Физические основы реографии

Физические основы реографии. Реограф.

ИЗУЧЕНИЕ МОСТА УИТСТОНА

Цель работы: изучение законов постоянного тока, принципа действия и области применения моста Уитстона.

Приборы и принадлежности: мост Уитстона (действующий макет), терморезистор, фоторезистор.

Теория

Электрическим мостом в технике измерений называют электрический прибор для измерения сопротивлений, емкостей, индуктивностей и других электрических величин. Действие измерительной мостовой схемы основано на методике сравнения измеряемой величины с образцовой мерой. Метод сравнения дает весьма точные результаты измерений, поэтому мостовые схемы получили широкое распространение как в лабораторной, так и в производственной практике.

Рис.1

Классическая мостовая измерительная схема состоит из четырех сопротивлений R1, R2, R3, R4, соединенных последовательно в виде четырехугольника (рис. 1), причем точки А, С, B, D называют вершинами. Ветвь АС, содержащая источник питания, называется диагональю питания. Сопротивления R1, R2, R3, R4, включенные между двумя соседними вершинами, называются плечами мостовой схемы. Схема, представленная на рис. 1, называется мостом Уитстона (R1, R2, R3, R4 – сопротивления, образующие плечи моста, Г – чувствительный гальванометр, E – источник тока). Сопротивления плеч подбирают таким образом, чтобы ток через гальванометр был равен нулю. В этом случае говорят, что мост находится в равновесии. Условие равновесия моста можно получить, используя правила Кирхгофа.

Первое правило Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в каждом узле любой цепи равна нулю. При этом направленный к узлу ток принято считать положительным, а направленный от узла – отрицательным: Алгебраическая сумма токов, направленных к узлу, равна сумме токов, направленных от узла (узлом называют точку соединения трех и более ветвей).

Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает.

Второе правило Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений на всех ветвях, принадлежащих любому замкнутому контуру цепи, равна алгебраической сумме ЭДС ветвей этого контура. Если в контуре нет источников ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю:

Так как ток через гальванометр равен 0, то применяя первое правило Кирхгофа к узлам В и D, можно записать:

Применяя второе правило Кирхгофа к контурам АВD и ВСD, получим:

Разделив почленно равенства (2) и (3) и используя (1), получим условие равновесия моста

. (4)

Из уравнения (4) можно определить любое из четырех сопротивлений, включенных в плечи, если известны три других сопротивления. Например,

(5)

Если взять в качестве сопротивления R1 неизвестное сопротивление, а в качестве сопротивлений магазины сопротивлений, то можно путем подбора сопротивлений на магазинах добиться отсутствия тока в гальванометре и найти по формуле (5) величину искомого сопротивления.

Схема моста Уитстона замечательна тем, что измерительный прибор не должен быть градуирован и что наблюдается не отклонения прибора, а отсутствие отклонений (так называемый нулевой метод). В качестве указателя отсутствия тока может быть взят любой гальванометр без предварительной градуировки, и чувствительность метода зависит от чувствительности гальванометра.

Физические основы реографии. Реограф.

Реография – это клинический метод диагностики, позволяющий исследовать кровенаполнение сосудов той или иной области тканей или органов. Метод реографии основан на использовании значительной разницы в величине удельной электропроводности крови и исследуемых тканей и органов. В момент систолы идёт пульсовая волна и кровенаполнение органа увеличивается, следовательно, возрастает и электропроводность. Во время диастолы кровенаполнение уменьшается и снижается электропроводность органа. Это даёт возможность по изменениям электропроводности, которые происходят синхронно с работой сердца, оценивать кровенаполнение исследуемого органа.

Читайте также:  Жжение в икроножной мышце причины

Блок-схема реографа представлена на рис. 2.

Реограф состоит из генератора переменного тока, измерительного моста переменного тока, в одно из плеч которого включен с помощью электродов исследуемый объект, усилителя и регистрирующего устройства. Основной частью реографа является мост переменного тока. Плечи моста состоят из резисторов R1,R2,R3, конденсатора С и объекта Z. К диагонали моста АВ подключён генератор высокой частоты ГВЧ, работающий на частотах 30 – 150 кГц. К другой диагонали СD подключён усилитель. Перед началом измерений производят балансировку моста переменным резистором R3 и конденсатором С.

Условие баланса моста: R1 = R2; Zобъекта= ZR3,C. Реографы – это исключительно чувствительные приборы. Они позволяют зарегистрировать изменение сопротивления органа DR = 0,1 Ом. Каждый раз при выбросе крови в аорту происходит увеличение кровенаполнения участка и его электрическое сопротивление падает.

Рис. 3.Общий вид реограммы.

Эти изменения DZ, DR записываются самописцем в виде реограммы (рис.3). Реограмма имеет вид периодической кривой, согласованной с работой сердца. Ряд параметров этой кривой позволяет судить о патологических явлениях: нарушении циркуляции крови, эластичности сосудистой стенки и т.д.

Источник: megalektsii.ru

Физические основы реографии.

Реография – метод, который позволяет измерять кровенаполнение конечностей, мозга, сердца и многих других органов.Когда некоторый объем крови протекает через сосуды любого органа в течение систолы, объем этого органа увеличивается. Такие изменения объема изучались в прошлом с помощью, так называемой, плетизмографии, которая была основана на механических измерениях. Но возможности этого метода были ограничены. Он мог применяться только для изучения кровенаполнения верхних конечностей.Позже было обнаружено, что при изменении количества крови в сосудах органов, изменяется их электрическое сопротивление. Это изменение определяется формулой Кедрова:

Здесь V – объем органа и ΔV – изменение объема в течение систолы, R – активное сопротивление и – ΔR изменение активного сопротивления органа в течение систолы, k – коэффициент прямой пропорциональности. ΔR имеет отрицательное значение, поскольку электрическое сопротивление крови меньше, чем сопротивление мышц, соединительной ткани, кожа и т.п. Поэтому активное сопротивление органов уменьшается в течение систолы и растет в течение диастолы.Изменение активного электрического сопротивления вызывает изменение полного сопротивления. По техническим причинам более удобно измерять именно изменения импеданса, чем изменения активного сопротивления постоянному току. В реографии кинетика полного сопротивления тела человека отражает частоту и объем локального кровенаполнения органов.Для измерения изменения полного сопротивления биологического объекта, через него пропускают переменный ток высокой частоты. Оптимальная частота, применяемая в реографии – 100 – 500кГц. При частотах выше 500 кГц сглаживаются различия в удельной электропроводности между кровью и окружающими тканями. Изменения полного сопротивления являются очень небольшими, их величина составляет: 0,08Ом для голени и предплечья, 0,1Ом для плеча и ступни.Основная (интегральная) реограмма отражает изменение импеданса исследуемого органа при кровенаполнении. Возрастающая часть кривой возникает вследствие систолы, а нисходящая – вследствие диастолы. Обычно одновременно записывается дифференциальная реограмма. Она является производной первого порядка по времени интегральной реограммы и описывает скорость изменения кровенаполнения исследуемого органа.Реография применяется для изучения кинетики полного электрического сопротивления различных органов: сердца (реокардиография), мозга (реоэнцефалография), печени (реогепатография), глаза (реоофтальмография) и т.п.

Читайте также:  Что такое коллапс в медицине

66.Гемодинамика.Линейная и объемная скорость кровотока.

Гемодинамика — движение крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического давления в различных участках кровеносной системы (кровь движется из области высокого давления в область низкого). Зависит от сопротивления току крови стенок сосудов и вязкости самой крови. О гемодинамике судят по минутному объёму крови. Существует множество нарушений гемодинамики, связанных с травмами, переохлаждениями, ожогами и т. д. Кровь в кровеносной системе непрерывно циркулирует, совершая полный оборот за 27 систол, т.е. за 20-23 секунды. Роль насоса выполняет сердце.Фактически сердце выполняет функции двух насосов, работающих в последовательной гидравлической сети, которая замкнута сама на себя. Последовательность прохождения полного круга любой порцией крови такова: правое предсердие – правый желудочек – малый круг кровообращения – левое предсердие – левый желудочек – большой круг кровообращения- правое предсердие – . и т.д.Поскольку эта система последовательная, количество крови, выталкиваемое при каждом сокращении левым и правым желудочками одинаковое, и составляет, в условиях покоя, 60 – 80 мл. Этот показатель – основной показатель сократительной деятельности сердца – называется систолическим (ударным) объемом. При больших физических и эмоциональных нагрузках он может увеличиваться в 2-3 раза.При стандартной процедуре измерения артериального давления (метод Короткова) измеряется наибольшее (систолическое) и наименьшее (диастолическое) давление крови в большом круге кровообращения. Результатам измерений 120/80 мм рт. столба соответствует среднее значение примерно 100 мм рт. столба. Следовательно, левый желудочек выталкивает ударный объем крови V в условиях, когда противодействует этому давление порядка 100 мм рт. столба. В малом круге кровообращения аналогичные значения давлений и их средний уровень примерно в шесть раз ниже. Среднее давление «на выходе» правого желудочка – порядка 15 мм рт. столба, и этому желудочку протолкнуть такой же по величине ударный объем V значительно легче. Так что затраты энергии в левом и правом желудочках отличаются тоже примерно в шесть раз.

Линейная скорость потока крови (кровотока) – это физическая величина, являющаяся мерой движения частиц крови, составляющих поток. Теоретически она равна расстоянию, проходимому частицей вещества, составляющего поток, в единицу времени: v = L / t. Здесь L – путь (м), t – время (c). Кроме линейной скорости кровотока различают объёмную скорость потока крови, или объёмную скорость кровотока. Средняя линейная скорость ламинарного кровотока (v) оценивается интегрированием линейных скоростей всех цилиндрических слоев потока: v = ( dP · r4 ) / ( 8η · l ),где: dP – разница давления крови в начале и в конце участка кровеносного сосуда, r – радиус сосуда, η – вязкость крови, l – длина участка сосуда, коэффициент 8 – это результат интегрирования скоростей, движущихся в сосуде слоев крови. Объемная скорости кровотока (Q) и линейная скорости кровотока связаны отношением :Q = v · π · r2 .Подставив в это отношение выражение для v получим уравнение («закон») Хагена-Пуазейля для объёмной скорости кровтотка:Q = dP · ( π · r4 / 8η · l ) (1). Исходя из простой логики, можно утверждать, что объёмная скорость любого потока прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению потоку. Аналогично, объёмная скорость кровотока ( Q ) прямо пропорциональна движущей силе (градиент давления, dP ), обеспечивающей кровоток, и обратно пропорциональна сопротивлению кровотоку ( R ): Q = dP / R . Отсюда R = dP / Q . Подставляя в это отношение выражение (1) для Q , получим формулу для оценки сопротивления кровотоку: R = ( 8η · l ) / ( π · r4 ). Из всех этих формул видно, что самой значимой переменной, определяющей линейную и объёмную скорости кровотока, является просвет (радиус) сосуда. Эта переменная является главной переменной в управлении кровотоком.

Читайте также:  Дексаметазон для раскрытия легких

Дата добавления: 2015-09-15 ; просмотров: 4836 . Нарушение авторских прав

Источник: studopedia.info

Физические основы реографии. Реография – это метод оценки состояния (параметров) кровеносного русла путем измерения полного сопротивления (импеданса) участка ткани или органа переменному

Реография – это метод оценки состояния (параметров) кровеносного русла путем измерения полного сопротивления (импеданса) участка ткани или органа переменному току.

Формула полного сопротивления биотканей переменному току:

Для уменьшения емкостного сопротивления используют высокую частоту. Измерения проводятся на частоте 30 кГц. При увеличении частоты увеличивается выделение тепла, что приводит к изменению состояния кровеносного русла. При частоте 30 кГц влиянием емкостных сопротивлений тканей и крови пренебрегают, поэтому , где = 1,5 Ом . м – удельное сопротивление крови, R – омическое сопротивление участка кровеносного русла.

Выведем зависимость изменения объема крови в сосуде в соответствии с изменением полного сопротивления участка кровеносного русла: .

умножаем числитель и знаменатель на – длина сосуда.

();

;

(1)

Чтобы найти изменения объема продифференцируем левую и правую часть уравнения (1).

– основная формула реографии, где

– изменение объема крови в сосуде;

– расстояние между электродами;

– базовое сопротивление участка ткани, на который накладывают электроды;

– максимальное изменение сопротивления участка кровеносного русла за один сердечный цикл.

Знак “–” в формуле указывает на то, что если сопротивление кровотока уменьшается, то объем крови увеличивается, и наоборот.

Реограмма – это график зависимости пульсових изменений импеданса от времени (рис. 31).

ab – анакрота;

– длительность анакроты (харак-теризует тонус и эластичность артерий);

А – амплитуда анакроты;

В – амплитуда инцезуры;

С – амплитуда катакроты;

Т – длительность одного сердечного

Дата добавления: 2014-01-06 ; Просмотров: 892 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник: studopedia.su