3.5.2. Стислі технічні характеристики та інструкція з експлуатації реографа ргч-01

1. Призначення приладу.

1.1. Реограф РГЧ-01 є електронним медичним діагно­стичним приладом і призначений для вимірювання змін ак­тивних опорів складової різних ділянок тіла пацієнта при одночасному вимірюванні абсолютних величин цих опорів.

Реєструючими приладами можуть бути електрокардіографи, різних типів поліграфи.

2. Технічні характеристики:

- несуча частота каналів

- максимальний коефіцієнт перетворення (чутливість) каналу знаходиться в межах від диференційного виходу -

- постійна часу диференційного виходу - не більше 11 мс;

- нерівномірність амплітудно-частотної характеристики кожного каналу в межах від - не більше 10%;

- діапазон зміни постійної складової активного опору від ЗО до 1100 Ом, відносна похибка вимірювання активно­го опору не перевищує 10%.

- величина струму в колі при будь-яких положеннях ре­гуляторів не більша за

3. Вказівки про техніку безпеки.

Прилад РГЧ-01 виготовлений по класу захисту II. При експлуатації заземлення не є обов'язковим. Робоче зазем­лення використовується для зменшення рівня перешкод (шумів).

Для того щоб уникнути механічного пошкодження крихких потенціометрів і тумблерів - прохання: обертати всі ручки приладу без значних зусиль.

Опис конструкції апарата. Блок каналу реографа вине­сений з приладу і розміщений на лабораторному столі. На передній панелі каналу (мал. 3.20) розміщені перемикачі калібрувального сигналу (1), перемикач магазину опорів для грубого налагодження моста (2), змінний резисторз лімбом відліку для точного налагодження моста (3), регу­лятор для налагодження моста за реактивною складовою Х (4), регулятор рівня виходу "Рів. Вих." (5), гніздо Г для ви­мірювання калібрувальних резисторів та розняття "Вихід" (6) для увімкнення електродів.

На передній панелі блока живлення (він знаходиться на столі викладача) розташовані вмикач мережевого живлення "Мережа" (8), перемикач "Баланс каналів" (9), який містить вихід окремого каналу до індикатора, кнопка калібратора (7), при натисканні якої подається калібрувальний сигнал одночасно всім каналам. На задній панелі блоків розміщені гнізда для виведення сигналу реограми (верхнє гніздо) та її диференційної форми (нижнє гніздо).

Мал. 3.20.

Підготовка приладу до роботи

1. Увімкнути прилад в мережу (встановіть тумблер "Мережа" у положення "увімкнуто").

2. Попередня настройка приладу (виконується у випад­ку розбалансування каналу, ступінь якого визначається вик­ладачем):

- поставити ручки у положення "О";

- регулятор рівня виходу встановити у положення, при якому стрілка індикатора відхиляється на 3/4 шкали;

- повільно обертаючи регулятор встановити (міні­мальне) відхилення стрілки.

3. Налагодження реографа для зняття реограми (вико­нується студентами):

- перевірити підключення електродів до блока реографа з використанням гнізда "ВХІД";

- за допомогою регулятора "УР.ВИХ" встановити стріл­ку індикатора на 3/4 шкали;

- лімб регуляторавстановити на позначку 5;

- за допомогою регулятора провести грубе налагод­ження моста за мінімальним відхиленням стрілки індикато­ра;

- поперемінним плавним обертанням регуляторів. тазбалансуйте міст точніше. (Спочатку, обертаючи потен­ціометр, добитися мінімуму, потім обертаннямзменшу­ємо відхилення стрілки; після цього поперемінним обер­таннямдобитись найменшого відхилення стрілки, причому для малих відхилень стрілки рівень вихідного сиг­налу зробіть максимальним).

4. Разом із викладачем ручками управління реографа і осцилографа вивести на екран реограму і встановити не­обхідну чутливість каналу реографа. Для зміни об'єму суди­ни можна використовувати грушу, періодично і легко нати­скаючи її.

Якщо успішно виконані вказівки, прилад до роботи го­товий. Зробіть пробну зміну об'єму трубки введенням 10 мл рідини за допомогою шприца.

Вірно настроєний комплекс повинен забезпечувати на­явність зображення на екрані реограми амплітудою 40-50 мм без очевидних амплітудних викривлень у вигляді плато на реограмі.

Згідно з інструкцією (див. нижче) налагодьте реограф і запишіть значення опору трубки і- показники потенціометрів 2 і 3 (див. мал. 3.20). За­пишіть значення об'єму трубки (наведене на макеті су­дини).

Завдання 2. Експериментальне дослідження залежнос­ті зміни опору трубки від зміни об'єму системи

Дослідження проводиться на моделі, яка імітує власти­вості судини. Схематично макет поданий на мал. 3.21.

Мал. 3.21. Схема макета для дослідження реограми.

Зміна об'єму системи проводиться за рахунок рідини, витісненої з шприца; частина цієї рідини потрапляє в труб­ку і викликає зміну її об'єму

1. Вимірювання амплітуди реограми. Плавним рухом шприца ввести дозований об'єм рідини який послідовно дорівнює 10; 7.5; 5 і 2.5 мл - цим об'ємам відповідають мітки на шприці. Для кожного із значеньвиміряйте амплітуду оеограми на екрані осцилографа. Дані занести в графузаздалегідь приготованої таблиці.

2. Визначення величини зміни опору. Для визначення величини необхідно провести калібровку реографа. З цією метою встановіть значення(мал. 3.20, ручка 1) рівним 0.25, натисніть кнопку калібровки (7) і виміряйте амплітуду калібрувального сигналу на екраніЗнайдіть чутливість приладу:(якщо калібровка не може бути виконана, то треба взяти чутли­вість комплексу

Визначити значення

3. Теоретичне визначення зміни об'єму трубки для кожного витісненого об'єму рідинизнаходять із співвід­ношення

За знайденими значеннями визначте відношенняЗнайдіть середнє його значення. Поясніть зміст одержаного коефіцієнта, враховуючи розподіл рідини між об'ємами макета.

За даними експериментальних досліджень побудуйте графік залежності

Таблиця. Вимірювання об'єму еластичної трубки

Оформлення роботи: У протоколі повинно бути: а) ко­ротке пояснення фізичних основ реографії; б) схема лабо­раторної установки; в) таблиця з результатами вимірювань; г) графік залежності реограми від зміни об'єму системи і висновки.

Контрольні питання та задачі

1. Який зв'язок між реограмою судини та величиною тиску рідини (крові) у ньому? Якими фізіологічними параметрами судин ви­значається величина амплітуди реограми?

2. Чи впливає швидкість кровотоку (лінійна, об'ємна) на ампліту­ду?

3. Як відрізняються між собою реограми різних судин (артерій, ар­теріол, венул, вен)?

4. Амплітуда реограми у пацієнта зменшилась удвічі за короткий (кілька хвилин) проміжок часу. Як це можна пояснити?

5. Яким чином здійснюється налагодження вимірювального моста реографа?

6. Яким чином пояснити незмінність амплітуди реограми при зміні хвилинного об'єму крові?

7. Як впливає частота скорочень серця (при незмінному ударному об'ємі) на амплітуду реограми?

8. Як зміниться реограма аорти при зміні жорсткості її стінок (на­приклад, при атеросклерозі)? Завищеними чи заниженими є ре­зультати визначення ударного об'єму крові за методикою А. Кедрова у цьому випадку?

9. Чи зміниться реограма судини, якщо лінійна швидкість кровообі­гу зросте вдвічі?

10. Чи впливає дихання на реограму: а) легеневих судин; б) судин кінцівок; в) судин мозку?

11. Чому є необхідним гарний контакт електродів з досліджуваною ділянкою тіла?

12. Визначте, у скільки разів відрізняються між собою імпеданси електричних ланцюгів, які складаються з послідовно та паралель­но з'єднаних активного опору і ємностіЯку індуктивність необхідно підключити до першого ланцюга, щоб імпеданс її був? Частота змінного струму

РОЗДІЛ 4. ЕЛЕМЕНТИ МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОФІЗИКИ ТА БІОФІЗИКИ МЕМБРАННИХ ПРОЦЕСІВ У КЛІТИНАХ

"Быть может, эти электроны — Миры, где пять материков, Искусства, знанья, войны, троны И память сорока веков! Ещё, быть может, каждый атом -Вселенная, где сто планет; Там всё, что здесь, в объёме сжатом, Но также то, чего здесь нет. "

Валерий Брюсов

Біофізика - наука про явища живої природи, які вивчають на всіх рівнях, починаючи з молекул і клітин та закінчуючи біосферою в цілому, на підставі загальних законів фізики і насамперед на уявленні про атомно-молекулярну будову речовини.

Біофізику умовно поділяють на три розділи: молекулярну біофізику, біофізику клітин і біофізику складних систем.

Молекулярна біофізика вивчає будову і фізико-хімічні властивості біологічно функціональних молекул, передусім біополімерів - білків і нуклеїнових кислот. Завдання молекулярної біофізики - розкрити фізичні механізми, що відповідають за біологічні функції молекул. Це найбільш розвинений розділ біофізики, тому що легше вивчати атоми і молекули, ніж клітини і організми.

Біофізика клітинних процесів займається в основному вивченням структурно-функціональної організації клітин, зокрема молекулярної організації клітинних мембран, процесів транспорту речовини крізь мембранні структури, електрогенезу та біоенергетики клітин, механізмів міжклі­тинної взаємодії тощо.

Біофізика складних систем вивчає моделі біологічних процесів, зокрема різноманітні сенсорні системи, проблеми

біологічного розвитку, принципи регуляції внутрішнього середовища організму та інші проблеми.

Всі ці розділи тісно пов'язані з біологічними і хімічними дисциплінами (біохімією, молекулярною біологією, біоорганічною та біонеорганічною хімією тощо), але методологія молекулярної біофізики та інших розділів біофізики - це математичний апарат і експериментальні методи фізики. Математичні і теоретичні основи сучасної біофізики спираються насамперед на термодинаміку і статистичну фізику, молекулярну фізику і квантову механіку тощо.

Іноді задачі біофізики розуміють спрощено і зводять до застосування фізичних приладів у медико-біологічних дослідженнях. Звичайно, це не так. Коли лікар досліджує хворого за допомогою електрокардіографа або вимірює температуру його тіла термометром, це зовсім не означає, що він займається біофізикою. Біофізичне дослідження базується на фізичній постановці задачі, на загальних законах фізики і передусім на атомно-молекулярній будові речовини.

Оскільки жива природа дуже складна, то постановка послідовних медико-біологічних задач і їх вирішення можливі поки що лише в обмеженій кількості випадків. Нині біофізика перебуває у розквіті (багато талановитих людей присвячують дедалі більше свого часу і зусиль роботі в цій галузі). З цією важливою обставиною, а також з успіхами суміжних наук (фізики, хімії, біології, комп'ютер­ної техніки тощо) пов'язані значні досягнення в сучасній біофізиці, а саме:

1) вивчена будова і властивість біологічно функціональ­них молекул (білків і нуклеїнових кислот);

2) досліджені властивості і створені надійні молекуляр­ні моделі функціонування клітинних структур;

3) успішно розвиваються фізико-математичні моделі складних біологічних процесів (зокрема, тих процесів, що відбуваються в організмі людини). Для вивчення цих процесів великого значення набувають ідеї і методи термодинаміки відкритих біологічних систем і синергетики.

Нині ні у кого немає сумнівів стосовно того, що XXI століття ознаменується видатними досягненнями молеку­лярної біології та біологічної фізики. Цей процес буде, з одного боку, характеризуватися все більшою інтеграцією з фундаментальними природничими науками (насамперед фізикою, хімією та іншими), а з другого боку, - мати дивовижні практичні втілення в медицину.

У цій главі ми зупинимося на перших двох розділах біофізики, а саме: розглянемо основні питання, що мають безпосереднє відношення до молекулярної біофізики та до біофізики клітин; точніше кажучи, до проблем міжмоле­кулярної взаємодії та структури біополімерів - білків і нуклеїнових кислот, а також до проблем, пов'язаних з мембранними структурами клітин. Третє коло питань, що стосуються біофізики складних систем (зокрема, термоди­наміки відкритих біологічних систем та синергетики), буде розглянуте в наступній главі.