Порядок выполнения работы. 1. Собрать экспериментальную установку в соответствии со схемами рис

1. Собрать экспериментальную установку в соответствии со схемами рис. 5 и рис. 7.

2. Нанести электрогель/электродную пасту (EC2, Grass Technologies) на поверхность электродов (6 и 7) биполярной электродной сборки, находящейся в чашке Петри (8, рис. 5).

3. Поместить между электродами 6 и 7 биологическую ткань (5) - кусочек сырого мяса (как образец мышечной ткани), пассивные электрические свойства которой исследуются.

4. Включить генератор сигналов (1), осциллограф (2) и фазометр (3); настроить генератор на необходимую частоту f синусоидальных колебаний зондирующего тока (I).

5. Произвести измерение входного (U_вх) и выходного (U_вых) напряжений на делителе, составленном из сопротивления (4) номиналом 1,1. кОм и импеданса системы «биоткань-электродная сборка», с помощью осциллографа, а также измерить разность фаз (Dj) между входным и выходным напряжениями.

6. Повторить измерения пункта 4 для всех частот в диапазоне от 50 Гц до 1 МГц с шагом: 1) Df=10 Гц при частотах от 50 до 200 Гц; 2) Df=100 Гц при частотах от 200 Гц до 1 кГц; 3) Df=10 кГц при частотах от 1 кГц до 100 кГц; 4) Df=100 кГц при частотах от 100 к Гц до 1 МГц.

7. Записать данные всех измерений в таблицу.

По измеренным значениям U _вх, U _вых и Dj на каждой частоте f рассчитываются импеданс исследуемого образца Z _БО (для обоих образцов, яблока и мяса). Для мышечной ткани рассчитываются составляющие импеданса R и X_c для обеих схем замещения биоткани – последовательной и параллельной (рис. 2). По значениям R и X_c на разных частотах оцениваются величины поляризационной ёмкости (С), удельного сопротивления мышечной ткани (ρ), относительной диэлектрической проницаемости (ε) и тангенса угла диэлектрических потерь.

9. Для расчёта необходимых параметров можно использовать векторные диаграммы напряжений (для последовательной схемы замещения) или токов (для параллельной схемы замещения) с учётом схемы измерений (рис. 7).

Таблица

Результаты измерений и расчётов при различных частотах зондирующего тока

10. Записать расчётные данные в таблицу.

11. Построить графики зависимости от частоты зондирующего тока следующих

параметров исследуемой мышечной ткани: Z _БО(f), R (f), X _С(f), C (f), ρ(f) и ε(f).

12. Выполнить аналогичные измерения для образца ткани растительного происхождения (однородного кусочка яблока без кожуры и сердцевины) в соответствии с пп.3 – 7.

13. Рассчитать значения Z _БО для яблока на различных частотах, записать полученные значения в таблицу и построить график Z _БО(f).

14. Проанализировать полученные результаты и сформулировать выводы по лабораторной работе. Выводы должны отражать следующее: 1) степень соответствия полученных значений и результатов с априорно известной информацией из литературных источников; 2) соответствие анализируемых схем замещения биологической ткани на низких и высоких частотах исследуемого диапазона частот; 3) иметь практическую направленность с точки зрения применения полученных результатов для биомедицинской инженерии.

15. Оформить отчёт по лабораторной работе. В отчёте должны содержаться: 1) необходимые для анализа и подтверждения полученных результатов теоретические сведения; 2) результаты измерений и вычислений в виде таблицы 3) все расчётные выкладки для параметров: Z _БО, R, X _С, C, ρ и ε; 4) графики Z _БО(f) для обоих образцов, яблока и мяса, и дополнительные графики для ткани животного происхождения: R (f), X _С(f), C (f), ρ(f) и ε(f), - для обеих схем замещения.

Магнитные характеристики биожидкостей

Электрические характерис­тики биотканей.

Магнитные характерис­тики биотканей.

85.Основные характеристики магнитного поля. Магнитные свойства веществ. Магнитные свойства биологических тканей.

Магнитное поле - вид материи, посредством которого взаимодействуют движущиеся электрические заряды (токи) с магнитами или другими движущимися электрическими зарядами (токами ).Основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция “В” - векторная величина, численное значение которой определяется по силе “F”, действующей в однородном поле на проводник длиной “”, обтекаемый током “I” и расположенный перпендикулярно вектору “В”: В =

Единица измерения в “СИ” - тесла. Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением, указываемым северным полюсом магнитной стрелки, помещенной в данную точку поля. Магнитное поле кроме того характеризуют ещё и напряженностью “Н” - векторной величиной, числовое значение которой связывают стоком, образующим поле, а направление принимают совпадающим с направлением вектора магнитной индукции. (“CИ”), если среда изотропна. Единицей напряженности магнитного поля в “СИ” является.- напряженность магнитного поля, которое создается током силой в 1А, протекающими по прямому проводнику, в точке, отстоящей от его оси на расстоянии.Направление напряженности следует определять по правилу буравчика (ввинчиваемого по направлению тока).Все вещества, помещенные в магнитное поле, приобретают магнитные свойства, то есть намагничиваются, и поэтому в некоторой мере изменяют внешнее (первоначальное) поле. Магнетиками называют все вещества при рассмотрении их магнитных свойств. При этом оказывается, что одни вещества ослабляют внешнее поле, а другие - усиливают его; первые называются диамагнитными, вторые - парамагнитными веществами, или, короче, диамагнетиками и парамагнетиками. Ферромагнетиками называют вещества, вызывающие очень большое усилие внешнего поля (кристаллическое железо, никель, кобальт, гадолиний и диспрозий, а также некоторые сплавы и окислы этих металлов и некоторые сплавы марганца и хрома).Подавляющее большинство веществ относится к диамагнетикам. Диамагнетиками являются такие элементы как фосфор, сера, сурьма, углерод, многие металлы (висмут, ртуть, золото, серебро, медь и др.), большинство химических соединений (вода, почти все органические соединения). К парамагнетикам относятся некоторые газы (кислород, азот) и металлы (алюминий, вольфрам, платина, щелочные и щелочноземельные металлы).Ткани организма в значительной степени диамагнитны, подобно воде. Однако в организме имеются и парамагнитные вещества, молекулы и ионы. Ферромагнитных частиц в организме нет.Первичными физическим или физико-химическими процессами при действии магнитного поля на биологические системы могут быть: ориентация молекул, изменение концентрации молекул или ионов в неоднородном магнитном поле, В настоящее время физическая природа воздействия магнитного поля на биологические объекты ещё не установлена.

Магнитотерапия - метод физиотерапии, в основе которого лежит действие на организм низкочастотного переменного или постоянного магнитного поля.Магнитные поля по направлению силовых линий могут быть постоянными и переменными и генерироваться в непрерывном или прерывистом (импульсном) режимах с различной частотой, формой и длительностью импульсов

4 Магнитные свойства биотканей

4.1. ПАССИВНЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА БИОТКАНЕЙ

Магнитные свойства определяют поведение тканей в магнитном поле.

Пассивные магнитные свойства обусловлены химическими и физическими

свойствами веществ, входящих в состав тканей. Если внести какое-либо

вещество в магнитное поле индукцией В0, то внутри этого вещества маг-

Модель биологической ткани для низкочастотного ЭМП

Модель биологической ткани для высокочастотного ЭМП.

Эффекты поляризации в тканях на атомно-молекулярном уровне.

Эффекты поляризации в тканях на клеточном уровне.