Биофизические характеристики тканей человека - Березовский В.А.
ISBN 5-12-001374-0
Скачать (прямая ссылка):
ф = фи — ф< = — я/2.
В табл. 1.3 приведены значения фазового сдвига для некоторых биообъектов.
Длина электромагнитной волны % в воздухе (или вакууме) связана с частотой / следующим отношением:
А, = eft,
где с — скорость света.
Длина волиы в среде и, в частности, в биологических тканях Хт определяется диэлектрическими свойствами среды и отличается от X:
Хт = c/f VI.
Глубина проникновения в ткаии электромагнитной волиы 6 — расстояние в направлении распространения волны, на котором амплитуда вектора напряженности убывает в е = 2,7 раза. Значении величин “к, Я.т и 6 для биологических тканей с различным содержанием воды даны в табл. 1.4.
Коэффициентом отражения г называется отношение мощности электромагнитной волны, отраженной от поверхности биообъекта Worp, к полной мощности волны, падающей на его поверхность №пад:
г= WOTp,Wnan.
Частотная зависимость коэффициента г от поверхности тела человека показана на рис. 1.7.
Коэффициент поляризации (коэффициент Тарусова). На рис. 1.9 показана характерная частотная зависимость сопротивления биологической ткани. Для оценки физиологического состояния биообъектов Б. Н. Тарусов в 1938 г. предложил коэффициент поляризации Кп'-
Кп = Я,о./Яю..
где RiQty /?10« — сопротивление ткани биообъекта на частотах 104 и 10е Гц соответственно. Изменение коэффициента Кп в зависимости от физиологического состояния представлено на рис. 1.8: после отмирания ткани значение Кп приближается к единице.
Некоторые исследователи рассчитывают коэффициент поляризации по результату измерения сопротивления на других частотах, например на 5 и 800 кГц [22]. Это определяется возможностями используемой измерительной техники. Кроме перечисленных выше в науке, технике и производстве используются еще 144 параметра из области физики диэлектриков и полупроводников [35, 36].
Рис. 1.1. Зависимость активного сопротивления /? кожи от площади электродов S при частоте 0,1 Гц:
1 — без предварительной обработки кожи! 2 — использование электролита для смачивания прокладок между кожей и электродом; 3 — обработка кожи наждачной бумагой 00 и смачивание электролитом прокладок 144]
Рис. 1.2. Зависимость емкости кожи от частоты тока и площади электродов; 1 — S = 12 см*; 2 — S = 4 см* [44]
Таблица 1.1. Зависимость удельной электропроводности к жидкостей от межэлектродиого расстояния при частоте 500 кГц и температуре 20 °С (коаксиальные электроды) [45]
Вещество к, 10* Ом-см *, при расстоянии между электродами мм
0,5 1,0 | 1,5 | 2,0 2.6 | 3,0
Вода 7,97 4,44 5,4 4,82 4,84 5,67
Этиловый
спирт 4,06 1,44 4.17 1,97 --- 2,26
Глицерин --- 0,186 --- 0,133 --- 0,158
И
фЪс,Ом~
• г ¦ е s
tsf(ffu)
Рис. 1 Л. Частотная зависимость электропроводности g (1), емкостной проводимости Ьс (2) и поляризационной емкости Сп (3) в системе «электрод — тело человека — электрод» (данные для варианта наложения электродов иа верхние и иижние конечности при пропускании тока через все тело) [37]
Рис. 1.4. Зависимость импеданса 2 кожи от частоты и способа ее обработка (обозначения те же, что на рис. 1.1) [44]
Рис. 1.5. Частотная зависимость активного R, емкостного Хс и полного Z сопротивлений, а также фазового сдвига <р указательного пальца левой руки (два кольцевых электрода на расстоянии 4 см друг от друга) [37]
Рис. 1.6. Сдвиг фаз при синусоидальном токе i и налряжение и в резисторе (а) и конденсаторе (б) [6]
Рис. 1.7. Частотная зависимость коэффициента отражения электромагнитных воли г от поверхности тела человека [391
Г
Qt
ню 200 здо то
3000
ШООО 25000 f.Mfy -
Рис. 1.8. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь tg 6 воды от частоты / и температуры t:
I — t = *5 *С; 2 — t = 1.6 *С [45]
Рис. 1.9. Частотная зависимость активного сопротивления R биологической ткаии а норме и при отмирании:
i — норма; 2 — нагревание при температуре 50 *С в течение 2 мин; з — то же ¦ течение 4 мня; 4 — кипячение в течение 20 мни [•]
Рис. 1.10. Зависимость емкости растворов NaCl от частоты f:
1 0,1 моль/л (х = 9,8 ыСм см *); i — 0.05 моль/л Ы 4,8 мСм ¦ см *); 3 •—
в,01 моль/л (х — 1,08 мСм ¦ см—•) [26]
Рис. 1,11. Зависимость емкости С растворов от частоты f:
О — сыворотка крови нативная, усреднение по трем образцам (и — 10,1 ±
0 0*2 мОм • см *); X » 0,1 моль/л раствор NaCl; # — дистиллированная вода
U/8
tgse(se,CM-oi~9
Рис. 1.12. Частотная зависимость относительной диэлектрической проницаемости в и удельной электропроводности к нормальной цельной крови: 1 — через 1—2 ч после взятия пробы; 2 — через 24 ч; 3 •— через 96 ч; 4 — черев 115 ч; 5 — через 200 ч (темпераргра пробы при измерении 22 °С; влияние электродного импеданса исключено) [48]
