Warning: UPDATE command denied to user 'host700906'@'localhost' for table 'ilab_cache' query: UPDATE ilab_cache SET data = 'a:590:{s:13:\"theme_default\";s:6:\"scithe\";s:13:\"filter_html_1\";s:1:\"1\";s:18:\"node_options_forum\";a:1:{i:0;s:6:\"status\";}s:18:\"drupal_private_key\";s:64:\"c0ad565803bb920abc13e0d41a6f7233eb6ab14df67a8b594a6f93a33e1a9f4d\";s:10:\"menu_masks\";a:24:{i:0;i:63;i:1;i:62;i:2;i:61;i:3;i:59;i:4;i:58;i:5;i:56;i:6;i:45;i:7;i:31;i:8;i:30;i:9;i:29;i:10;i:24;i:11;i:22;i:12;i:21;i:13;i:15;i:14;i:14;i:15;i:13;i:16;i:12;i:17;i:11;i:18;i:7;i:19;i:6;i:20;i:5;i:21;i:3;i:22;i:2;i:23;i:1;}s:12:\"install_task\";s:4:\"done\";s:13:\"menu_expanded\";a:1:{i:0;s:10:\"navigation\";}s:25:\"drupal_http_request_fails\";b:0;s:16:\"language_default\";O:8:\"stdClass\":11:{s:8:\"language\";s:2:\"ru\";s:4:\&qu in /home/host700906/xmedtest.net/htdocs/ilab/includes/database.mysqli.inc on line 134

Warning: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/host700906/xmedtest.net/htdocs/ilab/includes/database.mysqli.inc:134) in /home/host700906/xmedtest.net/htdocs/ilab/includes/bootstrap.inc on line 736

Warning: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/host700906/xmedtest.net/htdocs/ilab/includes/database.mysqli.inc:134) in /home/host700906/xmedtest.net/htdocs/ilab/includes/bootstrap.inc on line 737

Warning: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/host700906/xmedtest.net/htdocs/ilab/includes/database.mysqli.inc:134) in /home/host700906/xmedtest.net/htdocs/ilab/includes/bootstrap.inc on line 738

Warning: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/host700906/xmedtest.net/htdocs/ilab/includes/database.mysqli.inc:134) in /home/host700906/xmedtest.net/htdocs/ilab/includes/bootstrap.inc on line 739
Физические явления, вызывающие появление электрических сигналов у биоорганизмов | iLab

информационный портал по вопросам биомедицинской инженерии

Сейчас на сайте 0 пользователей и 0 гостей.

Вход в систему

аватар: Adel Kaed Al-Mekhlafi
      На поверхности любого биологического организма имеется своеобразный электрический рельеф. Он создан квазипостоянными электрическими зарядами и переменными, значения которых изменяются с достаточно большой скоростью и по разным временным законам. Некоторые колебания электрического заряда хорошо изучены и широко применяются при медицинской диагностике, например, электрокардиография, электроэнцефалография.
         Другие изучены недостаточно и их информационные свойства пока не установлены. Реальный электрический сигнал, снимаемый с участка биологического организма, представляет собой напряжение сложной формы, в спектре которого в общем случае имеется постоянная составляющая. При его качественном анализе создается впечатление о наличии временного разделения источников электрического сигнала, подключаемых при измерениях к высокоомному измерительному преобразователю через слои биологического организма, или о соответствующем квазипериодическом законе его функционирования.
         Регистрируемый исследователями электрический сигнал есть результат проявления физических явлений, одинаковых для всех физических тел, а также наличия в биоорганизме специфических процессов, обусловленных особенностями функционирования систем и органов биологического организма.
         Рассмотрим некоторые из наблюдаемых у всех биологических объектов физических и физиологических проявлений. - Различные участки биологического организма имеют разную температуру. Так, например, в районе ног температура на поверхности кожного покрова порядка 27°С, а в районе головы 36,3-37°С. Если на участке с какой-либо одной температурой     соединяются две различающиеся по свойствам электропроводящие системы, то на их концах, находящихся при другой температуре, появится разность потенциалов, пропорциональная разности этих температур.
         Это проявление явления, которое в технике известно под названием эффекта Зеебека. Оно широко используется для определения разности температур между «холодным» и «горячим» спаями термоэлектрического измерительного преобразователя (термопары). Наличие у биоорганизма участков, электрически связанных между собой и имеющих разные температуры, создает теоретическую предпосылку для появления между разными участками постоянной разности потенциалов, обусловленной проявлением эффекта Зеебека. Если эти участки электрически связаны между собой, то потечет электрический ток, изменяющий картину распределения потенциалов.
         При изменении электрических свойств участков регистрируемый потенциал будет модулироваться сигналом этих изменений. Количественная оценка проявления этого явления пока не проведена.
При нагревании участка мышцы появляется электрический ток, идущий от нагретого участка к холодному (исследовано и объяснено Бернштейном).
         В биологическом организме при его жизнедеятельности циркулирует кровь. Движение её на разных участках имеет различный характер и разную скорость. На организм воздействует геофизическое магнитное поле, которое обычно имеет постоянную и переменную составляющие. Если между векторами движения и магнитной индукции имеется какой-либо угол, то в соответствии с законом Фарадея между участками биоорганизма появляется разность потенциалов. При пульсации движения жидкости изменяются величины и формы этой разности потенциалов.
         В процессе функционирования через участки биоорганизма протекают электрические токи. Взаимодействие между ними и геофизическом полем и полями внешних магнитных помех приводит к появлению ЭДС Холла между участками организма. Ее значение, форма, частота зависят от магнитной индукции, параметров его временного изменения, значения тока и его временного изменения, взаимного расположения векторов магнитной индукции и электрического тока. Эта ЭДС может быть как постоянной, так и переменной.
         Магнитные поля, созданные электрической активностью отдельных участков биоорганизма, наводят ЭДС на других участках или, взаимодействуя с электрическими токами, вызывают появление ЭДС Холла.
         Полупроницаемые биологические мембраны, разделяющие жидкие среды с разными составами, представляют собой заряженные конденсаторы. Они соединены между собой в разном сочетании. Но трудно предположить, что эти электрические заряды взаимно уравновешиваются. Предположительно этот фактор является весьма существенным по сравнению с другими в создании ЭДС кожного покрова.
         При движении носителей заряда в многокомпонентной жидкости из-за их разных подвижностей возникает диффузионная разность потенциалов между участками жидкости. Это явление хорошо известно в электрохимии и в измерительных электродах преодолевается путем введения двойных «электролитических ключей».
         Принудительное движение многокомпонентной жидкости через полупроницаемые биологические мембраны приводит к появлению на них падений напряжения, зависящих от скорости движения. Эти падения напряжений суммируются или вычитаются друг из друга. - Биологические клетки имеют сравнительно стабильные заряды в невозбужденном состоянии. Их соединение между собой, наверное, дает ненулевое итоговое напряжение. Возбуждение одной или определенной совокупности клеток приводит к импульсному изменению разности потенциалов между зонами.
         Возбуждение рецепторов, в основном находящихся в эпидермисе, приводит к появлению периодически изменяющейся разности потенциалов.
         При работе большинства органов биоорганизма на поверхности кожи и на участках слизистого покрова наблюдаются периодические и непериодические колебания потенциалов, которые в отдельных случаях дают большой объем информации об их состоянии.
         Функционирование мышц и работа двигательных единиц сопровождается появлением специфичных по форме электрических импульсов, частота следования которых меняется в широких пределах. Они достаточно хорошо регистрируются при измерениях на кожном покрове и используются при диагностических исследованиях.
         Биологический организм находится в электростатическом поле, напряженность которого в вертикальной плоскости порядка 100 В/м и меняется в зависимости от расстояния до поверхности земли.
Через биологический объект, находящийся в среде воздуха, протекает атмосферный электрический ток, плотность которого при нормальных условиях порядка 10"6 мкА/м 2 .
         При нахождении биологического объекта в среде, в которой имеются источники электрического напряжения, например, линии электропередачи, они есть тела, помещенные в электрическое поле с определенной напряженностью. Для таких электрических полей биоорганизм можно рассматривать как сплошной проводник, искажающий картину распределения электрического поля.
         В организме имеются специальные клетки - пейсмекерные, которые непрерывно генерируют электрические сигналы. На кожном покрове регистрируются итоги работы этих клеток. Внутри организма могут двигаться намагниченные микроскопические ферромагнитные частицы. Они, в соответствии с законом Фарадея, наводят ЭДС на разных участках биоткани.
         Так как наибольшие изменения скорости и направления движения частиц связаны с движением крови, то наибольшие ЭДС, связанные с этим фактором, будут в местах, где скорость крови и ее изменения максимальны. Значения этих ЭДС могут быть уменьшены путем размагничивания ферромагнитных частиц или увеличены путем их намагничивания.
Значения сигналов, вызванных некоторыми из перечисленных физических явлений, могут быть изменены путем изменения положения биообъекта относительно внешних физических полей. Это обстоятельство используется для их идентификации.
         Из далеко не полного перечня физических явлений, приводящих к появлению на кожном покрове сложных электрических сигналов, ясно, что они несут огромный объем информации о физиологическом состоянии биологического организма и характере окружающей его среды. Из этой совокупности используются только некоторые, информационная значимость которых достоверно установлена., По мере расширения объема знаний об информативности электрических параметров их использование для медицинской диагностики будет расширяться.