ЛР 1 - Определение электропроводности биологической ткани (Архив готовых лабораторных работ)
Описание файла
Файл "ЛР 1 - Определение электропроводности биологической ткани" внутри архива находится в папке "Архив готовых лабораторных работ". Документ из архива "Архив готовых лабораторных работ", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "биофизика" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лабораторные работы", в предмете "биофизика" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "ЛР 1 - Определение электропроводности биологической ткани"
Текст из документа "ЛР 1 - Определение электропроводности биологической ткани"
Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э.Баумана
Лабораторная работа №1
по курсу “Биофизика”
Определение электропроводности биологической ткани
Студент: Черных П.В. /группа БМТ1-52/
Преподаватель: Сафонова Л.П.
Москва, 2005 г.
Цель работы – определение удельного электросопротивления биологической ткани в интервале частот 100 Гц – 1 МГц
Электропроводность биологической ткани – количественная характеристика способности биомембран, клеток и ткани проводить электрический ток.
Основное отличие биоткани – наличие высокой поляризационной емкости.
рис. 1 Зависимость величины тока от времени можно выразить зависимостью I=(U-E(t))/R, U- приложенное напряжение, E(t) – возникающее противоЭДС, R – сопротивление.
Возникновение ЭДС поляризации связано со способностью живых клеток накапливать заряды, т.е. с емкостными, диэлектрическими свойствами биологических объектов, обусловленными явлениями поляризации.
Поляризация – перемещение связанных зарядов под действием электрического поля и образование вследствие этого электродвижущей силы, направленной против внешнего поля.
Виды поляризации:
1. Электронная поляризация – смещение электронов под действием внешнего электрического поля на своих орбитах относительно положительно заряженного ядра (для H2, N2, O2 и пр.)
Характеристика поляризации – время релаксации τ – за это время дипольный момент меняет направление на противоположное.
Для электронной поляризации τ1=10-16..10-14 с.
2. Ионная поляризация – смещение ионов в кристаллической решетке под действием внешнего поля. Возникает индуцированный дипольный момент, противоЭДС τ2=10-14..10-12 с.
3. Ориентационная (дипольная) поляризация. Характерна для полярных молекул (белки, спирты, вода и др.) Под действием внешнего поля свободные полярные молекулы ориентируются в соответствии с этим полем τ3=10-13..10-7 с.
4. Макроструктурная поляризация. Связана с гетерогенной (сложной) структурой биологической ткани, чередованием слоев с высокой и низкой электропроводностью τ4=10-8..10-3 с.
5. Поверхностная поляризация. Связана с возникновением второго слоя на границе электрод-биоткань. Это следствие концентрации носителей электрического заряда 2-х фаз. τ5=10-3..1 с.
6. Электропетическая поляризация. Возникает в случае контакта электрода с электролитом τ6=1..100 с.
Все виды поляризации могут быть описаны с помощью диэлектрической проницаемости ε:
ε = E0/E = C/C0
E0 – напряженность однородного поля в вакууме
Е – напряженность того же поля в веществе
С – емкость конденсатора с веществом
С0 – емкость того же конденсатора в вакууме.
При прохождении тока через ткань ее свойства описываются активным сопротивлением и емкостью.
Реактивное емкостное сопротивление Rx=1/(ωC), где ω – круговая частота тока.
Импеданс (z) – суммарное сопротивление объектов.
Д
ля последовательного соединения импеданс:
Для параллельного соединения импеданс:
Проводимость – величина обратная импедансу ρ=1/z.
Поляризационная емкость Cu
Для животной ткани:
рис. 2 При увеличении частоты тока поляризационная емкость уменьшается.
Сопротивление биоткани:
r – радиус сферического электрода, r<<l
l – характерные размеры образца биоткани
Установка:
Экспериментальная часть:
1. Животная ткань (мясо)
| f, Гц | Uвых, В | τ, с | φ, ˚ |
| 100 | 0,044 | 0,001 | 36 |
| 1к | 0,022 | 3*10-5 | 11 |
| 10к | 0,02 | 2*10-6 | 7 |
| 100к | 0,019 | 0,1*10-6 | 3,6 |
| 1м | 0,02 | 0,05*10-6 | 18 |
φ=360˚*f*τ
а) для последовательного соединения схема замещения имеет вид:
| f, Гц | UR, В | UC, В | I, А | XC, Ом | R, Ом | Z, Ом | ρ |
| 100 | 0,036 | 0,026 | 0,0009 | 29 | 40 | 49,406 | 0,02 |
| 1000 | 0,022 | 0,004 | 8,9*10-4 | 4,5 | 25 | 25,402 | 0,04 |
| 10000 | 0,019 | 0,002 | 8,8*10-4 | 2,2 | 21 | 21,115 | 0,047 |
| 100000 | 0,019 | 0,001 | 8,9*10-4 | 1,1 | 21 | 21,029 | 0,048 |
| 1000000 | 0,019 | 0,006 | 8,9*10-4 | 6,7 | 21 | 22,043 | 0,045 |
б) для параллельного соединения схема замещения имеет вид:
| f, Гц | IC, В | IR, В | I, А | XC, Ом | R, Ом | Z, Ом | ρ |
| 100 | 5,29*10-4 | 7,28*10-4 | 0,0009 | 29 | 40 | 49,406 | 0,02 |
| 1000 | 1,68*10-4 | 8,64*10-4 | 8,9*10-4 | 4,5 | 25 | 25,402 | 0,04 |
| 10000 | 1,08*10-4 | 8,83*10-4 | 8,8*10-4 | 2,2 | 21 | 21,115 | 0,047 |
| 100000 | 5,59*10-4 | 5,29*10-4 | 8,9*10-4 | 1,1 | 21 | 21,029 | 0,048 |
| 1000000 | 2,75*10-4 | 0,006 | 8,9*10-4 | 6,7 | 21 | 22,043 | 0,045 |
2) Растительная ткань (яблоко)
| f, Гц | Uвых, В | τ, с | φ, ˚ |
| 100 | 0,75 | 0,1*10-3 | 3,6 |
| 1к | 0,725 | 0,02*10-3 | 7,2 |
| 10к | 0,625 | 4*10-6 | 14,4 |
| 100к | 0,375 | 0,5*10-6 | 18 |
| 1м | 0,25 | 0,1*10-6 | 36 |
Примерная схема замещения:
7
bmt1-x1.h15.ru
