|
|
Скачати 354.69 Kb.
|
|
ДІЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ НА ЖИВІ ОРГАНІЗМИ Існує певне порогове значення сили струму, нижче від якого струм не спричиняє подразнення. Це порогове значення різне для різних організмів та залежить від їхнього фізіологічного стану. Можна вважати, що в людини струм з густиною 1,0...1,5 А/м2 не зумовлює подразнення. Подразнення стає відчутним при густині струму 2,0...3,0 А/м2. При густині струму понад 5 А/м2 спостерігається ушкодження тканин та органів, що може призвести до смерті внаслідок подразнення нервів та нервових центрів, які керують процесами дихання. Подразнення змінним струмом послаблюється зі збільшенням його частоти, а за частот понад 500 кГц майже зникає. Однак за великих напруг (~1000 В) високочастотний струм може спричинити сильні опіки шкіри. Ураження струмом зумовлене двома причинами: а) дією струму на нервові центри, наслідком чого є зупинка дихання; б) фібриляцією шлуночків серця, яка виникає через проходження струму по серцевому м'язу. Внаслідок фібриляції волокна серцевого м'яза скорочуються асинхронно, серце перестає скорочуватись як єдине ціле, порушується його ритмічна діяльність. Фібриляція може виникати також з інших причин, у цьому випадку використовують електричний струм певної сили та частоти для відновлення серцевої діяльності. Електричні дефібрилятори успішно використовують у клінічній практиці. БІОЛОГІЧНА ДІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ Магнітне поле як фізичний чинник навколишнього середовища діє на живі об'єкти як подразник, зумовлюючи різноманітні як прямі, так і опосередковані зміни в організмі на всіх рівнях його організації. Результати досліджень механізму біологічної дії магнітного поля (МП) свідчать, що його неможливо пояснити без глибокого вивчення біохімічних процесів. Рівень біологічної організації живого об'єкта визначається типом розвитку, будовою і обміном речовин у ньому. Вочевидь, внаслідок взаємодії магнітних полів (сталих і змінних) зі структурами об'єкта в ньому відбуваються енергетичні зміни з подальшими біохімічними порушеннями, які формують реакцію організму на дію цього фізичного чинника. Результати досліджень свідчать, що постійні, а також змінні магнітні поля (ЗМП) різної частоти незалежно від напруженості, інтенсивності та тривалості дії виявляють майже однакову дію на різні керуючі та регулюючі системи організму, і виникають як зворотні, так і незворотні порушення його функціонування Дію електромагнітних полів міліметрового діапазону розглядають з позицій регулювання фізіологічної активності та мобілізації резервних можливостей організму, що й визначає характер використання цих полів у медицині. Комплексний підхід до вивчення дії МП грунтується на дослідженні фізіологічних характеристик систем в організмі, однією з яких є серцево- судинна. Досліджувалася дія магнітного поля (ЗМП із напруженістю 12...20 кА/м та експозицією 20 хв) на загальний стан, артеріальний тиск, пульс, електрофізіологічні функції серця, центральну та периферичну гемодинаміку, клінічні та біохімічні показники крові. Зміна гемодинамічних показників була такою: систолічний тиск знизився на 10 мм рт.ст., пульс — на 25 уд. за хв., швидкість поширення пульсової хвилі зменшилася на 0,41..0,29 м/с, тобто таке магнітне поле не виявляло негативної дії на функції організму. Дещо інші дані щодо впливу низькочастотних ЗМП на гемодинамічні показники отримані в результаті ехокардіографічних досліджень. Дія на серце змінним магнітним полем із частотою 10 Гц та індукцією 10 мТл зумовлює збільшення ударного об'єму крові (короткочасне), а з частотою 400 Гц і такою ж індукцією сприяє зменшенню серцевого викиду, зростанню периферичного опору, тобто виникненню реакції компенсації периферичних судин на зміну серцевого викиду. Поле з частотою 5 Гц та індукцією 10 мТл, спрямоване на ділянку голови, не спричиняло змін ударного викиду та периферичного опору. Біологічна реакція на дію магнітних полів виявляється через зміну нейроендокринних та метаболічних співвідношень, тканинної гіпоксії, порушення функцій мембран. Однак, беручи до уваги біологічну активність МП, слід аналізувати індивідуальні особливості організму людини та схильності фізіологічних функцій організму до розвитку декомпенсованих станів. Лікар має індивідуально підходити до кожного хворого, визначати чутливість його до дії МП та вибирати параметри поля для терапевтичної дії. БІОМАГНЕТИЗМ. МАГНІТНІ ПОЛЯ ОРГАНІВ І ТКАНИН Ступінь намагніченості біологічних об'єктів залежить від кількості елементів у них, що мають діа- або парамагнітні властивості, а систем — від типу метаболізму і кінетики біохімічних реакцій. Результати досліджень свідчать, що парамагнетизм біологічних об'єктів залежить від вільних радикалів, що відіграють головну роль в енергообміні. Магнітним матеріалом клітин можуть бути феритин, хромопротеїди (гемоглобін, ітохроми), феродоксини, інші металопротеїди, металоферменти, хімічні сполуки, яким властивий високий рівень парамагнетизму. Феритин — залізовмісний білок. Цей білок у людському організмі зосереджений у клітинах тонкої кишки, яїчок, нирок, серця, скелетних м'язів, легенів, підшлункової та щитовидної залоз, плаценти, надниркових залоз. Магнітний момент феритину живих клітин становить приблизно 3,81—3,85 магнетона Бора (μ=9,3∙10-24 А∙ м2). Мала величина магнітного моменту може зумовлюватися незвичним станом, у якому перебувають атоми заліза, маючи лише три неспарені електрони і кисень як ліганд в квадратно-площинній конфігурації. Магнітна сприйнятливість феритину помітно залежить від напруженості поля: за його великої напруженості магнітний момент становить 5,08 магнетонів Бора. Ядра феритину виявляють супермагнетизм. Феритин — внутрішньоклітинне депо для іонів заліза Fе3+ у нетоксичній формі. Якщо феритин є магніторецепторною речовиною, то будь-яка кількісна та якісна його зміна в організмі відбивається на магнітосприйнятливості клітин і, _ відповідно, тканин. Тому особлива увага звертається на порушення синтезу феритину. У здорових людей феритин депонується в ретикулоендоепітеліальних клітинах паренхіматозних органів, але може міститися також в сироватці крові. Молекули феритину різних тканин різняться молекулярною масою окремих субодиниць. Різні феритини мають неоднаковий вміст заліза. Однотипним є феритин селезінки і печінки, нирок і серця. Істотно відрізняється феритин у хворих людей: він змінюється при цирозах печінки, злоякісних новоутвореннях. Запальні процеси зумовлюють блокування вивільнення заліза з тканин, що виявляється у зниженні насичення ним трансферину і розвитку анемії зі збільшенням вмісту еритроцитів. Надлишкове відкладання феритину в тканинах і органах корелює з високим вмістом його у плазмі. Феритинемія супроводжує різні хворобливі стани: шок, гіпертензію, анемію та онкозахворювання. У випадку останніх мобілізація феритину відбувається в ураженій тканині, а за інших захворювань — у селезінці та печінці. У плазмі крові здорової людини міститься 35,6 нг/мл феритину, а при залізодефіцитних анеміях концентрація спадає до 5,4 нг/мл. Внаслідок порушення обміну заліза і надлишкового утворення тканинного феритину його концентрація збільшується до 1700 нг/мл. Хромопротеїди — також залізовмісні білки. До них належать гемоглобін, міоглобін та інші металоферменти. Найбільшу намагніченість виявляє гемоглобін, що складається з білка глобіна і чотирьох атомів заліза в складі гемів. У клітинах, тканинах, біологічних рідинах наявні декілька парамагнетиків (кисень, калій, алюміній) та порівняно невеликий вміст заліза (3...5 г в організмі людини), що має феромагнітні властивості. Відсотковий склад мікроелементів залежить від фізіологічного стану, віку, пори року та інших чинників. Природа біомагнетизму складна, і магнітна сприйнятливість живого залежить від енергетичної ефективності окиснення, активності біохімічних реакцій, речовин та елементів клітин, що характеризуються високим рівнем парамагнетизму. Парамагнетизм крові забезпечує гемоглобін, у якому міститься 2/3 усього заліза в організмі. Деяка кількість заліза може перебувати у вільному стані, тоді виявляється феромагнетизм. Намагніченим рідкоземельним елементам властивий великий магнітний момент. Діамагнітна сприйнятливість людини нижча, ніж тварин; збігається лише щодо крові, нирок, м'язів, і суттєво менша намагніченість селезінки. Легеням, серцю, кишкам і наднирковим залозам властивий низький рівень діамагнетизму. І навпаки, мозок людини характеризується високим діамагнетизмом. Магнітна сприйнятливість мозочка лише на 0,045 менша, ніж дистильованої води. Патологічні процеси супроводжуються змінами магнітної сприйнятливості клітин. Наприклад, при еритремії підвищується, а при лейкозі знижується діамагнетизм крові. Без сумніву, ці зміни органно- тканинної магнітної сприйнятливості є наслідком деструкції клітин, патологічних зсувів в активності ферментних систем та перерозподілу мікро- та мікроелементів під час хвороби. Отже, магнітна сприйнятливість різних організмів та клітин неоднакова. Неоднорідність її разом з іонними струмами (біострумами) є основним джерелом біомагнітних полів, які об'єктивно відображають загальний стан організму, окремих його органів і систем. Водночас магнітна сприйнятливість може бути індикатором магнітної чутливості клітин, на що слід зважати, аналізуючи біологічну та лікувальну дію зовнішніх магнітних полів. Магнітну сприйнятливість можна використовувати як тест для діагностики, у гігієнічній практиці і судовій медицині. Функціонування організму зумовлює виникнення як змінних (періодичних) полів, так і постійних або таких, що повільно змінюються. Джерелом магнітного поля може бути:
Сильне магнітне поле фіксується біля живота людини, що, вочевидь, зумовлено роботою шлунка. Судячи з даних досліджень, через годину після прийняття їжі градієнт поля сягає 75 пТл/см, а приблизно через 12 год поле послаблюється майже в три рази і стабілізується в часі або коливається з періодом 20 с. Якщо випити склянку холодної води — поле послабиться. Тепла або газована вода, чи вода з аспірином зменшує постійну складову поля, але зумовлює змінне поле. Дослідження магнітних полів шлунка можна використовувати в діагностиці. М’язи тіла теж є джерелом магнітного поля. На передпліччі людини наявні поля з градієнтом 5...15 пТл/см, на гомілці — після роботи м'язів — поле з градієнтом до 10 пТл/см, але вже через 10 хв воно спадає. Джерелом магнітних полів виявилася пара зустрічних струмів, які проходять уздовж кістки на відстані 1 см один від одного. Ці струми відіграють важливу роль у функціонуванні кісткової тканини і, вочевидь, у зрощуванні переломів (п'єзоефект). Індукція дорівнює приблизно 10 пТл, якщо навантаження становить 1/300 від звичайного навантаження при ходьбі. Джерелом магнітних полів є також струми, що генеруються шкірою. Якщо доторкнутися до волосся на голові, то виникнуть струми, практично однакові в усіх пацієнтів. Окрім цього, вони не змінюються за різних втручань, наприклад, під час застосування грілки та положення "догори ногами". У лисих пацієнтів магнітні поля не виникають. Виявляється, що спричинені дотиком руки поля мають градієнт 10...25 пТл/см, а зумовлюючі їх струми проходять по шкірі голови, збираючись з усіх боків в ділянці тімені. Постійні магнітні поля виникають також навколо очей, оскільки ті є джерелом сильних електричних сигналів. Існує велика різниця потенціалів між різними шарами сітківки (10 мВ), тому внаслідок руху очей та функціонування сітківки виникають змінні електричні сигнали, що є джерелом магнітних полів. Досліджуючи магнітні поля ока, записують магнітоокулограму та магніто-ретинограму. Магнітоокулограма відображає змінний електричний сигнал, що виникає під час руху очей. Сітківку обох очей можна змоделювати струмовими диполями, спрямованими перпендикулярно до дна очного яблука. Повертання очей зі середнього положення, у якому диполь орієнтований радіально (уздовж радіуса голови — кулі), відповідає появі тангенціальної складової струмового диполя, спрямованої під час повертання очей вправо в один, а вліво — у протилежний бік. Магнітоокулограму можна вважати результатом обертання сталих за величиною (1 мкА-м) струмових диполів, по одному в кожному оці. Магніторетинограма відображає зміну різниці потенціалів на сітківці внаслідок подразнення її світлом. Інформація про електричну активність біологічних систем на поверхні тіла завжди істотно спотворена. Це є наслідком неоднорідності електропровідних тканин, які оточують орган. Також струми, що проходять усередині та на поверхні тіла, створюють магнітне поле, яке слабо впливає на сильно насичені водою тканини. Магнітні поля істотно більше, ніж електричні, можуть відображати аномалії в роботі органів, хоча рівень магнітної індукції їх дуже низький. Біомагнетизм є безконтактним методом дослідження, магнітна проникність повітря і тканин організму однакова, тому на межі цих середовищ немає відбиття. Стало можливим експериментально вивчати слабкі магнітні поля живого організму, а саме активність нервової системи (головного мозку). До недавнього часу основним методом вивчення активності мозку була електроенцефалографія. Проте електричні потенціали неточно відображають процеси в мозку, оскільки мозок оточений трьома шарами тканин із різною електропровідністю (спинномозкова рідина, кістки черепа та шкіра скальпа, власне мозок). Така структура зумовлює зменшення густини струмів у скальпі порівняно з однорідним середовищем. Магнітні ж датчики реагують безпосередньо на струми мозку, тобто магнітноенцелографічні сигнали відображають внутрішню електричну активність мозку, не спотворену впливом черепа. Серце людини створює досить сильні електричні та магнітні поля в організмі. Тому магнітокардіографія була першим методом біомагнітографії. Максимальний магнітний момент серця сягає 0,8 мкА∙м2. З'ясовано, що імпульсні електромагнітні поля (ЕМП) низької частоти та невеликої амплітуди пришвидшують регенерацію кісткової тканини. У виробництві та побуті широко застосовується радіотехнічна апаратура, тобто наявні джерела радіочастотної електромагнітної енергії. У населених пунктах електричне поле з напруженістю від 0,1 до 70 В/м спричиняє зміни морфологічного складу крові. Проте це явище має функціональний характер, тобто склад крові нормалізується після припинення дії ЕМП. Магнітні поля залежно від їхніх параметрів та тривалості експозиції спричиняють біологічні реакції у формених елементах крові, ступінь вияву яких неоднаковий, проте переважно вкладається в межі норми. З'ясовано, що власне електричне поле людини змінюється за наявності фізичних навантажень, створюючи певні умови для покращення обміну на рівні клітини, тканини, органа, організму з підвищенням біологічної активності мікроцирку- ляторного русла та гемодинаміки загалом. У період дії магнітного поля збільшується діаметр капілярів, що сприяє покращенню васкуляризації тканин та підвищенню їхньої біологічної активності. Результати дослідження магніторецепції свідчать, що магніторецептори зосереджені в передній частині голови приблизно на рівні очей, але позаду них. Наявні магніторецептори також у ділянці надниркових залоз. Це, вочевидь, пов'язано з відкладанням у них заліза. Зовнішнє магнітне поле може впливати на магніторецептори, змінюючи впорядкованість магнітних частинок |
|
Закон Кулона Електричне поле — одна зі складових електромагнітного поля, що існує навколо тіл або частинок, що мають електричний заряд, а також... |
Тема заняття П. з Визначення особливостей дії ультразвуку й інфразвуку на біологічні тканини |
|
Електричне поле. Напруженість електричного поля. Речовина в електричному... Електроємність. Конденсатори та їх використання в техніці. Енергія електричного поля |
Якими мають бути напрям і значення швидкості протона, щоб траєкторія... Задача (10 балів) Однорідні електричне і магнітне поле розташовані взаємно перпендикулярно. Напруженість електричного поля, а індукція... |
|
Уроку п/п № розділу § пункту ТЕМА Зміст навчального матеріалу Силові лінії електричного поля. Накладання електричних полів. Електричне поле точкових зарядів |
Уроку п/п № розділу § пункту ТЕМА Зміст навчального матеріалу Силові лінії електричного поля. Накладання електричних полів. Електричне поле точкових зарядів |
|
План Дія постійного та змінного електричного струму на біооб’єкти.... Дія електромагнітного поля на біооб’єкти. УВЧ-терапія, НВЧ-терапія, мікрохвильова резонансна терапія тощо |
Конструкційні матеріали та їх вибір. Текстильні волокна. Будова тканини.... Мета: ознайомити учнів із текстильними волокнами, будовою тканини; навчити розпізнавати і називати нитки основи, піткання, пруг;... |
|
Уроку по фізиці з учнями 9-А класу ТЕМА : «МАГНІТНЕ ПОЛЕ» МЕТА: Узагальнити та систематизувати знання учнів з теми «Магнітне поле»; розвити логічне мислення, інтерес до вивчення фізики; виховати... |
Тема: «Магнітне поле. Електромагніти. Постійні магніти. Магнітне поле Землі» Коли до магнітної стрілки піднесли один з полюсів магніту, то південний полюс стрілки відштовхнувся. Який полюс піднесли? |