Синусоидально-модулированный ток

Для формирования импульсных сигналов определённой формы из прямо угольных электрических импульсов используются дифференцирующие и интегрирующие цепи.

Прохождение прямоугольного импульса через различные цепи

а)Дифференцирующая цепь:

Дифференцирующая ячейка.

Если на вход такой цепи поступают прямоугольные импульсы напряжения, то форма импульса на выходе зависит от соотношения времени, необходимого для зарядки конденсатора (ι = R • С), и длительности импульса t_и.

При ι >> t_и конденсатор заряжается в начале импульса и разряжается в конце. При этом получаются два кратковременных импульса разного знака.

При ι >> t_и конденсатор успевает зарядиться частично. Форма импульса изменяется только в начале и в конце.

б) Интегрирующая цепь:

Интегрирующая ячейка.

Поступившие на вход прямоугольные импульсы напряжения вследствие заряда конденсатора в начальной части импульса и разряда его в конце создают на выходе постоянно нарастающую и постоянно спадающую формы, т.е. полу­чается импульс экспоненциальной формы (ДДТ или ток Бернара).

Получение ддт

5. Шкала электромагнитных волны

Различные электромагнитные волны, в том числе и световые, имеют об­щую природу. В связи с этим составлена единая шкала электромагнитных волн. Шкала построена по принципу увеличения частоты (уменьшения длины волны). Так как электромагнитные волны разных частот оказывают раз­личное действие на организм человека и животных и имеют различные свойст­ва, то вся шкала условно подразделена на шесть диапазонов: радиоволны(длинные, средние и короткие), инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские волны и гамма-излучение. Радиоволны обусловлены переменными токами в проводниках и электронными потоками (макроизлучатели). Инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения исходят из атомов, молекул и быстрых заряженных частиц (микроизлучатели). Рентгеновское излучение возникает при внутриатомных процессах, гамма-излучение имеет ядерное происхождение.

Классификации частотных интервалов, принятая в медицине

В медицине принято следующее условное разделение электромагнитных колебаний на частотные интервалы:

1. Низкие (НЧ) до 20 Гц

2. Звуковые (34) 20 Гц - 20 КГц

3. Ультразвуковые (УЗЧ) 20 КГц - 200 КГц

4. Высокие (ВЧ)...._ 200 КГц - 30 МГц

5. Ультравысокие (УВЧ) 30 - 300 МГц

6. Сверхвысокие (СВЧ) свыше 300 МГц

Зависимость действия переменного тока от частоты

При низких, звуковых и ультразвуковых частотах переменный ток, как и постоянный, оказывает раздражающее действие на биологические ткани. Это обусловлено смещением ионов растворов электролитов, их разделением, изме­нением их концентрации в разных частях клетки и межклеточного пространст­ва. Пороговое значение тока проводимости, вызывающего возбуждение, зави­сит от частоты тока, а в диапазоне от 0,1 до 3,0 КГц пороговое значение тока пропорционально корню квадратному от частоты тока, а в диапазоне от 5 до 100 КГц - пропорционально частоте.

Приложением переменного тока частотой свыше 3 КГц практически не удаётся возбудить нервы и мышцы. При непосредственном действии на нервы и мышцы этот частотный предел отодвигается к 200 КГц, но ткани на этой час­тоте возбуждаются только сильным током.

Возбуждение нервной и мышечной ткани под действием ЭМП (электро­магнитных полей) служит биофизическим механизмом электротравмы. Её причиной может быть как постоянный, так и переменный (ниже 100 КГц) элек­трический ток. Вызванные несвоевременно и в ритме, не свойственном орга­низму, процессы возбуждения нарушают нормальную жизнедеятельность. Особенно опасны такие нарушения в сердце, дыхательной мускулатуре, цен­тральной нервной системе. Наибольшую опасность при этом представляет об­ласть между 30 и 300 Гц.

Поражающий эффект определяется не напряжением, приложенным к телу человека, а током, протекающим через него за определённое время. Поэтому не должно удивлять поражение человека электрическим током, текущим под на­пряжением 12 В.

Действие на организм низкочастотных ЭМП не вызывает заметного нагрева тканей, так как тепловая энергия, поглощаемая при этом тканями, меньше метаболической теплопродукции.

Механизм действия электрического и магнитного полей токов ВЧ на организм

В отличие от реакций организма на ЭМП низкой частоты, высокочастот­ные биологические эффекты электромагнитных излучений обусловлены глав­ным образом тепловой энергией, выделяющейся в подвергшихся облучению тканях.

В диапазоне от 1 до 300 МГц механизмы взаимодействия ЭМП с организ­мом определяется как током проводимости, так и током смещения, причём на частоте порядка 1 МГц ведущая роль принадлежит току проводимости, а на частотах более 20 МГц - току смещения. Выделяемая теплота при этом зави­сит от диэлектрической проницаемости тканей, их удельного сопротивления, частоты электромагнитных колебаний. Подбирая частоту, можно осуществлять термоселективное воздействие.

Кроме теплового эффекта возможно атермическое действие (особенно в СВЧ-диапазоне). Электромагнитные колебания и волны при совпадении их частоты с частотой собственных колебаний молекул приводят к разрыву хи­мических связей и образованию свободных радикалов.

Механизм действия импульсных токов на организм

Живые организмы и все клетки обладают способностью отвечать на воз­действие импульсными токами или нарушением своего состояния, или измене­нием своей структуры, или усилением или ослаблением своей активной дея­тельности и т.д.

Так как специфическое физиологическое действие электрического тока за­висит от формы импульсов, то в медицине для стимуляции центральной нерв­ной системы (электросон, электронаркоз), нервно-мышечной системы (элек­трогимнастика, болеутоляющее действие), сердечно-сосудистой системы (кар­диостимуляторы, дефибрилляторы) и т.д. используют токи с различной вре­менной зависимостью.