- •С.П. Серегин,
- •«Биофизика и основы взаимодействия физических полей с биообъектами»
- •Раздел 2. Биофизика сложных систем 238
- •Глава 12. Электрическая активность органов и тканей. Электрокардиография 276
- •Глава 13. Речеобразующая система человека 302
- •Глава 14. Моделирование биофизических процессов 326
- •Предисловие
- •Введение
- •Лекция 1. Общая биофизика. Биофизические процессы, протекающие в организме
- •Механические свойства биологических тканей
- •1.1. Молекулярная структура твердых тел, полимеров и жидких кристаллов
- •1.2. Механические свойства мышц и костного аппарата. Закон Фанга
- •1.3. Механические свойства сосудистой стенки
- •Вопросы для самопроверки
- •Типовые тесты текущего контроля
- •Задачи для закрепления изучаемого материала
- •Лекция 2. Термодинамика биологических сред
- •2.1. Основные термодинамические понятия и величины. Первое начало термодинамики
- •2.1.1. Понятия обратимых и необратимых процессов
- •2.1.2. Внутренняя энергия систем
- •2.2. Понятие теплоемкости. Применение первого начала термодинамики к газовым законам
- •2.2.1. Изохорический процесс
- •2.2.2. Изобарический процесс
- •2.2.3. Изотермический процесс
- •2.2.4. Адиабатический процесс
- •2.3. Применение первого начала термодинамики к биологическим процессам. Физические основы терморегуляции организма
- •2.3.1. Теплопродукция организма
- •2.4. Перенос теплоты в живых организмах. Термометрия
- •2.5. Понятие энтропии. Второе начало термодинамики
- •2.5.1. Круговые процессы
- •2.5.2. Цикл Карно
- •2.5.3. Энтропия
- •2.6. Статистическое содержание второго начала термодинамики
- •2.7. Термодинамические потенциалы
- •2.8. Открытые термодинамические системы. Уравнения Пригожина. Стационарные состояния открытой системы
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для закрепления изучаемого материала
- •Типовые тесты текущего контроля.
- •Лекция 3. Молекулярная биофизика
- •3.1. Белковые молекулы. Структура белка
- •3.2. Нуклеиновые кислоты
- •3.3. Биосинтез белка
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты текущего контроля
- •Лекция 4. Физические свойства клеток
- •4.1. Строение и функции клеток и клеточных структур
- •4.2. Органеллы клеток
- •4.3. Строение ядра
- •4.4. Мембрана клетки как сферический конденсатор
- •4.5. Физико-химические методы исследования клеточных мембран
- •4.5.1. Электронная микроскопия
- •4.5.2. Рентгеноструктурный анализ
- •4.5.3. Поляриметрия
- •4.5.4. Электронный парамагнитный резонанс
- •4.5.5. Ядерный магнитный резонанс
- •4.5.6. Физическая характеристика клеточных мембран. Искусственные мембраны
- •4.6. Проницаемость клеточной мембраны
- •4.6.1. Пассивный транспорт веществ
- •4.6.2. Активный транспорт веществ в клетках
- •4.6.3. Опыт Уссинга. Ионные каналы
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты текущего контроля
- •Задачи для самопроверки
- •Лекция 5. Электрические явления в клетках и тканях
- •5.1. Виды биопотенциалов. Их природа. Понятие двойного электрического слоя. Дзета-потенциал
- •5.2. Определение поверхности электрического заряда эритроцитов
- •5.3. Мембранные потенциалы. Потенциал покоя и действия. Их регистрация
- •5.4. Регистрация биопотенциалов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тесты текущего контроля
- •Лекция 6. Специальные методы, используемые для диагностики
- •6.1 Рентгеновские лучи
- •6.2. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществами
- •6.3. Рентгеновская компьютерная томография (ркт)
- •6.4. Ангиография
- •6.5. Магнитно-резонансная томография (мрт)
- •6.6. Магнитокардиография
- •6.7. Радионуклидная диагностика
- •6.8. Действие радиации на человека
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция7. Биоакустические процессы
- •7.1. Характеристика звука. Его восприятие. Строение слухового анализатора
- •7.2. Биофизика инфразвука
- •7.3. Получение, распространение и регистрация ультразвука
- •7.4. Звуковое давление и акустическая энергия
- •7.5. Взаимодействие ультразвука с веществом
- •Рассмотрим поглощение ультразвуковых волн.
- •7.6. Ультразвуковые исследования (узи)
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 8. Фотобиологические процессы. Биофизика зрительного восприятия
- •8.1. Процесс поглощения света
- •8.2. Зрительный аппарат человека
- •8.3. Спектроскопия
- •8.4. Термография
- •8.5. Люминисценция. Миграция энергии
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 9. Индуцированное излучение. Его взаимодействие с биообъектами
- •9.1. Квантовые генераторы
- •9.2. Влияние лазерного излучения на биообъекты
- •9.3. Терапевтические лазерные приборы
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Биофизика сложных систем лекция10. Основы гемодинамики и биореологии
- •10.1. Вопросы биореологии
- •10.2. Гемодинамика крови. Уравнение Пуазейля и Бернулли
- •10.2.1. Уравнение Пуазейля
- •10.2.2. Уравнение Бернулли
- •10.3. Физические закономерности движения крови в сосудистой системе. Пульсовая волна
- •10.4. Клинические методы определения вязкости крови
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для закрепления изучаемого материала
- •Лекция 11. Электропроводность биологических тканей. Импеданс
- •11.1. Электропроводность клеток и тканей для постоянного электрического тока. Лекарственный электрофорез
- •11.2. Электропроводность клеток и тканей для переменного электрического тока
- •11.3. Реография
- •11.4. Измерение электропроводности в медицинских и биологических исследованиях
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты текущего контроля
- •Глава 12. Электрическая активность органов и тканей. Электрокардиография
- •12.1. Теория Эйнтховена
- •12.2. Понятие токового диполя. Кардиография
- •12.3. Аппараты для электрографии
- •12.4. Биопотенциалы головного мозга. Электроэнцефалография
- •12.5. Миография и кожно–гальванический потенциал
- •12.6. Электростимуляция. Закон Лапика и Дюбуа-Реймона
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Глава 13. Речеобразующая система человека
- •13.1. Механизм речеобразования
- •13.2. Акустическая фонетика
- •13.3. Акустическая теория речеобразования
- •13.3.1. Распространение звуков
- •13.3.2. Возбуждение звуков в голосовом тракте
- •13.3.3. Модели сигнала, основанные на акустической теории
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 14. Моделирование биофизических процессов
- •14.1. Виды моделей. Фармакокинетическая модель
- •14.2. Модель кровотока при локальном сужении сосудов
- •14.3 Движение крови по эластичным сосудам. Модель Франко
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тесты текущего контроля
- •Заключение
- •Библиографический список
Вопросы для самопроверки
какова амплитудно-частотная характеристика слухового анализатора?
Каково строение слухового анализатора?
В чем отличие уровня громкости звука и интенсивности звука?
Что такое Белл?
почему для измерения интенсивности звука пользуются логарифмической шкалой?
Чем определяются нижняя и верхняя частотные границы ультразвука?
От чего зависит скорость распространения звука?
Что такое кавитация?
Сущность эффекта Дебая.
Как рассчитать коэффициент отражения?
Какие колебания называются звуковыми?
Напишите закон Вебера-Фехнера.
Назовите единицы измерения громкости и интенсивности.
С какими параметрами связано акустическое давление?
Что называется инфразвуком? Его распространение.
Что называется ультразвуком? Какова скорость его распространения?
Чему равно акустическое сопротивление?
Чему равен коэффициент отражения звуковых колебаний?
В чем сущность УЗИ–томографии и других УЗИ?
Тесты
Акустикой называют область науки физики, которая исследует __________________.
Звук, в широком смысле слова, представляет собой ________, которые распространяются в _______ веществах с частотой от ____ до ____ Гц.
Выберите правильный ответ: при восприятии звука, кроме его физических характеристик существует психофизическая характеристика, к которой относят:
частоту;
период;
интенсивность;
высота тока;
спектральный состав;
громкость звука;
тембр.
Выберите правильный ответ: различие между минимально воспринимаемой человеком интенсивностью звука и интенсивностью, вызывающей боль:
;
2)
;
3)
;
4)
;
5)
.
Найдите соответствие:
1) Pa2=2Icρ; a) интенсивность плоской звуковой волны;
2)
L=lg
; b)
удельный акустический импеданс;
3) Pa=Aωcρ; с) формула уровня интенсивности звука;
4)
ρс=
; d)
формула уровня акустического давления;
5) I=2A2π2ν2ρc; е) формула акустического давления,
связанная с амплитудой звуковой волны.
звуковым или акустическим давлением называется _______ давление, образующееся в участках _________ в акустической волне.
Под акустическим шумом понимают звуки, которые обладают __________ и в которых, в отличие от ________ колебаний, имеют место _________ изменения __________ и амплитуды.
Ультразвуком называют упругие ________ и ______, частоты которых превышают ________ звука, воспринимаемого человеческим ухом.
Найдите соответствие:
1)
;
а) энергетические состояния атома;
2) I=I0e -2χα; b) коэффициент поглощения
звуковой волны;
3)
;
с) коэффициент отражения;
4)
;
d) значение амплитуды
звуковых
колебаний;
5)
e) интенсивность
поглощения
ультразвуковой волны.
Задачи
Задача 1. Излучатель ультразвука создает волну с интенсивностью 105 Вт/м2 и частотой 105 Гц. Найти звуковое и акустическое давление Ра и амплитудное ускорение частиц, сравнив его с ускорением силы тяжести. (Ответ: Ра =5,6 атм, Аω=40 дБ, то есть больше в 40 раз).
Задача 2. Звук паровоза создает дополнительное давление 90 Па. Определить его интенсивность. (Ответ: 9,4 Вт/м2).
Задача 3. Найти коэффициент отражения звуковой волны на границе раздела воздуха и воды, если интенсивность ультразвука в воздухе 1000 Вт/м2, а в воде 0,3 Вт/м2. Звуковое сопротивление в воздухе 430 кг/мс.
