1 производые и дифферинциалы
 Скачать 206.98 Kb.
|
|
Электрический диполь. Электрическое поле диполя. Токовый диполь. Электрическим диполем (диполем) называют систему, состоящую из двух равных, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (плечо диполя)  Токовый диполь – это система из положительного и отрицательного полюсов (истока и стока электрического тока), находящихся на некотором расстоянии друг от друга в проводящей среде Электрическое поле токового диполя в неограниченной проводящей среде  Представление о дипольном эквивалентном электрическом генераторе сердца, головного мозга и мышц. Модель Эйнтховена. Модель ЭйнтховенаЭто модель, в которой электрическая активность миокарда заменяется действием одного эквивалентного точечного генератора (диполя). Интегральный вектор сердца = дипольный момент сердца. Это результирующий вектор отдельных векторов –совокупности множества точечных диполей. Регистрация биопотенциалов тканей и органов с диагностической (исследовательской) целью получила название электрографии. Такой общий термин употребляется сравнительно редко, более распространены конкретные названия соответствующих диагностических методов: электрокардиография (ЭКГ) — регистрация биопотенциалов, возникающих в сердечной мышце при ее возбуждении, электромиография — метод регистрации биоэлектрической активности мышц, электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод регистрации биоэлектрической активности головного мозга и др. Генез электрокардиограмм в трех стандартных отведениях в рамках данной модели. Электрокардиограмма (ЭКГ) –это запись с поверхности тела напряжений, которые отражают распространение волны возбуждения по миокарду. Электрокардиограмма (ЭКГ)-это регистрация биопотенциалов, возникающих при работе сердца. Зубец Р -деполяризация (возбуждение) предсердий QRS-деполяризация (возбуждение) желудочков Зубец T –реполяризация (расслабление) желудочков. Основные понятия медицинской электроники Разделы электроники, в которых рассматриваются особенности применения электронных систем для решения медико-биологических задач, а также устройство соответствующей аппаратуры, получили название медицинской электроники. 1. Устройства для получения (съема), передачи и регистрации медико-биологической информации. Такая информация может быть не только о процессах, происходящих в организме (биологических тканях, органах, системах), но и о состоянии окружающей среды (санитарно-гигиеническое назначение), о процессах, происходящих в протезах, и т. д. Сюда относится большая часть диагностической аппаратуры: баллистокардиографы, фонокардиографы, реографы и др. Для подавляющего большинства этих приборов в радиотехническом отношении характерно наличие усилителей электрических сигналов. К этой группе можно отнести и электромедицинскую аппаратуру для лабораторных исследований, например рН-метр. 2. Электронные устройства, обеспечивающие дозирующее воздействие на организм различными физическими факторами (ультразвук, электрический ток, электромагнитные поля и др.) с целью лечения: аппараты микроволновой терапии, аппараты для электрохирургии, кардиостимуляторы и др. С физической точки зрения эти устройства являются генераторами различных электрических сигналов. 3.Кибернетические электронные устройства: а) электронные вычислительные машины для переработки, хранения и автоматического анализа медико-биологической информации; б) устройства для управления процессами жизнедеятельности и автоматического регулирования состоянием окружающей человека среды; в) электронные модели биологических процессов и др. Применение электронных медицинских приборов и аппаратов повышает эффективность диагностики и лечения и увеличивает производительность труда медицинского персонала. Главное требование при обеспечении безопасности аппаратуры - сделать невозможным случайное касание ее частей, находящихся под напряжением. Для этого прежде всего изолируют друг от друга и от корпуса части приборов и аппаратов, находящиеся под напряжением. Однако это еще не обеспечивает полной безопасности по двум причинам. 1. Сопротивление приборов и аппаратов переменному току небесконечно. Не является бесконечным и сопротивление между проводами электросети и землей. Поэтому при касании человеком корпуса аппаратуры через тело человека пройдет некоторый ток, называемый током утечки. При конструировании аппаратуры учитывают допустимую силу тока утечки, которая различна в разных типах электромедицинских приборов и аппаратов. Допустимая сила тока утечки - безопасная для человека сила тока, который может проходить через его тело в результате касания корпуса и других частей медицинского прибора или аппарата. В зависимости от типов электромедицинских изделий эта величина изменяется в пределах 0,05-0,25 мА. 2. Из-за порчи рабочей изоляции может возникнуть электрическое замыкание внутренних частей аппаратуры с корпусом («пробой на корпус»). При этом доступная для касания часть аппаратуры - корпус - окажется под напряжением. В обоих случаях должны быть приняты меры, которые исключали бы поражение током человека при касании корпуса аппаратуры. Одним из основных способов защиты от поражения электрическим током при работе с аппаратурой является заземление. Термин «заземление» означает электрическое соединение элементов электрической аппаратуры с землей или техническое устройство, обеспечивающее такое соединение. Однако не всякая электромедицинская аппаратура надежно защищена заземлением. Существуют дополнительные способы защиты, которые не рассматриваются в данном курсе.
18.3. Надежность медицинской аппаратуры Для медицинской аппаратуры проблема надежности особенно актуальна, так как выход приборов и аппаратов из строя может привести не только к экономическим потерям, но и к гибели пациентов. Надежность - способность изделия сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени. Способность аппаратуры к безотказной работе зависит от многих причин, учесть которые практически невозможно, поэтому количественная характеристика надежности имеет вероятностный характер. Вероятность безотказной работы Р (t) - это вероятность того, что данный прибор сохранит свою работоспособность в течение заданного интервала времени. Особенности сигналов, обрабатываемых медицинской электронной аппаратурой и связанные с ними требования к медицинской электронике. В большинстве приборов электрический сигнал, поступающий от преобразователя, должен пройти обработку, прежде чем он примет форму, удобную для дальнейшего его использования в устройстве отображения. Такая модификация или обработка сигнала выполняется в специальных блоках прибора — блоках обработки сигналов. Электрический сигнал, получаемый от большинства преобразователей, мал, поэтому его следует усилить. Усиление осуществляется с помощью электронных приборов, т. е. приборов, в которых осуществляется управление электронными потоками. Принцип действия медицинской электронной аппаратуры (генераторы, усилители, датчики). усилители - основа приборов для функциональной диагностики; генераторы импульсных токов – электростимуляция здоровых и больных мышц Датчик- (преобразователь медицинской информации) - устройство съема информации, реагирующий своим чувствительным элементом на воздействие измеряемой величины, а также осуществляющий преобразование этого воздействия в форму, удобную для последующего усиления, регистрации, обработки и т.д. Техника безопасности при работе с электрическими приборами Меры безопасности при работе с электроприборами. В лаборатории должен быть общий рубильник для включения и выключения внутрилабораторной сети. В лаборатории следует использовать приборы заводского изготовления. При их эксплуатации необходимо руководствоваться паспортом и инструкцией завода изготовителя. Электроприборы в лаборатории должны быть обязательно заземлены. Целостность заземления проверяется лаборантом. Не следует пользоваться неисправными приборами, приборами с нарушенной изоляцией, с расшатанными штепсельными вилками. Электрические приборы (особенно электронагревательные) нельзя оставлять без присмотра. Все электронагревательные приборы независимо от мощности должны иметь достаточную тепловую изоляцию со всех сторон. НЕЛЬЗЯ: Браться мокрыми руками за штепсельные вилки. Подвергать электроприборы и провода воздействию влаги. Геометрическая оптика. Явление полного внутреннего отражения света. Геометрическая оптика — раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств. Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны. Рефрактометрия. Волоконная оптика. Волоконная оптика — раздел оптики, который изучает физические явления, возникающие и протекающие в оптических волокнах, либо продукцию отраслей точного машиностроения, имеющую в своём составе компоненты на основе оптических волокон. Рефрактометрия - это метод исследования веществ, основанный на определении показателя (коэффициента) преломления (рефракции) и некоторых его функций. Оптическая система глаза. Микроскопия. Специальные приемы микроскопии. Хрусталик разделяет внутреннюю поверхность глаза на две камеры: переднюю камеру, заполненную водянистой влагой, и заднюю камеру, заполненную стекловидным телом. Хрусталик представляет собой двояковыпуклую эластичную линзу, которая крепится на мышцах ресничного тела. Ресничное тело обеспечивает изменение формы хрусталика. Сокращение или расслабление волокон ресничного тела приводит к расслаблению или натяжению цинновых связок, которые отвечают за изменение кривизны хрусталика. Глаз позвоночных часто сравнивают с фотокамерой, так как система линз (роговица и хрусталик) дает перевернутое и уменьшенное изображение объекта на поверхности сетчатки.( Герман Гельмгольц). Количество проходящего через хрусталик света регулируется переменной диафрагмой (зрачком), а хрусталик способен фокусировать более близкие и более удаленные объекты. Микроскопия — изучение объектов с использованием микроскопа. измерение размеров малых объектов, микропроекция, микрофотография, метод фазового контраста, метод темного поля, ультрамикроскопия. Волновая оптика. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Волновая оптика – раздел оптики, объясняющий оптические явления на основе волновой природы света Дифракционная решетка - оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа параллельных щелей, равноудаленных друг от друга. Дифракционные спектры для монохроматического света представляет собой чередование максимумов и минимумов по обе стороны от центрального механизма. Максимумы имеют цвет соответствующей длины света, освещающего решетку. Если решетку освещать белым светом, то центральный максимум будет белым, а остальные будут представлять собой чередование цветных полос плавно переходящих друг в друга, т. к. sin фи= k*лямбда/d - зависит от длины волны света. D = к/t - угловая дисперсия решетки. R =k*N - разрешающая способность. Разрешающая способность оптических приборов (дифракционной решетки, микроскопа). Разрешающая способность дифракционной решетки пропорциональна порядку т спектров и числу N щелей, т. е. при заданном числе щелей увеличивается при переходе к спектрам высших порядков. Современные дифракционные решетки обладают довольно высокой разрешающей способностью (до 2•105). Разрешающая способность микроскопа - свойство микроскопа давать раздельно изображение мелких деталей рассматриваемого предмета. Поляризация света. Способы получения поляризованного света. Поляризационная микроскопия Поляризация света — свойство света, в результате которого векторы напряженности электрического и магнитного полей световой волны ориентируются в плоскости, параллельной плоскости, в которой свет распространяется Отражение света от диэлектрической пластинки, Преломление света в стеклянной пластинке. Преломление света в двоякопреломляющих кристаллах. Поглощение света, в дихроических пластинках. Поляризационная микроскопия — один из высокоэффективных методов морфологического исследования, обладающий широкими возможностями идентификации биологических структур, что в сочетании с доступностью и относительной простотой обусловливает его высокую ценность Оптическая активность. Поляриметрия. Поляриметрия – оптический не спектральный метод анализа, основанный на вращении плоско поляризованного монохроматического луча света оптически активными веществами Оптическая активность - это способность среды (кристаллов, растворов, паров вещества) вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через нее оптического излучения (света). Взаимодействие света с веществом. Рассеяние света. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бэра. Поглощение света - явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество, вследствие преобразования энергии волны в другие формы: внутреннюю энергию вещества и в энергию вторичного излучения. Зако́н Бугера — Ламберта — Бера — физический закон, определяющий ослабление параллельногомонохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде. Закон выражается следующей формулой:  ,При взаимодействие света с веществом может происходить либо преломление света и рассеяние, либо поглощение, или то и другое. Рассеянием света называют явление, при котором распространяющийся в среде световой пучок отклоняется по всевозможным направлениям Оптическая плотность. Тепловое излучение. Оптическая плотность — мера ослабления света прозрачными объектами или отражения света непрозрачными объектами Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возбуждаемое за счёт его внутренней энергии. Характеристики и законы теплового излучения. Спектр излучения чёрного тела. Тепловое излучение обусловливается возбуждением частиц вещества при соударениях в процессе теплового движения или ускоренным движением зарядов (колебания ионов кристаллической решетки, тепловое движение свободных электронов и т.д.). Оно возникает при любых температурах и присуще всем телам. Характерной чертой теплового излучения является сплошной спектр. Закон Стефана-Больцмана - энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры Закон Кирхгофа - отношение испускательной способности тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел и равно спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела Излучение черного тела имеет сплошной спектр Излучение Солнца. Физические основы тепловидения. Солнечная радиация — электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца Физическая сущность тепловидения основана на том, что любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля, испускает в пространство тепловое (инфракрасное) излучение. |