Фізичні процеси в біооб'єктах під дією електричних магнітних полів та електромагнітного поля

Струм зміщення

Максвеллівська модифікація закону Ампера привела до того, що рівняння електромагнетизму стали несуперечливими й симетричними: із закону Фарадея випливає, що змінне магнітне поле породжує електричне поле, а тепер, після введення Максвеллом струму зміщення, можна стверджувати, що і змінне електричне поле збуджує магнітне поле.

З різних чисто технічних причин ефекти струму зміщення дуже важко спостерігати, поки швидкість зміни полів не стає дуже великою; знадобилося 20 років, перш ніж Герцу, уже після смерті Максвелла, вдалося одержати перше експериментальне підтвердження теорії Максвелла.

Роботи Максвелла дали можливість сформулювати рівняння для електричних і магнітних полів у вигляді, еквівалентному таким шести твердженням:

1. Електричне поле, що відповідає якому-небудь розподілу зарядів, визначається за законом Кулона.

2. Магнітні заряди не існують.

3. Закон Фарадея: змінне магнітне поле збуджує електричне поле.

4. Закон Ампера: струми й змінні електричні поля збуджують магнітне поле.

5. Заряд зберігається.

6. Електричне й магнітне поля діють на заряди із силою, яка визначається за формулою Лоренца.

Кров, цитоплазма та різні тканинні рідини – це розчини електролітів. Наприклад, у плазмі крові міститься 0,32% кухонної солі. Можна було б стверджувати, що такі системи містять багато вільних іонів і внаслідок цього мають велику питому електропровідність. Проте, проведені дослідження показали, що опір цитоплазми, живих клітин і деяких тканин великий. Це можна пояснити тим, що на електричні параметри клітин впливають властивості їх мембран (діелектрик), а властивості тканин зумовлені не лише властивостями електролітів, але й іншими речовинами, які входять до складу тканини: жирами, вуглеводами, іншими органічними речовинами з властивостями діелектриків та напівпровідників. З цієї причини електропровідність різних тканин суттєво відрізняється. Найкраще проводять струм спинномозкова рідина, кров, лімфа, дещо гірше – м’язи, печінка, серцевий м’яз, легенева тканина і найгірше жирова, кісткова тканини та шкіра

Якщо прикласти електроди до ділянки тіла, то струм проходить через шкіру, жирову, м’язеву тканини, через кровоносні та лімфатичні судини, вибираючи ті ділянки, де менший опір (кровоносні і лімфатичних судини, міжклітинна рідина, волокна нервових стовбурів та ін.). Тому на основі таких вимірювань важко говорити про опір однієї тканини. Поляризаційні явища також мають значний вплив на процес проходження струму через живі об’єкти. Якщо до живої тканини прикласти постійну різницю потенціалів, то виявляється, що сила струму змінюється в часі, при сталій напрузі.

Сила струму за певний час змінюється в сотні разів, а через деякий час встановлюється на сталому рівні. Це пов’язано з виникненням е. р. с., поляризації під час проходження постійного струму через біологічну систему. Ця електрорушійна сила є функцією часу і зменшує прикладену напругу.

Поляризацією називається процес зміщення зв’язаних електричних зарядів під дією зовнішнього електричного поля в результаті цього утворюється електрорушійна сила, яка напрямлена проти зовнішнього поля.

Первинна дія електричного струму на тканини організму пов’язана з рухом іонів електролітів та інших заряджених частинок. Рухливість цих частинок різна, тому відбувається їх перерозподіл. А також частинки можуть затримуватись біля напівпроникних перегородок у тканинах, внаслідок чого змінюється концентрація іонів у різних елементах тканин. У цьому полягає первинна дія електричного струму на тканини організму.

9. Фізичні основи терапевтичних методів (гальванізація, франклінізація, діатермія, індуктотермія, дарсонвалізація...). Теплова та специфічна дія.

(ст.472)Гальванізація, електрофорез. Діючий фактор - постійне ел. поле, пост. ел. струм, І=10мА, U=60-80B; Частота - 0; Ефект в біологічних тканинах - поляризаційні ефекти.

Франклінізація(статдуш). Діючий фактор - Пост. ел. поле високої напруги, Е=104-106 В/м; Частота - 0; Ефект в біологічних тканинах -Поляризаційні ефекти.

Дарсонвалізація. а)локальна; б)загальна. Діючий фактор - низькочастотний розряд, аероіони змінне магнітне поле(індукційні струми); Частота - а)110кГц; б)440кГц; Ефекти в біологічних тканинах - а)подразнення нервових рецепторів шкіри або слизових оболонок; б)зміна магнітних властивостей біологічно активних молекул.

Електростимуляція. Діючий фактор - імпульсні струми. Частота - 1-150кГц. Ефекти в біологічн. тканинах - подразнення.

Діатермія(хірургічна, терапевтична).

Дій. фактор - високочастотний ел. струм. Частота - 0,5 - 2МГц. Ефект в біол. тк. - виділення теплоти q=pj².

Індуктотермія. Д.ф - змінне магнітне поле(індукційні струми). Частота - 10-15МГц. Ефекти в біол. тк. - виділення теплоти q~B2ὠ²/p.

УВЧ-терапія. Д.ф.- змінне ел. поле(струми зміщення). Частота - 40-300 МГц. Ефекти в біол. тк. - виділення теплоти, резонансне поглинання.

Мікрохвильова терапія. Д.ф - електромагнітні хвилі НВЧ-діапазону(струми зміщення). Резонансне поглинання. Частота - 104-106 МГц, 50-60ГГц. Ефекти в біол. тк. - виділення теплоти, специфічна нетеплова дія.

Теплова дія(ст. 470). Там багато формул((.

Специфічна дія(ст.472). Дія ЕМП на біолог. тк. може викликати:

1. зміну структури біологічно активних молекул за рахунок тепла, що виділилося, нагрівання тк. вище допустимої температури; резонансного поглинання енергії ЕМП; поляризації.

2. зміну мембранних процесів за рахунок: зміни локальних концентрацій іонів; дії зовнішнього ЕП, напруженість якого порівняна з напруженістю поля мембраниЮ що призводить до спотворення і порушення роботи іонних насосів і процесів електродифузії.

3. Зміну швидкостей хімічних реакцій, що в кінцевому результаті призводить до порушенняпроцесів біоенергетики, метаболізму, синтезу біологічно активних молекул...

Дата добавления: 2015-05-24