fizicheskij_praktikum_zubkov

тепла в определенных тканях и в определенных дозах. Наряду с основным

протекающие в клетках тканей. Магнитные свойства биологические ткани практически не проявляют.

Аппарат УВЧ-80-3 «Ундатерм» состоит из электронного блока1, электродержателей 2, электродов 3 и индуктора 4 (рис. 16.2).

высокочастотного генератора. Переключатель «Мощность» 8 служит для изменения мощности электрических колебаний на выходе генератора. Микроамперметр 9 показывает величину тока катодов ламп генератора, по которой можно судить о мощности ВЧ-колебаний, отдаваемой аппаратом.

Свечение светодиода 10 говорит о том, что порядок включения аппарата был нарушен. Сигнальные лампы 11 светятся при работе механизма автоподстройки емкости выходного контура(в данном аппарате, предназначенном для исследовательских целей, эта система отключена).

На правой боковой стенке корпуса имеется колодка12 «Пациент» с установленными на ней выходными гнездами аппарата, служащими для подключения кабелей электродов и кабельного индуктора.

181

входит индикатор 14. Когда головка индикатора оказывается в ВЧ-поле, загорается неоновая лампочка.

На рис. 16.4 показано, в каких местах надо контролировать ВЧ-поля и как должен быть расположен индикатор.

Блок-схема аппарата «Ундатерм» приведена на рис. 16.3.

межэлектродное пространство, аппарат требует постоянной подстройки частоты терапевтического контура в резонанс частоте генератора.

182

Конденсаторные электроды (рис. 16.4) представляют собой металлическую пластину 2, помещенную внутри пластмассового корпуса 1.

Для перемещения пластины и установки ее на заданном расстоянии от

Рис. 16.4. Общий вид конденсаторных электродов на держателях

16.2.2. Экспериментальная установка

Схема экспериментальной установки показана на рис. 16.5.

Рис. 16.5. Схема экспериментальной установки с кабельным индуктором

Кабельный индуктор 2 закреплен на подставке3, снабженной измерительной линейкой 4. Индуктор подключен к выходу«Пациент» аппарата УВЧ-80 1. Для измерения интенсивности ВЧ-поля применяется измерительная катушка 5, укрепленная на конце штанги6 и снабженная стрелкой 7. Штанга закреплена в штативе8. Высокочастотные колебания электрического тока, наведенные в измерительной катушке, поступают

183

через выпрямительный диод на микроамперметр постоянного тока9, также укрепленный на штанге.

Схема измерительного контура приведена на рис. 16.6.

Рис. 16.6. Схема измерительного контура

16.2.3.Порядок включения прибора

1. Убедиться, что переключатель «Мощность» установлен в положение «0», а генератор выключен (тумблер «Генератор» в положении «выкл»).

2.Подсоединить к разъемам«Пациент» в зависимости от рода работы конденсаторные электроды или кабельный контур и установить их

инеобходимые для эксперимента принадлежности в нужное положение.

3.Убедиться, что подключенные к разъемам «Пациент» кабели идут параллельно друг другу и нигде не перехлестываются.

Внимание! Перехлест кабелей электродов и индукторов ведет к пробою изоляции и короткому замыканию!

4.Включить прибор переключателем «Сеть».

5.Дать прогреться прибору в течение 10 мин.

6.Тумблер «Генератор» перевести в положение «вкл».

Внимание! Режим работы прибора: 15 минут – работа, 15 минут – перерыв (отключить прибор переключателем «Сеть» и дать остыть).

184

незначительных перемещениях электродов и внешних приборов. Следует

ВЧ-поля на выходе прибора производится внесением головки индикатора между кабелями электродов рядом с разъемом«Пациент». При этом ось индикатора должна быть перпендикулярна кабелям. Свечение индикатора свидетельствует о наличии поля.

Чтобы проконтролировать наличие ВЧ-поля на конденсаторных электродах, необходимо внести головку индикатора в пространство между электродами. При этом ручка индикатора должна быть по возможности перпендикулярна плоскостям электродов. Положение оси индикатора при контроле поля на кабельном индукторе значения не имеет.

Выключение прибора произвести в обратной последовательности. Допускается экстренное выключение прибора тумблером «Генератор» или переключателем «Сеть».

16.3.Экспериментальная часть

16.3.1.Изучение распределения ВЧ-поля

1.Соберите экспериментальную установку, как показано на рис. 16.5, подключив к аппарату УВЧ-80 кабельный индуктор.

2.Включите аппарат УВЧ-80, как описано в .п16.2.3, установив предел мощности от «2» до «3».

3.Снимите зависимость ВЧ-поля от расстояния.

Минимальное расстояние rmin, с которого проводятся измерения, следует выбрать таким, чтобы не зашкаливал микроамперметр на измерительном контуре. Зависимость тока, индуцированного в контуре I,

от расстояния r занести в табл. 16.1.

185

Во время измерений не следует подстраивать емкость выходного контура. Поэтому снятие данных провести по возможности быстро, пока контур остается настроенным в резонанс. Окончив измерения, не забудьте выключить генератор. Сам аппарат УВЧ-80 можно не отключать.

4.Рассчитать значения для теоретической кривой функцииI/r2 и занести в табл. 16.1.

5.Чтобы графики экспериментальной и теоретической кривых имели одинаковый масштаб по оси ординат, необходимо провести нормировку экспериментальной интенсивности. Значения нормированной

где I(rmin) – ток в измерительном контуре на расстоянии rmin.

6.Построить график зависимостиJ(r). На график нанести теоретическую кривую 1/r2 . Объяснить расхождения.

7.Сделать выводы.

диэлектриков в электрическом поле высокой частоты

1.Присоединить к прибору УВЧ-80 конденсаторные электроды. Электроды расположить параллельно друг другу. Между электродами поместить стакан с маслом или раствором соли, опустить термометр в стакан. Расстояние между электродами должно быть по возможности минимальным.

2.С помощью ограничителей (рис. 16.4) на электродах установить зазор между пластинами, указанный преподавателем. Произвести включение аппарата УВЧ-80, как описано в .п16.2.3, установив предел мощности от «3» до «5».

3.Наблюдать нагрев исследуемой жидкости, контролируя настройку

врезонанс выходного контура. Снять зависимость температуры жидкости

Т от времени t. Измерения проводить до тех пор, пока температура

186

исследуемой жидкости не поднимется на150 и более. Данные занести в табл. 16.2. Выключить прибор.

Таблица 16.2

4.Построить график зависимости T(t).

5.Сделать выводы.

Котчету представить:

•табл. 16.1;

•график экспериментальной и теоретической зависимости J(r);

•табл. 16.2;

•график зависимости T(t);

•выводы.

Контрольные вопросы

1.Методы высокочастотной терапии, их токовые, тепловые и частотные характеристики.

2.Терапевтический контур, его назначение и настройка.

3.Физические процессы в тканях при воздействии на них высокочастотных электрических и магнитных полей.

4.Понятие диэлектрической проницаемости, угла диэлектрических

потерь, коэффициента диэлектрических потерь.

5.Условие резонанса.

6.В чем отличие УВЧ-терапии от микроволновой терапии?

187

Лабораторная работа № 17

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН

Цель работы: 1) исследовать диффузию вещества (красителя) через искусственную мембрану; 2) приобрести начальные умения исследования проницаемости эритроцитов для различных веществ осмотическим методом; 3) изучить физические основы турбидиметрического метода исследования суспензии эритроцитов.

Приборы и материалы: фотоэлектроколориметр, суспензия эритроцитов в физиологическом растворе, раствор метиленового синего в дистиллированной воде, комбинированная кювета с искусственной мембраной, шприцы дозаторные.

17.1.1. Жидкостно-мозаичная модель

Согласно жидкостно-мозаичной модели строения биологических мембран (Сингер, Николсон, 1972), клеточная мембрана представляет собой

веществ – имеет сильную структурную асимметрию. Одна ее часть несет на себе электрические заряды– положительные и отрицательные, образуя полярную «головку». Другая часть представляет собой электронейтральный

188

ориентирующими молекулы в водной среде, являются электростатические и вандерваальсовы силы.

Рис. 17.1. Схема модели структуры возбудимой мембраны:

1 – фосфолипидный слой; 2 – интегральные белки; 3 – периферические белки; 4 – белковые кластеры (объединение белковых молекул); 5 – структуры, обеспечивающие ионный и молекулярный транспорт (показаны условно)

17.1.2. Основные функции биологических мембран

Три функции биологических мембран:

Механическая – обеспечивает прочность и автономность клеток и внутриклеточных структур.

Матричная – обеспечивает взаимное расположение и ориентацию мембранных блоков, их оптимальное взаимодействие(например, взаимодействие мембранных ферментов).

концентраций. Например, градиенты концентраций ионов калия и натрия на клеточных мембранах– необходимое условие генерации нервного импульса.

17.1.3. Липосомы

Липосомы – модельные везикулярные мембраны(везикула – пузырек). Липосомы образуются из суспензии фосфолипидов в воде–

189

поверхностной энергией (рис. 17.2).

При самосборке получаются в основном крупные многослойные липосомы, их форма отличается от сферической (рис. 17.3).

мембраны, меняя при этом свою ориентацию.

В целом большинство природных мембран– вязкие, довольно подвижные образования (вязкость углеводородной зоны приблизительно равна вязкости оливкового масла).

17.1.4. Осмотический метод

Осмотический метод изучения проницаемости биологических мембран основан на наблюдении изменения объема клеток при помещении их в растворы исследуемых веществ.

Осмос – преимущественное движение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану (непроницаемую для растворенного вещества и проницаемую для растворителя) из мест меньшей концентрации растворенного вещества в места с большей концентрацией. Осмос играет большую роль во многих биологических явлениях. Явление осмоса обусловливает гемолиз эритроцитов в гипотонических растворах. Осмос

190