Tıp fiziği. Hile sayfası: kısaca, en önemlisi

Ücretsiz teknik kütüphane

DERS ÖZETİ, KRİBS
Ücretsiz kütüphane / Rehber / Ders notları, kopya kağıtları

Tıp fiziği. Hile sayfası: kısaca, en önemlisi

Ders notları, kopya kağıtları

Rehber / Ders notları, kopya kağıtları

makale yorumları

içindekiler

Tıp fiziği. Kısa hikaye
Metrolojinin temel sorunları ve kavramları
Tıbbi metroloji ve özellikleri
Rastgele değer. dağıtım yasası
Maxwell dağılımı (gaz moleküllerinin hız dağılımı) ve Boltzmann
Matematiksel istatistikler ve korelasyon bağımlılığı
sibernetik sistemler
Tıbbi sibernetik kavramı
Mekaniğin temelleri
Mekaniğin temel kavramları
İnsan kas-iskelet sistemindeki eklemler ve kaldıraçlar. ergometri
mekanik titreşimler
mekanik su
Doppler etkisi
akustik
Klinikte sağlam araştırma yöntemlerinin fiziksel temeli
işitme fiziği
Ultrason ve tıptaki uygulaması
Hidrodinamik
Katıların ve biyolojik dokuların mekanik özellikleri
Biyolojik dokuların mekanik özellikleri
Hemodinamiğin fiziksel sorunları
İş ve kalbin gücü. kalp-akciğer makinesi
Termodinamik
Termodinamiğin ikinci yasası. Entropi
durağan durum
Termometri ve kalorimetri
Tedavide kullanılan sıcak ve soğuk ortamların fiziksel özellikleri
Biyolojik zarlardaki fiziksel süreçler
Membranların fiziksel özellikleri ve parametreleri
Biyolojik zarlardan bir tür pasif molekül ve iyon transferi
elektrodinamik
Elektrik dipol ve çok kutuplu
Elektrokardiyografinin fiziksel temeli
Elektrik
Biyolojik dokuların ve sıvıların doğru akımda elektriksel iletkenliği. Gazlarda elektrik deşarjı
bir manyetik alan
Manyetik alan şiddeti ve diğer özellikleri
Mıknatısların özellikleri ve insan dokularının manyetik özellikleri
Elektromanyetik indüksiyon. Manyetik alan enerjisi
Vücut dokularının toplam direnci ((empedans) Reografinin fiziksel temeli
Maxwell'in teorisi kavramı. önyargı akımı
Tıpta benimsenen frekans aralıklarının sınıflandırılması
Akım ve elektromanyetik alanlara maruz kaldığında dokularda meydana gelen fiziksel süreçler
Alternatif (darbeli) akımlara maruz kalma
Alternatif bir manyetik alana maruz kalma
elektronik
Tıbbi elektronik
Tıbbi ekipmanın güvenilirliği nasıl sağlanır?
Biyomedikal bilgi edinme sistemi
Amplifikatör-osilatörler
optik
dalga optiği
ışık polarizasyonu
Gözün optik sistemi ve bazı özellikleri
Vücutların termal radyasyonu

1. Tıbbi fizik. Kısa hikaye

Tıbbi fizik, fiziksel cihazlar ve radyasyon, tıbbi ve teşhis cihazları ve teknolojilerinden oluşan bir sistem bilimidir.

Tıbbi fiziğin amacı, bu sistemleri hastalıkların önlenmesi ve teşhisi ile hastaların fizik, matematik ve teknolojinin yöntem ve araçlarını kullanarak tedavisi için incelemektir. Çoğu durumda hastalıkların doğası ve iyileşme mekanizmasının biyofiziksel bir açıklaması vardır.

Medikal fizikçiler, fiziksel ve tıbbi bilgiyi birleştirerek, hastanın sorumluluğunu doktorla paylaşarak, tedavi ve teşhis sürecine doğrudan dahil olurlar.

Tıp ve fiziğin gelişimi her zaman iç içe geçmiştir. Antik çağda bile tıp, ısı, soğuk, ses, ışık gibi fiziksel etkenleri, çeşitli mekanik etkileri (Hipokrat, İbn Sina vb.) tıbbi amaçlar için kullanmıştır.

İlk tıbbi fizikçi, insan vücudunun hareket mekaniği üzerine araştırmalar yapan Leonardo da Vinci'ydi (beş yüzyıl önce). Tıp ve fizik, elektriğin ve elektromanyetik dalgaların keşfedildiği, yani elektrik çağının ortaya çıktığı XNUMX. yüzyılın sonlarından XNUMX. yüzyılın başlarına kadar en verimli şekilde etkileşime girmeye başladı.

Farklı dönemlerde en önemli keşifleri yapan büyük bilim adamlarının birkaç ismini sayalım.

XNUMX. yüzyılın sonu - XNUMX. yüzyılın ortası x-ışınlarının keşfi, radyoaktivite, atomun yapısı teorileri, elektromanyetik radyasyon ile ilişkili. Bu keşifler, V.K. Roentgen, A. Becquerel,

M. Skladovskoy-Curie, D. Thomson, M. Planck, N. Bohr, A. Einstein, E. Rutherford. Tıbbi fizik, kendisini gerçekten bağımsız bir bilim ve meslek olarak ancak XNUMX. yüzyılın ikinci yarısında kurmaya başladı. Atom çağının gelişiyle birlikte. Tıpta, radyodiagnostik gama cihazları, elektronik ve proton hızlandırıcılar, radyodiagnostik gama kameraları, X-ray bilgisayarlı tomografiler ve diğerleri, hipertermi ve manyetoterapi, lazer, ultrason ve diğer tıbbi-fiziksel teknolojiler ve cihazlar yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Tıbbi fiziğin birçok bölümü ve adı vardır: tıbbi radyasyon fiziği, klinik fizik, onkolojik fizik, terapötik ve tanısal fizik.

Tıbbi muayene alanındaki en önemli olay, insan vücudunun neredeyse tüm organ ve sistemlerinin çalışmasını genişleten bilgisayarlı tomografilerin oluşturulması olarak kabul edilebilir. OCT, dünyanın her yerindeki kliniklere kuruldu ve çok sayıda fizikçi, mühendis ve doktor, onu neredeyse mümkün olanın sınırlarına getirmek için tekniği ve yöntemleri geliştirmek için çalıştı. Radyonüklid teşhisinin gelişimi, iyonlaştırıcı radyasyonu kaydetmek için radyofarmasötik yöntemler ile fiziksel yöntemlerin bir kombinasyonudur. Pozitron emisyon tomografi görüntüleme 1951'de icat edildi ve L. Renn'in çalışmasında yayınlandı.

2. Metrolojinin temel sorunları ve kavramları

Metroloji, ölçümlerin, bunların birliğini sağlamaya yönelik yöntem ve araçların, gerekli doğruluğu elde etme yöntemlerinin bilimidir. Ölçme, fiziksel bir büyüklüğün değerinin teknik araçlar kullanılarak deneysel olarak bulunması işlemidir. Ölçümler doğa yasalarını oluşturmamıza olanak tanır ve çevremizdeki dünyaya ilişkin bilginin bir unsurudur. Sonucun doğrudan miktarın ölçümünden elde edildiği doğrudan ölçümler (örneğin, tıbbi bir termometre ile vücut ısısının ölçülmesi, bir nesnenin uzunluğunun bir cetvelle ölçülmesi) ile dolaylı ölçümler arasında bir ayrım yapılır; bir miktarın istenen değeri, kendisi ile doğrudan ölçülen miktarlar arasındaki bilinen bir ilişkiden bulunur (örneğin, tartım sırasında vücut ağırlığının belirlenmesi, topun düşme hızına bağlı olarak sıvının viskozitesi tarafından belirlenen kaldırma kuvvetinin dikkate alınması) içinde). Ölçüm yapmak için kullanılan teknik araçlar farklı tiplerde olabilir. En iyi bilinenleri, ölçüm bilgilerinin doğrudan algılanabilecek bir biçimde sunulduğu cihazlardır (örneğin, sıcaklık bir termometrede bir cıva sütununun uzunluğuyla temsil edilir, akım gücü bir ampermetre iğnesinin okunmasıyla temsil edilir veya dijital bir değer).

Bir fiziksel nicelik birimi, karşılık gelen fiziksel niceliği ölçmek için temel olarak anlaşmayla kabul edilen fiziksel bir niceliktir.

Ses basıncı seviyesini, ses şiddeti seviyesini, elektrik sinyalinin amplifikasyonunu, frekans aralığının ifadesini ve diğerlerini ifade etmek için, göreceli değerin logaritmasını kullanmak daha uygundur (ondalık logaritma daha yaygındır ve daha fazladır). yaygın):

lg = bir₂/a₁

burada bir₁ ve bir₂ - benzer fiziksel miktarlar.

Logaritmik değerin birimi bel (B):

1B \uXNUMXd lg \uXNUMXd bir₂/a_i,

bir₂ = 10a,

a bir enerji miktarı ise (güç, yoğunluk, enerji vb.) veya

a bir güç miktarı ise (kuvvet, mekanik stres, basınç, elektrik alan kuvveti, vb.).

Oldukça yaygın bir alt çoklu birim desibeldir (dB):

1 dB = 0,1B.

1 dB, enerji miktarlarının oranına karşılık gelir a₂ = 1,26a:

3. Tıbbi metroloji ve özellikleri

Tıpta kullanılan teknik cihazlara genelleştirilmiş terim "tıbbi ekipman" denir. Tıbbi ekipmanın çoğu, tıbbi cihazlara ve tıbbi cihazlara ayrılan tıbbi cihazlara atıfta bulunur.

Tıbbi cihaz, teşhis veya tedavi amaçlı ölçümler (tıbbi termometre, tansiyon aleti, elektrokardiyograf, vb.) için tasarlanmış teknik bir cihaz olarak kabul edilir.

Tıbbi cihaz - terapötik, cerrahi veya bakterisit özelliklerin enerji etkisini yaratmanıza ve ayrıca tıbbi amaçlar için çeşitli maddelerin belirli bir bileşimini sağlamanıza izin veren teknik bir cihaz (UHF tedavisi, elektrocerrahi, yapay böbrek, kulak protezi, vb.) .

Tıbbi cihazlara yönelik metrolojik gereksinimler oldukça açıktır. Birçok tıbbi cihaz, vücut üzerinde dozlanmış bir enerji etkisi sağlayacak şekilde tasarlanmıştır, bu nedenle metroloji hizmetinin dikkatini hak ederler. Tıpta ölçümler oldukça spesifiktir, dolayısıyla metrolojinin ayrı bir alanı vardır: tıbbi metroloji.

Tıbbi metrolojiye ve kısmen de tıbbi cihazlara özgü bazı sorunlar göz önüne alındığında, şu anda tıbbi ölçümlerin çoğu durumda teknik olarak eğitim almamış tıbbi personel (doktor, hemşire) tarafından yapıldığı belirtilmelidir. Bu nedenle, değerleri nihai tıbbi ölçüm bilgisi olan (doğrudan ölçümler) fiziksel nicelik birimlerinde derecelendirilmiş tıbbi cihazlar oluşturulması tavsiye edilir.

Yararlı bir sonuç elde edene kadar olan ölçüm süresinin mümkün olduğunca az harcanması ve bilgilerin mümkün olduğu kadar eksiksiz olması arzu edilir. Bu gereksinimler bilgisayarlar tarafından karşılanır.

Bir tıbbi cihazın metrolojik standardizasyonunda tıbbi endikasyonların dikkate alınması önemlidir. Klinisyen, tanısal bir sonuca varılabilmesi için sonuçların hangi doğrulukta sunulmasının yeterli olduğunu belirlemelidir.

Birçok tıbbi cihaz, bir kayıt cihazı (örneğin bir elektrokardiyograf) hakkında bilgi sağlar, bu nedenle bu kayıt biçimindeki hatalar dikkate alınmalıdır.

Sorunlardan biri termolojiktir. Metroloji gereksinimlerine göre, ölçüm cihazının adı fiziksel bir miktar veya birim (ampermetre, voltmetre, frekans ölçer vb.) içermelidir. Tıbbi cihaz adları bu prensibe uygun değildir (elektrokardiyograf, fonokardiyograf, reograf, vb.). Bu nedenle, bir elektrokardiyograf, okumaları kaydeden bir milivoltmetre olarak adlandırılmalıdır.

Bir dizi tıbbi ölçümde, doğrudan ölçülen fiziksel miktar ile karşılık gelen biyomedikal parametreler arasındaki ilişki hakkında yetersiz bilgi olabilir. Bu nedenle, örneğin, kan basıncını ölçmenin klinik (kansız) yönteminde, manşet içindeki hava basıncının, brakiyal arterdeki kan basıncına yaklaşık olarak eşit olduğu varsayılır.

4. Rastgele değer. dağıtım yasası

Rastgele bir değişkenin tanımı. Birçok rastgele olay, rastgele değişkenler olarak nicelenebilir. Rastgele, rastgele koşulların bir kombinasyonuna bağlı olarak değerler alan bir miktardır. Kesikli ve sürekli rastgele değişkenler vardır.

Ayrık bir rastgele değişkenin dağılımı. Olası değerleri ve bunlara karşılık gelen olasılıkları belirtilirse, ayrı bir değer verildiği kabul edilir. Ayrık bir rastgele değişken x'i belirtin, değerleri x₁, X₂…, olasılıkla: P (x₁) =p₂, P(x2) = p₂ vb.

x ve P kümesine ayrık bir rastgele değişkenin dağılımı denir.

Kesikli bir rastgele değişkenin tüm olası değerleri tam bir sistemi temsil ettiğinden, olasılıkların toplamı bire eşittir:

Burada kesikli rastgele değişkenin n değerine sahip olduğu varsayılır. İfadeye normalizasyon koşulu denir.

Çoğu durumda, bir rasgele değişkenin dağılımı ile birlikte veya onun yerine, rasgele değişkenin sayısal özellikleri olarak adlandırılan sayısal parametrelerle bu nicelikler hakkında bilgi verilebilir. Bunlardan en yaygın olanı: 1) bir rastgele değişkenin matematiksel beklentisi (ortalama değeri), tüm olası değerlerinin çarpımlarının ve bu değerlerin olasılıklarının toplamıdır;

2) bir rastgele değişkenin varyansı, bir rastgele değişkenin matematiksel beklentisinden sapma karesinin matematiksel beklentisidir.

Sürekli bir rastgele değişken için matematiksel beklenti ve varyans şu şekilde yazılır:

burada f(x) olasılık yoğunluğu veya olasılık dağılım fonksiyonudur. dx aralığına rastgele bir değişken atama olasılığının bu değişkenin değerine nasıl bağlı olduğunu gösterir. Normal dağılım yasası. Olasılık ve matematiksel istatistik teorilerinde, çeşitli uygulamalarda normal dağılım yasası (Gauss yasası) önemli bir rol oynar. Bir rasgele değişken, olasılık yoğunluğu şu şekildeyse, bu yasaya göre dağıtılır:

burada a = M(x) - rastgele bir değişkenin matematiksel beklentisi;

σ - standart sapma; Sonuç olarak;

σ²rastgele değişkenin varyansıdır. Normal dağılım yasasının eğrisi, x \uXNUMXd a (saçılma merkezi) düz çizgisine göre simetrik olan çan şeklinde bir şekle sahiptir.

5. Maxwell dağılımı (gaz moleküllerinin hız dağılımı) ve Boltzmann

Maxwell dağılımı - denge durumunda, gaz parametreleri (basınç, hacim ve sıcaklık) değişmeden kalır, ancak mikro durumlar - moleküllerin göreceli konumu, hızları - sürekli değişir. Moleküllerin çok sayıda olması nedeniyle herhangi bir anda hızlarının değerlerini belirlemek pratik olarak imkansızdır, ancak moleküllerin hızının sürekli bir rastgele değişken olduğu düşünüldüğünde moleküllerin hıza göre dağılımını belirtmek mümkündür. . Moleküllerin hıza göre dağılımı çeşitli deneylerle doğrulanmıştır. Maxwell dağılımı, moleküllerin sadece hıza göre değil aynı zamanda kinetik enerjiye göre de dağılımı olarak düşünülebilir (çünkü bu kavramlar birbiriyle ilişkilidir).

Tek bir molekülü izole edelim. Hareketin rastgeleliği, örneğin molekülün Vx hızının izdüşümünün normal dağılım yasasını kabul etmesine izin verir. Bu durumda, J.K. Maxwell tarafından gösterildiği gibi, molekülün bir hız bileşenine Ux sahip olma olasılık yoğunluğu aşağıdaki gibi yazılır:

Hızın mutlak değerlerinin (Maxwell'in hız dağılımı) Maxwellian olasılık dağılım fonksiyonunu elde edebilirsiniz:

Boltzmann dağılımı. Moleküller bir tür dış kuvvet alanındaysa (örneğin, Dünya'nın yerçekimi alanında), o zaman potansiyel enerjilerinin dağılımını bulmak, yani belirli bir spesifik değere sahip parçacıkların konsantrasyonunu oluşturmak mümkündür. potansiyel enerji. Parçacıkların kuvvet alanlarındaki (yerçekimi, elektrik vb.) potansiyel enerjilere göre dağılımına Boltzmann dağılımı denir.

Yerçekimi alanına uygulandığında, bu dağılım, n molekül konsantrasyonunun yer seviyesinden h yüksekliğine veya potansiyel enerji mgh'ye bağımlılığı olarak yazılabilir:

Moleküllerin Dünya'nın yerçekimi alanındaki böyle bir dağılımı, moleküler kinetik kavramlar çerçevesinde, moleküllerin iki zıt faktörden etkilendiği gerçeğiyle niteliksel olarak açıklanabilir: etkisi altında tüm moleküllerin çekildiği yerçekimi alanı. Dünya ve moleküler-kaotik hareket, molekülleri tüm olası nesne üzerinde eşit olarak dağıtma eğiliminde.

6. Matematiksel istatistikler ve korelasyon bağımlılığı

Matematiksel istatistik, bilimsel ve pratik problemleri çözmek için istatistiksel verileri sistematik hale getirmeye ve kullanmaya yönelik matematiksel yöntemlerin bilimidir. Matematiksel istatistik olasılık teorisiyle yakından ilgilidir ve onun kavramlarına dayanmaktadır. Ancak matematiksel istatistikte asıl önemli olan rastgele değişkenlerin dağılımı değil, istatistiksel verilerin analizi ve bunların hangi dağılıma karşılık geldiğinin bulunmasıdır. Araştırma için nesnelerin bir kısmının seçildiği büyük bir istatistiksel popülasyona genel popülasyon denir ve ondan toplanan nesneler kümesine örnek popülasyon veya örnek denir. İstatistiksel bir dağılım, bir dizi değişken ve bunlara karşılık gelen frekanslardan (veya göreceli frekanslardan) oluşur.

Açıklık sağlamak için, istatistiksel dağılımlar bir çokgen ve bir histogram şeklinde grafiksel olarak gösterilmektedir.

Frekans poligonu, bölümleri noktaları koordinatlarla birleştiren kesik bir çizgidir (x₁; P₁), (X₂; P₂)…. veya göreceli frekanslardan oluşan bir çokgen için - koordinatlarla (x₁;R₁),(X₂;R₂) ....

Frekans histogramı - bir düz çizgi üzerine inşa edilmiş bir dizi bitişik dikdörtgen, dikdörtgenlerin tabanları aynı ve a'ya eşittir ve yükseklikler frekansın (veya göreceli frekansın) a'ya oranına eşittir:

İstatistiksel dağılımın en yaygın özellikleri araçlardır: mod, medyan ve aritmetik ortalama (veya örnek ortalama). Mod (Mo), en yüksek frekansa karşılık gelen varyanta eşittir. Medyan (Me), istatistiksel dağılımın ortasında yer alan değişkene eşittir. İstatistiksel (varyasyonlu) seriyi iki eşit parçaya böler. Örnek ortalama (XV), istatistiksel bir serinin bir varyantının aritmetik ortalaması olarak tanımlanır.

korelasyon bağımlılığı. Fonksiyonel bağımlılıklar analitik olarak ifade edilebilir. Örneğin, bir dairenin alanı yarıçapa bağlıdır (S = pr₂), cismin ivmesi F - kuvvet ve kütleden (a = F/m₀). Ancak çok açık olmayan ve basit ve net formüllerle ifade edilemeyen bağımlılıklar da vardır. Örneğin, insanların boyu ile vücut ağırlıkları arasında bir bağlantı vardır, hava koşullarındaki değişiklikler popülasyondaki soğuk algınlığı sayısını etkiler vb. Bu işlevselden daha karmaşık, olasılıksal bağımlılık korelasyondur (veya basitçe korelasyon). Bu durumda değerlerinden birinde meydana gelen değişiklik diğerinin ortalama değerini etkiler. Bir rastgele değişken X ile bir rastgele değişken Y arasındaki ilişkiyi incelediğimizi varsayalım. X'in her bir spesifik değeri, Y'nin çeşitli değerlerine karşılık gelecektir: y₁Var₂ vb.

koşullu ortalama Y_х X = x değerine karşılık gelen aritmetik ortalama değerine Y diyelim. Korelasyon bağımlılığı veya Y'nin X üzerindeki korelasyonu, Y x = f(x) fonksiyonudur. Eşitliğe Y'nin X üzerindeki regresyon denklemi denir ve fonksiyonun grafiğine Y'nin X üzerindeki regresyon doğrusu denir.

7. Sibernetik sistemler

Sibernetik sistem, bilgiyi algılayabilen, hatırlayabilen, işleyebilen ve bilgi alışverişinde bulunabilen, etkileşimli ve birbirine bağlı, sıralı bir nesneler (sistem öğeleri) kümesidir. Sibernetik sistemlere örnek olarak insan grupları, beyinler, bilgisayarlar ve otomatlar verilebilir. Buna göre, bir sibernetik sistemin unsurları farklı fiziksel yapıya sahip nesneler olabilir: bir kişi, beyin hücreleri, bilgisayar blokları vb. Sistem elemanlarının durumu, sürekli olarak bölünen belirli bir parametre seti ile tanımlanır. belirli bir aralıkta gerçek değerler ve ayrık, sonlu değer kümeleri alınarak. Örneğin, bir kişinin vücut ısısı sürekli bir parametredir ve cinsiyeti ayrı bir parametredir. Sibernetik sistemin işleyişi üç özellikle tanımlanır: sistem elemanlarının durumlarındaki değişiklikleri dikkate alan işlevler, sistem yapısında değişikliklere neden olan işlevler (dış etkiler dahil) ve iletilen sinyalleri belirleyen işlevler. Sistem sınırlarının ötesinde. Ayrıca sistemin başlangıç durumu da dikkate alınır.

Sibernetik sistemler karmaşıklıklarına, kesinlik derecelerine ve organizasyon düzeylerine göre farklılık gösterir.

Sibernetik sistemler sürekli ve ayrık olarak ikiye ayrılır. Sürekli sistemlerde, sistemde dolaşan tüm sinyaller ve elemanların durumları sürekli parametrelerle, ayrı parametrelerle - ayrı parametrelerle belirlenir. Ancak her iki türden parametrelerin bulunduğu karma sistemler de vardır. Sistemlerin sürekli ve ayrık olarak bölünmesi koşulludur ve incelenen sürecin gerekli doğruluk derecesine, teknik ve matematiksel kolaylıklara göre belirlenir. Doğası gereği ayrık olan bazı işlemler veya nicelikler, örneğin elektrik akımı (elektrik yükünün ayrıklığı: bir elektronun yükünden daha az olamaz), uygun şekilde sürekli niceliklerle tanımlanır. Diğer durumlarda ise tam tersine, sürekli bir süreci ayrı parametrelerle tanımlamak mantıklıdır.

Sibernetik ve teknolojide sistemler genellikle deterministik ve olasılıksal olarak ikiye ayrılır. Öğeleri belirli bir şekilde etkileşime giren deterministik bir sistem, durumu ve davranışı açık bir şekilde tahmin edilir ve açık işlevlerle tanımlanır. Olasılıksal sistemlerin davranışı kesin olarak belirlenebilir.

Elemanları yalnızca birbirleriyle sinyal alışverişinde bulunuyorsa bir sistem kapalı olarak adlandırılır. Açık veya açık sistemler, dış ortamla zorunlu olarak sinyal alışverişinde bulunur.

Dış ortamdan gelen sinyalleri algılayıp sisteme iletmek için her açık sistemde alıcılar (sensörler veya dönüştürücüler) bulunur. Hayvanlarda, sibernetik bir sistemde olduğu gibi, reseptörler duyu organlarıdır - dokunma, görme, duyma vb., otomatlarda - sensörler: gerinim ölçer, fotoelektrik, indüksiyon vb.

8. Tıbbi sibernetik kavramı

Tıbbi sibernetik, tıp ve sağlık hizmetlerinde sibernetiğin fikirlerinin, yöntemlerinin ve teknik araçlarının kullanımı ile ilgili bilimsel bir yöndür. Geleneksel olarak, tıbbi sibernetik aşağıdaki gruplarla temsil edilebilir.

Hastalıkların hesaplamalı teşhisi. Bu bölüm esas olarak bilgisayarların teşhisin hazırlanması için kullanılmasıyla ilgilidir. Herhangi bir teşhis sisteminin yapısı, tıbbi hafızadan (belirli bir hastalık grubu için kümülatif tıbbi deneyim) ve bir hastada bulunan semptomları sorgulama ve laboratuvar muayenesi ile mevcut tıbbi deneyimle karşılaştırmanıza izin veren mantıksal bir cihazdan oluşur. Teşhis bilgisayarı aynı yapıyı takip eder.

İlk olarak, hastanın sağlık durumunun resmi bir tanımı için yöntemler geliştirilir, tanıda kullanılan klinik belirtilerin kapsamlı bir analizi yapılır. Esas olarak ölçülebilen özellikleri seçin.

Hastanın fizyolojik, biyokimyasal ve diğer özelliklerinin nicel ifadesine ek olarak, hesaplamalı teşhis, klinik sendromların ve teşhis belirtilerinin sıklığı, sınıflandırılması, bağımlılığı, işaretlerin teşhis etkinliğinin değerlendirilmesi vb. hakkında bilgi gerektirir. Tüm bu veriler makinenin hafızasında saklanır. Hastanın semptomlarını hafızasında depolanan verilerle karşılaştırır. Hesaplamalı tanılamanın mantığı, tanıyı koyan doktorun mantığına tekabül eder: semptomların toplamı, önceki tıp deneyimiyle karşılaştırılır. Makine yeni (bilinmeyen) bir hastalık tespit etmeyecektir. Bilinmeyen bir hastalıkla karşılaşan bir doktor, semptomlarını tanımlayabilecektir. Böyle bir hastalıkla ilgili ayrıntılar ancak özel çalışmalar yapılarak belirlenebilir. Bilgisayarlar bu tür araştırmalarda yardımcı bir rol oynayabilir.

İyileşme sürecine sibernetik yaklaşım. Doktor tanıyı koyduktan sonra, bir kerelik maruz kalma ile sınırlı olmayan tedavi reçete edilir. Bu, doktorun hasta hakkında sürekli tıbbi ve biyolojik bilgiler aldığı, analiz ettiği ve buna uygun olarak terapötik etkiyi iyileştirdiği, değiştirdiği, durdurduğu veya sürdürdüğü karmaşık bir süreçtir.

Şu anda, tedavi sürecine sibernetik yaklaşım, bir doktorun işini kolaylaştırmakta, ağır hastaları daha verimli bir şekilde tedavi etmeyi mümkün kılmakta, ameliyat sırasında komplikasyon olması durumunda zamanında önlem almayı, ilaç tedavisi sürecini geliştirip kontrol etmeyi, biyo-kontrollü protezler oluşturmayı mümkün kılmaktadır. , hastalıkları teşhis eder ve hayati fonksiyonları düzenleyen cihazları kontrol eder.

Operasyonel tıbbi kontrolün görevleri, izleme sistemleri kullanarak (sağlıklı insanların aşırı koşullarda durumunu izlemek için izleme sistemleri: stresli koşullar, ağırlıksızlık, hiperbarik koşullar, düşük oksijen içeriğine sahip bir ortam vb.) .

9. Mekaniğin temelleri

Mekanik, maddi cisimlerin mekanik hareketini inceleyen bir fizik dalıdır. Mekanik hareket altında, vücudun veya bölümlerinin zaman içinde uzaydaki pozisyonundaki değişimi anlayın.

Doktorlar için bu bölüm aşağıdaki nedenlerle ilgi çekicidir:

1) spor ve uzay tıbbı amacıyla tüm organizmanın hareket mekaniğini, insan kas-iskelet sistemi mekaniğini - anatomi ve fizyoloji amacıyla anlamak;

2) biyolojik dokuların ve sıvıların mekanik özellikleri hakkında bilgi;

3) Santrifüjleme gibi biyomedikal araştırma uygulamalarında kullanılan bazı laboratuvar tekniklerinin fiziksel temellerini anlamak.

Kesinlikle katı bir cismin dönme hareketinin mekaniği

Kesinlikle katı cisim, herhangi iki nokta arasındaki uzaklığı sabit olan cisimdir. Hareket ederken, kesinlikle katı bir cismin boyutları ve şekli değişmez. Vücudun dönme hızı, yarıçap vektörünün zamana göre dönme açısının birinci türevine eşit bir açısal hız ile karakterize edilir:

ω = dt/da

Açısal hız, dönme ekseni boyunca yönlendirilen ve dönme yönü ile ilgili olan bir vektördür. Açısal hız vektörü, hız ve kuvvet vektörlerinin aksine kayar. Bu nedenle, w vektörünün belirtilmesi, dönme ekseninin konumunu, dönme yönünü ve açısal hız modülünü belirtir. Açısal hızın değişim oranı, açısal hızın zamana göre birinci türevine eşit bir açısal ivme ile karakterize edilir:

Bundan, açısal ivme vektörünün, açısal hız vektörü dw'deki temel, oldukça küçük bir değişiklikle aynı yönde çakıştığı açıktır: hızlandırılmış dönüşle, açısal ivme, yavaş dönüşle açısal hızla aynı şekilde yönlendirilir - karşı yön. Katı bir cismin sabit bir eksen etrafında dönme hareketinin kinematiği için formülleri sunalım:

1) düzgün dönme hareketinin denklemi:

bir = wt + bir₀

burada bir₀ - açının başlangıç değeri;

2) düzgün bir dönme hareketinde açısal hızın zamana bağımlılığı:

w = et + W₀,

nerede₀ - ilk açısal hız;

3) düzgün dönme hareketi denklemi:

10. Mekaniğin temel kavramları

Güç anı. Kuvvetin dönme ekseni etrafındaki momenti, yarıçap vektörü ve kuvvetin vektör ürünüdür:

M_i = r_i × K_i,

nerede_i ve F_i - vektörler.

Eylemsizlik momenti. Kütle, öteleme hareketindeki cisimlerin eylemsizliğinin ölçüsüdür. Dönme hareketi sırasında cisimlerin ataleti sadece kütleye değil, aynı zamanda eksene göre uzaydaki dağılımına da bağlıdır.

Cismin eksene göre eylemsizlik momenti, cismi oluşturan maddi noktaların eylemsizlik momentlerinin toplamıdır:

Katı bir cismin atalet momenti genellikle entegrasyon ile belirlenir:

Cismin eksen etrafındaki açısal momentumu, bu cismi oluşturan noktaların açısal momentumunun toplamına eşittir:

Dönen bir cismin kinetik enerjisi. Bir cisim dönerken kinetik enerjisi

bireysel noktalarının kinetik enerjilerinden. Sert bir gövde için:

Böyle bir dönüş sırasında tüm dış kuvvetlerin temel işini kinetik enerjideki temel bir değişime eşitleyelim:

Mda=Jwdw,

nereden

bu eşitliği ω ile azaltırız:

nereden

Açısal momentumun korunumu yasası. Bir cisme etki eden tüm dış kuvvetlerin toplam momentumu sıfır ise, bu cismin açısal momentumu sabit kalır. Bu yasa sadece kesinlikle katı bir cisim için geçerli değildir. Böylece, ortak bir eksen etrafında dönen N cisimden oluşan bir sistem için açısal momentumun korunumu yasası şu şekilde yazılabilir:

11. İnsan kas-iskelet sistemindeki eklemler ve kaldıraçlar. ergometri

Mekanizmaların hareketli parçaları genellikle parçalar halinde bağlanır. Çeşitli bağlantıların hareketli bağlantısı kinematik bir bağlantı oluşturur. İnsan vücudu kinematik ilişkinin bir örneğidir. İskelet kemikleri ve birbirleriyle eklemlenen kaslardan oluşan insan kas-iskelet sistemi, fizik açısından bakıldığında, kişinin dengede tuttuğu bir dizi kaldıraçtan oluşur. Anatomide, güçte artış ancak harekette kayıp olan kuvvet kaldıraçları ile güç kaybederken hareket hızında artış olan hız kaldıraçları arasında bir ayrım yapılır. Hız kolunun iyi bir örneği alt çenedir. Etkili kuvvet çiğneme kası tarafından uygulanır. Karşı kuvvet (ezilmiş yiyeceğin direnci) dişlere etki eder. Etki eden kuvvetin kolu reaksiyon kuvvetlerininkinden çok daha kısadır, dolayısıyla çiğneme kası kısa ve güçlüdür. Dişlerinizle bir şey çiğnemeniz gerektiğinde direnç kuvvetinin etkisi azalır.

İskeleti tek bir organizmaya bağlı bireysel bağlantıların bir toplamı olarak düşünürsek, tüm bu bağlantıların normal bir duruşla son derece dengesiz bir dengede olan bir sistem oluşturduğu ortaya çıkıyor. Böylece vücudun desteği, kalça ekleminin küresel yüzeyleri ile temsil edilir. Vücudun kütle merkezi desteğin üzerinde bulunur ve bu da top desteği ile dengesiz bir denge oluşturur. Aynısı diz eklemi ve ayak bileği eklemi için de geçerlidir. Bütün bu bağlantılar kararsız bir denge durumundadır.

Normal duruşta bir insan vücudunun kütle merkezi, bacağın kalça, diz ve ayak bileği eklemlerinin merkezleri ile aynı dikeyde, sakral burnun 2-2,5 cm altında ve kalçanın 4-5 cm üzerinde bulunur. eksen. Bu nedenle, bu, iskeletin yığılmış bağlantılarının en kararsız halidir. Ve eğer tüm sistem dengede tutulursa, bunun nedeni sadece destekleyici kasların sürekli gerginliğidir.

Bir kişinin gün içinde yapabileceği mekanik iş birçok faktöre bağlıdır, bu nedenle herhangi bir sınır değeri belirtmek zordur. Bu aynı zamanda güç için de geçerlidir. Böylece, kısa vadeli çabalarla, bir kişi birkaç kilovatlık bir güç geliştirebilir. 70 kg ağırlığındaki bir sporcu, ağırlık merkezi normal duruşa göre 1 m yükselecek şekilde bir yerden atlarsa ve itme aşaması 0,2 s sürerse, yaklaşık 3,5 kW güç geliştirir. Yürürken, bir kişi iş yapar, çünkü enerji, uzuvların, özellikle bacakların periyodik olarak küçük yükseltilmesine harcanır.

Hareket yoksa iş sıfıra gider. Bu nedenle, yük bir destek veya sehpa üzerindeyken veya bir direğe asılıyken yerçekimi ile iş yapılmaz. Bununla birlikte, uzanmış bir kol üzerinde hareketsiz bir ağırlık veya halter tutarsanız, kol ve omuz kaslarının yorgunluğu not edilir. Aynı şekilde oturan kişinin sırtına yük bindirildiğinde de sırt ve bel bölgesi kasları yorulur.

12. Mekanik titreşimler

Tekrarlayan hareketlere (veya durumdaki değişikliklere) salınımlar (alternatif elektrik akımı, sarkaç olgusu, kalbin çalışması vb.) denir. Ayırt etmek:

1) serbest veya doğal salınımlar - bir salınım sistemi üzerinde değişken dış etkilerin yokluğunda meydana gelen ve bu sistemin kararlı denge durumundan herhangi bir ilk sapmasının bir sonucu olarak ortaya çıkan salınımlar;

2) zorunlu salınımlar - salınım sisteminin harici periyodik olarak değişen bir kuvvete maruz kaldığı salınımlar;

3) harmonik salınımlar, zamana bağlı olarak sinüs veya kosinüs yasasına göre yer değiştirmenin değiştiği salınımlardır. X ekseni boyunca bir noktanın hızı ve ivmesi sırasıyla eşittir:

Neredesin₀= Aw - hız genliği;

a₀ =Aa² =u₀w ivme genliğidir;

4) sönümlü salınımlar - direnç kuvvetinin üstesinden gelmek için salınım sistemi tarafından enerji kaybı nedeniyle zamanla azalan salınımların genlik değerlerine sahip salınımlar.

Sönümlü salınımların periyodu, sürtünme katsayısına bağlıdır ve aşağıdaki formülle belirlenir:

Çok az sürtünme ile (β² <<ω₀²) sönümlü salınımın periyodu, sönümsüz serbest salınımın periyoduna yakındır

Pratikte, sönüm derecesi genellikle logaritmik sönüm azalması s ile karakterize edilir:

burada Nl, salınım genliğinin l kat azaldığı salınımların sayısıdır. Sönüm katsayısı ve logaritmik sönüm azalması oldukça basit bir ilişki ile ilişkilidir:

ben = bT;

5) zorunlu salınımlar - sistemde harici bir kuvvetin katılımıyla meydana gelen salınımlar. Zorlanmış salınımların hareket denklemi şu şekildedir:

burada F itici güçtür.

İtici kuvvet F = F harmonik yasasına göre değişir₀ maliyet.

13. Mekanik su

Mekanik dalgalar, uzayda yayılan ve enerji taşıyan rahatsızlıklardır. İki tür mekanik dalga vardır: elastik dalgalar ve sıvıların yüzeyindeki dalgalar.

Elastik dalgalar, ortamın parçacıkları arasında var olan bağlar nedeniyle ortaya çıkar: bir parçacığın denge konumundan hareketi, komşu parçacıkların hareketine yol açar.

Enine dalga, yönü ve yayılımı ortamın noktalarının salınım yönüne dik olan bir dalgadır.

Boyuna dalga, yönü ve yayılımı ortamın noktalarının salınım yönü ile çakışan bir dalgadır.

Bir harmonik dalganın dalga yüzeyi, bir ortam içinde geometrik olarak veya fazda (bir fazda) harmonik hareket eden bir dalga ile ortamın bir dizi salınım noktası olan tek bir bağlantılı yüzeydir.

Dalga cephesi, dalganın bu ana ulaştığı an itibariyle en uzak dalga yüzeyidir.

Düzlem dalga, önü dalganın yayılmasına dik bir düzlem olan bir dalgadır.

Küresel dalga - önü, dalga yayılma yönü ile çakışan yarıçapa sahip küresel bir yüzey olan bir dalga.

Huygens ilkesi. Ortamın pertürbasyonun ulaştığı her noktası, kendisi ikincil küresel dalgaların kaynağı haline gelir. Dalga yayılma hızı (faz) - harmonik bir dalga için eşit fazlı bir yüzeyin yayılma hızı.

Dalga hızı, dalgadaki salınımların frekansının ve dalga boyunun çarpımına eşittir:

n = lu.

Duran dalga, salınım noktalarının hareketlerinin maksimum ve minimumlarının konumunun zamanla değişmediği ortamın bir durumudur.

Elastik dalgalar - katı, sıvı ve gazlı ortamlarda yayılan elastik bozulmalar (örneğin, bir deprem sırasında yer kabuğunda ortaya çıkan dalgalar, gaz, sıvı ve katı cisimlerde ses ve ultrasonik dalgalar).

Şok dalgaları mekanik dalganın yaygın bir örneğidir. Ses dalgası - gaz, sıvı ve katı bir ortamda elastik dalgalar (dalgalar tarafından ortamın bir noktasından diğerine aktarılan sıkıştırma deformasyonu, kayma) şeklinde yayılan elastik bir ortam parçacıklarının salınım hareketleri. İnsan işitme organlarına etki eden ses dalgaları, karşılık gelen titreşimlerin frekansları 16 - 2 saat 104 Hz (işitilebilir sesler) aralığındaysa ses hissine neden olabilir. Frekansı 16 Hz'den küçük olan elastik dalgalara infrases, 16 Hz'den büyük olanlara ise ultrason denir. Ses hızı, ses dalgalarının elastik bir ortamdaki faz hızıdır. Sesin hızı farklı ortamlarda değişiklik gösterir. Sesin havadaki hızı 330-340 m/s'dir (havanın durumuna bağlı olarak).

Bir sesin şiddeti, kaynaktaki ve dalgadaki titreşimlerin enerjisiyle ilişkilidir ve dolayısıyla titreşimlerin genliğine bağlıdır. Ses perdesi, kişi tarafından subjektif olarak kulak tarafından belirlenen ve esas olarak sesin frekansına bağlı olarak belirlenen ses kalitesidir.

14. Doppler etkisi

Doppler etkisi, alıcı tarafından kaydedilen dalgaların frekansında, bu dalgaların kaynağının ve alıcının hareketinden dolayı meydana gelen bir değişikliktir. Örneğin, hızlı hareket eden bir trenin sabit bir gözlemcisine yaklaşıldığında, trenin ses sinyalinin tonu daha yüksek, tren uzaklaştığında ise aynı trenin dururken verdiği sinyalin tonundan daha düşüktür.

Gözlemcinin ortama göre hareketsiz bir dalga kaynağına v hızıyla yaklaştığını düşünelim. Aynı zamanda, bir ve aynı zaman aralığında hareketin olmadığı duruma göre daha fazla dalgayla karşılaşır. Bu, algılanan frekansın vy, kaynak tarafından yayılan dalganın frekansından daha büyük olduğu anlamına gelir. Ancak dalga boyu, frekans ve dalga yayılma hızı şu şekilde ilişkiliyse:

Doppler etkisi, bir ortamdaki bir cismin hızını belirlemek için kullanılabilir. Tıp için bu özellikle önemlidir. Örneğin, bu durumu düşünün. Ultrason jeneratörü, alıcı ile bazı teknik sistem şeklinde birleştirilir.

Teknik sistem çevreye göre hareketsizdir.

u hızında bir ortamda₀ bir nesne (vücut) hareket ediyor. Jeneratör v frekansında ultrason yayar₁. Hareket eden nesne v frekansını algılar.₁, aşağıdaki formülle bulunabilir:

burada v mekanik bir dalganın (ultrason) yayılma hızıdır.

Tıbbi uygulamalarda ultrasonun hızı cismin hızından çok daha fazladır.

(u > sen₀). Bu durumlar için elimizde:

Doppler etkisi, kan akış hızını, kalp kapakçıklarının ve duvarlarının (Doppler ekokardiyografi) ve diğer organların hareket hızını belirlemek için kullanılır; dalga enerji akışı. Dalga süreci, enerjinin yayılmasıyla ilişkilidir. Enerjinin nicel bir özelliği, enerji akışıdır.

Dalga enerjisi akışı, belirli bir yüzey boyunca dalgaların taşıdığı enerjinin, bu enerjinin aktarıldığı zamana oranına eşittir:

Dalga enerjisi akışının birimi watt'tır (W).

Dalga yayılma yönüne dik olan alanla ilgili dalga enerjisi akışına dalga enerjisi akışı yoğunluğu veya dalga yoğunluğu denir.

15. Akustik

Akustik, en düşük frekanslardan en yükseğe (1012-1013 Hz) kadar elastik titreşimleri ve dalgaları inceleyen bir fizik alanıdır. Modern akustik, çok çeşitli konuları kapsar, bir dizi bölümü içerir: elastik dalgaların çeşitli ortamlarda yayılma özelliklerini inceleyen fiziksel akustik, ses alıcı ve ses üreten organların yapısını inceleyen fizyolojik akustik. insanlar ve hayvanlar vb.

Akustik, sesin doktrini olarak anlaşılır, yani gazlarda, sıvılarda ve katılarda insan kulağı tarafından algılanan elastik titreşimler ve dalgalar (16 ila 20 Hz arasındaki frekanslar).

İşitme, işitsel duyumların bir nesnesidir, bu nedenle bir kişi tarafından öznel olarak değerlendirilir. Tonları algılayan bir kişi, onları yüksekliğe göre ayırt eder.

Perde, öncelikle temel tonun frekansı tarafından belirlenen öznel bir özelliktir. Çok daha az ölçüde, perde, tonun karmaşıklığına ve yoğunluğuna bağlıdır: daha yoğun bir ses, daha düşük bir tonun sesi olarak algılanır.

Bir sesin tınısı neredeyse yalnızca spektral kompozisyonu ile belirlenir. Temel ton ve dolayısıyla perde aynı olmasına rağmen, farklı akustik spektrumlar farklı tınılara karşılık gelir.

Ses yüksekliği işitsel duyunun düzeyini karakterize eder. Sübjektif olmasına rağmen ses yüksekliği, iki kaynağın işitsel duyumu karşılaştırılarak ölçülebilir. Ses yüksekliği düzeyi ölçeğinin oluşturulması Weber-Fechner psikofizik yasasına dayanmaktadır. Bu yasaya göre, tahrişi geometrik bir ilerlemeyle (yani aynı sayıda) artırırsanız, bu tahrişin hissi aritmetik bir ilerlemeyle (yani aynı miktarda) artar. Sesle ilgili olarak bu, eğer ses yoğunluğu bir dizi ardışık değer alırsa, örneğin a10, a210, a310 (a belirli bir katsayıdır, a > I) ve benzeri anlamına gelir, o zaman buna karşılık gelen ses seviyesi hissi şu şekildedir: E0, 2E0, 3E0 vb. d. Matematiksel olarak bu, bir sesin yüksekliğinin, ses yoğunluğunun logaritmasıyla orantılı olduğu anlamına gelir. I ve I yoğunluklarına sahip iki ses uyaranı varsa₀, ve ben₀ - işitme eşiği, daha sonra Weber-Fechner yasası temelinde, buna göre ses şiddeti, yoğunluklarla aşağıdaki gibi ilişkilidir:

burada k, frekans ve yoğunluğa bağlı olarak bir orantı faktörüdür. Ses keskinliğini ölçme yöntemine odyometri denir. Odyometri özel bir cihazda (odyometre) farklı frekanslarda işitme eşiğini belirlediğinde; ortaya çıkan eğriye odyogram denir. Normal işitme eşiği eğrisine sahip hasta bir kişinin odyogramının karşılaştırılması, işitme organlarının bir hastalığının teşhis edilmesine yardımcı olur.

16. Klinikte sağlam araştırma yöntemlerinin fiziksel temeli

Ses de ışık gibi bir bilgi kaynağıdır ve onun asıl önemi budur. Doğanın sesleri, çevremizdeki insanların konuşmaları, çalışan makinelerin gürültüsü bize çok şey anlatır. Bir kişi için sesin anlamını hayal etmek için, kendinizi geçici olarak sesi algılama yeteneğinden mahrum bırakmak yeterlidir - kulaklarınızı kapatın. Doğal olarak ses aynı zamanda kişinin iç organlarının durumu hakkında da bilgi kaynağı olabilir.

Hastalıkları teşhis etmenin yaygın bir sağlam yöntemi oskültasyondur (dinleme). Au-skültasyon için bir stetoskop veya fonendoskop kullanılır. Fonendoskop, hastanın vücuduna uygulanan ses ileten bir zara sahip içi boş bir kapsülden oluşur, kauçuk tüpler ondan doktorun kulağına gider. İçi boş kapsülde, hava sütununun rezonansı meydana gelir, bunun sonucunda ses yükselir ve oskültasyon iyileşir. Akciğerlerin oskültasyonu sırasında, solunum sesleri, çeşitli hırıltılar, hastalıkların özelliği duyulur. Kalp seslerini ve gürültünün görünümünü değiştirerek, kardiyak aktivitenin durumunu değerlendirebiliriz. Oskültasyon kullanarak mide ve bağırsakların peristalsis varlığını belirleyebilir, fetal kalp atışını dinleyebilirsiniz.

Hastayı eğitim amaçlı veya konsültasyon sırasında birkaç araştırmacı tarafından aynı anda dinlemek için mikrofon, amplifikatör ve hoparlör veya birkaç telefon içeren bir sistem kullanılır.

Kardiyak aktivitenin durumunu teşhis etmek için oskültasyona benzer ve fonokardiyografi (FCG) adı verilen bir yöntem kullanılır. Bu yöntem, kalp seslerinin ve üfürümlerinin grafiksel olarak kaydedilmesi ve bunların tanısal yorumlanmasından oluşur. Bir fonokardiyogram, bir mikrofon, bir amplifikatör, bir frekans filtreleri sistemi ve bir kayıt cihazından oluşan bir fonokardiyograf kullanılarak kaydedilir.

Yukarıda özetlenen iki ses yönteminden temel olarak farklı olan vurmalı çalgıdır. Bu yöntemle, vücudun tek tek bölümlerinin sesi, dokunulduğunda duyulur. Şematik olarak, insan vücudu gazla dolu (akciğerler), sıvı (iç organlar) ve katı (kemik) hacimlerin bir kombinasyonu olarak temsil edilebilir. Vücudun yüzeyine çarparken, frekansları geniş bir aralığa sahip salınımlar meydana gelir. Bu aralıktan, bazı salınımlar oldukça hızlı bir şekilde sönecek, diğerleri ise boşlukların doğal salınımlarıyla çakışacak şekilde yoğunlaşacak ve rezonans nedeniyle duyulacaktır. Deneyimli bir doktor, perküsyon seslerinin tonuyla iç organların durumunu ve yerini (tonografisi) belirler.

17. İşitme fiziği

İşitme sistemi, ses dalgasının doğrudan alıcısını beyne bağlar.

Sibernetik kavramlarını kullanarak, işitsel sistemin bilgiyi aldığını, işlediğini ve ilettiğini söyleyebiliriz. İşitme fiziğinin değerlendirilmesi için tüm işitsel sistemden dış, orta ve iç kulak ayırt edilir.

Dış kulak, kulak kepçesi ve dış işitsel kanaldan oluşur. İnsanlarda kulak kepçesi işitmede önemli bir rol oynamaz. Bulunduğunda ses kaynağının lokalizasyonunun belirlenmesine yardımcı olur - kaynaktan gelen ses kulak kepçesine girer. Kaynağın dikey düzlemdeki konumuna bağlı olarak, ses dalgaları, kendine özgü şekli nedeniyle kulak kepçesinde farklı şekilde kırılacaktır. Bu aynı zamanda kulak kanalına giren ses dalgasının spektral bileşiminde de farklı değişikliklere yol açar. İnsan, bir ses dalgasının spektrumundaki değişiklikleri ses kaynağına doğru olan yön ile ilişkilendirmeyi öğrenmiştir.

Yatay düzlemde ses kaynağına doğru farklı yönler faz farklılıklarına karşılık gelecektir. Normal işiten bir kişinin, bir ses kaynağının yönünü 3° doğrulukla sabitleyebileceğine inanılır; bu da 6°'lik bir faz farkına karşılık gelir. Dolayısıyla bir kişinin kulağına giren ses dalgalarının faz farkındaki değişiklikleri 6° doğrulukla ayırt edebildiğini varsayabiliriz.

Faz farkına ek olarak, binaural etki, farklı kulaklardaki ses yoğunluklarındaki farkın yanı sıra baştan bir kulağa "akustik gölge" ile kolaylaştırılır.

İnsan kulak kanalının uzunluğu yaklaşık 2,3 cm'dir; bu nedenle, akustik rezonans şu frekansta gerçekleşir:

Orta kulağın en önemli kısımları kulak zarı ve işitsel kemikçiklerdir: malleus, örs ve üzengi ile bunlara karşılık gelen kaslar, tendonlar ve bağlar.

Kemikçik sisteminin bir ucu çekiçle kulak zarına, diğer ucu da üzengi ile iç kulağın oval penceresine bağlanır. Ses basıncı kulak zarına etki eder ve bu da F kuvvetini belirler.₁ = P₁ S₁ (P₁ - ses basıncı, S₁ - Meydan).

Kemikçik sistemi bir kaldıraç gibi çalışıyor ve insan iç kulağının gücü 1,3 kat artıyor. Orta kulağın bir diğer görevi de yüksek şiddetteki seslerde titreşimlerin iletimini zayıflatmaktır.

İnsan kokleası yaklaşık 3,5 mm uzunluğunda kemiksi bir yapıdır ve 2-3/4 sarmallı kapsül şeklinde bir spiral şeklindedir. Koklea boyunca üç kanal uzanır. Bunlardan oval pencereden başlayan birine scala vestibüler denir. Yuvarlak pencereden başka bir kanal gelir, buna scala timpani denir. Skala vestibüler ve skala timpani, koklea kubbesi bölgesinde küçük bir açıklık olan helikotrema yoluyla bağlanır. Koklear kanal ile skala timpani arasında ana (baziler) membran koklea boyunca uzanır. Reseptör (saç) hücreleri içeren Corti organını içerir ve işitme siniri kokleadan gelir.

18. Ultrason ve tıptaki uygulaması

Ultrason, katı, sıvı veya gaz halindeki bir ortamın parçacıklarının insan kulağının duyamayacağı yüksek frekanslı mekanik titreşimidir. Ultrason salınımlarının frekansı saniyede 20'in üzerindedir, yani işitme eşiğinin üzerindedir.

Terapötik amaçlar için, ultrason saniyede 800 ila 000 titreşim frekansında kullanılır. Ultrason üretmek için ultrasonik dönüştürücüler adı verilen cihazlar kullanılır.

Elektromekanik yayıcılar en yaygın olanlardır. Ultrasonun tıpta kullanımı, yayılma özellikleri ve karakteristik özellikleri ile ilişkilidir. Ultrason, fiziksel doğası gereği ses gibi mekanik (elastik) bir dalgadır. Bununla birlikte, ultrason dalga boyu ses dalga boyundan önemli ölçüde daha kısadır. Çeşitli akustik dirençler ne kadar büyük olursa, farklı ortamların arayüzünde ultrasonun yansıması ve kırılması da o kadar güçlü olur. Ultrasonik dalgaların yansıması, etkilenen alandaki geliş açısına bağlıdır; geliş açısı ne kadar büyük olursa yansıma katsayısı da o kadar büyük olur.

Vücutta, 800-1000 kHz frekanslı ultrason 8-10 cm derinliğe ve 2500-3000 Hz - 1,0-3,0 cm frekansta yayılır Ultrason dokular tarafından eşit olmayan bir şekilde emilir: akustik ne kadar yüksek olursa yoğunluk, daha az emilim.

Ultrason tedavisi sırasında insan vücuduna üç faktör etki eder:

1) mekanik - hücre ve dokuların titreşimli mikro masajı;

2) termal - dokuların sıcaklığındaki ve hücre zarlarının geçirgenliğinde bir artış;

3) fiziksel ve kimyasal - doku metabolizmasının ve rejenerasyon süreçlerinin uyarılması.

Ultrasonun biyolojik etkisi, dokular için uyarıcı, iç karartıcı ve hatta yıkıcı olabilen dozuna bağlıdır. Terapötik ve profilaktik etkiler için en uygun olanı, özellikle darbeli modda, küçük dozlarda ultrasondur (1,2 W/cm2'ye kadar). Analjezik, antiseptik (antimikrobiyal), vazodilatör, çözücü, antiinflamatuar, duyarsızlaştırıcı (antialerjik) etki sağlayabilirler.

Fizyoterapi uygulamasında, esas olarak üç seriden oluşan ev tipi cihazlar kullanılır: UZT-1, UZT-2, UZT-3.

Beyin bölgesi, boyun omurları, kemik çıkıntıları, büyüyen kemik bölgeleri, şiddetli dolaşım bozukluğu olan dokular, hamilelik sırasında karın, skrotuma ultrason uygulanmaz. Dikkatle, kalbin, endokrin organların bölgesinde ultrason kullanılır.

Sürekli ve darbeli ultrason arasında ayrım yapın. Sürekli ultrason, sürekli bir ultrasonik dalga akışı olarak adlandırılır. Bu tip radyasyon esas olarak yumuşak dokuları ve eklemleri etkilemek için kullanılır. Darbeli ultrason süreksiz bir radyasyondur, yani ultrason belirli aralıklarla ayrı darbeler halinde gönderilir.

19. Hidrodinamik

Hidrodinamik, sıkıştırılamaz akışkanların hareketini ve bunların çevreleyen katılarla etkileşimini, deformasyon teorisini ve bir maddenin akışkanlığını inceleyen bir fizik dalıdır.

Viskoziteyi ölçmek için kullanılan yöntemler kümesine viskozimetre denir ve bu amaçlar için kullanılan aletlere viskozimetre denir. Viskozimetrinin en yaygın yöntemi - kılcal - belirli bir basınç farkında yerçekiminin etkisi altında bilinen bir kütleye sahip bir sıvının kılcal damardan akış süresinin ölçülmesinden oluşur. Kan viskozitesini belirlemek için kılcal viskozimetre kullanılır.

Sıvının, örneğin silindirler gibi iki ortak eksenli gövde arasındaki boşluğa yerleştirildiği rotasyonel viskozimetreler de kullanılır. Silindirlerden biri (rotor) dönerken diğeri devre dışıdır. Viskozite, sabit bir silindir üzerinde belirli bir kuvvet momenti oluşturan rotorun açısal hızıyla veya sabit bir silindire etki eden kuvvet momentiyle veya belirli bir açısal hızda sabit bir silindire etki eden kuvvet momentiyle ölçülür. rotorun dönüşü. Döner viskozimetreler kullanılarak sıvıların viskozitesi belirlenir - yağlama yağları, erimiş silikatlar ve metaller, yüksek viskoziteli vernikler ve yapıştırıcılar, kil çözeltileri.

Şu anda klinik, kan viskozitesini belirlemek için iki kılcal damarlı bir Hess viskozimetresi kullanıyor. Hess viskozimetresinde kanın hacmi her zaman aynıdır ve suyun hacmi tüp üzerindeki bölmelerle ölçülür, böylece kanın nispi viskozite değeri doğrudan elde edilir. İnsan kanının viskozitesi normal olarak 0,4-0,5 Pas'tır, patolojiyle birlikte, eritrosit sedimantasyon hızını (ESR) etkileyen 0,17 ila 2,23 Pas arasında değişir. Venöz kan, arter kanından biraz daha yüksek viskoziteye sahiptir.

Laminer ve türbülanslı akışlar. Reynolds sayısı. Akışkan akışı katmanlı veya laminer olabilir. Borunun enine kesiti boyunca basıncın homojen olmaması nedeniyle viskoz bir sıvının akış hızındaki bir artış bir girdap oluşturur ve hareket girdap veya türbülans olur.

Türbülanslı bir akışta, parçacıkların her yerdeki hızı rastgele değişir, hareket kararsızdır.

Kinematik viskozite, dinamikten çok, sıvı veya gaz akışının doğası üzerindeki iç sürtünmenin etkisini hesaba katar. Bu nedenle, suyun viskozitesi havanınkinden yaklaşık 100 kat daha fazladır (0 °C'de), ancak suyun kinematik viskozitesi havanınkinden 10 kat daha azdır ve bu nedenle viskozitenin doğası üzerinde daha güçlü bir etkisi vardır. sudan daha hava akımı. Sıvı veya gaz akışının doğası, borunun boyutuna bağlıdır.

Arterlerdeki kan akışı normalde laminerdir ve valflerin yakınında hafif türbülans meydana gelir. Patolojide viskozite normalden düşük olduğunda Reynolds sayısı kritik değerden yüksek olabilir ve hareket türbülanslı hale gelir.

20. Katıların ve biyolojik dokuların mekanik özellikleri

Katı bir cismin karakteristik bir özelliği, şeklini koruma yeteneğidir. Katılar kristal ve amorf olarak ikiye ayrılabilir.

Kristalin durumunun ayırt edici bir özelliği anizotropidir - fiziksel özelliklerin (mekanik, termal, elektriksel, optik) yöne bağımlılığı. Kristallerin anizotropisinin nedeni, kendilerini oluşturan atomların veya moleküllerin düzenli düzenlenmesinde yatmaktadır ve bu, bireysel tek kristallerin doğru dış yüzeylenmesinde kendini göstermektedir. Bununla birlikte, kural olarak, kristal gövdeler polikristaller biçiminde bulunur - birbirine kaynaşmış, rastgele yönlendirilmiş ayrı ayrı küçük kristallerden (kristalitler) oluşan bir küme. Düğümlerde bulunan parçacıkların doğasına ve etkileşim kuvvetlerinin doğasına bağlı olarak 4 tip kristal kafes ayırt edilir: iyonik, atomik, metalik ve moleküler. Pozitif metal iyonları metal kafesin tüm düğümlerinde bulunur. Elektronlar aralarında düzensiz bir şekilde hareket eder.

Amorf durumdaki cisimlerin iç yapısının ana özelliği, tüm vücut boyunca her yöne atomların veya atom gruplarının düzenlenmesinde katı tekrardır. Aynı koşullar altında amorf cisimler kristallerden daha büyük, özgül hacim, entropi ve iç enerjiye sahiptir. Amorf durum, çok farklı nitelikteki maddelerin özelliğidir. Düşük basınç ve yüksek sıcaklıkta, bu durumdaki maddeler çok hareketlidir: düşük moleküler ağırlık sıvılardır, yüksek moleküler ağırlık oldukça elastik bir durumdadır. Sıcaklık düşüşü ve basınç artışı ile amorf maddelerin hareketliliği azalır ve hepsi katı hale gelir.

Polimerler, molekülleri çok sayıda atomdan veya kimyasal bağlarla birbirine bağlanan atom gruplarından oluşan uzun zincirlerden oluşan maddelerdir. Polimerlerin kimyasal yapısının özelliği aynı zamanda onların özel fiziksel özelliklerini de belirler. Polimer malzemeler, yün, deri, boynuz, saç, ipek, pamuk, doğal kauçuk ve diğerleri gibi hemen hemen tüm canlı ve bitkisel malzemeleri ve ayrıca her türlü sentetik malzemeyi (sentetik kauçuk, plastik, elyaf vb.) içerir.

Tıbbın büyük ilgisini çeken doku yapıştırıcıları (örneğin, alkil-a-siyanoakrilatlar, p-bütil-a-zinokrilat), hızlı bir şekilde bir film halinde polimerize olup, dikiş atmadan yaraları kapatmak için kullanılır.

Sıvı kristaller hem sıvı hem de kristal özelliklerine sahip maddelerdir. Mekanik özellikleri bakımından bu maddeler sıvılara benzer - akarlar. Moleküler düzenin doğasına göre nematik ve smektik sıvı kristaller ayırt edilir. Nematik sıvı kristallerde moleküller paralel yönelimlidir ancak merkezleri rastgele konumlanmıştır. Smektik kristaller moleküllerin sıralandığı paralel katmanlardan oluşur. Özel bir sınıf kolesterik kristallerden oluşur (yapıları kolesterol içeren bileşiklerin karakteristiğidir).

21. Biyolojik dokuların mekanik özellikleri

Biyolojik dokuların mekanik özellikleri altında iki çeşidini anlayın. Biri biyolojik hareketlilik süreçleriyle ilgilidir: hayvanların kas kasılması, hücre büyümesi, bölünmeleri sırasında hücrelerdeki kromozomların hareketi vb. Bu süreçler kimyasal süreçlerden kaynaklanır ve ATP tarafından enerji sağlanır, doğaları doğada kabul edilir. biyokimya dersi. Geleneksel olarak, bu grup biyolojik sistemlerin aktif mekanik özellikleri olarak adlandırılır.

Kemik. Kemik kas-iskelet sisteminin ana maddesidir. Kompakt kemik dokusunun kütlesinin üçte ikisi (0,5 hacim) inorganik materyaldir, kemik minerali ise hidroksilantit 3 Ca3(PO) x Ca(OH)2'dir. Bu madde mikroskobik kristaller halinde sunulur.

Kemik dokusunun yoğunluğu 2400 kg/m3'tür, mekanik özellikleri yaş, organizmanın bireysel büyüme koşulları ve tabii ki organizmanın bulunduğu bölge dahil olmak üzere birçok faktöre bağlıdır. Kemiğin yapısı ona gerekli mekanik özellikleri verir: sertlik, elastikiyet ve güç.

Deri. Kollajen ve elastin liflerinden ve ana dokudan - matristen oluşur. Kollajen kuru ağırlığın yaklaşık %75'ini, elastin ise yaklaşık %4'ünü oluşturur. Elastin, yaklaşık olarak kauçuk gibi çok güçlü bir şekilde (% 200-300'e kadar) esner. Kollajen %10'a kadar esneyebilmektedir, bu da naylon elyafa karşılık gelmektedir.

Böylece cilt, yüksek elastik özelliklere sahip viskoelastik bir malzemedir, iyi gerilir ve uzar.

Kaslar. Kaslar, kolajen ve elastin liflerinden oluşan bağ dokusundan oluşur. Bu nedenle kasların mekanik özellikleri, polimerlerin mekanik özelliklerine benzer. Bir iskelet kasının mekanik davranışı şu şekildedir: kaslar belirli bir miktar hızlı bir şekilde gerildiğinde, gerilim keskin bir şekilde artar ve sonra azalır. Daha büyük deformasyonla, moleküllerde atomlar arası mesafelerde bir artış meydana gelir.

Kan damarı dokusu (damar dokusu). Kan damarlarının mekanik özellikleri temel olarak kollajen, elastin ve düz kas liflerinin özellikleriyle belirlenir. Vasküler dokudaki bu bileşenlerin içeriği dolaşım sistemi boyunca değişir: ortak karotid arterde elastinin kollajene oranı 2: 1 ve femoral arterde - 1: 2'dir. Kalpten uzaklaştıkça, Düz kas liflerinin oranı artar, arteriyollerde zaten damar dokusunun ana bileşenidirler.

Vasküler dokunun mekanik özelliklerinin ayrıntılı bir çalışmasında, örneğin damardan nasıl kesildiği (damar boyunca veya damar boyunca) ayırt edilir. Elastik silindir üzerine içeriden gelen basıncın etkisiyle kabın deformasyonunu bir bütün olarak düşünmek mümkündür. Silindirik bir kabın iki yarısı, silindir duvarlarının bölümleri boyunca birbirleriyle etkileşime girer. Bu etkileşim kesitinin toplam alanı 2hl'dir. Vasküler duvarda mekanik bir stres s varsa, o zaman damarın iki yarısı arasındaki etkileşim kuvveti şuna eşittir:

F = sx2hl.

22. Hemodinamiğin fiziksel sorunları

Hemodinamik, kanın damar sistemi boyunca hareketini inceleyen bir biyomekanik alanıdır. Hemodinamiğin fiziksel temeli hidrodinamiktir.

Kanın atım hacmi (bir sistolde kalbin ventrikülü tarafından atılan kan hacmi), dolaşım sisteminin X0 periferik kısmının hidrolik direnci ile arterlerdeki basınçtaki değişiklik arasında bir ilişki vardır: çünkü kan elastik bir rezervuardadır, herhangi bir zamanda hacmi aşağıdaki orana göre p basıncına bağlıdır:

v=v₀ +kp,

nerede k - elastikiyet, rezervuarın esnekliği;

v₀ - basınç yokluğunda rezervuarın hacmi (р = 0).

Elastik rezervuar (arterler) kalpten kan alır, hacimsel kan akış hızı Q'ya eşittir.

Hacimsel kan akış hızı Q ile elastik rezervuardan kan akar₀ periferik sistemde (arteriyoller, kılcal damarlar). Oldukça açık bir denklem yapabilirsiniz:

kalpten kan akışının hacimsel hızının, elastik rezervuar hacmindeki artış hızına eşit olduğunu gösterir.

Nabız dalgası. Kalp kası kasıldığında (sistol), kan kalpten aorta ve oradan uzanan atardamarlara doğru dışarı atılır. Eğer bu damarların duvarları sert olsaydı, kalpten çıkışta kanda oluşan basınç, ses hızıyla çevreye iletilirdi. Bir kişinin normal sistolik basıncı yaklaşık 16 kPa'dır. Kardiyak gevşeme (diyastol) sırasında, genişleyen kan damarları çöker ve kalbin kan yoluyla onlara verdiği potansiyel enerji, diyastolik basıncı yaklaşık 11 kPa'da tutarken kan akışının kinetik enerjisine dönüştürülür. Nabız dalgası 5-10 m/s veya daha yüksek bir hızla hareket eder. Kanın viskozitesi ve damar duvarlarının elastik-viskoz özellikleri dalganın genliğini azaltır. Harmonik bir darbe dalgası için aşağıdaki denklemi yazabiliriz:

nerede p₀ - nabız dalgasındaki basınç genliği;

x - titreşim kaynağından (kalp) keyfi bir noktaya olan mesafe;

t - zaman;

w - salınımların dairesel frekansı;

c, dalganın zayıflamasını belirleyen bir sabittir.

Darbe dalga uzunluğu aşağıdaki formülden bulunabilir:

burada E elastisite modülüdür;

p, kabın maddesinin yoğunluğudur;

h, damar duvar kalınlığıdır;

d, geminin çapıdır.

23. Kalbin çalışması ve gücü. kalp-akciğer makinesi

Kalbin yaptığı iş, direncin üstesinden gelmek ve kinetik enerjiyi kana iletmek için harcanır.

Sol ventrikülün tek bir kasılması ile yapılan işi hesaplayın.

V_у - silindir şeklinde kanın strok hacmi. Kalbin bu hacmi aorttan bir kesit S ile ortalama bir p basıncında I mesafesine sağladığını varsayabiliriz. Yapılan iş şuna eşittir:

A1=FI=pSI=pV_y.

Kinetik enerjinin bu kan hacmine iletilmesi için harcanan iş:

p, kanın yoğunluğudur;

υ - aorttaki kan hızı.

Böylece, kasılma sırasında kalbin sol ventrikülünün çalışması:

Sağ karıncığın yaptığı iş, solun yaptığı işin 0,2'sine eşit alındığından, tek bir kasılma ile tüm kalbin işi şuna eşittir:

Bu formül vücudun hem dinlenme hem de aktif durumları için geçerlidir, ancak bu durumlar farklı kan akış hızlarında farklılık gösterir. Kan basıncını ölçmenin kimyasal yönteminin fiziksel temeli. Fiziksel bir parametre olan kan basıncı birçok hastalığın tanısında önemli rol oynar.

Herhangi bir arterdeki sistolik ve diyastolik basınçlar, manometreye bağlanan bir iğne kullanılarak doğrudan ölçülebilir. Ancak N. S. Korotkov'un önerdiği kansız yöntem tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır. Yöntemin özü: Kolun çevresine, omuz ile dirsek arasına bir manşet yerleştirilir. Hortum aracılığıyla manşetin içine hava pompalandığında kol kasılır. Daha sonra aynı hortumdan hava tahliye edilir ve manometre kullanılarak manşondaki hava basıncı ölçülür. Havayı serbest bırakarak manşetteki ve temas ettiği yumuşak dokulardaki basıncı azaltırlar. Basınç sistoliğe eşit olduğunda, kan sıkıştırılmış arterden geçebilecektir - türbülanslı bir akış meydana gelir. Bu sürece eşlik eden karakteristik tonlar ve sesler, doktor tarafından, manşonun altındaki artere (yani kalpten çok uzakta) bir fonendoskop yerleştirilerek basınç ölçülürken dinlenir. Manşondaki basıncın azaltılmasına devam edilerek, duyulabilir tonların keskin bir şekilde zayıflamasıyla fark edilen laminer kan akışı yeniden sağlanabilir. Arterdeki laminer akışın yeniden sağlanmasına karşılık gelen manşetteki basınç diyastolik olarak kaydedilir. Kan basıncını ölçmek için aletler kullanılır - cıva manometreli bir tansiyon aleti, metal membranlı manometreli bir tansiyon aleti.

24. Termodinamik

Termodinamik, sistemi oluşturan cisimlerin mikroskobik yapısını hesaba katmadan enerji alışverişinin yapılabileceği sistemleri inceleyen bir fizik dalı olarak anlaşılır. Denge sistemlerinin (veya dengeye geçen sistemlerin) termodinamiği ile biyolojik sistemlerin dikkate alınmasında özel bir rol oynayan denge dışı sistemlerin termodinamiği arasında bir ayrım yapılır.

Termodinamiğin temel kavramları. Termodinamiğin birinci yasası. Bir termodinamik sistemin durumu, parametre adı verilen fiziksel nicelikler (hacim, basınç, sıcaklık, yoğunluk vb.) ile karakterize edilir. Sistemin çevresindeki cisimlerle etkileşimi sırasındaki parametreleri zamanla değişmezse, sistemin durumuna durağan denir. Durağan durumdaki bir sistemin farklı bölümlerinde, parametrelerin değerleri genellikle farklıdır: insan vücudunun farklı bölümlerindeki sıcaklık, biyolojik zarın farklı bölümlerindeki difüzyon moleküllerinin konsantrasyonu, vb. Kararlı durum sistemden geçen enerji ve madde akışları nedeniyle korunur. Durağan durumda, çevredeki sistemlerle hem enerji hem de madde alışverişi yapan (açık sistemler) veya yalnızca enerji alışverişi yapan (kapalı sistemler) sistemler olabilir.

Çevresindeki cisimlerle enerji veya madde alışverişi yapmayan termodinamik sisteme izole edilmiş sistem denir. Yalıtılmış bir sistem sonunda termodinamik denge durumuna ulaşır. Bu durumda, sabit durumda olduğu gibi, sistem parametreleri zaman içinde değişmeden kalır. Ancak denge durumunda kütleye veya parçacık sayısına bağlı olmayan parametrelerin (basınç, sıcaklık vb.) bu sistemin farklı kısımlarında aynı olması önemlidir. Herhangi bir termodinamik sistem izole edilmeyecektir çünkü onu ısıyı iletmeyen bir kabuk ile çevrelemek imkansızdır.

Yalıtılmış bir sistem, uygun bir termodinamik model olarak kabul edilir. Termal işlemler için enerjinin korunumu yasası, termodinamiğin birinci yasası olarak formüle edilmiştir. Sisteme aktarılan ısı miktarı, sistemin iç enerjisini ve sistem tarafından yapılan iş performansını değiştirmeye gider. Bir sistemin iç enerjisi, sistemi oluşturan parçacıkların kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamı olarak anlaşılır.

İç enerji, sistemin durumunun bir fonksiyonudur ve bu durum için iyi tanımlanmış bir değere sahiptir: DU, sistemin son ve ilk durumlarına karşılık gelen iç enerjinin iki değeri arasındaki farktır:

DU=U₂-U₁

Isı miktarı, iş gibi, durumun değil, sürecin bir fonksiyonudur. Termodinamiğin birinci yasası şu şekilde yazılabilir:

dQ = dU + dA.

Q, A, DU ve dQ, dA, dU değerleri pozitif (dış cisimler tarafından sisteme ısı aktarılır, iç enerji artar) veya negatif (sistemden ısı alınır, iç enerji azalır) olabilir.

25. Termodinamiğin ikinci yasası. Entropi

Termodinamiğin ikinci yasasının birkaç formülasyonu vardır: ısı kendi başına daha düşük sıcaklığa sahip bir cisimden daha yüksek bir sıcaklığa sahip bir cisme geçemez (Clausius'un formülasyonu) veya ikinci türden bir sürekli hareket makinesi imkansızdır (Thomson'un formülasyonu) .

Sistemin orijinal durumuna döndükten sonra çevreleyen cisimlerde herhangi bir değişiklik olmaması için tüm ara durumlar aracılığıyla ters işlemi tamamlamak mümkünse, bir sürece geri dönüşümlü denir.

Bir ısı motorunun veya doğrudan çevrimin verimliliği, yapılan işin, çalışma maddesinin ısıtıcıdan aldığı ısı miktarına oranıdır:

Bir ısı makinesinin işi, ısı miktarına bağlı olarak yapıldığından ve çalışma maddesinin iç enerjisi çevrim başına değişmediğinden (DU = 0), termodinamiğin birinci yasasından, dairesel işlemlerde işin şu şekilde olduğu sonucu çıkar. ısı miktarlarının cebirsel toplamına eşit:

bir = Q₁ + Q₂.

dolayısıyla:

Isı miktarı Q₁, çalışma maddesi tarafından alınan pozitif, çalışma maddesinin buzdolabına verdiği Q2 ısı miktarı negatiftir.

Tersinir bir süreç için azaltılmış ısı miktarlarının toplamı, entropi adı verilen bazı sistem durumu fonksiyonunun iki değeri arasındaki fark olarak temsil edilebilir:

nerede₂ ve S₁ - sırasıyla son saniye ve ilk ilk durumlarda entropi.

Entropi, sistemin durumunun bir fonksiyonudur, iki durum için değerleri arasındaki fark, sistemin bir durumdan diğerine tersine çevrilebilir geçişi sırasında azaltılan ısı miktarlarının toplamına eşittir.

Entropinin fiziksel anlamı:

Sistem bir durumdan diğerine geçmişse, sürecin doğasından bağımsız olarak, entropideki değişim, bu durumlar arasında meydana gelen herhangi bir tersinir süreç için formülle hesaplanır:

Burada Q, sabit bir T sıcaklığında birinci durumdan ikinci duruma geçiş sırasında sistemin aldığı toplam ısı miktarıdır. Bu formül, erime, buharlaşma vb. işlemlerdeki entropi değişimini hesaplamak için kullanılır.

26. Durağan durum

Entropi üretimi ilkesi. Açık bir sistem olarak beden

Yalıtılmış bir sistemdeki termodinamik süreçlerin yönü yukarıda açıklanmıştır. Ancak doğadaki ve teknolojideki gerçek süreçler ve durumlar dengesizdir ve birçok sistem açıktır.

Bu süreçler ve sistemler, denge dışı termodinamikte ele alınır. Tıpkı denge termodinamiğinde denge durumunun özel bir durum olması gibi, denge dışı termodinamikte de durağan durumlar özel bir rol oynar. Durağan durumda sistemde meydana gelen gerekli süreçler (difüzyon, ısıl iletkenlik vb.) entropiyi artırsa da sistemin entropisi değişmez.

Sistemin entropi DS'sindeki değişikliği iki terimin toplamı olarak gösterelim:

DS=DSi+DSI,

burada DSi, sistemdeki geri dönüşü olmayan süreçlerin neden olduğu entropi değişikliğidir; DSl, sistemin dış cisimlerle (sistemden geçen akışlar) etkileşiminden kaynaklanan entropi değişikliğidir. Süreçlerin tersinmezliği DSi > 0'a, durumun durağanlığına - DSi = 0'a yol açar; dolayısıyla: DSl = DS - DSi < 0. Bu, sisteme giren ürünlerdeki (madde ve enerji) entropinin, sistemden çıkan ürünlerdeki entropiden daha az olduğu anlamına gelir.

Termodinamiğin ilk gelişimi, endüstriyel üretimin ihtiyaçları tarafından teşvik edildi. Bu aşamada (XNUMX. yüzyıl), ana başarılar yasaların formülasyonu, idealleştirilmiş süreçlerle ilgili olarak döngü yöntemlerinin ve termodinamik potansiyellerin geliştirilmesiydi.

Biyolojik nesneler açık termodinamik sistemlerdir. Çevreyle enerji ve madde alışverişinde bulunurlar. Sabit bir sistem olan bir organizma için dS = 0, S = = const, dS i> 0, dSe < 0 yazabiliriz. Bu, daha büyük entropinin gıda ürünlerinde değil, boşaltım ürünlerinde olması gerektiği anlamına gelir.

Bazı patolojik koşullar altında, bir biyolojik sistemin entropisi artabilir (dS > 0), bunun nedeni durağanlığın olmaması, düzensizliğin artmasıdır. Formül temsil edilebilir:

veya kararlı durum için

Bu, organizmanın normal durumunda, iç süreçler nedeniyle entropideki değişim hızının, çevre ile madde ve enerji alışverişi nedeniyle negatif entropideki değişim hızına eşit olduğunu gösterir.

27. Termometri ve kalorimetri

Doğru sıcaklık ölçümleri, tıbbi teşhisin yanı sıra araştırma ve geliştirmenin ayrılmaz bir parçasıdır.

Geniş bir aralıkta sıcaklıkları elde etme ve ölçme yöntemleri çok farklıdır. Sıcaklık ölçme yöntemlerinin ve ilgili konuların çalışıldığı fizik alanına termometri denir. Sıcaklık, bir termometrik maddenin herhangi bir özelliğinin değeri ile belirlendiğinden, tanımı hacim, basınç, elektrik, mekanik, optik, manyetik etkiler vb. gibi fiziksel parametrelerin ve özelliklerin ölçülmesinden oluşur. Çok sayıda termometrik madde ve bunda kullanılan özellikler.

Bir termometre - sıcaklığı ölçmek için bir cihaz - termometrik özelliğin gerçekleştirildiği hassas bir elemandan ve bir ölçüm cihazından (dilatometre, basınç ölçer, galvanometre, potansiyometre vb.) oluşur. Sıcaklık ölçümü için gerekli bir koşul, hassas elemanın ve sıcaklığı belirlenen cismin termal dengesidir. Ölçülen sıcaklık aralıklarına bağlı olarak en yaygın olanları sıvı termometreler, gaz termometreleri, dirençli termometreler, termometreler ve pirometreler olarak termokupllardır.

Bir sıvı termometresinde termometrik karakteristik hacimdir, hassas eleman ise sıvı deposudur (genellikle cıva veya alkol). Pirometreler radyasyon yoğunluğunu termometrik bir özellik olarak kullanır.

Ultra düşük sıcaklıkları ölçerken, paramıknatıslar termometrik maddeler görevi görür ve ölçülen özellik, mıknatıslanmalarının sıcaklığa bağımlılığıdır.

Tıpta kullanılan cıvalı termometre maksimum sıcaklığı gösterir ve maksimum termometre olarak adlandırılır. Bu özellik tasarımından kaynaklanmaktadır: Cıva içeren hazne, dereceli kılcal damardan, termometre soğuduğunda cıvanın hazneye geri dönmesine izin vermeyen bir daralma ile ayrılır. Uzun bir süre boyunca gözlenen en düşük sıcaklığı gösteren minimum termometreler de vardır. Bu amaçla, termostatlar kullanılır - sıcaklığın sabit tutulduğu, otomatik regülatörler tarafından veya sabit bir sıcaklıkta meydana gelen tek seferlik geçişlerin özelliği kullanılarak gerçekleştirilen cihazlar.

Çeşitli fiziksel, kimyasal ve biyolojik işlemlerde salınan veya emilen ısı miktarını ölçmek için, tümü kalorimetriyi oluşturan bir dizi yöntem kullanılır. Kalorimetrik yöntemler, cisimlerin ısı kapasitesini, faz geçişlerinin ısısını, çözünme, ıslanma, adsorpsiyon, kimyasal reaksiyonlara eşlik eden ısı, radyasyon enerjisi, radyoaktif bozunma vb.

Benzer ölçümler kalorimetreler kullanılarak yapılır.

28. Tedavide kullanılan sıcak ve soğuk ortamların fiziksel özellikleri

Tıpta, yerel ısıtma veya soğutma için sıcak veya soğuk cisimler kullanılır. Genellikle bunun için nispeten erişilebilir ortamlar seçilir, bazıları da yararlı bir mekanik veya kimyasal etkiye sahip olabilir.

Bu tür ortamların fiziksel özellikleri amaçlarına göre belirlenir. Öncelikle istenilen etkinin nispeten uzun bir süre içerisinde ortaya çıkması gerekmektedir. Bu nedenle kullanılan ortamın özgül ısı kapasitesinin (su, çamur) veya faz dönüşümünün özgül ısısının (parafin, buz) yüksek olması gerekir. İkincisi, doğrudan cilde uygulanan medyanın ağrıya neden olmaması gerekir. Bu, bir yandan bu tür ortamların sıcaklığını sınırlarken, diğer yandan düşük ısı kapasitesine sahip ortamların seçimini teşvik etmektedir. Örneğin, arıtma için kullanılan suyun sıcaklığı 45 °C'ye kadar, turba ve çamurun sıcaklığı ise 50 °C'ye kadardır, çünkü bu ortamlarda ısı değişimi (konveksiyon) sudan daha azdır. Parafin, düşük ısı iletkenliğine sahip olduğundan 60-70 ° C'ye ısıtılır ve parafinin doğrudan cilde bitişik kısımları hızla soğur, kristalleşir ve kalan kısımlarından ısı akışını geciktirir.

Buz, tedavi için kullanılan bir soğutma ortamı olarak kullanılır. Son yıllarda, düşük sıcaklıklar tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır. Düşük bir sıcaklıkta, tek tek organ ve dokuların bu şekilde korunması, normal olarak yaşama ve işlev görme yeteneği yeterince uzun bir süre korunduğunda, nakil ile bağlantılı olarak gerçekleştirilir.

Dondurma ve çözülme sırasında kriyojenik doku imha yöntemi, doktorlar tarafından bademcik, siğil vb. Çıkarmak için kullanılır. Bu amaçla özel kriyojenik aparatlar ve kriyoproblar oluşturulur.

Anestezi özelliği olan soğuk algınlığı ile parkinsonizm gibi bazı sinir hastalıklarından sorumlu beyindeki nükleer hücrelerin yok edilmesi mümkündür.

Mikrocerrahi, bu dokuları yakalamak ve transfer etmek için ıslak dokuların soğuk bir metal alete dondurulmasını kullanır.

Düşük sıcaklığın tıbbi kullanımıyla bağlantılı olarak yeni terimler ortaya çıktı: "kriyojenik ilaç", "kriyoterapi", "kriyocerrahi" vb.

29. Biyolojik zarlardaki fiziksel süreçler

Biyolojik zarlar hücrenin önemli bir parçasıdır. Hücreyi çevreden sınırlar, zararlı dış etkilerden korur, hücre ile çevresi arasındaki metabolizmayı kontrol eder, elektriksel potansiyellerin oluşumuna katkıda bulunur, mitokondride evrensel ATP enerji akümülatörlerinin sentezine katılır, vb.

Membranların yapısı ve modelleri

Zarlar tüm hücreleri (plazma ve dış hücre zarları) çevreler. Bir zar olmadan, hücrenin içeriği basitçe yayılır, difüzyon termodinamik dengeye, yani yaşamın yokluğuna yol açar. İlk hücrenin çevreden bir zarla çitle çevrildiğinde ortaya çıktığını söyleyebiliriz.

Hücre içi zarlar, hücreyi her biri belirli bir işlevi yerine getiren çok sayıda kapalı bölmeye böler. Herhangi bir zarın yapısının temeli, çift lipit tabakasıdır (büyük ölçüde fosfolipidler). İki tekli lipit katmanından bir lipit çift katmanı oluşturulur, böylece her iki katmanın hidrofobik "kuyrukları" içe doğru yönlendirilir. Bu, moleküllerin hidrofobik bölgelerinin suyla en az temasını sağlar. Membran yapısına ilişkin bu fikir pek çok soruya cevap vermedi.

Daha sonra aynı lipit biyokatman membranına dayalı bir model önerildi. Bu fosfolipit omurgası, proteinlerin aşağı yukarı batmış halde yüzdüğü iki boyutlu bir çözücü gibidir. Bu proteinler sayesinde zarların belirli işlevleri (geçirgenlik, elektrik potansiyeli üretimi vb.) tamamen veya kısmen yerine getirilir. Membranlar hareketsiz, sessiz yapılar değildir. Lipitler ve proteinler, zarları değiştirir ve hem zarın düzlemi boyunca (yanal difüzyon) hem de flip-flop adı verilen onun üzerinden hareket eder.

Biyomembran yapısının açıklığa kavuşturulması ve özelliklerinin incelenmesi, membranın fizikokimyasal modelleri (yapay membranlar) kullanılarak mümkün olduğu ortaya çıktı. Bu tür üç model en yaygın olanıdır. İlk model, su-hava veya su-yağ arayüzündeki tek tabakalı fosfolipidlerdir.

Biyomembranın ikinci yaygın modeli, protein moleküllerinden tamamen yoksun biyolojik bir zar gibi olan lipozomlardır. Biyomembranların bazı özelliklerini doğrudan yöntemlerle incelemeyi mümkün kılan üçüncü model biyolipid (biyolayer lipid) membrandır (BLM).

Zarlar iki önemli işlevi yerine getirir: matris (yani, farklı işlevleri yerine getiren proteinleri tutmanın temeli olan bir matristir) ve bariyer (hücreyi ve bireysel bölmeleri istenmeyen parçacıkların nüfuzundan korurlar).

30. Membranların fiziksel özellikleri ve parametreleri

Membran moleküllerinin hareketliliğini ve partiküllerin zardan difüzyonunu ölçmek, bilipid tabakanın bir sıvı gibi davrandığını gösterir. Ancak zar düzenli bir yapıdır. Bu iki gerçek, zardaki fosfolipidlerin doğal işleyişi sırasında sıvı kristal halde olduğunu göstermektedir. Membran içindeki sıcaklık değiştiğinde, faz geçişleri gözlemlenebilir: ısıtıldığında lipitlerin erimesi ve soğutulduğunda kristalleşme. Biyolojik katmanın sıvı kristal hali, katı halden daha düşük bir viskoziteye ve çeşitli maddelerin daha fazla çözünürlüğüne sahiptir. Sıvı kristal biyo-tabakanın kalınlığı, katı olandan daha azdır.

Sıvı ve katı haldeki moleküllerin yapısı farklıdır. Sıvı fazda, fosfolipid molekülleri, içine farklılaştırıcı bir maddenin moleküllerinin sokulabileceği boşluklar (bükümler) oluşturabilir. Bu durumda bükülmenin hareketi, molekülün zar boyunca difüzyonuna yol açacaktır.

Moleküllerin (atomların) zarlardan taşınması

Zarların işleyişinde önemli bir unsur, molekülleri (atomları) ve iyonları geçirip geçirmemeleridir. Parçacıkların bu tür penetrasyon olasılığı, hem hareketlerinin yönüne (örneğin, hücrenin içine veya hücrenin dışına) hem de moleküllerin ve iyonların tipine bağlıdır.

Transfer fenomeni, fiziksel bir sistemde kütlenin, momentumun, yükün veya başka bir fiziksel miktarın uzamsal hareketinin (transferinin) meydana gelmesi sonucu geri dönüşü olmayan süreçlerdir. Transfer olayları arasında difüzyon (bir maddenin kütlesinin transferi), viskozite (momentumun transferi), termal iletkenlik (enerji transferi), elektriksel iletkenlik (elektrik yükünün transferi) yer alır.

Zar boyunca bir potansiyel farkı vardır, bu nedenle zarda bir elektrik alanı vardır. Yüklü parçacıkların (iyonlar ve elektronlar) difüzyonunu etkiler. İyonların taşınması iki faktör tarafından belirlenir: dağılımlarının eşitsizliği (yani konsantrasyon gradyanı) ve bir elektrik alanının etkisi (Nernst-Planck denklemi):

Denklem, durağan iyon akışı yoğunluğunu üç miktarla ilişkilendirir:

1) belirli bir iyon için zar yapılarının bir iyonla etkileşimini karakterize eden zar geçirgenliği;

2) elektrik alanı;

3) zarı çevreleyen sulu çözeltideki iyon konsantrasyonu.

Transfer fenomeni pasif taşıma ile ilgilidir: moleküllerin ve iyonların difüzyonu, düşük konsantrasyonları yönünde meydana gelir, iyonların hareketi, elektrik alanından onlara etki eden kuvvetin yönüne göre gerçekleşir.

Pasif taşıma, kimyasal enerji tüketimi ile ilişkili değildir, parçacıkların daha düşük bir elektrokimyasal potansiyele doğru hareketinin bir sonucu olarak gerçekleştirilir.

31. Biyolojik zarlardan bir tür pasif molekül ve iyon transferi

Canlı bir hücrede lipid tabakasından basit difüzyon, oksijen ve karbondioksitin geçişini sağlar. Bir dizi tıbbi madde ve zehir de lipit tabakasına nüfuz eder. Bununla birlikte, basit difüzyon oldukça yavaş ilerler ve hücreye gerekli miktarda besin sağlayamaz. Bu nedenle, zarda maddenin pasif transferinin başka mekanizmaları vardır, bunlar arasında difüzyon ve kolaylaştırılmış difüzyon (taşıyıcı ile kombinasyon halinde) bulunur.

Bazen veya bir kanal, zarda bir geçit oluşturan protein molekülleri ve lipitler dahil olmak üzere zarın bir bölümü olarak adlandırılır. Bu geçiş, sadece su molekülleri gibi küçük moleküllerin değil, aynı zamanda daha büyük iyonların da zardan geçmesine izin verir. Kanallar farklı iyonlar için seçicilik gösterebilir. Özel taşıyıcı moleküller ile iyon taşınmasının difüzyonunu kolaylaştırır.

Dinlenme potansiyeli. Bir hücrenin yüzey zarı, farklı iyonlara eşit derecede geçirgen değildir. Ek olarak, herhangi bir spesifik iyonun konsantrasyonu, zarın farklı taraflarında farklıdır, en uygun iyon bileşimi hücre içinde korunur. Bu faktörler, normal olarak işleyen bir hücrede sitoplazma ile çevre (dinlenme potansiyeli) arasında potansiyel bir farkın ortaya çıkmasına neden olur.

Dinlenme potansiyelinin yaratılmasına ve korunmasına en büyük katkı Na+, K+, Cl- iyonları tarafından yapılır. Toplam

işaretlerini dikkate alarak bu elektronların akı yoğunluğu şuna eşittir:

J=J_NA + J_K + J_CI-.

Durağan durumda, toplam akı yoğunluğu sıfırdır, yani birim zamanda zardan hücreye geçen farklı iyonların sayısı, hücreyi zardan terk eden sayıya eşittir:

j = 0.

Goldman-Hodgkin-Katz denklemi (boyutsuz potansiyel elektriğe dönüş):

İyon pompaları - aktif taşıma sistemleri tarafından hücre içinde ve dışında farklı iyon konsantrasyonları oluşturulur. Dinlenme potansiyeline asıl katkı yalnızca K+ ve Cl- iyonları tarafından yapılır.

Aksiyon potansiyeli ve yayılması

Uyarıldığında hücre ile ortam arasındaki potansiyel fark değişir, aksiyon potansiyeli ortaya çıkar.

Aksiyon potansiyeli sinir liflerinde yayılır. Aksiyon potansiyelinin sinir lifi boyunca yayılması, bir otomatik dalga şeklinde gerçekleşir. Uyarılabilir hücreler aktif ortamdır: pürüzsüz miyelinsiz sinir lifleri boyunca uyarının yayılma hızı, yaklaşık olarak yarıçaplarının kareköküyle (υ≈√r) orantılıdır.

32. Elektrodinamik

Elektriksel ve manyetik olaylar, maddenin özel bir varoluş biçimiyle ilişkilidir - elektrik ve manyetik alanlar ve bunların etkileri. Genel durumda, bu alanlar o kadar birbirine bağlıdır ki, tek bir elektrik alanından bahsetmek gelenekseldir.

Elektromanyetik olayların üç biyomedikal uygulama alanı vardır. Bunlardan ilki, vücutta meydana gelen elektriksel süreçlerin anlaşılmasının yanı sıra biyolojik ortamın elektriksel ve manyetik özelliklerinin bilinmesidir.

İkinci yön, elektromanyetik alanların vücut üzerindeki etkisinin mekanizmasının anlaşılmasıyla bağlantılıdır.

Üçüncü yön enstrümantasyon, donanımdır. Elektrodinamik, elektroniğin ve özellikle tıbbi elektroniğin teorik temelidir.

Bir enerji alanı, bu alandaki elektrik yüklerine bir kuvvetin uygulandığı bir tür maddedir. Biyolojik yapılar tarafından üretilen elektrik alanının özellikleri, organizmanın durumu hakkında bir bilgi kaynağıdır.

Gerilim ve potansiyel - elektrik alanının özellikleri. Bir elektrik alanının güç özelliği, alanın belirli bir noktasında bir nokta yüke etki eden kuvvetin bu yüke oranına eşit bir güçtür:

E=F/q

Gerilim, alanın belirli bir noktasında pozitif bir yüke etki eden kuvvetin yönü ile yönü çakışan bir vektördür. Elektrik alan kuvveti üç denklemle ifade edilir:

E_x =f₁ (x,y,z);

E_y =f₂ (x,y,z);

E_z =f₃(x, y, z),

nerede e_х, E_у ve E_z - alanı tanımlamak için tanıtılan karşılık gelen koordinat eksenleri üzerindeki yoğunluk vektörünün projeksiyonları. Elektrik alanının enerji özelliği potansiyeldir. Alanın iki noktası arasındaki potansiyel fark, bir nokta pozitif yükü alanın bir noktasından diğerine hareket ettirirken alan kuvvetleri tarafından yapılan işin bu yüke oranıdır:

nerede F₁ ve F₂ - elektrik alanının 1 ve 2 noktalarındaki potansiyeller. İki nokta arasındaki potansiyel fark, elektrik alanın gücüne bağlıdır. Potansiyel farkla birlikte, potansiyel kavramı elektrik alanının bir özelliği olarak kullanılır. Farklı noktalardaki potansiyeller, aynı potansiyele sahip yüzeyler (eş potansiyel yüzeyler) olarak gösterilebilir. Mevcut elektriksel ölçüm cihazları, yoğunluğu değil potansiyel farkı ölçmek için tasarlanmıştır.

33. Elektrik dipol ve çok kutuplu

Bir elektrik dipolü, birbirinden belirli bir mesafede bulunan iki eşit fakat zıt işaret noktalı elektrik yükünden (dipol kolu) oluşan bir sistemdir. Bir dipolün ana özelliği, elektrik (veya dipol) momentidir - negatif yükten pozitife yönlendirilen, yük ile dipol kolunun çarpımına eşit bir vektör:

p = dl.

Bir dipolün elektrik momentinin birimi coulomb metredir.

Düzgün bir elektrik alanındaki bir dipol, elektrik momentine, dipolün alandaki yönüne ve alan kuvvetine bağlı olan bir torka tabi tutulur. Elektrik momentine ve alanın homojen olmama derecesine bağlı olarak dipole bir kuvvet etki eder.

dE/dx

Dipol, kuvvet çizgisi boyunca olmayan homojen olmayan bir elektrik alanında yönlendirilirse, üzerine bir tork da etki eder. Serbest dipol hemen hemen her zaman yüksek alan kuvvetlerinin olduğu bölgeye çekilir.

Bir dipol, belirli bir simetriye sahip bir elektrik yükleri sisteminin özel bir durumudur. Bu tür yük dağılımlarının genel adı elektrik çok kutupludur (I = 0, 1, 2 vb.), çok kutbun yük sayısı 2 ifadesiyle belirlenir.¹.

Böylece, sıfır dereceli çok kutuplu (20 = 1) tek noktalı bir yüktür, birinci dereceden çok kutuplu (21 = 2) bir dipoldur, ikinci dereceden çok kutuplu (22 = 4) bir dört kutupludur, üçüncü dereceden bir çok kutupludur (23 = 8) çok kutuplu (XNUMX = XNUMX) bir sekiz kutupludur, vb. e. Çok kutuplu alanın potansiyeli, ondan önemli mesafelerde azalır (R > d, burada d, çok kutbun boyutudur)

I/R ile orantılı^{1 + 1}. Yük, uzayın belirli bir bölgesinde dağıtılırsa, yükler sisteminin dışındaki elektrik alan potansiyeli yaklaşık bir dizi olarak gösterilebilir:

Burada R, yük sisteminden potansiyel F ile A noktasına olan mesafedir;

f₁, f₂, f₃…. - çok kutbun tipine, yüküne ve A noktasına yönüne bağlı olarak bazı işlevler.

İlk terim bir monopole, ikincisi bir dipole, üçüncüsü bir dört kutupluya ve bu şekilde devam eder.Nötr bir yükler sistemi durumunda, ilk terim sıfıra eşittir.

Dipol elektrik jeneratörü (akım dipolü) Bir vakumda veya ideal bir yalıtkanda, bir elektrik dipolü keyfi olarak uzun bir süre devam edebilir. Bununla birlikte, gerçek bir durumda (elektriksel olarak iletken bir ortam), dipolün elektrik alanının etkisi altında, serbest yüklerin hareketi meydana gelir ve dipol nötralize edilir. Harici devredeki akım gücü neredeyse sabit kalacaktır, neredeyse ortamın özelliklerine bağlı değildir. Bir akım kaynağı ve bir akım tahliyesinden oluşan böyle bir iki kutuplu sisteme dipol elektrik jeneratörü veya akım dipolü denir.

34. Elektrokardiyografinin fiziksel temeli

Canlı dokular bir elektrik potansiyeli (biyopotansiyel) kaynağıdır.

Teşhis amacıyla doku ve organların biyopotansiyellerinin kaydına elektrografi denir. Böyle bir genel terim nispeten nadiren kullanılır, ilgili teşhis yöntemlerinin özel isimleri daha yaygındır: elektrokardiyografi (EKG) - kalp kasında uyarıldığında meydana gelen biyopotansiyellerin kaydı, elektromiyografi (EMG) - biyoelektrik kayıt için bir yöntem kasların aktivitesi, elektroensefalografi (EEG) - biyoelektrik beyin aktivitesini kaydetme yöntemi, vb.

Çoğu durumda, biyopotansiyeller elektrotlar tarafından doğrudan bir organdan (kalp, beyin) değil, bu organ tarafından elektrik alanlarının yaratıldığı diğer komşu dokulardan alınır.

Klinik açıdan, bu, kayıt prosedürünün kendisini büyük ölçüde basitleştirerek, onu güvenli ve basit hale getirir. Elektrografiye fiziksel yaklaşım, "çıkarılabilir" potansiyellerin resmine karşılık gelen bir elektrik jeneratörü modeli oluşturmaktan (seçmekten) oluşur.

Tüm kalp, elektriksel olarak gerçek bir cihaz şeklinde bir tür elektrik jeneratörü ve insan vücudu şeklinde bir iletken içindeki bir dizi elektrik kaynağı olarak temsil edilir. İletken yüzeyinde, eşdeğer bir elektrik jeneratörünün çalışması sırasında, kardiyak aktivite sürecinde insan vücudunun yüzeyinde oluşan bir elektrik voltajı olacaktır. Dipol eşdeğeri bir elektrik jeneratörü kullanılıyorsa, kalbin elektriksel aktivitesini simüle etmek oldukça mümkündür. Kalbin dipol görünümü, Einthoven'ın öncü teorisinin temelini oluşturur. Ona göre kalp, kalp döngüsü sırasında dönen, pozisyonunu ve uygulama noktasını değiştiren bir dipol momenti olan bir dipoldür. V. Einthoven, yaklaşık olarak sağ ve sol kollarda ve sol bacakta bulunan bir eşkenar üçgenin köşeleri arasındaki kalbin biyopotansiyellerindeki farklılıkları ölçmeyi önerdi.

Fizyologların terminolojisine göre vücudun iki noktası arasındaki biyopotansiyellerdeki farka abduksiyon denir. Derivasyon I (sağ kol - sol kol), derivasyon II (sağ kol - sol bacak) ve derivasyon III (sol kol - sol bacak) vardır.

V. Einthoven'a göre kalp üçgenin merkezinde yer almaktadır. Dipolün (kalbin) elektriksel momenti zamanla değiştiğinden, elektrokardiyogram adı verilen uçlarda geçici voltajlar elde edilecektir. Elektrokardiyogram uzaysal yönelim hakkında bilgi sağlamaz. Ancak teşhis amacıyla bu tür bilgiler önemlidir. Bu bağlamda, vektör kardiyografi adı verilen kalbin elektrik alanının mekansal çalışma yöntemi kullanılmaktadır. Bir vektör kardiyogramı, konumu kalp döngüsü sırasında değişen bir vektörün sonuna karşılık gelen noktaların geometrik bir odağıdır.

35. Elektrik akımı

Elektrik akımı genellikle elektrik yüklerinin yönsel hareketini ifade eder. İletim akımı ve konveksiyon akımı vardır. İletim akımı, iletken gövdelerdeki yüklerin yönlü hareketidir: metallerdeki elektronlar, yarı iletkenlerdeki elektronlar ve delikler, elektrolitlerdeki iyonlar, gazlardaki iyonlar ve elektronlar. Konveksiyon akımı, yüklü cisimlerin hareketi ve elektronların veya diğer yüklü parçacıkların boşlukta akışıdır.

Akım yoğunluğu, bir elektrik akımının vektör özelliğidir, sayısal olarak küçük bir yüzey elemanından geçen akımın kuvvetinin, akımı oluşturan yüklü parçacıkların hareket yönüne normal, bu alana oranına eşittir. eleman:

j = dl/dS

Bu formül, mevcut taşıyıcının q yükü ile çarpılırsa, akım yoğunluğunu elde ederiz:

j = qj = qnv.

Vektör formunda:

j = qnv.

j vektörü akım çizgilerine teğetsel olarak yönlendirilir. Mevcut güç için aşağıdaki ifadeyi yazıyoruz:

j=dq/dt.

Akım gücü, belirli bir bölümden veya yüzeyden geçen yükün zamana göre türevidir.

Bir iletkenden doğru akımın geçebilmesi için uçlarında potansiyel bir farkın korunması gerekir. Bu, mevcut kaynaklar tarafından yapılır. Kaynağın elektromotor kuvveti, devre boyunca tek bir pozitif yükü hareket ettirirken dış kuvvetlerin çalışmasına sayısal olarak eşit bir değerdir.

Pratikte, dış kuvvetlerin işi sadece mevcut kaynak içinde sıfırdan farklıdır. Bir dış kuvvetin birim pozitif yüke oranı, dış kuvvetlerin alan kuvvetine eşittir:

E_CT= F_CT/ Q

Elektromotor kuvvet, akım kaynağındaki potansiyelde ani bir değişikliğe karşılık gelir.

Elektrolitlerin elektriksel iletkenliği. Biyolojik sıvılar, elektriksel iletkenliği metallerin elektriksel iletkenliğine benzer olan elektrolitlerdir: gazların aksine her iki ortamda da akım taşıyıcıları elektrik alanından bağımsız olarak bulunur.

İyonların bir elektrik alanındaki hareket yönü, yaklaşık olarak eşit olarak kabul edilebilirken, elektrik alanından iyona etki eden qE kuvveti, sürtünme kuvveti rv'ye eşittir:

qE = rv,

nereden alıyoruz:

v = be.

Orantılılık katsayısı b, iyon hareketliliği olarak adlandırılır.

36. Biyolojik dokuların ve sıvıların doğru akımda elektriksel iletkenliği. Gazlarda elektrik boşalması

Biyolojik dokular ve organlar, bir elektrik akımının etkisi altında değişebilen, farklı elektrik dirençlerine sahip oldukça heterojen oluşumlardır. Bu, canlı biyolojik sistemlerin elektrik direncini ölçmeyi zorlaştırır.

Doğrudan vücut yüzeyine uygulanan elektrotlar arasında bulunan vücudun tek tek bölümlerinin elektriksel iletkenliği, cildin ve deri altı katmanlarının direncine önemli ölçüde bağlıdır. Vücudun içinde, akım esas olarak kan ve lenfatik damarlar, kaslar ve sinir gövdelerinin kılıfları yoluyla yayılır. Cildin direnci, durumuna göre belirlenir: kalınlık, yaş, nem vb.

Dokuların ve organların elektriksel iletkenliği, işlevsel durumlarına bağlıdır ve bu nedenle bir tanı göstergesi olarak kullanılabilir.

Yani örneğin iltihaplanma sırasında hücreler şiştiğinde hücreler arası bağlantıların kesiti azalır ve elektriksel direnç artar; terlemeye neden olan fizyolojik olaylara cildin elektriksel iletkenliğinde bir artış vb.

Yalnızca nötr parçacıklardan oluşan bir gaz yalıtkandır. İyonize olursa, elektriksel olarak iletken hale gelir. Bir gazın moleküllerinin ve atomlarının iyonlaşmasına neden olabilecek herhangi bir cihaz, fenomen, faktöre iyonlaştırıcı denir. Işık, X-ışınları, alevler, iyonlaştırıcı radyasyon vb. olabilirler. Havada bir elektrik yükü, içine polar sıvılar püskürtüldüğünde (balloelektrik etki), yani molekülleri sabit bir elektrik dipol momentine sahip sıvılar da oluşabilir. Örneğin, havada ezildiğinde, su yüklü damlacıklara ayrılır. Büyük damlaların yükünün işareti (sert su için pozitif), en küçük damlaların yükünün tersidir. Daha büyük damlacıklar nispeten hızlı bir şekilde yerleşir ve havada negatif yüklü su parçacıkları bırakır. Bu fenomen çeşmede gözlenir.

Gazın elektriksel iletkenliği de ikincil iyonizasyona bağlıdır. İç elektronların iyonize potansiyeli çok daha yüksektir.

Karasal koşullar altında hava, doğal iyonlaştırıcılar nedeniyle, çoğunlukla toprak ve gazlardaki radyoaktif maddeler ve kozmik radyasyon nedeniyle neredeyse her zaman bir miktar iyon içerir. Havadaki iyonlar ve elektronlar nötr moleküller ve asılı parçacıklarla birleşerek daha karmaşık iyonlar oluşturabilir. Atmosferdeki bu iyonlara hava iyonları denir. Sadece işaret bakımından değil aynı zamanda kütle bakımından da farklılık gösterirler; geleneksel olarak hafif (gaz iyonları) ve ağır (askıda yüklü yüklü parçacıklar - toz parçacıkları, duman ve nem parçacıkları) olarak ayrılırlar.

Ağır iyonlar vücut üzerinde zararlı bir etkiye sahiptir, hafif ve çoğunlukla negatif hava iyonları faydalı bir etkiye sahiptir. Tedavi (aeroiyonoterapi) için kullanılırlar.

37. Manyetik alan

Manyetik alan, alana yerleştirilen hareketli elektrik yüklerine ve manyetik momenti olan diğer cisimlere kuvvet uygulanan tüm maddelere verilen addır. Manyetik alan için, elektrostatik alanda olduğu gibi, niceliksel bir özellik vardır - manyetik bir moment (vektör miktarı).

Alanın bir noktasındaki manyetik indüksiyon, düzgün bir manyetik alandaki akımla döngüye etki eden maksimum torkun bu döngünün manyetik momentine oranına eşittir. Manyetik akının birimi weber'dir (Wb):

1Wb = 1Tlm2.

Tl manyetik indüksiyon birimidir (Tesla). Akışın hem pozitif hem de negatif olabileceği formülden görülebilir.

Amper yasası. Manyetik alanda akım olan bir devrenin enerjisi. Manyetik alanın ana tezahürlerinden biri, hareketli elektrik yükleri ve akımları üzerindeki kuvvet etkisidir. A. M. Ampere bu kuvvet etkisini belirleyen yasayı kurmuştur.

Manyetik alandaki bir iletkende, akıma yönelik bir vektör olarak kabul edilen oldukça küçük bir dI kesiti seçiyoruz. Ürün IdI, geçerli öğe olarak adlandırılır. Manyetik alandan akım elemanına etki eden kuvvet şuna eşittir:

dF = kIB sinb × dl,

burada k orantı katsayısıdır; veya vektör biçiminde

dF = ldl × B.

Bu oranlar Ampère yasasını ifade eder.

Ampère yasasına göre manyetik alanda akım taşıyan bir iletkene etki eden kuvvet, bu akımı oluşturan hareketli elektrik yükleri üzerindeki etkisinin sonucudur. Ayrı bir hareketli yüke etki eden kuvvet, akım taşıyan bir iletkene uygulanan F kuvvetinin, içindeki toplam N akım taşıyıcı sayısına oranı ile belirlenir:

f_Л =E/H_(i)

Mevcut güç:

ben = jS,

F = jSBL günah,

j, akım yoğunluğudur. Şunları elde ederiz:

F = jSBL sinb = qnvSBL sinb2,

burada n =N/ SI parçacıkların konsantrasyonudur.

Son ifadeyi birincinin yerine koyarak, manyetik alanın yanından ayrı bir hareketli elektrik yüküne etki eden ve Lorentz kuvveti olarak adlandırılan kuvvet için bir ifade elde ederiz:

Lorentz kuvvetinin yönü, denklemin vektör notasyonundan belirlenebilir.

fn = qvB.

38. Manyetik alan kuvveti ve diğer özellikleri

Manyetik alanın gücü ortamın özelliklerine bağlıdır ve sadece devreden geçen akımın gücü ile belirlenir. Doğru akımın yarattığı manyetik alanın gücü, kendi bireysel unsurları tarafından oluşturulan alanların gücünden oluşur (Biot-Savart-Laplace Yasası):

(dH - gerilim, k - orantı katsayısı, di ve r - vektörler). İntegral alarak, bir devrenin bir akımla veya bu devrenin bir parçasıyla oluşturduğu manyetik alanın gücünü buluruz:

Dairesel, iletkenden daire şeklinde akan akımdır. Bu akım aynı zamanda dairesel olarak dönen bir elektrik yüküne karşılık gelir. Manyetik alanın gücünü ve ortamın göreceli manyetik geçirgenliğini bilerek, manyetik indüksiyonu bulabiliriz:

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

Maddenin manyetik özellikleri

Manyetik alana konulduğunda durumu değişmeyen hiçbir madde yoktur. Üstelik manyetik bir alanda bulunan maddelerin kendisi de böyle bir alanın kaynağı haline gelir. Bu anlamda tüm maddelere genellikle manyetik denir. Manyetik malzemeler arasındaki makroskopik farklılıklar yapılarına göre belirlendiğinden, elektronların, çekirdeklerin, atomların ve moleküllerin manyetik özelliklerinin yanı sıra bu parçacıkların manyetik alandaki davranışlarının da dikkate alınması tavsiye edilir.

Bir parçacığın manyetik momentinin momentum anına oranına manyetomekanik denir. İlişkiler, manyetik ve mekanik (momentum) momentler arasında iyi tanımlanmış "sert" bir bağlantı olduğunu göstermektedir; bu bağlantı manyetomekanik olaylarda kendini gösterir. Manyeto-mekanik fenomenler, manyetomekanik ilişkileri belirlemeyi mümkün kılar ve buna dayanarak, manyetizasyon süreçlerinde yörünge veya spin manyetik momentlerinin rolü hakkında sonuçlar çıkarır. Örneğin Einstein'ın deneyleri, elektronların spin manyetik momentlerinin ferromanyetik (demir-manyetik) malzemelerin manyetizasyonundan sorumlu olduğunu gösterdi.

Çekirdekler, atomlar ve moleküller de manyetik bir momente sahiptir. Bir molekülün manyetik momenti, onu oluşturan atomların manyetik momentlerinin vektör toplamıdır. Manyetik alan, manyetik momentlere sahip parçacıkların oryantasyonu üzerinde etki eder ve bunun sonucunda maddenin manyetize olması sağlanır. Bir maddenin manyetizasyon derecesi, manyetizasyon ile karakterize edilir. Mıknatıslanma vektörünün ortalama değeri, mıknatısın hacminde bulunan tüm parçacıkların toplam manyetik momenti Spmi'nin bu hacme oranına eşittir:

Bu nedenle, manyetizasyon, bir mıknatısın birim hacmi başına ortalama manyetik momenttir. Mıknatıslanma birimi, metre başına amperdir (A/m).

39. Mıknatısların özellikleri ve insan dokularının manyetik özellikleri

Paramanyetik moleküller sıfır olmayan manyetik momentlere sahiptir. Manyetik alanın yokluğunda bu momentler rastgele konumlanır ve mıknatıslanmaları sıfırdır. Manyetik momentlerin sıralama derecesi iki karşıt faktöre bağlıdır: manyetik alan ve moleküler kaotik hareket, dolayısıyla mıknatıslanma hem manyetik indüksiyona hem de sıcaklığa bağlıdır.

Vakumda düzgün olmayan bir manyetik alanda, paramanyetik bir maddenin parçacıkları daha yüksek bir manyetik indüksiyon değerine doğru hareket eder, dedikleri gibi, alana çekilirler. Paramagnetler arasında alüminyum, oksijen, molibden vb.

Diamanyetizma tüm maddelerin doğasında vardır. Paramagnetlerde, diamanyetizma daha güçlü paramanyetizma tarafından geçersiz kılınır.

Moleküllerin manyetik momenti sıfır veya çok küçükse, diamanyetizma paramanyetizmaya üstün gelirse, bu tür moleküllerden oluşan maddelere diamagnet denir. Diamagnetlerin manyetizasyonu, manyetik indüksiyonun tersine yönlendirilir, artan indüksiyonla değeri artar. Düzgün olmayan bir manyetik alandaki vakumdaki diamagnet parçacıkları alanın dışına itilecektir.

Ferromıknatıslar, paramıknatıslar gibi, bir alanı indüklemeyi amaçlayan bir mıknatıslanma yaratır; göreli manyetik geçirgenlikleri birlikten çok daha büyüktür. Ferromanyetik özellikler, tek tek atomlarda veya moleküllerde değil, yalnızca kristal halde olan bazı maddelerde bulunur. Ferromıknatıslar, kristalli demir, nikel, kobalt, bu elementlerin birbirleriyle ve diğer ferromanyetik olmayan bileşiklerle birçok alaşımının yanı sıra ferromanyetik olmayan elementlere sahip krom ve manganez alaşımları ve bileşiklerini içerir. Ferromıknatısların manyetizasyonu sadece manyetik indüksiyona değil, aynı zamanda numunenin manyetik alanda olduğu zamana göre önceki durumlarına da bağlıdır. Doğada çok fazla ferromıknatıs bulunmamakla birlikte, teknolojide ağırlıklı olarak manyetik malzeme olarak kullanılmaktadırlar.

Vücut dokuları su gibi büyük ölçüde diyamanyetiktir. Ancak vücutta paramanyetik maddeler, moleküller ve iyonlar da bulunur. Vücutta ferromanyetik parçacıklar yoktur. Vücutta ortaya çıkan biyoakımlar zayıf manyetik alanların kaynağıdır. Bazı durumlarda bu tür alanların indüksiyonu ölçülebilir. Örneğin, kalbin manyetik alanının (kalp biyoakımları) indüksiyonunun zamana bağımlılığının kaydedilmesine dayanarak, bir teşhis yöntemi oluşturuldu - manyetokardiyografi. Manyetik indüksiyon akım gücüyle orantılı olduğundan ve Ohm yasasına göre akım gücü (biyoakım) voltajla (biyopotansiyel) orantılı olduğundan, genel olarak manyetokardiyogram bir elektrokardiyograma benzer. Bununla birlikte, manyetokardiyografi, elektrokardiyografiden farklı olarak temassız bir yöntemdir, çünkü manyetik alan, alanın kaynağı olan biyolojik bir nesneden belirli bir mesafede kaydedilebilir.

40. Elektromanyetik indüksiyon. Manyetik alan enerjisi

Elektromanyetik indüksiyonun özü, alternatif bir manyetik alanın bir elektrik alanı oluşturmasıdır (1831'de M. Faraday tarafından keşfedilmiştir). Elektromanyetik indüksiyonun temel yasası Manyetik akıdaki herhangi bir değişiklikle, içinde elektromanyetik indüksiyonun elektromotor kuvvetleri ortaya çıkar.

nerede e - elektromotor kuvvetler;

dt - zaman aralığı;

dФ manyetik akıdaki değişimdir. Bu, elektromanyetik indüksiyonun temel yasası veya Faraday yasasıdır.

Devreye giren manyetik akı değiştiğinde (manyetik alan zamanla değişir, mıknatıs yaklaşır veya uzaklaşır, komşu veya uzak devredeki akım gücü değişir, vb.), Devrede her zaman elektromanyetik indüksiyonun elektromotor kuvveti ortaya çıkar, manyetik akının değişim hızı ile orantılıdır. Manyetik alandaki bir değişiklik, bir elektrik alanına neden olur. Akım, yükün zamana göre türevi olduğu için şunu yazabiliriz:

Elektromanyetik indüksiyon nedeniyle iletkende akan yükün, devreye giren manyetik akıdaki değişime ve direncine bağlı olduğunu takip eder. Bu bağımlılık, devrede indüklenen elektrik yükünü kaydeden cihazlar tarafından manyetik akıyı ölçmek için kullanılır.

Elektromanyetik indüksiyonun tezahürlerinden biri, metal parçalar, elektrolit çözeltileri, biyolojik organlar vb. gibi katı iletken cisimlerde kapalı indüksiyon akımlarının (girdap akımları veya Foucault akımları) oluşmasıdır. İletken bir cisim hareket ettiğinde girdap akımları oluşur. manyetik alan, alan indüksiyonunun zamanla değişmesinin yanı sıra her iki faktörün birleşik etkisi altında. Girdap akımlarının yoğunluğu, gövdenin elektrik direncine ve sonuç olarak, özdirenç ve boyutlara ve ayrıca manyetik akının değişim hızına bağlıdır. Fizyoterapide, insan vücudunun tek tek bölümlerinin girdap akımları ile ısıtılması, indüktotermi adı verilen tıbbi bir prosedür olarak reçete edilir.

Elektromanyetik salınımlar, yükler, akımlar, elektrik ve manyetik alan kuvvetlerinde birbiriyle ilişkili periyodik değişiklikler olarak adlandırılır. Elektromanyetik salınımların uzayda yayılması elektromanyetik dalgalar şeklinde gerçekleşir. Çeşitli fiziksel olaylar arasında elektromanyetik salınımlar ve dalgalar özel bir yer tutar.

Alternatif akım, zamanla değişen herhangi bir akımdır. Bununla birlikte, daha sık olarak "alternatif akım" terimi, harmonik bir yasaya göre zamana bağlı olan yarı-durağan akımlara uygulanır.

41. Vücut dokularının toplam direnci ((empedans) Reografinin fiziksel temeli

Vücut dokuları sadece doğrudan değil, aynı zamanda alternatif akımı da iletir. Vücutta endüktans bobinlerine benzer bir sistem yoktur, dolayısıyla endüktansı sıfıra yakındır.

Biyolojik membranlar (ve dolayısıyla tüm organizma) kapasitif özelliklere sahiptir, bu nedenle vücut dokularının toplam direnci sadece omik ve kapasitif dirençlerle belirlenir. fazda uygulanan gerilimden önce. Empedansın frekans bağımlılığı, vücut dokularının canlılığını değerlendirmeyi mümkün kılar; bunun bilinmesi doku ve organların transplantasyonu (transplantasyonu) için önemlidir. Doku ve organların empedansı aynı zamanda fizyolojik durumlarına da bağlıdır.Dolayısıyla kan damarları dolduğunda, kardiyovasküler aktivitenin durumuna bağlı olarak empedans değişir.

Kardiyak aktivite sürecinde doku empedansının kullanımının kaydedilmesine dayanan bir teşhis yöntemine reografi (empedans pletismografisi) denir. Bu yöntem kullanılarak beynin reogramları (reoensefalogramlar), kalpler (reokardiyogramlar), ana damarlar, karaciğer akciğerleri ve uzuvlar elde edilir. Ölçümler genellikle 30 kHz frekansında yapılır. Elektrik darbesi ve darbe akımı Elektrik darbesi, elektrik voltajında veya akım gücünde kısa süreli bir değişikliktir. Teknolojide darbeler iki büyük gruba ayrılır: video ve radyo darbeleri.

Video darbeleri, sıfırdan farklı sabit bir bileşeni olan elektrik akımı veya voltaj darbeleridir. Bu nedenle, video darbesi ağırlıklı olarak bir polariteye sahiptir. Video darbelerinin şekli dikdörtgen, testere dişi, yamuk, üstel, çan şeklinde vb.

Radyo darbeleri modüle edilmiş elektromanyetik salınımlardır.

Fizyolojide "elektriksel dürtü" (veya "elektrik sinyali") terimi özellikle video darbelerini ifade eder. Tekrarlanan darbelere darbe akımı denir. Bir periyot (darbe tekrarlama süresi) T ile karakterize edilir - bitişik darbelerin başlangıcı ile frekans (darbe tekrarlama frekansı) arasındaki ortalama süre:

f=1/T.

Darbelerin görev döngüsü şu orandır:

Görev döngüsünün karşılığı doldurma faktörüdür:

42. Maxwell'in teorisi kavramı. önyargı akımı

J. Maxwell, klasik fizik çerçevesinde elektromanyetik alan teorisini yarattı. J. Maxwell'in teorisi iki hüküm üzerine kuruludur.

1. Yer değiştirmiş herhangi bir elektrik alanı bir girdap manyetik alanı oluşturur. Alternatif bir elektrik alanı, sıradan bir akım gibi bir manyetik alan indüklediği için Maxwell tarafından adlandırılmıştır. Girdap manyetik alanı hem iletim akımları Ipr (hareketli elektrik yükleri) hem de yer değiştirme akımları (yer değiştirmiş elektrik alanı E) tarafından üretilir.

Maxwell'in ilk denklemi

2. Yer değiştirmiş herhangi bir manyetik alan bir girdap elektrik alanı oluşturur (elektromanyetik indüksiyonun temel yasası).

Maxwell'in ikinci denklemi:

Herhangi bir yüzey boyunca manyetik akının değişim hızı ve bu durumda ortaya çıkan elektrik alan şiddeti vektörünün dolaşımı ile ilgilidir. Sirkülasyon, yüzeyin dayandığı kontur boyunca alınır.

Maxwell'in teorisinin hükümlerinden, uzayda bir noktada herhangi bir alanın (elektrik veya manyetik) görünümünün, karşılıklı dönüşümlerin bütün bir zincirini gerektirdiği sonucu çıkar: alternatif bir elektrik alanı bir manyetik alan oluşturur, manyetik alandaki bir değişiklik bir elektrik üretir. bir.

Elektrik ve manyetik alanların karşılıklı oluşumu, bir elektromanyetik alana, yani tek bir elektromanyetik alanın uzayda yayılmasına yol açar. Elektromanyetik dalgaların yayılma hızı ışık hızına eşittir. Bu, Maxwell'in ışığın elektromanyetik teorisini yaratmasının temelini oluşturdu. Bu teori, tıbbi fiziğin daha da gelişmesinde çok önemli bir aşama haline geldi.

43. Tıpta benimsenen frekans aralıklarının sınıflandırılması

Maxwell'in teorisinden, ışık dalgaları da dahil olmak üzere çeşitli elektromanyetik dalgaların ortak bir doğası olduğu sonucu çıkar. Bu bakımdan her türlü elektromanyetik dalganın tek bir ölçek şeklinde gösterilmesi tavsiye edilir.

Her ölçek şartlı olarak altı aralığa bölünmüştür: radyo dalgaları (uzun, orta ve kısa), kızılötesi, görünür, ultraviyole, x-ışını ve gama radyasyonu. Bu sınıflandırma, ya dalga oluşum mekanizması ya da bir kişi tarafından görsel algılanma olasılığı ile belirlenir. Radyo dalgaları, iletkenlerdeki ve elektronik akışlardaki (makroradyatörler) alternatif akımlardan kaynaklanır.

Kızılötesi, görünür ve ultraviyole radyasyonlar atomlardan, moleküllerden ve hızlı yüklü parçacıklardan (mikro yayıcılar) gelir. X-ışını radyasyonu, atom içi süreçler sırasında meydana gelir. Gama radyasyonu nükleer kökenlidir.

Aynı uzunluktaki dalgalar farklı işlemlerle üretilebildiğinden bazı aralıklar örtüşür. Bu nedenle, en kısa dalgalı ultraviyole radyasyon, uzun dalgalı X-ışınları tarafından engellenir. Bu bağlamda, kızılötesi dalgaların ve radyo dalgalarının sınır bölgesi çok karakteristiktir. 1922 yılına kadar bu aralıklar arasında bir boşluk vardı. Bu doldurulmamış boşluğun en kısa dalga boyu radyasyonu moleküler atomik kökenliydi (ısıtılmış bir cismin radyasyonu), en uzun dalga boyu ise makroskopik Hertz vibratörleri tarafından yayınlandı. Milimetrik dalgalar bile yalnızca radyo mühendisliğiyle değil, moleküler geçişlerle de üretilebilir. Radyo dalgalarının çeşitli maddeler tarafından emilmesini ve emisyonunu inceleyen "Radyospektroskopi" bölümü ortaya çıktı.

Tıpta, elektromanyetik salınımların aşağıdaki koşullu frekans aralıklarına bölünmesi kabul edilir (Tablo 1).

Tablo 1

Elektromanyetik salınımların koşullu olarak frekans aralıklarına bölünmesi

Düşük ve ses frekanslarının fizyoterapötik elektronik ekipmanına genellikle düşük frekans denir. Diğer tüm frekanslardaki elektronik ekipmanlara genel kavram denir - “yüksek frekanslı ekipman”.

44. Akım ve elektromanyetik alanlara maruz kalındığında dokularda meydana gelen fiziksel süreçler

Tüm maddeler moleküllerden oluşur ve her biri bir yük sistemidir. Bu nedenle, cisimlerin durumu önemli ölçüde içlerinden akan akımlara ve hareket eden elektromanyetik alana bağlıdır. Biyolojik cisimlerin elektriksel özellikleri cansız nesnelerin özelliklerinden daha karmaşıktır çünkü bir organizma aynı zamanda uzayda değişken konsantrasyonlara sahip iyonların bir koleksiyonudur.

Akımların ve elektromanyetik alanların vücut üzerindeki etkisinin birincil mekanizması fizikseldir.

Doğru akımın vücut dokuları üzerindeki birincil etkisi. galvanizleme. Tıbbi maddelerin elektroforezi

İnsan vücudu büyük ölçüde çeşitli metabolik süreçlerde yer alan çok sayıda iyon içeren biyolojik sıvılardan oluşur. Bir elektrik alanının etkisi altında iyonlar farklı hızlarda hareket eder ve hücre zarlarının yakınında birikerek polarizasyon adı verilen bir karşı elektrik alanı oluşturur. Bu nedenle, doğru akımın birincil etkisi, iyonların dokuların farklı elemanlarındaki hareketi ile ilişkilidir.

Doğru akımın vücut üzerindeki etkisi akımın gücüne bağlıdır, dolayısıyla dokuların, özellikle de derinin elektriksel direnci çok önemlidir. Nem ve ter, direnci önemli ölçüde azaltır; bu, küçük bir voltajla bile akımın vücuttan geçmesine neden olabilir. 60-80 V voltajlı sürekli doğru akım, terapötik bir fizyoterapi yöntemi (galvanizleme) olarak kullanılır. Akım kaynağı tam dalga doğrultucudur - bir galvanizleme aparatı. Bunun için 0,3-0,5 mm kalınlığında kurşun levhadan yapılmış elektrotlar kullanılır. Dokularda bulunan sofra tuzu çözeltisinin elektroliz ürünleri koterizasyona neden olduğundan, elektrotlar ile cilt arasına ılık suyla nemlendirilmiş hidrofilik pedler yerleştirilir.

Doğru akım aynı zamanda tıbbi maddelerin deri veya mukoza yoluyla uygulanması için tıbbi uygulamada da kullanılır. Bu yönteme tıbbi maddelerin elektroforezi denir. Bu amaçla, galvanizleme sırasındakiyle aynı şekilde ilerleyin, ancak aktif elektrot contası, ilgili tıbbi maddeden oluşan bir çözelti ile nemlendirilsin. İlaç, yükü olan direkten uygulanır: anyonlar katottan, katyonlar anottan verilir.

Tıbbi maddelerin galvanizlenmesi ve elektroforezi, hastanın uzuvlarının daldırıldığı banyolar şeklinde sıvı elektrotlar kullanılarak gerçekleştirilebilir.

45. Alternatif (darbeli) akımların etkisi

Alternatif akımın vücut üzerindeki etkisi esasen frekansına bağlıdır. Düşük, ses ve ultrasonik frekanslarda, alternatif akım, doğru akım gibi biyolojik dokular üzerinde tahriş edici bir etkiye sahiptir. Bunun nedeni, elektrolit çözeltilerinin iyonlarının yer değiştirmesi, bunların ayrılması, hücrenin farklı bölümlerinde ve hücreler arası boşluktaki konsantrasyonlarındaki değişikliklerdir.

Doku tahrişi ayrıca darbeli akımın şekline, darbenin süresine ve genliğine de bağlıdır. Bu nedenle, örneğin, nabız cephesinin dikliğini arttırmak, kas kasılmasına neden olan eşik akım gücünü azaltır. Bu, kasların mevcut güçteki değişikliklere uyum sağladığını ve iyonik telafi işlemlerinin başladığını gösterir. Elektrik akımının spesifik fizyolojik etkisi, tıpta, merkezi sinir sistemini (elektro uyku, elektron anestezisi), nöromüsküler sistemi, kardiyovasküler sistemi (kalp pilleri, defibrilatörler) ve diğerlerini uyarmak için darbelerin şekline bağlı olduğundan, farklı akımlar. zaman bağımlılığı kullanılır.

Akım, kalbi etkileyerek ventriküler fibrilasyona neden olabilir ve bu da kişinin ölümüne yol açabilir. Fibrilasyona neden olan eşik akımının gücü, kalpten geçen akımın yoğunluğuna, etki sıklığına ve süresine bağlıdır. Akım veya elektromanyetik dalganın termal etkisi vardır. Yüksek frekanslı elektromanyetik titreşimlerle terapötik ısıtmanın, geleneksel ve basit yöntem olan ısıtma yastığına göre çok sayıda avantajı vardır. İç organların bir ısıtma yastığı ile ısıtılması, dış dokuların (cilt ve deri altı yağ) termal iletkenliği nedeniyle gerçekleştirilir. Yüksek frekanslı ısıtma, vücudun iç kısımlarında ısı oluşması nedeniyle oluşur, yani ihtiyaç duyulan yerde oluşturulabilir. Yüksek frekanslı salınımlarla ısınmak da uygundur çünkü jeneratörün gücünü ayarlayarak iç organlardaki ısı salınım gücünü kontrol edebilirsiniz ve bazı prosedürlerle ısıtmayı dozlamak mümkündür. Akımlarla dokuları ısıtmak için yüksek frekanslı akımlar kullanılır. Dokudan yüksek frekanslı akımın geçirilmesi, diatermi ve lokal darsonvalizasyon adı verilen fizyoterapötik işlemlerde kullanılır.

Diyatermi sırasında, zayıf sönümlü salınımlara sahip yaklaşık 1 MHz frekanslı bir akım, 100-150 V'luk bir voltaj kullanılır; akım birkaç amperdir. Deri, yağ, kemikler, kaslar en büyük spesifik dirence sahip oldukları için daha fazla ısınırlar. Kan veya lenf açısından zengin organlarda en az ısınma akciğerler, karaciğer ve lenf düğümleridir.

Diyaterminin dezavantajı, cilt tabakasında ve deri altı dokusunda büyük miktarda ısının verimsiz bir şekilde salınmasıdır. Son zamanlarda, diatermi terapötik uygulamayı bırakmakta ve yerini diğer yüksek frekanslı maruz kalma yöntemlerine bırakmaktadır.

Yüksek frekanslı akımlar da cerrahi amaçlarla (elektrocerrahi) kullanılmaktadır. Dokuları dağlamanıza, "kaynaklamanıza" (diatermokoagülasyon) veya onları parçalamanıza (diatermotomi) izin verirler.

46. Alternatif bir manyetik alana maruz kalma

Girdap akımları, alternatif bir alanda büyük iletken cisimlerde ortaya çıkar. Bu akımlar biyolojik doku ve organları ısıtmak için kullanılabilir. Bu terapötik yöntemin - indüktoterminin - diatermi yöntemine göre birçok avantajı vardır. İndüktotermide dokularda açığa çıkan ısı miktarı, alternatif manyetik alanın frekansı ve indüksiyonunun kareleriyle orantılı, dirençle ters orantılıdır. Bu nedenle kan damarı bakımından zengin dokular (örneğin kaslar) yağ dokularına göre daha fazla ısınacaktır. Girdap akımlarıyla tedavi, genel darsonvalizasyonla da mümkündür. Bu durumda hasta, dönüşleri boyunca darbeli yüksek frekanslı bir akımın geçtiği bir solenoid kafese yerleştirilir.

Alternatif bir elektrik alanına maruz kalma. Alternatif bir elektrik alanındaki dokularda yer değiştirme akımları ve iletim akımları ortaya çıkar. Genellikle bu amaç için ultra yüksek frekanslı elektrik alanları kullanılır, bu nedenle ilgili fizyoterapötik yönteme UHF tedavisi denir. UHF cihazlarında 40,58 MHz frekansı kullanmak gelenekseldir, bu frekansın akımlarında vücudun dielektrik dokuları iletken olanlardan daha yoğun bir şekilde ısınır.

Elektromanyetik dalgalara maruz kalma. Dalga boyuna bağlı olarak mikrodalga aralığında elektromanyetik dalgaların kullanımına dayanan fizyoterapi yöntemleri iki isim aldı: "mikrodalga tedavisi" ve "DCV tedavisi". Şu anda, mikrodalga alanlarının biyolojik nesneler üzerindeki termal etkisi teorisi en gelişmiş olanıdır.

Elektromanyetik dalga, bir maddenin moleküllerini polarize eder ve periyodik olarak onları elektrik dipolleri olarak yeniden yönlendirir. Ek olarak, bir elektromanyetik dalga biyolojik sistemlerin iyonlarını etkiler ve alternatif bir iletim akımına neden olur. Bütün bunlar maddenin ısınmasına yol açar.

Elektromanyetik dalgalar, hidrojen bağlarını kırarak ve DNA ve RNA makromoleküllerinin yönelimini etkileyerek biyolojik süreçleri etkileyebilir.

Elektromanyetik dalga vücudun bir bölgesine çarptığında cilt yüzeyinden kısmen yansır. Yansımanın derecesi havanın ve biyolojik dokuların dielektrik sabitlerindeki farklılığa bağlıdır. Elektromanyetik dalgaların biyolojik dokulara nüfuz etme derinliği, bu dokuların dalga enerjisini absorbe etme yeteneğine bağlıdır; bu da hem dokuların yapısı (esas olarak su içeriği) hem de elektromanyetik dalgaların frekansı tarafından belirlenir. Böylece fizyoterapide kullanılan santimetrelik elektromanyetik dalgalar kaslara, cilde ve biyolojik sıvılara yaklaşık 2 cm, yağ ve kemiklere ise yaklaşık 10 cm derinliğe kadar nüfuz eder.

Dokuların karmaşık bileşimi dikkate alındığında, geleneksel olarak mikrodalga terapisinde elektromanyetik dalgaların nüfuz derinliğinin vücut yüzeyinden 3-5 cm ve DCV terapisinde - 9 cm'ye kadar olduğuna inanılmaktadır.

47. Elektronik

Elektronik günümüzde yaygın olan bir kavramdır. Elektronik, öncelikle fiziğin başarılarına dayanmaktadır. Günümüzde elektronik cihazlar olmadan ne hastalıkların teşhisi ne de etkili tedavileri mümkün değildir.

"Elektronik" terimi büyük ölçüde keyfidir. Elektroniği, elektrovakum, iyonik ve yarı iletken cihazların (cihazların) çalışmalarının ve uygulamalarının ele alındığı bilim ve teknoloji alanı olarak anlamak en doğrudur. Fiziksel elektroniği, yani cisimlerin elektriksel iletkenliğini, teması ve termiyonik olayları dikkate alan fizik bölümü anlamına gelirler. Teknik elektronik, cihazların ve aparatların cihazlarını ve bunların anahtarlama devrelerini tanımlayan bölümler olarak anlaşılmaktadır. Yarı iletken elektronikler, yarı iletken cihazların vb. kullanımına atıfta bulunan şeydir.

Bazen tüm elektronik cihazlar üç büyük alana ayrılır: elektrikli vakum cihazlarının (vakum tüpleri, fotoelektronik cihazlar, X-ışını tüpleri, gaz boşaltma cihazları gibi) oluşturulmasını ve kullanımını kapsayan vakum elektroniği; entegre devreler de dahil olmak üzere yarı iletken cihazların oluşturulmasını ve kullanımını kapsayan katı hal elektroniği; kuantum elektroniği, lazerlerle ilgili özel bir elektronik dalıdır.

Elektronik, dinamik bir bilim ve teknoloji dalıdır. Yeni etkilere (olgulara) dayanarak, biyoloji ve tıpta kullanılanlar da dahil olmak üzere elektronik cihazlar yaratılır.

Herhangi bir teknik (radyoteknik veya elektronik) cihaz yükseltiliyor, küçültülüyor vb. Ancak bunda zorluklar ortaya çıkıyor. Bu nedenle, örneğin, bir ürünün boyutlarını küçültmek, güvenilirliğini azaltabilir, vb.

Elektronik cihazların minyatürleştirilmesinde önemli bir değişiklik, elektronik cihazların yoğunluğunu 2 cm3 başına 1-3 elemana yükseltmeyi mümkün kılan yarı iletken diyotların ve triyotların tanıtılmasıydı.

Halen gelişmekte olan elektroniğin minyatürleştirilmesindeki bir sonraki aşama, entegre devrelerin oluşturulmasıdır. Bu, tüm elemanların (veya bir kısmının) yapısal olarak ayrılmaz ve elektriksel olarak birbirine bağlı olduğu minyatür bir elektronik cihazdır. İki ana entegre devre türü vardır: yarı iletken ve film.

Yarı iletken entegre devreler oldukça saf yarı iletkenlerden yapılır. Termal, dağınık ve diğer işlemler yoluyla, yarı iletkenin kristal kafesi, bireysel bölgeleri devrenin farklı elemanları haline gelecek şekilde değiştirilir. Film entegre devreleri, çeşitli malzemelerin uygun alt tabakalar üzerine vakumla biriktirilmesiyle yapılır. Yarı iletken ve film devrelerinin bir kombinasyonu olan hibrit entegre devreler de kullanılır.

48. Tıbbi elektronik

Elektronik cihazların yaygın kullanım alanlarından biri de hastalıkların teşhis ve tedavisi ile ilgilidir. Biyomedikal sorunları çözmek için elektronik sistemlerin kullanımının özelliklerini ve ilgili ekipmanın cihazını dikkate alan elektronik bölümlerine tıbbi elektronik denir.

Tıbbi elektronik, fizik, matematik, mühendislik, tıp, biyoloji, fizyoloji ve diğer bilimlerden alınan bilgilere dayanır, biyolojik ve fizyolojik elektroniği içerir.

Şu anda, bir elektrik sinyaline dönüştürülmek üzere ölçümler sırasında geleneksel olarak pek çok "elektriksel olmayan" özellik (sıcaklık, vücut yer değiştirmesi, biyokimyasal parametreler vb.) ölçülmektedir. Bir elektrik sinyali ile temsil edilen bilgiler, uygun bir şekilde bir mesafe üzerinden iletilebilir ve güvenilir bir şekilde kaydedilebilir. Biyomedikal amaçlı kullanılan elektronik cihaz ve aparatları aşağıdaki ana gruplardan ayırabiliriz.

1. Biyomedikal bilgilerin alınması (şeması), iletimi ve kaydı için cihazlar. Bu tür bilgiler sadece vücutta meydana gelen süreçler (biyolojik doku, organlar, sistemler) hakkında değil, aynı zamanda çevrenin durumu (sıhhi ve hijyenik amaç), protezlerde meydana gelen süreçler vb. hakkında da olabilir. teşhis ekipmanının büyük bir kısmı: balistokardiyograflar, fonokardiyograflar, vb.

2. Tedavi amacıyla çeşitli fiziksel faktörlerle (ultrason, elektrik akımı, elektromanyetik alanlar vb.) vücut üzerinde dozlama etkisi sağlayan elektronik cihazlar: mikrodalga terapi cihazları, elektrocerrahi cihazları, kalp pilleri vb. 3. Sibernetik elektronik cihazlar:

1) biyomedikal bilgilerin işlenmesi, depolanması ve otomatik analizi için elektronik bilgisayarlar;

2) yaşam süreçlerini kontrol etmek ve insan ortamının otomatik olarak düzenlenmesi için cihazlar;

3) biyolojik süreçlerin elektronik modelleri vb. Cihazla ilgili önemli konulardan biri

elektronik tıbbi ekipman, hem hastalar hem de tıbbi personel için elektriksel güvenliğidir. Bir elektrik şebekesinde ve teknik cihazlarda genellikle bir elektrik voltajı ayarlanır, ancak bir elektrik akımı, yani biyolojik bir nesneden birim zamanda akan bir yük, vücut veya organlar üzerinde bir etkiye sahiptir.

İnsan vücudunun iki dokunuş (elektrot) arasındaki direnci, iç doku ve organların direnci ile derinin direncinin toplamıdır.

Ana ve ana gereksinim, voltaj altındaki ekipmana dokunmayı erişilemez hale getirmektir. Bunu yapmak için öncelikle voltaj altındaki cihaz ve aparatların parçaları birbirinden ve ekipmanın gövdesinden yalıtılır.

49. Tıbbi ekipmanın güvenilirliği nasıl sağlanır?

Hastaya uygulanan elektrotları kullanarak prosedürleri gerçekleştirirken, elektriksel olarak tehlikeli bir durum yaratmak için birçok seçeneği öngörmek zordur, bu nedenle bu prosedür için talimatlardan herhangi bir sapma yapmadan açıkça izlemelisiniz.

Tıbbi ekipmanın güvenilirliği. Tıbbi ekipman normal şekilde çalışmalıdır. Bir ürünün belirli çalışma koşulları altında çalışmama ve belirli bir süre boyunca işlevselliğini sürdürme yeteneği, genel "güvenilirlik" terimi ile karakterize edilir. Tıbbi ekipman için güvenilirlik sorunu özellikle önemlidir, çünkü cihazların ve cihazların arızalanması yalnızca ekonomik kayıplara değil aynı zamanda hastaların ölümüne de yol açabilir. Ekipmanın arıza olmadan çalışabilme yeteneği, etkilerinin hesaba katılması neredeyse imkansız olan birçok faktöre bağlıdır, bu nedenle güvenilirliğin niceliksel değerlendirmesi doğası gereği olasılıksaldır. Örneğin önemli bir parametre arızasız çalışma olasılığıdır. Belirli bir süre boyunca çalışan (bozulmamış) ürün sayısının test edilen toplam ürün sayısına oranıyla deneysel olarak tahmin edilir. Bu özellik, bir ürünün belirli bir zaman aralığında çalışabilirliği sürdürme yeteneğini değerlendirir. Güvenilirliğin bir diğer niceliksel göstergesi başarısızlık oranıdır. Operasyon sırasındaki arızanın olası sonuçlarına bağlı olarak tıbbi cihazlar dört sınıfa ayrılır.

A - başarısızlığı hastanın veya personelin yaşamı için acil tehlike oluşturan ürünler. Bu sınıftaki ürünler, hastanın hayati fonksiyonlarını izlemeye yönelik cihazları, suni solunum ve dolaşım cihazlarını içerir.

B - Başarısızlığı organizmanın veya çevrenin durumu hakkındaki bilgilerin bozulmasına neden olan, hastanın veya personelin yaşamı için acil bir tehlikeye yol açmayan veya benzer bir ürünün derhal kullanılmasını gerektiren ürünler. bekleme modunda çalışır. Bu ürünler, hastayı izleyen sistemleri, kardiyak aktiviteyi uyaran cihazları içerir.

B - Arızası, kritik olmayan durumlarda etkinliğini azaltan veya tedavi ve teşhis sürecini geciktiren veya tıbbi veya bakım personeli üzerindeki yükü artıran veya yalnızca maddi hasara yol açan ürünler. Bu sınıf, teşhis ve fizyoterapi ekipmanının, araçlarının vb. çoğunu içerir.

G - arızaya dayanıklı parçalar içermeyen ürünler. Elektromedikal ekipman bu sınıfa ait değildir.

50. Tıbbi ve biyolojik bilgi edinme sistemi

Herhangi bir biyomedikal araştırma, eksik bilgilerin elde edilmesini ve kaydedilmesini içerir. Tıbbi-biyolojik sistemin durumu ve parametreleri hakkında bilgi edinmek ve kaydetmek için bir dizi cihaza sahip olmak gerekir. Bu setin birincil elemanı (alıcı cihaz olarak adlandırılan ölçüm cihazının hassas elemanı) kesinlikle sistemin kendisiyle temas eder veya etkileşime girer.

Tıbbi elektronik cihazlarda, algılama elemanı ya doğrudan bir elektrik sinyali üretir ya da biyolojik bir sistemin etkisi altında böyle bir sinyali değiştirir. Alma cihazı, biyomedikal ve fizyolojik içerik bilgilerini elektronik bir cihazın sinyaline dönüştürür. Tıbbi elektronikte kullanılan iki tür alma cihazı vardır: elektrotlar ve sensörler.

Elektrotlar, ölçüm devresini biyolojik sisteme bağlayan özel olarak şekillendirilmiş iletkenlerdir. Teşhis sırasında elektrotlar yalnızca elektrik sinyalini almak için değil, aynı zamanda harici bir elektromanyetik etki (örneğin, reografide) getirmek için de kullanılır. Tıpta, tedavi ve elektriksel uyarım amacıyla elektromanyetik etkiler sağlamak için elektrotlar da kullanılır.

Birçok biyomedikal özellik, bir biyoelektrik sinyal tarafından yansıtılmadığı için elektrotlar tarafından "kaydedilemez": kan basıncı, sıcaklık, kalp sesleri ve diğerleri. Bazı durumlarda biyomedikal bilgi bir elektrik sinyali ile ilişkilendirilir; bu durumlarda sensörler (ölçüm dönüştürücüleri) kullanılır. Sensör, ölçülen veya kontrol edilen bir değeri iletme, daha fazla dönüştürme veya kayıt için uygun bir sinyale dönüştüren bir cihazdır. Sensörler jeneratör ve parametrik olarak ikiye ayrılır.

jeneratör - bunlar, ölçülen sinyalin etkisi altında doğrudan voltaj veya akım üreten sensörlerdir. Bu tür sensörler şunları içerir:

1) piezoelektrik;

2) termoelektrik;

3) indüksiyon;

4) fotovoltaik.

Parametrik - bunlar, ölçülen sinyalin etkisi altında bir parametrenin değiştiği sensörlerdir.

Bu sensörler şunları içerir:

1) kapasitif;

2) reostatik;

3) endüktif.

Bilginin taşıyıcısı olan enerjiye bağlı olarak mekanik, akustik (ses), sıcaklık, elektrik, optik ve diğer sensörler bulunmaktadır.

Biyoelektrik potansiyeller, birçok hastalığın önemli bir tanı göstergesidir. Bu nedenle, bu potansiyelleri doğru bir şekilde kaydetmek ve gerekli tıbbi bilgileri çıkarmak çok önemlidir.

51. Amplifikatör-osilatörler

Elektrik sinyallerinin yükselticileri veya elektronik yükselticiler, DC voltaj kaynaklarının enerjisini çeşitli şekillerde elektromanyetik salınımların enerjisine dönüştüren cihazlardır.

Çalışma prensibine göre, esasen yüksek frekanslı güç amplifikatörleri olan kendinden uyarmalı jeneratörler ve harici uyarmalı jeneratörler ayırt edilir.

Jeneratörler, salınımların frekansına ve gücüne göre alt bölümlere ayrılır. Tıpta, elektronik jeneratörler üç ana uygulama bulur: fizyoterapik elektronik cihazlarda; elektronik uyarıcılarda; ayrı teşhis cihazlarında, örneğin bir reografta.

Tüm jeneratörler düşük frekanslı ve yüksek frekanslı olarak ayrılmıştır. Tıbbi cihazlar - harmonik ve darbeli düşük frekanslı elektromanyetik salınım jeneratörleri, açıkça ayırt edilmesi zor olan iki büyük cihaz grubunu birleştirir: elektronik stimülatörler (elektrikli stimülatörler) ve fizyoterapi cihazları. Düşük frekanslarda akımın termal etkisinden ziyade spesifik etkisi çok önemlidir. Elektriksel tedavi bazı etkileri uyarıcı nitelikte olduğundan “terapötik cihaz” ve “elektrikli stimülatör” kavramları arasında bir tür karışıklık söz konusudur.

Elektrostimülatörler sabit, giyilebilir ve implante edilebilir (implante) olarak ayrılır.

Giyilebilir ve sıklıkla implante edilebilir bir kalp pili, implante edilebilir bir radyo frekansı kalp pili EKSR-01'dir. Alıcı, harici bir vericiden radyo sinyallerini alır. Bu sinyaller, implante edilebilir kısım tarafından hastanın vücudunda algılanır ve elektrotlar aracılığıyla impulslar şeklinde kalbe gönderilir. Elektrik stimülasyonu için teknik cihazlar aynı zamanda biyolojik bir sisteme elektrik sinyali sağlamaya yönelik elektrotları da içerir. Çoğu durumda, elektrik stimülasyonu, elektrokardiyografi için elektrotlar gibi insan vücuduna uygulanan plaka elektrotlar tarafından gerçekleştirilir.

Çok sayıda tıbbi cihaz - elektromanyetik salınım ve dalga jeneratörleri - ultrasonik, yüksek, ultra yüksek frekans aralığında çalışır ve genel terim olarak "yüksek frekanslı elektronik ekipman" olarak adlandırılır.

UHF tedavisi ile vücudun ısıtılacak kısmı, yalıtkan bir tabaka ile kaplanmış disk şeklindeki metal elektrotlar arasına yerleştirilir. Elektromanyetik dalgalara maruz kaldığında bu dalgaların yayıcısı vücuda daha da yakınlaştırılır.

Diğer fizyoterapi cihazları şunları içerir:

1) aparat "Iskra-1" - darbeli modda çalışan ve yerel darsonvalizasyon için kullanılan yüksek frekanslı bir jeneratör;

2) 4 MHz frekansında çalışan indüktotermi için cihaz IKV-13,56;

3) UHF tedavisi için taşınabilir aparat - UHF-66;

4) mikrodalga tedavisi için aparat "Luch-58".

Elektrocerrahi cihazları (yüksek frekanslı cerrahi), yüksek frekanslı elektronik tıbbi cihazlar olarak da adlandırılır.

52. Optik

Optik, ışığın radyasyon, absorpsiyon ve yayılım yasalarıyla ilgilenen bir fizik dalıdır.

Işığın doğrusal yayılım yasası.

Şeffaf homojen bir ortamda ışık düz bir çizgide yayılır.

Bir ışık demeti, düz bir çizgide yayılan sonsuz ince bir ışık demetidir, bu, ışık enerjisinin yayılma yönünü gösteren bir çizgidir.

Düz ayna. Gelen paralel ışınlar düz bir yüzeyden yansıdıktan sonra paralel kalıyorsa, böyle bir yansımaya aynasal yansıma denir ve yansıtıcı yüzeye düz ayna denir.

Işığın kırılma yasaları. Gelen ve kırılan ışınlar ve gelme noktasında ortamlar arasındaki arayüzün normali aynı düzlemde bulunur.

sinα /sinβ = n,

α, gelen ışın ile normal arasındaki açıdır; β, kırılan ışın ile normal arasındaki açıdır. Mutlak ve bağıl kırılma indisleri.

Işığın bağıl kırılma indisi n = n₁/ n₂,

nerede₁ ve n₂ - iki ortamın mutlak kırılma indisleri, ışığın boşluktaki hızının ortamdaki hızına oranına eşittir:

n=s/h₁, n₂= s/v₂

Bir prizmadaki ışınların seyri. Işığın kırılma yasası, çeşitli optik cihazlarda, özellikle üçgen prizmada ışınların seyrini hesaplamayı mümkün kılar.

toplam ışın sapması

d = bir₁ + B₂ ×w,

w=b₁ + a₂.

w küçükse, o zaman:

d = (n-1) h w,

burada n, prizma malzemesinin kırılma indisidir.

Toplam iç yansıma fenomenleri. Işın, optik olarak daha yoğun (daha yüksek bir kırılma indisine sahip) bir ortamdan optik olarak daha az yoğun bir ortama giderse, o zaman:

Gelme açısının belirli bir a0 değerinde, kırılan ışın ortam arasındaki arayüz boyunca kayar.

β = n/2, sonra sinα₀ =n₁/ n₂

53. Dalga optiği

Işığın dalga özellikleri. Işık, insan gözünün algıladığı 13 x 1014-8 x h 1014 Hz frekans aralığındaki elektromanyetik dalgalardır, yani dalga boyu 380 x 770 nm'dir. Işık, elektromanyetik dalgaların tüm özelliklerine sahiptir: yansıma, kırılma, girişim, kırınım, polarizasyon.

Işığın elektromanyetik doğası. XNUMX. yüzyılın ortalarına kadar ışığın doğası sorunu neredeyse çözülmeden kaldı. Bunun cevabı, elektromanyetik alanın genel yasalarını kanıtlayan J. Maxwell tarafından bulundu. J. Maxwell'in teorisinden ışığın belirli bir aralıktaki elektromanyetik dalgalar olduğu sonucuna varıldı. Homojen bir ortamda ışığın hızı. Işığın hızı ortamın elektriksel ve manyetik özelliklerine göre belirlenir. Bu, ışığın boşluktaki hızının elektrodinamik sabitle çakışmasıyla doğrulanır:

(ε₀ - elektrik sabiti, m₀ manyetik sabittir). Işığın homojen bir ortamdaki hızı, bilindiği gibi, ortamın kırılma indisi ile belirlenir n. Işığın bir maddedeki hızı:

u=c/n

burada c ışığın boşluktaki hızıdır.

Maxwell'in teorisinden yola çıkarak:

yani, kırılma indisi ve dolayısıyla ortamdaki hız, ortamın dielektrik ve manyetik geçirgenliği tarafından belirlenir:

Girişim, iki veya daha fazla kaynaktan gelen dalgaların eklenmesidir, ekleme sonucunda yoğunlukların süperpozisyonu ilkesi ihlal edildiğinde.

Elektromanyetik dalgadaki enerji yoğunluğu, dalga genliğinin karesi ile orantılıdır ve insan gözünün aydınlatma olarak değerlendirdiği ışık dalgasının yoğunluğunu belirler. Işığın kırınımı, bir engelin kenarından geçerken ışığın doğrusal bir yönden sapması olgusudur.

Dalga kırınımı, homojen olmayan ortamlarda dalgaların geçişi sırasında gözlemlenen ve dalgaların orijinal doğrusal yayılımdan sapmasına yol açan bir dizi fenomendir.

Huygens-Fresnel ilkesi. Dalganın belirli bir anda ulaştığı yüzey üzerindeki her nokta, tutarlı olan ikincil küresel dalgaların bir nokta kaynağı olarak hizmet eder: herhangi bir zamanda dalga yüzeyi yalnızca ikincil dalgaların bir zarfı değil, onların girişiminin sonucudur.

Fresnel bölge yöntemi. Homojen ve izotropik bir ortamdaki bir nokta kaynak için dalga yüzeyleri küresel bir şekle sahiptir. Fresnel, dalga yüzeyini Fresnel bölgeleri adı verilen ayrı bölümlere ayırmayı önerdi, böylece iki bitişik bölgeden gözlem noktasına gelen salınımlar eklendiğinde birbirini iptal etti.

54. Işık polarizasyonu

Işık enine elektromanyetik dalgalardır. Işık polarizasyonu, ışık ışınına dik bir düzlemde bir ışık dalgasının elektrik ve manyetik alan kuvvetlerinin vektörlerinin yönelimindeki sıralamadır. Doğal ışık (güneş ışığı, akkor lambalar) polarize değildir, yani. ışık ışınlarına dik elektrik ve manyetik vektörlerin tüm salınım yönleri eşittir. Polarizör adı verilen ve elektrik vektörü E'nin tek yönlü salınımıyla ışık ışınlarından geçme kabiliyetine sahip olan cihazlar vardır, böylece polarizörün çıkışında ışık düzlemsel (doğrusal) polarize olur. Analizör ile polarizörün yönleri arasındaki keyfi bir açıda, analizörden çıkan ışık salınımlarının genliği şuna eşittir:

Ea = En çünkü bir,

Burada En, polarizörün çıkışındaki salınımların genliğidir.

Bir elektromanyetik dalgada, enerji yoğunluğu (yoğunluğu), salınım genliğinin karesiyle orantılıdır E, yani I._n -E²_n Ben ve ben_a -E²_a.

Buna dayanarak şunları elde ederiz:

I_a = Ben_n cos2 bir.

Bu ilişkiye Malus yasası denir.

Işık polarizasyon derecesi (maksimum ve minimum), analizör tarafından iletilen kısmen polarize ışığın yoğunluğuna eşittir.

Polarizasyon ayrıca iki izotropik dielektrik sınırında da meydana gelir. Gelen ışık doğalsa, kırılan ve yansıyan ışınlar kısmen polarize olur ve kırılan dalganın elektrik vektörünün baskın salınım yönü geliş düzleminde bulunur ve yansıyan ona diktir. Polarizasyon derecesi, ikinci ortamın birinciye göre kırılma indisine bağlıdır:

n₂₁ =n₂/n₁

ve gelme açısında a, ayrıca, gelme açısında ab, bunun için tg a_Б =n₂₁ (Brewster yasası), yansıyan ışın neredeyse tamamen polarizedir ve kırılan ışının polarizasyon derecesi maksimumdur.

Çift kırılma, bazı maddelerin, özellikle de kristallerin, gelen bir ışık ışınını, farklı faz hızlarıyla farklı yönlerde yayılan ve karşılıklı dik düzlemlerde polarize olan sıradan (O) ve olağanüstü (E) olmak üzere iki ışına ayırma yeteneğidir.

Işık, optik olarak aktif olarak adlandırılan bazı maddelerden geçtiğinde, ışığın polarizasyon düzlemi ışının yönü etrafında döner. Polarizasyon düzleminin dönme açısı f, optik olarak aktif bir maddede ışığın izlediği yol ile orantılıdır:

a, özelliklere bağlı olarak bir dönme sabitidir

f = ai,

ışığın maddeleri ve dalga boyları

55. Gözün optik sistemi ve bazı özellikleri

İnsan gözü, optikte özel bir yer kaplayan bir tür optik cihazdır. Hekimler için göz, sadece fonksiyon bozuklukları ve hastalıkları yapabilen bir organ değil, aynı zamanda bazı göz dışı hastalıklar hakkında da bilgi kaynağıdır. İnsan gözünün yapısı üzerinde kısaca duralım.

Gözün kendisi düzensiz küresel bir şekle sahip olan göz küresidir. Gözün duvarları eşmerkezli olarak yerleştirilmiş üç zardan oluşur: dış, orta ve iç. Gözün ön kısmındaki dış protein zarı - sklera - şeffaf bir dışbükey korneaya - korneaya dönüşür. Optik özellikler açısından kornea, gözün en güçlü kırılma noktasıdır. Işık ışınlarının göze girdiği bir pencere gibidir. Korneanın dış tabakası, göz kapaklarına bağlı olan konjonktiva ile birleşir.

Skleranın bitişiğinde, iç yüzeyi, ışığın göze dahili olarak dağılmasını önleyen koyu pigment hücreleri tabakası ile kaplı olan koroid bulunur. Gözün ön kısmında koroid, içinde yuvarlak bir delik olan gözbebeği olan irise geçer. Gözün iç kısmındaki göz bebeğine doğrudan bitişik olan mercek, bikonveks merceğe benzer şeffaf ve elastik bir gövdedir. Lensin çapı 8-10 mm, ön yüzeyin eğrilik yarıçapı ortalama 10 mm, arka yüzey 6 mm'dir. Lens maddesinin kırılma indeksi biraz daha yüksektir - 11,4. Merceğin yapısı soğanın katmanlı yapısına benzemektedir ve katmanların kırılma indisi aynı değildir. Gözün ön odası kornea ile mercek arasında bulunur; optik özellikleri suya benzer bir sıvı olan nemle doludur. Mercekten arka duvara kadar gözün tüm iç kısmı vitreus adı verilen şeffaf, jelatinimsi bir madde tarafından işgal edilmiştir. Vitröz mizahın kırılma indeksi, sulu mizahınkiyle aynıdır.

Yukarıda tartışılan gözün elemanları, esas olarak ışığı ileten aparatı ile ilgilidir.

Optik sinir göz küresine arka duvardan girer; dallanarak gözün en iç katmanına - gözün ışığı algılayan (alıcı) aparatı olan retinaya veya retinaya geçer. Retina birkaç katmandan oluşur ve kalınlık ve ışığa duyarlılık açısından eşit değildir; çevresel uçları farklı şekillere sahip ışığa duyarlı görsel hücreler içerir. Görme sinirinin giriş noktasında ışığa duyarlı olmayan bir kör nokta bulunmaktadır.

Göz, kornea, ön odacık sıvısı ve mercekten (dört kırılma yüzeyi) oluşan ve önde hava ortamı, arkada vitreus gövdesi ile sınırlanan merkezi bir optik sistem olarak temsil edilebilir. Ana optik eksen kornea, gözbebeği ve merceğin geometrik merkezlerinden geçer.

Ek olarak, en büyük ışığa duyarlılığın yönünü belirleyen ve merceğin ve makula merkezinden geçen gözün görme ekseni de ayırt edilir.

56. Vücutların termal radyasyonu

İnsan gözüyle görülebilen veya görülemeyen tüm elektromanyetik radyasyon çeşitleri arasında, tüm bedenlerde bulunan bir tanesi ayırt edilebilir. Bu, ısıtılmış cisimlerin radyasyonu veya termal radyasyondur. Termal radyasyon sırasında, elektromanyetik dalgaların emisyonu ve absorpsiyonu nedeniyle enerji bir vücuttan diğerine aktarılır. Isıtılmış cisimlerin termal radyasyonu herhangi bir sıcaklıkta meydana gelir, bu nedenle tüm cisimler tarafından yayılır.

Denge (siyah) radyasyonu, belirli bir sıcaklığa sahip cisimlerle termodinamik dengede olan radyasyondur. Tamamen siyah bir cisim, vücudun sıcaklığı ne olursa olsun, yüzeyine gelen her türlü elektromanyetik radyasyonu tamamen emen bir cisimdir.

Tamamen siyah bir cisim için absorpsiyon kapasitesi (soğurulan enerjinin gelen radyasyonun enerjisine oranı) bire eşittir.

Özelliklerine göre, bu tür radyasyon, siyah bir cismin emisyonunu ve enerji parlaklığını belirleyen Planck'ın radyasyon yasasına uyar. Kara cismin enerjiyi sürekli olarak değil, belirli kısımlarda quanta yaydığı ve emdiği bir hipotez ortaya koydu.

Kirchgaard yasası, radyasyon ve soğurma arasında niceliksel bir ilişki kurar - aynı enerji parlaklık yoğunluğunda, siyah olanlar da dahil olmak üzere herhangi bir cisim için monokromatik ışık soğurma katsayısıyla. Kirchgaard yasası, bir cismin emisyon katsayısının r'nin, aynı sıcaklık ve frekans değerlerinde kesinlikle siyah bir cismin f(w, T) emme kapasitesine oranının:

burada w dalganın frekansıdır.

Stefan-Boltzmann yasası: Bir kara cismin enerji integral parlaklığı R (T), mutlak sıcaklığın dördüncü kuvvetiyle orantılıdır:

R(T) = QT₄.

Stefan-Boltzmann sabiti olarak adlandırılan Q sabitinin sayısal değeri:

Wip'in yer değiştirme yasası - tamamen siyah bir cismin maksimum radyasyon enerjisini açıklayan uzunluk lm, mutlak sıcaklık T ile ters orantılıdır.

Wiep sabitinin değeri 2,898 × 10'dur.^-3 μK.

μK, Wip sabitidir. Bu yasa gri cisimler için de geçerlidir.

Vip yasasının tezahürü günlük gözlemlerden bilinmektedir. Oda sıcaklığında vücutların termal radyasyonu esas olarak kızılötesi bölgededir ve insan gözü tarafından algılanmaz. Sıcaklık yükselirse, vücut koyu kırmızı bir ışıkla parlamaya başlar ve çok yüksek bir sıcaklıkta - mavimsi bir renk tonu ile beyaz, vücudun ısındığı hissi artar.

Yazar: Podkolzina V.A.

İlginç makaleler öneriyoruz bölüm Ders notları, kopya kağıtları:

▪ Metroloji, standardizasyon ve sertifikasyon. Beşik

▪ Muhasebe teorisi. Beşik

▪ Dünya dinleri tarihi. Beşik

Diğer makalelere bakın bölüm Ders notları, kopya kağıtları.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Bahçelerdeki çiçekleri inceltmek için makine 02.05.2024

Modern tarımda, bitki bakım süreçlerinin verimliliğini artırmaya yönelik teknolojik ilerleme gelişmektedir. Hasat aşamasını optimize etmek için tasarlanan yenilikçi Florix çiçek seyreltme makinesi İtalya'da tanıtıldı. Bu alet, bahçenin ihtiyaçlarına göre kolayca uyarlanabilmesini sağlayan hareketli kollarla donatılmıştır. Operatör, ince tellerin hızını, traktör kabininden joystick yardımıyla kontrol ederek ayarlayabilmektedir. Bu yaklaşım, çiçek seyreltme işleminin verimliliğini önemli ölçüde artırarak, bahçenin özel koşullarına ve içinde yetişen meyvelerin çeşitliliğine ve türüne göre bireysel ayarlama olanağı sağlar. Florix makinesini çeşitli meyve türleri üzerinde iki yıl boyunca test ettikten sonra sonuçlar çok cesaret vericiydi. Birkaç yıldır Florix makinesini kullanan Filiberto Montanari gibi çiftçiler, çiçeklerin inceltilmesi için gereken zaman ve emekte önemli bir azalma olduğunu bildirdi. ... >>

Gelişmiş Kızılötesi Mikroskop 02.05.2024

Mikroskoplar bilimsel araştırmalarda önemli bir rol oynar ve bilim adamlarının gözle görülmeyen yapıları ve süreçleri derinlemesine incelemesine olanak tanır. Bununla birlikte, çeşitli mikroskopi yöntemlerinin kendi sınırlamaları vardır ve bunların arasında kızılötesi aralığı kullanırken çözünürlüğün sınırlandırılması da vardır. Ancak Tokyo Üniversitesi'ndeki Japon araştırmacıların son başarıları, mikro dünyayı incelemek için yeni ufuklar açıyor. Tokyo Üniversitesi'nden bilim adamları, kızılötesi mikroskopinin yeteneklerinde devrim yaratacak yeni bir mikroskobu tanıttı. Bu gelişmiş cihaz, canlı bakterilerin iç yapılarını nanometre ölçeğinde inanılmaz netlikte görmenizi sağlar. Tipik olarak orta kızılötesi mikroskoplar düşük çözünürlük nedeniyle sınırlıdır, ancak Japon araştırmacıların en son geliştirmeleri bu sınırlamaların üstesinden gelmektedir. Bilim insanlarına göre geliştirilen mikroskop, geleneksel mikroskopların çözünürlüğünden 120 kat daha yüksek olan 30 nanometreye kadar çözünürlükte görüntüler oluşturmaya olanak sağlıyor. ... >>

Böcekler için hava tuzağı 01.05.2024

Tarım ekonominin kilit sektörlerinden biridir ve haşere kontrolü bu sürecin ayrılmaz bir parçasıdır. Hindistan Tarımsal Araştırma Konseyi-Merkezi Patates Araştırma Enstitüsü'nden (ICAR-CPRI) Shimla'dan bir bilim insanı ekibi, bu soruna yenilikçi bir çözüm buldu: rüzgarla çalışan bir böcek hava tuzağı. Bu cihaz, gerçek zamanlı böcek popülasyonu verileri sağlayarak geleneksel haşere kontrol yöntemlerinin eksikliklerini giderir. Tuzak tamamen rüzgar enerjisiyle çalışıyor, bu da onu güç gerektirmeyen çevre dostu bir çözüm haline getiriyor. Eşsiz tasarımı, hem zararlı hem de faydalı böceklerin izlenmesine olanak tanıyarak herhangi bir tarım alanındaki popülasyona ilişkin eksiksiz bir genel bakış sağlar. Kapil, "Hedef zararlıları doğru zamanda değerlendirerek hem zararlıları hem de hastalıkları kontrol altına almak için gerekli önlemleri alabiliyoruz" diyor ... >>

Arşivden rastgele haberler

Elektrikli araçların ev güç sistemi ile entegrasyonu 24.06.2018

Audi, e-tron elektrikli otomobillerinin gelecekteki sahiplerine akıllı bir pil paketi şarj sistemi sunacak.

Elektrikli bir arabanın bir ev güç sistemi ile entegrasyonundan bahsediyoruz. Standart kompakt şarj cihazı 11 kW'a kadar güç sağlarken, isteğe bağlı Connect sistemi bunu ikiye katlayarak 22 kW'a çıkarır. Connect sistemini kullanmak için araca ek bir şarj cihazı takılabilir. Ayrıca bu sistem, enerji yönetim araçları (HEMS) ile birlikte çalışan bir Wi-Fi ağı aracılığıyla ev altyapısına bağlanır.

Connect ve HEMS kombinasyonu, en uygun elektrik oranlarını (örneğin geceleri) ve araç sahibinin kalkış saati ve gerekli pil seviyesi gibi bireysel ihtiyaçlarını dikkate alarak bir elektrikli otomobili yeniden şarj etme sürecini optimize etmenize olanak tanır. Connect sistemi, ücret bilgilerini HEMS aracılığıyla alır veya müşteri tarafından manuel olarak girilen verileri kullanır.

Ev güneş panelleri ile donatılmışsa, şarj işlemi fotovoltaik enerjiye öncelik verecek şekilde yapılandırılabilir. Bu durumda, evin genel elektrik şebekesine bağlantı noktasındaki mevcut elektrik akışının yanı sıra önümüzdeki birkaç gün için hava durumu tahmini de dikkate alınır.

Sistem, çalışma sürecinde diğer tüketicilerin enerji tüketimini dikkate alır. Bu, ev elektrik şebekesinin aşırı yüklenmesini ve acil durum şalterinin açılmasını önler.

Genel olarak, şarj her zaman ev elektrik sisteminin ve arabanın kullanabileceği maksimum güçte gerçekleşir. Müşteri, myAudi portalında ve myAudi mobil uygulamasında şarj istatistiklerini görüntüleyebilir ve ilerlemeyi takip edebilir.

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ sitenin bölümü Ev, ev arsaları, hobiler. Makale seçimi

▪ makale Ve mutluluk çok mümkündü. Popüler ifade

▪ makale Dünya her zaman Güneş'ten aynı uzaklıkta mıydı? ayrıntılı cevap

▪ makale Müzayedeci. İş tanımı

▪ makale Bir sürücünün kontrolü. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ makale Elektrik tesisatlarının yalıtımı. Elektrikli ekipmanların ve dış mekan anahtarlama cihazlarının dış cam ve porselen izolasyonu. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Bu sayfanın tüm dilleri

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri