת התנודה E, כלומר I_n -E²_n ואני_a -E²_a.

על סמך זה, אנו מקבלים:

I_a = אני_n cos2 א.

יחס זה נקרא חוק מאלוס.

מידת קיטוב האור (מקסימום ומינימום) שווה לעוצמת האור המקוטב חלקית המועבר על ידי הנתח.

קיטוב מתרחש גם בממשק בין שני דיאלקטריים איזוטריים. אם האור הנכנס הוא טבעי, אזי הקרניים השבורות והמוחזרות מקוטבות חלקית, וכיוון התנודה השולט של הווקטור החשמלי של הגל השבור נמצא במישור ההתרחשות, והמוחזר מאונך אליו. מידת הקיטוב תלויה במקדם השבירה של המדיום השני ביחס לראשון:

n₂₁ =n₂/n₁

ועל זווית נפילה a, יתרה מכך, בזווית תקיעה ab, שעבורה tg a_Б =n₂₁ (חוק ברוסטר), הקרן המוחזרת מקוטבת כמעט לחלוטין, ומידת הקיטוב של הקרן השבורה היא מקסימלית.

שבירה דו-פעמית היא יכולתם של חומרים מסוימים, בפרט גבישים, לפצל אלומת אור נכנסת לשתי אלומות - רגילות (O) ויוצאות דופן (E), המתפשטות בכיוונים שונים במהירויות פאזה שונות ומקוטבות במישורים ניצבים זה לזה.

כאשר האור עובר דרך חומרים מסוימים, הנקראים פעילים אופטית, מישור הקיטוב של האור מסתובב סביב כיוון האלומה. זווית הסיבוב f של מישור הקיטוב פרופורציונלית לנתיב שעברתי באור בחומר פעיל אופטית:

כאשר a הוא קבוע של סיבוב, בהתאם למאפיינים

f = ai,

חומרים ואורכי גל של אור

55. מערכת אופטית של העין וחלק מתכונותיה

העין האנושית היא מעין מכשיר אופטי שתופס מקום מיוחד באופטיקה. עבור רופאים, העין היא לא רק איבר המסוגל להפרעות ומחלות תפקודיות, אלא גם מקור מידע על כמה מחלות שאינן עיניות. הבה נתעכב בקצרה על מבנה העין האנושית.

העין עצמה היא גלגל העין, שיש לו צורה כדורית לא ממש קבועה. קירות העין מורכבים משלוש קונכיות המסודרות בקונצנטריות: חיצונית, אמצעית ופנימית. מעטפת החלבון החיצונית - הסקלרה - בקדמת העין הופכת לקרנית קמורה שקופה - הקרנית. מבחינת תכונות אופטיות, הקרנית היא החלק השבירה ביותר של העין. זה כמו חלון שדרכו עוברות קרני אור לתוך העין. הכיסוי החיצוני של הקרנית עובר לתוך הלחמית המחוברת לעפעפיים.

הכורואיד צמוד לסקלרה, המשטח הפנימי שלה מרופד בשכבה של תאי פיגמנט כהים המונעים פיזור פנימי מפוזר של אור בעין. מול העין עובר הכורואיד לתוך הקשתית, בה יש חור עגול - האישון. ישירות לאישון בחלק הפנימי של העין צמוד לעדשה - גוף שקוף ואלסטי, בדומה לעדשה דו קמורה. קוטר העדשה הוא 8-10 מ"מ, רדיוס העקמומיות של המשטח הקדמי הוא בממוצע 10 מ"מ, המשטח האחורי הוא 6 מ"מ. מקדם השבירה של חומר העדשה מעט גבוה יותר - 11,4. מבנה העדשה דומה למבנה השכבתי של בצל, ומקדם השבירה של השכבות אינו זהה. בין הקרנית לעדשה נמצא החדר הקדמי של העין, הוא מלא בלחות - נוזל הדומה בתכונות האופטיות למים. כל החלק הפנימי של העין מהעדשה ועד לקיר האחורי תפוס על ידי מסה ג'לטינית שקופה הנקראת גוף הזגוגית. מקדם השבירה של גוף הזגוגית זהה לזה של הומור מימי.

מרכיבי העין שנדונו לעיל מתייחסים בעיקר למנגנון מוליך האור שלה.

עצב הראייה נכנס לגלגל העין דרך הקיר האחורי; מסתעפת, היא עוברת לשכבה הפנימית ביותר של העין - הרשתית, או הרשתית, שהיא המנגנון הקולט (קולטן) האור של העין. הרשתית מורכבת מכמה שכבות ואינה זהה בעוביה וברגישותה לאור, היא מכילה תאי ראייה רגישים לאור, שצורתם ההיקפית שונה. במקום הכניסה של עצב הראייה נמצא נקודה עיוורת שאינה רגישה לאור.

העין יכולה להיות מיוצגת כמערכת אופטית ממורכזת שנוצרת על ידי הקרנית, הנוזל של החדר הקדמי והעדשה (ארבעה משטחי שבירה) ותחומה מלפנים על ידי תווך האוויר, מאחור על ידי גוף הזגוגית. הציר האופטי הראשי עובר דרך המרכזים הגיאומטריים של הקרנית, האישון והעדשה.

בנוסף, מובחן גם ציר הראייה של העין, הקובע את כיוון הרגישות הגדולה ביותר לאור ועובר דרך מרכזי העדשה והמקולה.

56. קרינה תרמית של גופים

מכל מגוון הקרינה האלקטרומגנטית, הנראית או הבלתי נראית לעין האנושית, ניתן להבחין באחת, הטבועה בכל הגופים. זוהי קרינה של גופים מחוממים, או קרינה תרמית. במהלך קרינה תרמית, אנרגיה מועברת מגוף אחד למשנהו עקב פליטה ובליטה של ​​גלים אלקטרומגנטיים. קרינה תרמית של גופים מחוממים מתרחשת בכל טמפרטורה, ולכן היא נפלטת על ידי כל הגופים.

קרינת שיווי משקל (שחור) היא קרינה שנמצאת בשיווי משקל תרמודינמי עם גופים בעלי טמפרטורה מסוימת. גוף שחור הוא גוף הסופג לחלוטין כל קרינה אלקטרומגנטית הנכנסת על פני השטח שלו, ללא קשר לטמפרטורת הגוף.

עבור גוף שחור לחלוטין, כושר הספיגה (היחס בין האנרגיה הנקלטת לאנרגיית הקרינה הפוגעת) שווה לאחד.

על פי המאפיינים שלה, קרינה כזו מצייתת לחוק הקרינה של פלאנק, הקובע את הפליטה ובהירות האנרגיה של גוף שחור. הוא העלה השערה, שממנה נבע שהגוף השחור מקרין וסופג אנרגיה לא ברציפות, אלא בחלקים מסוימים, קוואנטה.

חוק קירכגורד קובע קשר כמותי בין קרינה לבליעה - באותה צפיפות בהירות אנרגטית למקדם בליעת האור המונוכרומטי עבור כל גופים, כולל שחורים. חוק קירכגורד קובע כי היחס בין פליטת r של גוף לכושר הספיגה שלו של גוף שחור f(w, T) באותם ערכים של טמפרטורה ותדירות:

כאשר w הוא תדר הגל.

חוק סטפן-בולצמן: בהירות אינטגרלית האנרגיה R (T) של גוף שחור היא פרופורציונלית לחזקת הרביעית של הטמפרטורה המוחלטת:

R(T) = QT₄.

הערך המספרי של הקבוע Q, הנקרא קבוע סטפן-בולצמן, הוא:

חוק העקירה של Wip - האורך lm, המהווה את אנרגיית הקרינה המרבית של גוף שחור לחלוטין, עומד ביחס הפוך לטמפרטורה המוחלטת T.

הערך של הקבוע של וויפ הוא 2,898 × ​​10^-3 μK.

μK הוא הקבוע של Wip. חוק זה תקף גם לגופים אפורים.

הביטוי של חוק ויפא ידוע מתצפיות רגילות. בטמפרטורת החדר, הקרינה התרמית של גופים נמצאת בעיקר באזור האינפרא אדום ואינה נתפסת בעין האנושית. אם הטמפרטורה עולה, אז הגופים מתחילים לזהור באור אדום כהה, ובטמפרטורה גבוהה מאוד - לבן עם גוון כחלחל, תחושת חימום הגוף גוברת.

מחבר: Podkolzina V.A.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף הערות הרצאה, דפי רמאות:

▪ חוק מס. הערות הרצאה

▪ המשפט הרומי. עריסה

▪ משפט אזרחי. חלק מיוחד. עריסה

ראה מאמרים אחרים סעיף הערות הרצאה, דפי רמאות.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון סוללות לרכב 42V 22.09.2000 כדי להבטיח יעילות גבוהה של המכונית בעתיד, המהנדסים של חברת Varta הגרמנית מפתחים סוללות חדשות המיועדות לרשת המשולבת במתח של 42 V. צורך זה התעורר עקב המספר ההולך וגדל של מכשירים ויחידות המופעלות על ידי רשת החשמל המשולבת. סוללות העופרת החומצה הנפוצות בקושי יכולות להתמודד עם עומס כזה, והמתח הסטנדרטי של הרשת המשולבת (12 וולט) לפעמים אינו מספיק. ההתמקדות העיקרית היא במערכות ליתיום-יון וניקל-מתכת הידריד עם עמידות מוגברת, קיבולת גבוהה ויכולת טעינה במצב מאולץ.

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר יישום של מיקרו-מעגלים. בחירת מאמרים

▪ מאמר במלוא הכנות. ביטוי עממי

▪ מאמר מדוע המספר 40 ברוסית עומד לבדו בין הספרות? תשובה מפורטת

▪ מאמר מוכר. תיאור משרה

▪ מאמר בדיקה לבדיקת קבלי תחמוצת. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר כבלים אופטיים בחוט הארקה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר

www.diagram.com.ua
2000-2024