МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ ВИННИЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. И.ПИРОГОВА

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ
ВИННИЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Н. И.ПИРОГОВА
"Утверждено"
на методическом совещании
кафедры медбиофизики
Заведующий кафедрой
Профессор
И.И. Хаимзон
29.08.2011г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО ТЕМЕ
ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДИМОСТИ
БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
Учебная дисциплина
Модуль №3
Содержательный модуль
№5
Тема занятия №13.2
Курс
Факультет
Медицинская и биологическая физика
Основы медицинской биофизики
Электродинамика, ее медицинское приложение.
Основы медицинской аппаратуры
Изучение электропроводимости биологических
объектов. Лабораторная работа №7.
1
Стоматологический
Винница- 2011
I. ТЕМA №13.2: ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСИИ ИМПЕДАНСА
БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ.
Лабораторная работа №14
Актуальность темы :
Все биологические объекты, как животного так и растительного
происхождения, проявляют при действии на них постоянного или
переменного электрических полей электропроводные и диэлектрические
свойства. Цитоплазма клеток, кровь, лимфа и другие биологические
жидкости являются сравнительно хорошими проводниками электрического
тока. Мембраны клеток, эпидермис кожи, кости, разнообразные
биополимеры и некоторые другие вещества организма, напротив, очень
плохо проводят или почти не проводят электрический ток, то есть поводят
себя как диэлектрика (изоляторы). Электрические свойства биообъектов
являются
пассивными
и
оцениваются
электропроводимостью,
диэлектрической проницаемостью, тангенсом угла диэлектрических
потерь, полным сопротивлением (импедансом) и другим. Эти параметры
зависят от физиологичного состояния организма и используются в
медицинской
практике
для
диагностики
кровенаполнения
сердечнососудистой системы и капиллярной сети легких, почек,
конечностей и так далее, а также для контроля жизнеспособности
консервированных трансплантантов (кожи, костей, роговицы, крови и
другой).
Критерием жизнеспособности тканей и органов является также
частотная зависимость (дисперсия) импеданса. В меру отмирания тканей
наблюдается уменьшение низкочастотного сопротивления, потому
коэффициент поляризации приближается к единице.
ІІ. УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ:
Знать:
 знать механизм электропроводимости биотканей при действии
постоянного и переменного электрических полей;
Уметь:
 объяснять физические основы действия постоянного и переменного
электрических полей на организм человека;
 анализировать эквивалентные электрические схемы биотканей,
дисперсии импеданса биотканей в норме и при патологии;
 определять активное сопротивление биотканей;
 исследовать частотную зависимость импеданса биообъекта;
 вычислять коэффициент поляризации для образцов живой и мертвой
тканей растительного происхождения.
ІІІ. МЕЖДУДИСЦИПЛИНАРНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ
Название предыдущих
дисциплин
1. Курс физики в объеме
программы для
общеобразовательной школы.
Полученные базовые знания
1. Постоянный ток. Активное сопротивление,
удельное сопротивление,
электропроводимость.
2. Переменный ток. Активный,
индуктивный, емкостный опоры. Импеданс.
ІV. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ
 Электрический ток - это упорядоченное (направленное движение)
электрических зарядов.
 Сила тока определяется отношением количества заряда dq, который
переносится через сечение проводника, к времени t, за который этот заряд
переносится:
I
dq
.
dt
 Плотность тока - величина, которая равняется отношению силы тока к
площади поперечного перереза проводника dS, через которую этот ток
проходит:
j
dI
dS
 Постоянный ток - это ток, у которого амплитуда и направление со
временем не изменяются.
 Переменный ток - это ток, у которого амплитуда и направление со
временем изменяются.
V. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
5.1. Новые определения:
Дисперсия импеданса - это зависимость импеданса тканей от частоты
переменного тока, то есть Z=f(ω).
5.2. Теоретические вопросы к занятию
1. Постоянный ток. Электропроводимость биологических тканей и
жидкостей при действии постоянного электрического поля.
1.1. Электропроводимость, удельная электропроводимость.
1.2. Электропроводимость электролитов.
1.3. Ток проводимости. Плотность тока проводимости.
2. Диэлектрические свойства биообъектов. Поляризация. Виды
поляризаций и время релаксации. Закон Ома для участка цепи с
биообъектом.
3. Переменный ток. Электропроводимость биологических объектов при
действии переменного электрического поля.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
Электрические модели биообъектов.
Импеданс (полное сопротивление) биообъектов при переменном токе.
Дисперсия импеданса.
Коэффициент поляризации.
Реография.
5.3. Практическое задание:
Подготовить протокол Лабораторной работы №7 по принятой на
кафедре схеме.
5.4. Задание для самоконтроля.
Выберите верные ответы:
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
Вопрос
Скалярная величина, которая
определяется отношением
количества заряда dq,
переносимого через сечение
проводника, к промежутку
времени dt, за который этот заряд
переносится, называется …
Какой величиной характеризуют
распределение
электрического
тока по сечению проводника?
Ответы
а) плотностью тока;
б) силой току;
в) величиной тока
а) силой току;
б) плотностью тока;
в) концентрацией заряда
а) плотность тока пропорциональна
напряженности электрического поля
и
имеет
одинаковое
с
ней
направление;
Закон Ома в дифференциальной
б)
плотность
тока
обратно
форме:
пропорциональна
напряженности
электрического поля;
в) плотность тока не зависит от
напряженности электрического поля.
а) электроны и ионы;
Что является носителями заряда в
б) электроны;
электролитах?
в) ионы.
а) кровь, спинномозговая жидкость,
Какие
биологические
среды
лимфа;
хорошо проводят электрический
б) жировая ткань;
ток?
в) кожа.
Верные ответы: 1 - б; 2 - б; 3 - а; 4 - в; 5 - а.
5.5. Литература
1. Чалый О. В. Медицинская и биологическая физика. - К.: Книга плюс, 2005
2. Дяков В.А. и соавторы. Лабораторный практикум по медицинской и
биологической физике. -В.: ВГМУ, 1999.- Лабораторная работа № 7.
3. Емчик Л. Ф., Кмит Я.М. Медицинская и биологическая физика. - Л.: Мир,
2003.
4. Сайт кафедры МБФ ВНМУ им. Н. И.Пирогова.
5. Конспект лекций.
VІ. АУДИТОРНАЯ РАБОТА
1. Выполнение лабораторной работы :
 получение результатов измерений;
 обработка и анализ полученных результатов измерений;
 написание выводов к работе.
2. Тестовый контроль знаний студентов
3. Защита протокола лабораторной работы
4. Объявление результатов работы и задания
к следующему занятию
- 65мин.
- 10 мин.
- 10 мин.
- 5 мин.