Импульсное магнитное поле: импульсная магнитотерапия
Под действием переменного электрического поля происходит структурная и ориентационная поляризация молекул. При этом возникает колебательное движение молекул, сопровождающиеся выделением теплоты (диэлектрические потери). При УВЧ терапии диэлектрические ткани организма нагреваются интенсивнее проводящих (на частоте около 40МГц). Во многих случаях важным является действие на физиологическое состояние клетки, которое может изменяться под влиянием колебаний полярных молекул или отдельных частей органических молекул.
3. Электрический импульс. Параметры импульса. Импульсный ток. Параметры импульсного тока. Использование импульсных токов в медицине.
Электрический импульс — кратковременный всплеск электрического напряжения или силы тока в определённом, конечном временном промежутке.
Различают:
Видеоимпульсы – электрические импульсы постоянного тока или напряжения. В физиологии импульсные токи обозначаются именно видеоимпульсами.
Радиоимпульсы — модулированные электромагнитные колебания.
Импульсный ток – повторяющиеся импульсы.
Параметры:
Umax – максимальное значение напряжения (тока) импульса.
tф (тау) – длительность фронта импульса. Временной интервал, в течении которого амплитуда импульса Umax увеличивается от 0.1 Umax до 0.9 Umax.
tср – длительность среза (заднего фронта) импульса. Временной интервал, в течении которого амплитуда импульса уменьшается.
tи – длительность импульса.
Т – период импульсного тока. Интервал времени между началами или окончаниями 2-х импульсов.
Q = T/tu — Скважность, измеряется в относительных единицах, показывает во сколько раз период импульса больше его длительности.
K = tu/T — коэффициент заполнения импульсной последовательности - величина, обратная скважности, она всегда меньше единицы.
v = 1/T – частота повторения импульсов.
Электросонтерапия – метод лечебного воздействия на структуры головного мозга. Используются прямоугольные импульсы. Частота – 6-160имп/с, Длительность – 0.2-0.5мс, Сила импульсного тока – 1-8мА.
Транскраниальная электроанальгезия – метод лечебного воздействия на кожные покровы головы импульсными токами, вызывающими обезболивание или снижение интенсивности болевых ощущений.
Электростимуляция – метод лечебного применения импульсных токов для восстановления деятельности органов и тканей, утративших нормальную функцию.
Электропунктура – лечебное воздействие импульсных и переменных токов на биологически активные точки. (морфо-функционально обособленные участки тканей, имеющие повышенную электропроводность, расположенные в подкожной жировой клетчатке)
4. Электрические преобразователи (датчики). Генераторные и параметрические датчики. Характеристики датчиков: функция преобразования, чувствительность, порог чувствительности, предел преобразования. Примеры датчиков: реостатный, емкостный, индуктивный, индукционный, пъезоэлектрический, тензодатчик.
Датчик – устройство, преобразующее измеряемую или контролируему величину в сигнал, удобный для передачи и регистрации. Преобразуемая величина X – входная, измеряемый сигнал α – выходная величина.
Генераторный датчик – такой, который под воздейтсвием входного сигнала генерируют напряжение или ток (индукционные, пъезоэлектрические, фотоэлектрические и др.). Требует подключения к какому-либо внешнему источнику энергии.
Параметрический датчик – такой, в котором под воздейтсвием входного сигнала изменяется какой либо параметр (тензометрические, емкостные, индуктивные, реостатные и др.). Не требует подключения к внешнему источнику энергии.
Функция преобразования датчика - это зависимость выходной величины данного измерительного преобразователя от входной, задаваемая либо аналитическим выражением, либо графиком, либо таблицей.
Чувствительность датчика S = dX/dα – отношение изменения выходной величины к соответствующему изменению входной величины.
Предел преобразования датчика – максимальное значение входной величины, которое может быть воспринято датчиком без искажений и повреждений датчика.
Порог чувствительности датчика – минимальное изменение входной величины, которое можно обнаружить датчиком.
Реостатные датчики представляют собой резистор с изменяющимся активным сопротивлением. Входной величиной датчика является перемещение контакта, а выходной – изменение его сопротивления. Подвижный контакт механически связан с объектом, перемещение (угловое или линейное) которого необходимо преобразовать.
Емкостные датчики - принцип действия основан на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними.
Индуктивные датчики служат для бесконтактного получения информации о перемещениях рабочих органов машин, механизмов, роботов и т.п. и преобразования этой информации в электрический сигнал. Принцип действия индуктивного датчика основан на изменении индуктивности обмотки на магнитопроводе в зависимости от положения отдельных элементов магнитопровода (якоря, сердечника и др.). В таких датчиках линейное или угловое перемещение X (входная величина) преобразуется в изменение индуктивности (L) датчика. Применяются для измерения угловых и линейных перемещений, деформаций, контроля размеров и т.д.
Индукционные датчики преобразуют измеряемую неэлектрическую величину в ЭДС индукции. Принцип действия датчиков основан на законе электромагнитной индукции. К этим датчикам относятся тахогенераторы постоянного и переменного тока, представляющие собой небольшие электромашинные генераторы, у которых выходное напряжение пропорционально угловой скорости вращения вала генератора. Тахогенераторы используются как датчики угловой скорости.
Пьезоэлектрические датчики Действие пьезоэлектрических датчиков основано на использовании пьезоэлектрического эффекта (пьезоэффекта), заключающегося в том, что при сжатии или растяжении некоторых кристаллов на их гранях появляется электрический заряд, величина которого пропорциональна действующей силе. Пьезоэффект обратим, т. е. приложенное электрическое напряжение вызывает деформацию пьезоэлектрического образца - сжатие или растяжение его соответственно знаку приложенного напряжения. Это явление, называемое обратным пьезоэффектом, используется для возбуждения и приема акустических колебаний звуковой и ультразвуковой частоты. Используются для измерения сил, давления, вибрации и т.д.
Тензорезисторы (тензометрические датчики) служат для измерения механических напряжений, небольших деформаций, вибрации. Действие тензорезисторов основано на тензоэффекте, заключающемся в изменении активного сопротивления проводниковых и полупроводниковых материалов под воздействием приложенных к ним усилий.
5. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики. Законы преломления света. Полное внутренне отражение света. Волоконная оптика и ее использование в медицине.
Геометрическая оптика – раздел, в котором изучают законы распространения света на основании представления о световом луче как линии, вдоль которой которой распространяется энергия световой волны. Геометрическая оптика является предельным случаем волновой оптики, когда длина световой волны стремится к нулю.
Когда световой луч падает на прозрачное вещество, то на границе раздела двух сред он делится на два луча: отраженный и преломленный. Каждая среда характеризуется абсолютным показателем преломления, который равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в этой среде – n = c/v
Законы преломления:
1) Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.
2) Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, равная отношению абсолютных показателей преломления второй и первой сред:
Sinα/sinr = n2/n1, где r – угол между преломленным лучом и перпендикуляром к границе раздела сред, восстановленным в точке падения луча.
Явление полного отражения – если угол падения превышает предельный для данных сред угол, то преломления на границе раздела не происходит, и падающий свет отражается полностью. Увеличение угла падения приводит к увеличению угла преломления до тех пор, пока пока угол преломления не станет равным 90°, дальнейшее увеличение угла падения луч не преломляется, а полностью отражается.
Предельным углом полного отражения является угол падения sinαпред, при котором угол преломления равен 90°. - sinαпред/sin90° = n2/n1
Волоконная оптика. Явление полного внутреннего отражения используется в гибких световодах. Если направить свет на конец тонкого стеклянного стержня (волокна), то углы, под которыми лучи падают на стенки стержня, превысят предельный угол. Следовательно, претерпевая полное внутреннее отражение, лучи будут распространяться в волокне даже в том случае, если оно изогнуто. При этом имеют место потери энергии, обусловленные поглощением света веществом внутри волокна.