Физические основы клинического метода измерения давления крови. Определение скорсти кровообращения.

В медицине широко используется бескровный метод измерения давления, предложенный Н. С. Коротковым.

Вокруг руки между плечом и локтем накладывают манжету.При накачиваяии воздуха через шланг в манжету рука сжимается. Затем через этот же

шланг воздух выпускают и с помощью манометра измеряют давление воздуха в манжете.Сначала избыточное над атмосферным давление воздуха в манжете равно нулю, манжета не сжимает руку и артерию. По мере накачивалия воздуха в манжету последняя сдавливает

плечевую артерию и прекращает ток крови.

Вьпуская воздух, уменьшают давление в манжете и в мягких тканях, с которыми она соприкасается. Когда давление станет равным систолическому, кровь будет способна пробиться через сдавленную артерию — возникает турбулентное течение.

Характерные тоны и шумы, сопровождающие этот процесс,

эслушивает врач при измерении давления, располагая фонендоскоп на артерии дистальнее манжеты.

Давление в манжете,

ствующее восстановлению ламинарного течения в арте-, регистрируют как диастолическое.

Определение скорости кровотока

1.Ультразвуковой метод.

Основан на эффекте доплера От генератора электри-

ческих колебаний УЗ-частоты сигнал поступает на излучатель и на устройство сравнения частот. УЗ-волна проникает в кровеносный сосуд и отражается от движущихся эритроцитов Отраженная УЗ-волна попадает в приемник, где

преобразуется в электрическое колебание и усиливается. Усиленное электрическое колебание попадает в устройство сравнения частот. Здесь сравниваются колебания, соответствующие падающей и отраженной волнам, и выделяется доплеровский сдвиг частоты в виде элект-

рического колебания:

___________________

 

Из формулы можно определить скорость эритроцитов:

(9.18)__________________

2.Электромагнитный метод

измерения скорости кровотока основан на отклонении

движущихся зарядов в магнитном поле. Кровь, бу-

дучи электрически нейтральной системой, состоит из положительных и отрицательных ионов. Следовательно, движущаяся

кровь является потоком заряженных частиц, которые перемещаютсясо скоростью v, На движущийся электрический заряд q в манитном поле с индукцией В действует сила

___________________

Если заряд отрицательный, то сила направлена противоположную сторону

произведению ‚х В.

Силы, действующие со стороны магтного поля на разноименные заряды, направлены в противопо-

жные стороны. Около одной стенки кровеносного сосуда преобладает положительный заряд, около другой — отрицательный.

парераспределение зарядов по сечению сосуда вызовет появление эктрического поля.

Возникающее электрическое напряжение U зависит от скорости движения ионов.

Таким образом, измеряя это напряжение, можно определить и скорость кровотока.

 

 

\

 

Дипольный электрический генератор.

Можно к диполю подключить источник напряжения, иными словами, клеммы источника напряжения представить как диполь. В этом случае, несмотря на наличие тока в проводящей среде, диполь будет сохраняться. Резистор R1 является эквивалентом сопротивления проводящей среды, Е — ЭДС источника, его внутреннее сопротивление.

На основании закона Ома для полной цепи

_____________________

Можно заключить, что в этом случае сила тока во внешней цепи будет оставаться почти постоянной, она почти не зависит от свойств среды (при условии г >> R1). Такая двухполюсная система, состоящая из истока и стока тока, называется дипольным электрическим генератором или токовым диполем.

Между дипольным электрическим генератором и электричеким диполем имеется большая аналогия, которая основывается на общей аналогии электрического поля в проводящей среде и

электростатического поля.Пусть между пластинами плоского конденсатора находится

среда с удельным электрическим сопротивлением р или, иначе, с удельной электрической проводимостью y (у = 1/р). Сопротивление между пластинами конденсатора, как для проводника с сечениемs и длиной 1, равно

_____________________

 

Электрическая проводимость равна

_________________________(12.33)

Линии тока (электрическое поле в проводящей среде) совпают с линиями напряженности электростатического поля при одинаковой форме электродов;.

Аналогично электрическому моменту диполя введем дипольный момент дипольного электрического генератора:

рт= Ii,

где 1 — расстояние между точками истока и стока тока. Потенциал поля дипольного электрического генератора выражается формулой, аналогичной

____________________

По существу, электрический мультипольный генератор — это – некоторая пространственная совокупность электрических токов

(совокупность истоков и стоков различных токов).

Все, что было сказано выше о потенциалах полей системы зарядов (электростатическое поле), справедливо и для такого генератора (токового мультиполя) в слабо проводящей среде.

 

 

Уравнение механической волны. Ударные волны. Поток энергии и интенсивность волны.

Механической волной называют механические возмуще­ния, распространяющиеся в пространстве и несущие энер­гию.

Различают два основных вида механических волн: упругие волны {распространение упругих деформаций) и волны на по­верхности жидкости.

Упругие волны возникают благодаря связям, существующим между частицами среды: перемещение одной частицы от положе­ния равновесия приводит к перемещению соседних частиц. Этот процесс распространяется в пространстве с конечной скоростью.

Уравнение волны выражает зависимость смещения колеблю­щейся точки (s), участвующей в волновом процессе, от координа­ты ее равновесного положения и времени. Для волны, распростра­няющейся вдоль направления ОХ, эта зависимость записывается в общем виде:

s = f(x, t).

Если s и х направлены вдоль одной прямой, то волна продоль­ная, если они взаимно перпендикулярны, то волна поперечная.

Выведем уравнение плоской волны. Пусть волна распространя­ется вдоль оси ОХ (рис. 5.20) без затухания так, что, одинаковы и равны А. Зададим колебание точки с координатой х = 0 (источник колебаний) уравнением

s = A cos wt.

Уравнение плоской волны позволяет определить смещение любой точки, участвующей в волновом процессе, в любой момент времени. Аргумент при косинусе называют фазой волны. Множество точек, имеющих одновреиеннно одинаковую фазу, называют фронтовой волной.

Скорость распространения фиксированной фазы колебаний и есть скорость распространения волны.

Длинной волны называют расстояния между двумя точками, фазы которых в один и тот же момент времени отличатся на 2 П.

Уравнение волны одно из аозможных решений общего дифференцильного уравнения с частными произведными,

 

описывающего процесс распространения возмущения в среде – такое уравнение называется волновым.

Один из распространения примеров механической волны- звуковая волна.

При взрыве высоконагретые продукты, обладающие большой плотностью, расширяются и сжимают слои окружающего воздуха. С течением времени обьем сжатого сжатого воздуха возрастает. Такую переходную область, которая отделяет сжатый воздух от невозмущенного, в физике называют ударной волной

Ударная волна может обладать значительной энергией.

Количественная характеристика перенесенной энергией является перенос поток энергии.

Поток энергии характеризуются средней энергией, переносимой волнами в единицу времени, через некоторую поверхность.

Единицей потока энергии является ватт.

Поток энергии волн, отнесенной к площади, ориентированной перпендикулярно направлению волн, или интенсивности волн.

 

Единицей плотности потокам потока энергии волн является ватт на квадратный етр.

Энергия, переносимая упругой волной, складывается из потенциальной энергии деформации и кинетической энергии колеблющих частиц.

 

 

Таким образом, плотность потока энергии упругих волн пропорционально плотности среды, квадрату амплитуды колебания частиц, квадрату частоты колебаний и скорости распространения волны.

 

Электрический ток в газах.

Вы знаете, что при обычных условиях все газы являются диэлектриками, то есть не проводят электрического тока. Этим свойством объясняется, например, широкое использование воздуха в качестве изолирующего вещества. Принцип действия выключателей и рубильников как раз и основан на том, что размыкая их металлические контакты, мы создаем между ними прослойку воздуха, не проводящую ток.

 

Однако при определенных условиях газы могут становиться проводниками. Например, пламя, внесенное в пространство между двумя металлическими дисками (см. рисунок), приводит к тому, что гальванометр отмечает появление тока. Отсюда следует вывод: пламя, то есть газ, нагретый до высокой температуры, является проводником электрического тока.

 

Нагревание – не единственный способ превращения газа в проводник. Вместо пламени можно использовать ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, а также поток альфа-частиц или электронов. Опытами установлено, что действие любой из этих причин приводит к ионизации молекул газа. При этом от некоторых молекул отрывается один (или несколько) электронов, в результате чего молекула превращается в положительный ион. Под воздействием электрического поля, существующего между дисками, образовавшиеся ионы и электроны начинают двигаться, создавая между дисками электрический ток.

Прохождение тока через газы называют газовым разрядом. Только что мы рассмотрели пример так называемого несамостоятельного разряда. Он так называется потому, что для его поддержания требуется какой-либо ионизатор – пламя, излучение или поток заряженных частиц. Опыты показывают, что если ионизатор устранить, то ионы и электроны вскоре воссоединяются (говорят: рекомбинируют), вновь образуя электронейтральные молекулы. В результате газ перестает проводить ток, то есть становится диэлектриком.