8. Медицинская техника

8.1. Охарактеризуйте связь интенсивности отказов изделий медицинской техники со временем.

8.2. Определите вероятность безотказной работы реографа за время 500 часов при заданном среднем времени безотказной работы t_m = 450 часов.

8.3. Определите число отказавших изделий медицинской техники, если к началу испытаний их было 9000, работали они 500 часов, а интенсивность отказов для данных изделий составляет 0,000002 1/час.

8.4. Аппарат для лечения диадинамическими токами 'ТОНУС' по обеспечению электробезопасности относится к классу …… .

8.5. Сформулируйте цель, для которой предназначено «рабочее» заземление реоплетизмографа.

8.6. Определите значение допустимого напряжения прикосновения, если эквивалентное сопротивление тела человека 1000 Ом, а допустимый ток утечки составляет 1,2 мА.

8.7. Медицинский аппарат включен в электрическую сеть промышленной частоты 50 Гц и напряжением 220 В. Сопротивление утечки между сетевой цепью аппарата и корпусом равно 12 МОм. Медработник, использующий аппарат, коснулся корпуса незаземленного аппарата. Определите максимальное значение напряжения, под которым окажется тело медработника, если эквивалентное сопротивление тела человека составляет 1000 Ом.

8. 8. Медицинский аппарат включен в электрическую сеть промышленной частоты 50 Гц и напряжением 220 В. Сопротивление утечки между сетевой цепью аппарата и корпусом равно 29 МОм. Медработник, использующий аппарат, коснулся корпуса незаземленного аппарата. Определите максимальное значение силы тока, который пройдет через тело медработника, если эквивалентное сопротивление тела человека составляет 1000 Ом, а внутренним сопротивлением сетевого источника пренебречь.

8.9. Классифицируйте тип устройств съёма медико-биологической информации, к которым относятся устройства съема при регистрации артериального давления.

8.10. Классифицируйте тип устройств съёма медико-биологической информации, к которым относятся устройства съёма при электрокардиографии.

8.11. Определите минимальное входное сопротивление усилителя биопотенциалов, если внутреннее сопротивление источника биопотенциалов r = 100 Ом, а потенциалы должны быть зарегистрированы с погрешностью не большей, чем 8 %.

8.12. Определите входное сопротивление усилителя биопотенциалов, если внутреннее сопротивление источника биопотенциалов r = 300 Ом, а входное напряжение на первом каскаде усилителя должно составлять 90% от ЕДС источника биопотенциалов.

8.13. Определите входное сопротивление второго каскада двухкаскадного электронного усилителя, если выходное напряжение и сила тока первого каскада соответственно равны 3В и 0,06 А.

8.14. Определите ЭДС источника входного сигнала, если входной ток и входное сопротивление усилителя составляют 3 мА и 400 Ом. Внутреннее сопротивление источника равно 40 Ом.

8.15. Определите коэффициент усиления по напряжению однокаскадного усилителя в отвлеченных числах, если напряжение на входе 40 мВ, а выходное напряжение 7 В.

8.16. Найдите число раз, в которое изменится напряжение сигнала на выходе усилителя, если его усиление по напряжению возрастёт на 20 дБ.

8.17. Определите коэффициент усиления электронного усилителя миографа по мощности в децибелах, если коэффициент усиления этого усилителя по напряжению 20 дБ, а по току 2 дБ.

8.18. Определите число одинаковых каскадов с коэффициентом усиления по напряжению K = 10, которое должен содержать усилитель, чтобы обеспечить общее усиление по напряжению 150 дБ.

8.19. Определите выходную мощность электронного усилителя, если коэффициент усиления по току равен 7 , сопротивление на выходе усилителя составляет 100 Ом, а величина входного тока - 2 мА.

8.20. Для определения чувствительности электрокардиоскопа на его вход от генератора подаются электрические гармонические колебания частотой 50 Гц. При этом на экране кардиоскопа при выключенной развертке измеряют длину вертикального отрезка - траекторию луча. Определите показания стрелочного вольтметра на выходе генератора, если длина отрезка на экране должна соответствовать 3 мВ.

8.21. На кардиограмме во II стандартном отведении зубец P, отражающий ход распространения возбуждения по предсердиям, занял 2,25 мм на бумажной ленте. Определите длительность зубца P, если кардиограмма регистрировалась при скорости протяжки ленты 25 мм/с.

8.22. Рассчитайте индукцию магнитного поля, необходимую для того, чтобы протонный магнитный резонанс наблюдался при частоте 120 МГц. g-фактор для протонов равен 5,585.

8.23. У ультразвукового диагностического прибора имеется набор зондов с рабочими частотами: 1) 2,5 МГц, 2) 3,5 МГц, 3) 5,5 МГц, 4) 7,5 МГц и 5) 15 МГц. Укажите номер зонда, обеспечивающего идентификацию объектов с наименьшими размерами.

8.24. Электронная схема аппарата для СМТ - терапии «АМПЛИПУЛЬС-4» формирует ________________ .

8.25. Правильная последовательность прямоугольных видеоимпульсов со скважностью 2 имеет длительность отдельного импульса равную 40 мс. Определите длительность паузы между импульсами.

8.26. Правильная последовательность прямоугольных видеоимпульсов со скважностью 5 имеет длительность паузы между импульсами равную 30 мс. Определите длительность отдельного импульса.

8.27. В треугольном видеоимпульсе время нарастания тока от нуля до максимального значения равного 10 мкА составило 5 мкс. Определите крутизну переднего фронта импульса.

8.28. При лечении интерференционными токами с помощью двух пар электродов на пациента подаются: на одну пару электродов электрический ток с частотой 5000 Гц, а на другую пару - ток с частотой 4970 Гц. Определите частоту электрического тока, оказывающего лечебное действие. Электрические токи, подводимые к пациенту - гармонические.

8.29. При лечении интерференционными токами с помощью двух пар электродов на пациента подаются: на одну пару электродов электрический ток с частотой 3032 Гц, а на другую пару - ток с частотой 3016 Гц. Амплитудные значения обоих токов одинаковы и составляют по 1 мА. Определите амплитуду электрического тока, оказывающего лечебное действие в момент времени равный периоду биений тока. Электрические токи, подводимые к пациенту – гармонические.

8.30. При лечении интерференционными токами с помощью двух пар электродов на пациента подаются: на одну пару электродов электрический ток с частотой 3032 Гц, а на другую пару - ток с частотой 3016 Гц. Амплитудные значения обоих токов одинаковы и составляют по 1 мА. Определите мгновенное значение электрического тока в момент времени равный периоду биений тока. Электрические токи, подводимые к пациенту – гармонические.

8.31. При диатермии для накожных и внутриполостных электродов допускаются предельные значения плотности высокочастотного тока проводимости: 0,015 А/см² и 0,03 А/см². Обоснуйте и укажите значение плотности тока допустимое для внутриполостных электродов.

8.32. При диатермии для накожных и внутриполостных электродов допускаются предельные значения плотности высокочастотного тока проводимости: 0,015 А/см² и 0,03 А/ см². Объясните и укажите значение плотности тока, которое допускается при использовании накожных электродов.

8.33. Подсчитайте количество тепла, выделяющееся в одной и той же ткани при индуктотермии, производимой аппаратом ИВК-4 (рабочая частота 13,6 МГц), если количество тепла, выделяющееся при индуктотермии, производимой импортным аппаратом (рабочая частота 27,12 МГц) составляет 20 Дж.(Амплитуды индукции магнитного поля в обоих случаях считать равными.)

8.34. Укажите экзогенный физический фактор, определяющий лечебный эффект при УВЧ - терапии.

8.35. При процедуре УВЧ воздействию подвергаются ткани с относительной диэлектрической проницаемостью равной 2 и тангенсом угла диэлектрических потерь равном 0,38. Определите количество тепла, выделяющегося при этом в единице объема ткани ежесекундно, если амплитуда напряженности электрического поля в ткани составляла 10 В/м. Аппарат работает на частоте 40,68 МГц.

8.36. Подстроечный конденсатор переменной емкости терапевтического контура аппарата УВЧ снабжен шкалой. При резонансе его показания соответствовали C(0) = 200 мкФ. Параллельно этому конденсатору к клеммам пластин-излучателей первый раз включили сухой конденсатор неизвестной емкости, а второй раз этот же конденсатор, но заполненный жидким диэлектриком. В первый раз при резонансе конденсатор переменной емкости показал C(1) = 150 мкФ, а во второй раз C(2) = 120 мкФ. Определите относительную диэлектрическую проницаемость жидкого диэлектрика на частоте УВЧ.

8.37. Длина электоромагнитной волны СВЧ диапазона частоты 1000 МГц в жировой ткани (по данным Прессман А.С. 1968г.) составляет 12,42 см. Определите относительную диэлектрическую проницаемость жировой ткани на данной частоте, приняв относительную магнитную проницаемость ткани равной единице.

8.38. Для определения концентрации гемоглобина в крови был прокалиброван фотоэлектрический гемоглобинометр. На построенном калибровочном графике точке с оптической плотностью 0,23 соответствует концентрация гемоглобина 167,00 г/л. Определите концентрацию гемоглобина в пробе, полученной от больного, если для этой пробы, измеренная на гемоглобинометре оптическая плотность, оказалась равной 0,24. Для раствора гемоглобина закон Ламберта-Бугера-Бера выполняется.

8.39. С помощью предварительно прокалиброванного флуорометра определялась концентрация витамина B в растворе. Относительная интенсивность флуоресценции для пробирки с чистым растворителем оказалась равной 5%. Для образца с эталонной концентрацией 16 нг/л относительная интенсивность флуоресценции равна 40%. Определите концентрацию витамина B в пробе, для которой считанное со шкалы прибора значение относительной интенсивности флуоресценции оказалось равным 36 %.

РЕШЕНИЯ, УКАЗАНИЯ, ОТВЕТЫ

7. БИОФИЗИКА

7.1. Решение. Основных функций мембран три:1) барьерная;2) матричная; 3) механическая.

7.2.Решение. Все клеточные мембраны построены в основном из липидов, белков и углеводов. Углеводы в мембранах образуют соединения с белками (гликопротеиды) и липидами (гликолипиды).

7.3.Решение. Число жирнокислотных гидрофобных «хвостов», которыми обладают молекулы мембранных липидов, образующих липидный бислой в биомембране, равно двум.

7.4. Решение. Молекулы липидов в биологических мембранах образуют непрерывный двойной слой толщиной 5 нм, называемый липидным бислоем.

7.5.Решение. Белки, пронизывающие липидный бислой и контактирующие с водной средой с обеих сторон клеточной мембраны, называются трансмембранными белками.

7.6.Решение. Периферические белки можно выделить из мембраны мягкими методами, например экстракцией солевым раствором, тогда как интегральные белки можно извлечь только при полном разрушении бислоя детергентами или органическими растворителями.

7.7. Решение. Подобно липидам белки способны вращаться относительно оси, перпендикулярной плоскости бислоя ( вращательная диффузия); многие из них могут двигаться в плоскости мембраны ( латеральная диффузия), но они не могут перемещаться поперек бислоя путем трансмембранного перехода .

7.8. Решение. Метод электронного парамагнитного резонанса, который очень полезен для изучения подвижности молекул липидов, требует введения в липиды спиновой метки, например, нитроксильного радикала.

7.9. Решение. Искусственные бислои, содержащие определенные липиды или смесь различных липидов можно получить либо в форме сферических везикул (пузырьков), называемых липосомами, либо в форме плоских бислоев, называемых бислойными липидными мембранами мембранами (БЛМ).

7.10. Решение. Изобразим схематически липидный бислой:

Сопоставим липидному бислою электрическую аналоговую модель:

Монослою сопоставлены в модели последовательно соединённые конденсаторы С₁ и С₂, поэтому .

Ответ.

7.11. Решение. Изобразим схематически липидный бислой:

Сопоставим липидному бислою электрическую аналоговую модель:

Монослою сопоставлены в модели последовательно соединённые конденсаторы С₁ и С₂, поэтому .

Формула ёмкости бислоя:

Получим расчётную формулу:

подставим числовые данные:

7.12. Решение. Чтобы небольшие полярные молекулы, например сахара, аминокислоты, а так же ионы могли проходить через мембрану клетки, необходимы особые белки, называемые транспортными белками, которые осуществляют их перенос.

7.13. Решение. Есть два больших класса мембранных транспортных белков: белки - переносчики, которые специфически связываются с веществами, содержащимися в среде и изменяют свою конформацию, чтобы перенести эти вещества через мембрану; и белки - каналы, образующие в мембране заполненные водой поры, через которые определенные вещества могут пересекать мембрану в соответствии с электрохимическим градиентом.

7.14. Решение. Белки - каналы образуют поры в мембране клеток эукариот; эти поры заполнены водой. Почти все эти белки в плазматической мембране эукариот осуществляют избирательный транспорт ионов и поэтому называются ионными каналами.

7.15. Решение. Поступление веществ в клетку регулируется двумя основными транспортными процессами: пассивным транспортом, не требующим затрат энергии, и активным транспортом, при котором отдельные растворенные вещества проходят через мембрану в сторону увеличения концентрации.

7.16. Решение. Рассмотрим стационарный случай диффузии. Это значит, что плотность диффузионных потоков постоянна в любой из координат и не зависит от времени. Концентрация вещества меняется от точки к точке, но в каждой из точек не изменяется со временем.

Закон Фика для клетки (диффузионного барьера с известным коэффициентом проницаемости): .

Из этого выражения следует: .

Для диффузионного барьера в целом: .

Для первого диффузионного барьера: (1)

Для второго диффузионного барьера: (2).

Складывая отдельно правые и левые части выражений (1) и (2) получим:

, .

Сравнив выражение с выражением

= , приходим к заключению: .

.

Ответ. .

7.17. Решение. Рассмотрим стационарный случай диффузии. Это значит, что плотность диффузионных потоков постоянна в любой из координат и не зависит от времени. Концентрация вещества меняется от точки к точке, но в каждой из точек не изменяется со временем.

Закон Фика для клетки (диффузионного барьера с известным коэффициентом проницаемости): .

Диффузионное сопротивление есть величина обратная проницаемости Д= 1/Р .

Из этого выражения следует: .

Для диффузионного барьера в целом: .

Для первого диффузионного барьера: (1)

Для второго диффузионного барьера: (2).

Складывая отдельно правые и левые части выражений (1) и (2) получим:

, .

Сравнив выражение с выражением , приходим к заключению: .

Ответ. .