ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТЫ К СПЕЦ. ФИЗ.ПРАКТИКУМУ ПО МЕД.ФИЗИКЕ. Лабораторная работа 1. Изучение статистических методов обработки опытных данных. Приборы и принадлежности
 Скачать 1.47 Mb.
|
1 мин.) автоматически запуститься программа оболочка LabVisual для работы с экспериментальной установкой. Если программа не запустилась автоматически, на виртуальном рабочем столе эмулятора VirtualBox следует дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на ярлык LabVisual. При этом должно открыться главное окно программы-оболочки LabVisual для работы с экспериментальной установкой (рис. 9). |
| Рис. 10 Режим снятия входной ВАХ биполярного транзистора  |
| Рис. 11 Режим снятия выходной ВАХ биполярного транзистора.  |
Для визуализации сигналов в контрольных точках схемы следует использовать компонент «осциллограф», входящий в состав комплекса LabVisual. В состав пакета входят два компонента «ON-LINE осциллограф». В зависимости от конфигурации компьютера следует пользоваться наиболее быстрым и корректно работающем компонентном. Вызов подпрограммы-осциллограф осуществляется нажатием кнопок «ON-LINE осциллограф-1» и ON-LINE осциллограф-2».
Программа LabVisual предусматривает возможность сохранения избранного набора данных файл для последующей визуализации и, при необходимости, обработки. Данные, которые необходимо сохранить, вводятся в поле «ДАННЫЕ ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ». Например, для сохранения данных о зависимости тока базы от напряжения база-эмиттер, вводим в текстовое поле в столбец значения напряжения база-эмиттер и через пробел значение тока базы, соответствующее этому напряжению. Перемещение между ячейками данных осуществляется стандартными клавишами-стрелками с клавиатуры. В качестве отделения целой части от дробной используйте «,» (запятая).
После заполнения текстового поля данными, нажимаем кнопку «СОХРАНИТЬ В ФАЙЛ» и в стандартном диалоговом окне задаем имя файла для сохранения результатов опыта. При работе в OC Linux в эмуляторе программного кода VirtualBox данные рекомендуется сохранять на виртуальный диск Z:\, последующий доступ к этому виртуальному диску из операционной системы осуществляется как к папке /home/имя_пользователя/LabVisual/DISK_Z, где имя_пользователя по умолчанию pankov. Для обзора папок рекомендуется пользоваться программой Krusader.
Для визуализации сохраненных данных можно использовать компонент LabVisual Data Analizer, вызываемый нажатием кнопки «ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ДАННЫХ» из главного окна программы-оболочки см .рис. 12.
Для загрузки какого-либо файла данных служит кнопка «ЗАГРУЗИТЬ», для отображения загруженных данных, а также после каких-либо внесенных изменений в график (цвет, символы для отображения и т. д.) следует нажимать кнопку «ОТОБРАЗИТЬ» для перерисовки. Открыв несколько вкладок данных нажатием на вкладку «+» и, загрузив в каждую вкладку данные из сохраненных файлов-данных, можно отобразить на рабочем поле семейство характеристик, так как это представлено на рис. 13. Вкладка «+» для графиков служит для создание нескольких рабочих областей графиков, в каждую из которых также можно загрузить данные.
| Рис. 12.Компонент LabVisual Data Analizer  |
| Рис. 13-1. Компонент «ON LINE осциллограф-1» для осциллографирования сигналов  |
Для анализа экспериментальных данных и построения графиков также можно воспользоваться программой «Электронные таблицы» oocalc из свободно распространяемого пакета OpenOffice.
Компонент осциллограф.
В состав пакета входят два компонента «ON-LINE осциллограф». В зависимости от конфигурации компьютера следует пользоваться наиболее быстрым и корректно работающем компонентном.
Внешний вид программ-осциллографов представлен на рисунках.
Компоненты имеют интуитивно понятный интерфейс. Для управления осциллографом-1 используются следующие основные горячие клавиши: Растяжение-сжатие по оси Ox – клавиши «+» «-»; растяжение-сжатие по оси Oy – клавиши «/» «*» на цифровой клавиатуре. Включение/отключение каналов осуществляется установкой либо снятием галочки «Left Direct (X)» и «Right Direct (Y)» на панели управления осциллографом слева.
Рис. 13-2 Компонент «ONLINE осциллограф-2» для осциллографирования сигналов.
Для управления осциллографом-2 используются соответствующие элементы управления программы. Внимание следует обратить на частоту дискретизации, установленной по умолчанию на 44100, установка больших значений на некоторых слабых машинах может привести к зависанию системы.
Порядок выполнения.
Перед включением установки в сеть проверить целостность всех соединительных сигнальных и сетевых проводов. Все работы по подключению комплекса к компьютеру следует выполнять только при отключенных от сети приборах. Используя стандартный USB провод из комплекта подключить выход USB учебной установки с свободному USB порту ПК. Используя стандартный соединительный осциллографический звуковой провод подключить БЛОК УПРАВЛЕНИЯ к Line In входу компьютера. Разобраться с принципиальными блок-схемами опытов, в назначении кнопок, переключателей и ручек прибора.
Соединить монитор с системным блоком ПЭВМ, подключить клавиатуру и мышь к системному блоку используя стандартные провода для подключения. Подключить системный блок ПЭВМ и монитор к сети 220 В.
Включить установку в сеть 220 В с помощью прилагаемого силового сетевого кабеля евро-стандарта. Поставить переключатель есть на панели учебного модуля в положение «ВКЛ», при этом должен загореться сигнальный индикатор «СЕТЬ».
При работе в ОС Linux на компьютере в комплекте с учебной установкой
Включить монитор ПК и системный блок. Должен начаться процесс загрузки БИОСа компьютера, а затем ОС Kubuntu. Загрузка происходит в текстовом консольном режиме, не требует вмешательства пользователя в процесс. В процессе загрузки происходит тестирование всех устройств, подключенных к ПЭВМ. После тестирования должно появиться графическое окно с приглашением пользователя и вводом пароля. По умолчанию в системе для работы используются следующие параметры:
login: pankov
password: pankov
В появившемся окне приглашения ввести имя пользователя и пароль и нажать кнопку ENTER.
После загрузки графического окружения и рабочего стола, запустить эмулятор VirtualBox при помощи ярлыка на рабочем столе либо из консоли (см. раздел методического руководства Программная часть. Подготовка к работе).
Выбрать из списка доступных сред для эмуляции среду LabVisual и нажать СТАРТ.
После загрузки среды на виртуальном рабочем столе эмулятора VirtualBox следует дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на ярлык LabVisual для соответствующего эксперимента. При этом должно открыться главное окно программы-оболочки LabVisual для работы с экспериментальной установкой.
При работе в ОС Windows
Загрузить операционную систему согласно стандартным процедурам загрузки.
При необходимости, настроить компьютер для работы с учебной установкой согласно разделу «Работа программного обеспечения в ОС Windows».
Запустить программу LabVisual для работы с учебной установкой для данного эксперимента пользуясь ярлыком на рабочем столе либо другим способом, указанным лаборантом.
ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА.
Первый эксперимент. Снятие входной характеристики транзистора.
С помощью кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ» выбрать «MODE 1 INPUT VAH TR-RA» - режим снятия входной характеристики транзистора.
Начать эксперимент, нажав кнопку «ВХОД/ВЫХОД».
В главном окне программы — оболочки LabVisual запустить подпрограмму снятия входных и выходных характеристик транзистора нажатием кнопки «ВХОДНАЯ И ВЫХОДНАЯ ВАХ ТРАНЗИСТОРА». Должна запуститься необходимая подпрограмма в зависимости от опыта, выбранного с помощью кнопок управления учебной установкой. Для первого опыта программа для снятия входных ВАХ транзистора должна соответствовать рис. 42.
Снять входную характеристику биполярного транзистора. Для этого, изменяя многофункциональными кнопками «УСТАНОВКА Uб-э / УСТАНОВКА Iб», значение Uб-э и, контролируя ток базы Iб по показаниям измерительных приборов в программе, записывать результаты измерений в таблицу 1.
Таблица 1
| Uб-э, В | | | | | |
| Iб, mA | | | | | |
При необходимости, для сохранения результатов измерения в файл данных, следует пользоваться специальным полем в программе «Данные для сохранения», занося в две колонки через пробел значения Uб-э и Iб, полученные для каждого измерения с помощью приборов (см. рис.).
Изобразить входную ВАХ на миллиметровой бумаге. При необходимости визуализировать данные на экране ПК, пользоваться подпрограммой LabVisual data analizer, вызываемой с помощью кнопки «ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ДАННЫХ» главного окна программы-оболочки LabVisual либо программой oocalc из пакета OpenOffice.
Выбрать некоторую рабочую точку входной характеристики (см. рис. 47). Рассчитать для этой точки значение входного дифференциального сопротивления транзистора h11э по формуле (29).
Переключить установку в режим снятия выходных характеристик биполярного транзистора. Для этого используя кнопку управления «ВХОД/ВЫХОД», выйти из текущего опыта, а при помощи кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ» выбрать «MODE 2 OUTPUT VAH TR-RA» - режим снятия выходной характеристики транзистора.
Начать эксперимент, нажав кнопку «ВХОД/ВЫХОД». При этом должен автоматические сменить вид подпрограммы для снятия ВАХ транзистора, которые теперь должен соответствовать рис. 43.
Установить с помощью многофункциональных кнопок «УСТАНОВКА Uб-э / УСТАНОВКА Iб» некоторый фиксированный ток базы для снятия выходной ветви ВАХ. Установленное значение тока базы отображается на измерительных приборах в подпрограмме снятия ВАХ.
Таблица 2
Вращая ручку «УСТАНОВА Uк-э», которая служит для плавного изменения напряжения, подаваемого на переход коллектор-эмиттер транзистора, снять выходную ветвь ВАХ Iк = (Uкэ) при установленном вами токе базы Iб. Заносить измерения в таблицу 2.
| Iб1=... , мкА | Uкэ, В | | | |
| Iк, мА | | | | |
| Iб2=... , мкА | Uкэ, В | | | |
| Iк, мА | | | |
При необходимости, для сохранения результатов измерения в файл данных, следует пользоваться специальным полем в программе «Данные для сохранения», занося в две колонки через пробел значения Uк-э и Iк, полученные при данном токе базы Iб. Имя файла для удобства рекомендуется дать исходя из значения тока базы, при котором была снята данная выходная ветвь ВАХ.
Снять выходные ветви ВАХ при других значениях тока базы Iб (не менее 5 ветвей выходных ВАХ). Изменять ток базы следует многофункциональными кнопками «УСТАНОВКА Uб-э / УСТАНОВКА Iб». Данные заносить в таблицу 2. При необходимости, сохранять каждую ветвь ВАХ в отдельном файле данных.
Изобразить семейство выходных ВАХ на миллиметровой бумаге. Для визуализации семейства ВАХ на экране ПК воспользоваться компонентом LabVisual data analizer, вызываемого нажатием кнопки «ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ДАННЫХ» в главном окне программы-оболочки LabVisual см. рис. 44.
Выбрать рабочую точку на семействе выходных характеристик. По формуле (30) рассчитать параметр β=h21э - дифференциальный коэффициент передачи тока базы.
Для данной рабочей точки рассчитать h22э - выходную дифференциальную проводимость по формуле (31).
Зная коэффициент β=h21э, рассчитать дифференциальный коэффициент передачи тока эмиттера α по формуле (3).
Рассчитать сопротивление эмиттера по формуле:
и омическое сопротивление базовой области по формуле
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Что такое p-n переход? Какими свойствами он обладает?
2. Что такое база, эмиттер, коллектор?
3. Какие физические процессы лежат в основе работы транзистора?
4. Какие свойства транзистора позволяют использовать его для усиления электрических сигналов?
5. Что такое коэффициент усиления по току? Как он определяется?
6. Какие характеристики транзистора определяют его основные свойства?
7. Что такое инжекция носителей тока?
8. В какой области биполярного транзистора происходит инжекция носителей тока?
9. Что означает термин «биполярный транзистор»? Какие еще типы транзисторов вы знаете?
10. Какую роль играют электроны в работе p-n-p транзистора?
11. Какую роль играют дырки в работе p-n-p транзистора?
12. Что такое основные и неосновные носители тока в полупроводниках?
Какие носители тока инжектируются в базу в p-n-p транзисторе и n-p-n транзисторе?
Какие физические процессы происходят в базовой области транзистора после инжекции туда неосновных носителей тока?
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.
1. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. // М.: Мир. 1984, Т. 1 455 с. Т.2 455 с.
2. Маллер Р.А, Кейминс Т. Элементы интегральных схем. // М.: Мир, 1986, 630 с.
3. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектронника. (Физические и технологические основы, надежность). // М.: Высшая школа. 1995, 464 с.
Справочник. Полупроводниковые приборы. Нефедов А.В., Гордеева В.И. Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги. // М.: КУбК-а. 1998, 401 с.
Забродин Ю.С. Промышленная электроника — М. : Высшая школа, 1982.
Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Ч. I, II: Пер. с. англ. / Под. ред. М.В. Гальперина — М. : Мир., 1983.
Основы промышленной электроники / Под ред. В.Г. Герасимова — М. : Высшая школа, 1986.
Лабораторная работа № 4
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КЛИНИЧЕСКОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ
Цель работы. Ознакомиться с моделями системы кровообращения. Изучить методику измерения артериального давления крови, конструкцию и принцип работы электронного измерителя давления.
Краткая теория
Гемодинамика область биомеханики, изучающая движение крови по сосудистой системе.
Физическая модель системы кровообращения
Сердечно-сосудистая система в организме человека и животных представлена сердцем, кровеносными сосудами и лимфатическими сосудами.
Физическую модель сердечно-сосудистой системы можно представить в виде замкнутой, многократно разветвленной и заполненной жидкостью системы трубок с эластичными стенками. Движение жидкости происходит под действием ритмически работающего нагнетательного насоса сердца. В наиболее простой гидродинамической модели кровеносной системы, предложенной О.Франком, артериальная часть моделируется в виде упругого резервуара (УР). Эта модель представлена на рис.1. Кровь из сердца поступает в УР (артерии) через отверстие К1. При сжатии упругого резервуара содержащийся в нем объем крови проталкивается через отверстие К2 в периферическую систему сосудов, вызывая в них продвижение крови.
Периферическая система (артериолы, капилляры) представляет постоянное и многократное разветвление большого числа трубок, особенно в ее средней части, общий просвет которых имеет настолько большое сечение, что скорость жидкости здесь снижается почти до нуля. Однако внутреннее трение в пристеночных слоях этих трубок настолько велико, что именно эта часть системы представляет наибольшее сопротивление течению жидкости и обусловливает максимальное падение давления.
Физическая модель сердечно-сосудистой системы позволяет установить связь между ударным объемом крови (объем крови, выбрасываемой желудочком сердца за одну систолу), гидравлическим сопротивлением периферийной части системы кровообращения и изменения давления в артериях.
Так как кровь находится в УР, то ее объем V в любой момент времени зависит от давления (р) следующим образом:
, (1)где k коэффициент пропорциональности, зависит от эластичности упругого резервуара;
объем резервуара при отсутствии давления (р = 0).Продифференцировав по времени уравнение (1), получим
 | . | (2) |
Количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда за единицу времени, называется объемной скоростью кровотока. Пусть Q объемная скорость кровотока, поступающего в УР.
объемная скорость кровотока, выходящего из УР в периферическую систему. Если предположить, что гидравлическое сопротивление периферической системы постоянно, тогда можем записать:  | . | (3) |
Уравнение (3) указывает, что объемная скорость кровотока из сердца в артерии равна скорости оттока крови из УР и скорости возрастания объема УР.
Используя уравнение Пуазейля для периферической системы, можем записать
 | , | (4) |
| где |  | = |  | | гидравлическое сопротивление периферической системы; |
вязкость крови;
длина сосудов; R радиус сосуда; р давление в упругом резервуаре; 
венозное давление, которое может быть принято равным нулю.
Давление р в упругом резервуаре УР за время сердечного сокращения изменяется от максимального до минимального. Максимальное давление называется систолическим рс, а минимальное диастолическим рд.
Экспериментальная кривая зависимости давления от времени в сонной артерии приведена на рис. 2. На рисунке показана длительность систолы Тс и диастолы Тд, период пульсаТп, диастолическое (минимальное) давление рд, систолическое (максимальное) давление рс.
2. Пульсовая волна
При сокращении сердца (систолы) кровь выбрасывается из сердца в аорту и отходящие от нее артерии. Особенностью системы кровообращения является эластичность стенок сосудов. Если бы стенки кровеносных сосудов были жесткими, о давление, возникающее в крови на выходе из сердца, со скоростью звука передалось бы к периферийным сосудам. Эластичность стенок сосудов приводит к тому, что во время систолы кровь выталкивается сердцем, растягивая аорту, то есть крупные сосуды воспринимают за время систолы больше крови, чем ее отток к периферии. Систолическое давление человека в норме равно приблизительно 16 кПа (16 103 Па). Во время расслабления сердца (диастола) растянутые кровеносные сосуды сокращаются, и потенциальная энергия этих сосудов переходит в кинетическую энергию крови, которая начинает двигаться в сосудах с некоторой скоростью. При этом поддерживается диастолическое давление, примерно равное 11 кПа.
Волна повышенного давления, распространяющаяся по аорте и артериям во время систолы, называется пульсовой волной. Скорость пульсовой волны можно оценить по формуле Моенса Кортевега:
 | , |
где Е модуль упругости сосудов; плотность вещества сосуда; а толщина сосуда; R радиус сосуда.
Интересно отметить, что у человека с возрастом модуль упругости возрастает, поэтому становится больше и скорость пульсовой волны.
Пульсовая волна распространяется со скоростью 5 10 м/с, поэтому за время систолы (Тс 0,3 с) она должна пройти расстояние от сердца до конечностей. Это означает, что фронт пульсовой волны достигает конечностей раньше, чем начнется диастола. Пульсовой волне соответствует пульсирование скорости кровотока в крупных артериях, однако скорость крови существенно меньше скорости распространения пульсовой волны и, примерно, равна 0,3 0,5 м/с. При этом ток крови принимает непрерывный характер.
При таком механизме продвижения крови только часть энергии, развиваемой мышцей при сокращении, передается непосредственно крови в аорте и переходит в ее кинетическую энергию. Остальная часть энергии переходит в потенциальную энергию растяжения эластичных стенок крупных сосудов и затем уже по мере возвращения их в исходное состояние эта энергия передается крови в период диастолы. Этим и объясняется непрерывный характер тока крови.
На рис. 3 приведены графики изменения давления и скорости движения крови в основных частях сосудистой системы. Давление (р) это избыточное давление над атмосферным.
Движение крови по сосудам, особенно распределение ее между различными частями кровеносной системы, зависит не только от работы сердца, но и от общего просвета сосудов. В эластичных стенках сосуда имеются гладкие мышечные волокна, от степени сокращения которых зависит просвет сосуда. Имеет значение также общее количество циркулирующей крови и ее вязкость. Все эти факторы находятся под регулирующим влиянием центральной нервной системы. Таким образом, физиологические факторы, накладываясь на физические закономерности, регулируют кровообращение в различных участках.
3. Физические основы клинического метода измерения давления крови
Знание давления крови играет важную роль при диагностике многих заболеваний и контроле за эффективностью проводимого лечения. Систолическое и диастолическое давление в артерии можно измерить непосредственно с помощью иглы, соединенной с манометром. Однако в медицине широко используется бескоровный метод, предложенный Н.С.Коротковым. Он заключается в том, что измеряют давление, которое необходимо приложить снаружи, чтобы сжать артерию до прекращения в ней тока крови. Это давление весьма близко к давлению крови в артерии. Измерение обычно производится на плечевой артерии выше локтевого сгиба (рис. 4).
Сжатие артерии осуществляется с помощью манжеты, которая представляет собой резиновую камеру в чехле из тонкого материала. Манжету обертывают вокруг руки между плечом и локтем. При накачивании воздуха через шланг с помощью резиновой груши давление в манжете растет. Величина давления определяется по манометру, соединенному с манжетой. В процессе накачивания воздуха в манжету следят за пульсом на лучевой артерии с помощью датчика (фонендоскоп или пьезоэлектрический преобразователь). Воздух накачивают в манжету до давления на 10 20 мм рт.ст. выше того, при котором перестает прослушиваться пульс на лучевой артерии. Затем, медленно открывая выпускной клапан резиновой груши, постепенно снижают давление в манжете, прислушиваясь к звукам в фонендоскопе (или динамике). Соотношение между изменением давления (р) в манжете и "тонами Короткова" показано схематически на рис. 5. Пока артерия сжата полностью, никакие звуки не прослушиваются. При снижении в манжете давления начинают прослушиваться отчетливые тоны (участок а на рис. 5). Эти тоны обусловлены вибрацией стенок артерии непосредственно за манжетой под действием мощных толчков крови, которые проходят сквозь сжатый манжетой участок сосуда только в моменты систолы сердца. Показание манометра, соответствующее моменту появлении тонов, определяет систолическое давление.
При дальнейшем снижении давления в манжете тоны дополняются шумами (участок б на рис. 5). Эти шумы обуслов- лены турбулентным течением крови через частично сжатый манжетой участок артерии. Затем шумы уменьшаются и в фонендоскопе вновь прослушиваются чистые тоны (участок в на рис. 5). Эти тоны быстро затухают, в артерии устанавливается ламинарное течение крови. Показание манометра в момент резкого ослабления тонов соответствует диастолическому давлению.
Для здорового нормального человека рс = 10 120 мм рт.ст., рд = 70 80 мм рт.ст.
4. Конструкция и принцип работы измерителя артериального давления (ИАД-1)
При использовании ИАД-1 нет необходимости применять фонендоскоп. Высокочувствительный пьезодатчик, встроенный в манжету, позволяет производить измерение давления крови через рубашку или другую легкую одежду.
Внешний вид измерителя изображен на рис. 6. В него входят следующие элементы:
1 измерительный блок; 2 манометр, 3 световой индикатор разряда батарей, объединенный с индикатором регистрации тонов Короткова; 4 динамик; 5 манжета; 6 метка расположения датчика; 7 резиновая трубка; 8 клапан нагнетателя; 9 нагнетатель (резиновая груша).
Обратите внимание, что на месте расположения пьезодатчика на манжету нанесена специальная метка. Чувствительный элемент датчика (пилот) должен быть обращен к поверхности манжеты, которая прикладывается к руке.
Принцип работы измерителя заключается в выделении и преобразовании тонов Короткова в звуковую и световую индикацию с одновременным визуальным наблюдением за величиной давления по стрелочному манометру. Начало срабатывания индикации соответствует систолическому давлению, окончание срабатывания индикации диастолическому давлению.
Измеритель ИАД-1 включается автоматически при создании в системе избыточного давления воздуха. Выключается измеритель также автоматически после выхода воздуха из системы.
5. Порядок измерения давления крови
1. Разверните манжету, проверьте правильность установки датчика.
2. Плотно соедините конусный штуцер резиновой трубки с гнездом "воздух", а штекер датчика с гнездом "ДТК" измерительного блока.
3. Предпочтительнее давление измерять на левой руке. Прежде чем надеть манжету, определите место наибольшей пульсации плечевой артерии. Чаще всего это место расположено на 3 – 5 см выше локтевого сгиба, на поверхности предплечья, обращенной к туловищу. Место, где пульс прослушивается наиболее сильно, является оптимальным для расположения датчика.
4. Надевая манжету, старайтесь расположить датчик в том месте, которое вы считаете наиболее оптимальным. При этом ориентируйтесь по метке, которой отмечено место расположения датчика в манжете.
5. Положите руку пациента на стол, заверните вентиль на клапане, создайте давление в манжете на 10 – 20 мм рт.ст выше располагаемого систолического давления.
6. Плавно откройте вентиль клапана, установите скорость снижения давления в пределах 3 – 8 мм рт.ст. в секунду и следите за показаниями манометра и светового индикатора.
7. Запишите показания манометра при первом (рс) и последнем (рд) звуковом и световом сигналах, которые должны быть периодическими и соответствовать ритму сердечной деятельности.
Порядок выполнения работы.
Упражнение 1. Проверьте работоспособность измерителя. Для этого сверните манжету в рулон и зафиксируйте ее затяжкой. Заверните вентиль клапана и создайте давление в манжете 90 – 100 мм рт.ст., контролируя его по манометру. Давление, показываемое манометром, не должно меняться более чем на 2 мм рт.ст. за секунду. Проверьте функционирование прибора легкими ударами пальца по свернутой манжете, при этом световой индикатор и звуковая сигнализация срабатывает в момент удара по манжете.
Упражнение 2. Измерьте артериальное давление на левой руке пациента по методике, описанной в п. 5. Запишите результаты измерения систолического и диастолического давлений и сравните их с нормальными значениями.
Упражнение 3. Измерьте артериальное давление на правой руке пациента, запишите результаты измерений. Сравните эти значения с результатами упражнения 2, объясните возможные расхождения в результатах измерений.
Вопросы для самоконтроля
Объясните, почему в методе Короткова давление воздуха в манжете можно считать равным давлению крови в артерии.
Объясните, почему метод Короткова неприменим для измерения давления воды в водопроводе?
Объясните с физической точки зрения непрерывность кровотока в кровеносной системе.
Объясните (по рис. 3) зависимость давления в кровеносных сосудах от их диаметров и удалённости от сердца.
Объясните (по рис.4) ход выполнения измерения давления крови в артерии методом Короткова.
Объясните, почему давление крови в артерии левой руки больше, чем в правой.
Существуют ли другие методы (кроме метода Короткова) измерения давления крови?
В каких единицах измеряется давление в системе СИ? В каких единицах принято измерять давление крови? Какова взаимосвязь между этими единицами давления?
Как объяснить, что атмосферное давление в несколько раз превосходит давление крови в кровеносных сосудах? Если это действительно так, то атмосферное давление должно раздавить человека, но этого почему-то не происходит. Попытайтесь объяснить этот парадокс.
Лабораторная работа № 5
ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЛОКАЦИИ С ПОМОЩЬЮ МЕДИЦИНСКОГО ЭХОСКОПА
Цель работы.
1) Изучение законов распространения, отражения и поглощения ультразвуковых волн.
2) Ознакомление с методом ультразвуковой локации, с принципом действия и устройством медицинского эхоскопа.
Краткая теория
1. Применение ультразвука в медицине
Ультразвуковые волны (УЗ-волны) широко используются в технике и медицине (наряду с рентгеновским, тепловым излучением и др.) для получения информации о внутреннем строении объекта, непрозрачных для видимого света.
В медицинской диагностике метод ультразвуковой локации (УЗ-локации) позволяет определять наличие и местонахождение опухолей, гематом, абсцессов, камней и других патологических образований. В акушерско-гинекологической практике этот метод позволяет уверенно диагностировать многоплодие, гидроцефалию, правильность положения плода и др.
Новые типы медицинских УЗ-приборов, работа которых основана на эффекте Доплера и акустической голографии, позволяют (при использовании компьютеров) получить четкое 2-мерное или даже объемное изображение внутренних структур организма, в том числе в динамике (работа сердца и др.).
В сравнении, например, с рентгеновской диагностикой УЗ-обследование отличается простотой и, главное, полной безвредностью для организма пациента, что допускает его многократное повторение.
В терапии применение ультразвука определяется его мощностью. Ультразвук большой интенсивности используется для дробления камней, "сварки" сосудов в хирургии и при нейрохирургических операциях без вскрытия костей черепа (!). Ультразвук меньше интенсивности применяется для массажа и прогревания тканей, вызывая в них при этом и существенные биологические изменения.
2. Что такое УЗ-волны?
Главные характеристики УЗ-волн
УЗ-волны это упругие колебания частиц среды, распространяющиеся в твердых, жидких и газообразных веществах и имеющие частоту свыше 20 кГц. Колебания такой большой частоты уже не воспринимаются слуховым аппаратом человека (в отличие от слышимых звуков, частота которых меньше 20 кГц, но больше 16 Гц).
Скорость распространения УЗ-волн зависит в основном лишь от упругости и плотности среды. Так, в воздухе скорость УЗ-волны, так же как и слышимого звука, равна 330 м/с, в воде и в мягких тканях человека значительно больше ( 1500 м/с) и еще больше в твердых телах (в костной ткани примерно 3400 м/с).
Основной энергетической характеристикой УЗ-волны является интенсивность волны J, обычно измеряемая в ваттах на квадратный сантиметр (Вт/см2), и численно равная энергии, переносимой волной за 1 с через площадку в 1 см2, перпендикулярную направлению распространения волны (рис. 1).
В терапии, как правило, разрешено использовать только УЗ-волны малой интенсивности (J 2 Вт/см2); в диагностике используется еще более слабый ультразвук (J < 0,05 Вт/см2).
Сравнение интенсивностей двух УЗ-волн (или одной волны в различных точках)
и 
принято, как всегда в акустике, производить по логарифмической шкале в белах (Б) или децибелах (дБ), 1 дБ = 0,1 Б. Например, разница и в 30 дБ = 3 Б соответствует отношению интенсивности 
= 103 = 1000 (так как lg= 3).3. Поглощение УЗ-волн в среде. Нагревание среды
В однородной среде УЗ-волны распространяются прямолинейно. Амплитуда и энергия волны уменьшаются при удалении от источника в основном за счет поглощения волны средой, которая при этом нагревается. Степень поглощения может быть охарактеризована коэффициентом поглощения k (измеряется в дБ/см), равным
 | , | (1) |
где
разница интенсивностей волны (в децибелах) в точках волны, удаленных на расстояние 
друг от друга.Коэффициент поглощения k определяется свойствами среды, но, как правило, возрастает с увеличением частоты УЗ-волны. Так, например, сверхнизкий звук ("инфразвук"), частота которого меньше 16 Гц, может распространяться на огромные расстояния в атмосфере, тогда как УЗ-волна практически полностью затухает уже на расстоянии в несколько сантиметров. Поэтому использование в диагностике УЗ-волн с очень большими частотами (> 10 – 18 МГц) нецелесообразно.
Из тканей человеческого тела сильнее всего УЗ-волны поглощаются костной и легочной тканью. В воде и мягких тканях поглощение УЗ-волн мало. Так, интенсивность УЗ-волн частотой 0,8 МГц уменьшается в два раза при проникновении в костную ткань уже на 2 – 3 мм, в мышечную ткань 3 – 6 см, а в жировую ткань на 6 – 8 см.
При УЗ-физиотерапии наиболее сильно будут прогреваться хорошо поглощающие костно-мышечная и легочная ткани (жировая меньше), что очень существенно при лечении многих заболеваний.
4. Отражение и преломление УЗ-волн на границе раздела сред