Практична робота №4.

Тема: «Підготовка електронної медичної апаратури до роботи».

Мета роботи: Вивчення будови та призначення апаратів УВЧ та НВЧ, перевірка електричного заземлення медичної апаратури; набуття навичок роботи на деяких фізіотерапевтичних аппаратах; дотримання правил техніки безпеки, охорони праці в галузі, професійної безпеки в практичній діяльності.

Обладнання: апарати проведення фізпроцедур УВЧ, індуктотермії та ін., відеофільми, таблиці.

Теоретичні відомості.

Застосування постійного струму.

Озн. Гальванізація – це лікування постійним струмом низької напруги (30-80 В) і малої сили (до 50 мА),(Панасюк, ст.9).

Електроди виготовляють з свинцю або станіолю товщею 0,3 – 1 мм (форма квадратна,прямокутна, у виді коміра тощо).Під електрод кладеться прокладка,змочена фізрозчином для розчинення обпікаючих речовин, які утворюються при електролізі (НСl, Na OH)

При гальванізації відбувається накопичення іонів поблизу мембран, при цьому в одній області клітин потенціал зростає (гіперполяризація), а в інших зменшується. Зміна концентрації іонів викликає зміну функціонального стану клітини, наприклад,зменшення потенціалу, інтенсифікує роботу іонних насосів з метою відновлення початкового стану.

З лікувальною метою застосовують слідуючi густини:для дорослих 0,1-0,2 мА/см²,дітей 0,3 – 0,05 мА/см²

Апарат, наприклад, типу «Поток – 1»застосов. і для гальванізації, і для електрофореза.

Озн. Електрофорез – це введення лікарських речовин за допомогою постійного струму(Панасюк, ст.21).

Прокладки змочують лікарськими речовинами, а електроди встановлюють в місце введення ліків. Як правило, ліки вводять з одного електрода, другий з фізрозчином.

+ іони –з анода (Са²⁺,Мg⁺, хінін,новокаїн)

- іони - з катода (аскорбінова кислота,бром,йод,пеніцилін)

Аероіонотерапія.

Аероіони утворюються:

- під дією у/ф променів,рентгенівських, гамма-променів;

- біля дроту високої напруги.

Бувають:

легкі аероіони – це прості газові аероіони, або складні(приєднуються молекули), застосовуються при лікуванні.

важкі – коли легкі аероіони приєднуються.до частинок пилу – шкідливі.

Озн. Аероіонотерапія – це дія аероіонів на поверхню шкіри, слизові оболонки з лікувальною метою.

Легкі від’ємні аероіони попадають на слизові оболонки дихальних шляхів і знижують потенціал спокою, інтенсифікуючи активний транспорт іонів через мембрану.

В містах в 1 см³ – 10² легких, 10⁵ важких, за містом – 10⁴легких,10 важких

Аероіонотерапія є природня і штучна.

Озн. Франклінізація – це дія на організм з лікувальною метою постійного електричного поля великої напруженості, в якому виникає потік іонів (статдуш) (Панасюк, ст.56)

Під дією електричного поля в тканинах відбувається поляризація діелектриків і мембран, в провідникових – мікроструми,на поверхні -статичні заряди.

Газовий розряд від „-„ електрода – це потік «-» іонів, які попадають в область голови і шиї, діють на мембрани клітин, нервові закінчення в шкірі, рецептори в слизових оболонках дихальних шляхів, змінюючи функціональний стан клітин.

Аероiонізатор:вістря породжують „ –„аероіони, відстань від голови 10-15 см -люстра Чижевського (рос. біофізика 1897 – 1964)

Аероіонотерапiя.застосовується: брохіальна астма, хронічний бронхіт, мігрень, безсоння,гіпертонія тощо.

Природня аероіонотерапія – перебування в горах, у водоспадів (гідроіони); балоелектричний ефект – розрив дипольних молекул води:2Н₂О Н₃О⁺ + ОН^- (гірські річки, прибій) – гідроаероіонотерапія.

Застосування змінних струмів.

Діапазони:

Низькі частоти НЧ – до 20 Гц.

Звукові 3Ч – 20 – 20 кГц.

Ультразвукові УЗ – 20-200 кГц

Високі ВЧ – 0,2 -30 МГц.

Ультрависокі УВЧ – 30 – 300 МГц.

Надвисокі НВЧ – вище 300 МГц.

Мікрохвильова терапія МВ- 460 МГц.

Крайньовисока частота КВЧ- 30- 300ГГц

Озн. Дарсонвалізація (фр.Д- Арсонваль,1851- 1940, на поч. ХХ ст. –метод високочастотної терапії, при якому основним діючим фактором є високочастотний розряд. Частота 200- 500кГц, u = 10⁴ В, I= 10-15мА.(Панасюк, стр.65).

Розряд виникає між повірхнею тіла і скляним електродом. Відбувається подразнення нервових рецепторів шкіри,активізація мікроциркуляторного кровотока.

Озн. Хірургічна діатермія – це метод застосування високочастотного струму при хірургічних втручаннях для розтину і коагуляцїї тканин.

При пропусканні ч-з м’які тканини високочастотного струму виділяється тепло:

Q =j²*p.

Струм створюється двома електродами:один – великої площі – пасивний, інший – малої площі – активний у виді скальпеля, j = 40мА/мм²

Діатермотомія – розсічення тканин, діатермокоагуляція – коагуляція тканин струмом, наприклад, заварювання судин – обидва електроди активні.

1 2 J = 6-10мА/ мм²

Недоліки –погане заживлення тканин після опіків.

Меньш травматичне - застосування електромагнітних хвиль високої частоти:

3,5 МГц – 4,0 МГц.«Сургітрон» - без шрама,стерилізаційний ефект.

Озн. Індуктотермія – застосування високочастотного магнітного поля з метою прогрівання, частота 13,56 МГц(Панасюк, ст.71).

Змінне магнітне поле породжує вихрове електричне поле, яке породжує вихрові струми з тепловим ефектом.

Застосовують як індуктори у вигляді котушок, так і індуктор- диски.

В тканинах, насичених судинами (м’язова, легені, печінка)підсилюється кровозабеспечення, лімфовідток, активізуються процеси терморегуляції, знижується збудливість ЦНС і периферичної нервової системи,м’язовий тонус. Гірше прогріваються жир,кістки.(хронічні запалювальні процеси – пневмонія,бронхіт, протипоказання - гострі запальні процеси).

Озн. УВЧ – терапія – застосування з лікувальною метою переважно високочастотного електричного поля, частоти 40; 68, 27, 12 МгцПанасюк, ст.78).

Область тіла розміщують між двома плоскими ізольованими електродами – обкладинками конденсатора, які не торкаються тіла.

В тканинах під дією електричного поля виникають струми провідності і зміщення. В діелектричних тканинах – структурна і орієнтаційна поляризація. Особливе значення має осциляторний ефект – коливання полярних молекул дієлектриків, в результаті якого розхитуються бічні ланцюги великих органічних молекул і змінюються фізико.-хімічні властивості тканини (при УВЧ-терапії краще нагрiваються дiелектричнi, при індуктотермії – провідникові тканини). Активізуються, наприклад, кісткові тканини (при травмах), в провідникових тканинах більша роль належить тепловому ефекту – розширюються капіляри,підсилюється кровообіг, знижується тиск, активізуються імунні процеси, протизапальна, знеболююча дія.

Озн. Мікрохвильова терапія –це застосування з лікувальною метою електромагнітних хвиль надвисоких частот (довжина:1 м – 1 см) (Панасюк,стр.89).

Розрізняють дециметрову терапію (ДМ) – 10см – 1 м –більш глибока, і сантиметрову, (СМ) – 1 см – 10 см – поверхневий шар (2-2см мязи,4-10см – жир).

Електричне поле викликає електронну поляризацію атомів, структурну і орієнтаційну поляризацію, в провідникових тканинах – струми провідності з іонів, в діелектричних- струми зміщення. Це викликає нагрів.Найбільше тепла – в водяних тканинах; в кістках,жирі,підшкірній клітківці – меньше.

При нагріваннi підсилюється кровообіг,обмін речовин, знеболююча і протизапальна дія (хронічні запалення). НВЧ шкідливі для персонала, діють на ДНК,РНК.

Озн. Крайньовисокорастотна терапія(КВЧ)

3*10¹⁰ – 3*10¹¹ Гц (10мм-1мм)

Електромагнітна хвиля викликає коливання мембран клітин, відбувається інтенсифікація мембранного транспорту- застосовується для дії на біологічно – активні точки (БАТ) – рефлексотерапія.

Застосування імпульсних струмів.

Імпульсні струми- це струми, що складаються з окремих імпульсів різної форми і довжини; в залежностi від виду струму, вони можуть викликати збудження або гальмування ЦНС. Приклади: електросон, при якому застосовуються прямокутні імпульси:

Електросон 0,2 – 0,5мс, частота 5 -160Гц для електроаналгезії -наркоза

експоненційний струм – для електростимуляції уражених м’язів, частота5-50 Гц,

використовуються також синусоїдально – імпульсні і синусоїдально мудульовані струми для

діадинамотерапії, ампліпульстерапії, флюктуоризації (Панасюк, ст. 29-61).

Практичні завдання.

1. З наведених вище фізіотерапевтичних процедур обрати дві і за підручником Є.М.Панасюка та ін „Фізіотерапія” законспектувати матеріал за планом:

1).Означення процедури.

2).Апарати для її проведення.

3).Техніка і методика проведення процедури.

4).Біологічна і терапевтична дія процедури.

5).Показання і протипоказання.

2. Налаштуйте апарат для УВЧ – терапії до роботи.

3. Ознайомтесь з технікою безпеки при проведенні УВЧ – терапії.

Контрольні запитання.

1.Назвіть основні дії постійного струму на організм людини.

2.Які фізичні дії на тканини організму з боку електричного поля ви можете назвати?

3.Які фізичні дії з боку магнітного поля ви можете назвати?

4.Що таке осциляторний ефект і при яких фізіотерапевтичних процедурах він відіграє найбільш значущу роль?

5.Що таке імпульсні струми і яку дію на ЦНС вони можуть створювати?

Самостійна робота №8.

Тема: «Застосування сучасної медичної апаратури в діагностичних, лікувальних та реабілітаційних установах».

Література: Є.М.Панасюк та ін. «Фізіотерапія», В.П. Марценюк та ін. «Медична біофізика і медична апаратура».

Питання.

1.За підручником «Фізіотерапія» вивчіть лікувальні процедури: дарсонвалізація, індуктотермія, мікрохвильова терапія УВЧ – терапія за планом:

1).Означення процедури. Особливості струмів чи полів, якщо вони є.

2).Апарати для проведення процедури (назвати 2 – 3 апарати).

3).Коротко описати методику проведення процедури.

4).Механізм дії.

5).Показання (3 – 4).

2.За підручником біофізики опишіть коротко методи ультразвукової діагностики (ст..280 – 286).

3.В INTERNETі знайдіть два приклади застосування медичної техніки в реабілітаційних установах.

Самостійна робота №9.

Тема: «Сучасні погляди на механізм дії магнітного поля на організм людини».

Література: А.Ф.Шевченко «Основи медичної і біологічної фізики», ст. 322 – 328; В.П. Марценюк та ін.. «Медична біофізика і медична апаратура», ст.. 19 – 192; Є.М.Панасюк та ін.. «Фізіотерапія», ст..139 – 140.

Питання.

1.Діа -, пара-, чи феромагнетиками є, в основному, тканини людського організму?

2.Чому тканини організму створюють магнітні поля?

3.Які процеси викликає магнітне поле в тканинах організму?

Теоретичні відомості.

З того часу, коли почалося практичне використання радіо, люди почали спостерігати шкідливий вплив радіохвиль на організми живих істот, у тому числі й людей.

Наприклад, у моряків, що несуть службу на кораблях, досить часто спостерігається пригнічений настрій та головні болі. Першим дослідником цього явища був лікар Павло Іванович Іжевський, який, до речі, був досить близьким знайомим винахідника радіо Олександра Степановича Попова.

Усі ЕМП і випромінювання поділяють на природні й антропогенні.

Оточуюче нас середовище завжди перебувало під впливом електромагнитних полів. Ці поля називаються фоновим випромінюванням та спричинені природою. З розвитком науки й техніки фонове випромінювання значно підсилилося. Тому електромагнитні поля, які можна віднести до антропогенних, значно перевищують природний фон і останнім часом перетворилися на небезпечний екологічний чинник.

Типи електромагнитних випромінювань

Розглянемо з початку поля природнього походження. Навколо Землі існує електричне поле середньої напруженності 130 В/м. Воно зменшується від середніх широт до полюсів та до екватора, а також з віддаленням від земної поверхні. Спостерігають річні, добові та інші варіації цього поля. Також це поле постійно змінюється під впливом грозових розрядів, опадів та інших природних катаклизмів.

Також існує магнитне поле напруженністю 47.8 А/м та 39.8 А/м на північному та південному полюсах відповідно. Це поле коливається з 80- та 11-річними циклами змін, а також більш короткочасними змінами з різних причин, пов’язаних із сонячною активністю. Також існує магнитне поле 19.9 А/м на магнітному екваторі. Це поле інколи змінюється під впливом магнитних бурь. Також земля постійно знаходиться під впливом електромагнитного поля, що випромінюється сонцем. Діапазон частот цього випромінювання приблизно дорівнює 10МГц-10ГГц. Слід взагалі зазначити, що електромагнитне поле Землі постійно змінюється через низку факторів, як то сонячна активність, процеси у земних надрах та інше. Щодо спектра сонячного випромінювання, то він знаходиться біля короткохвильової області та поєднує у собі інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання. Інтенсивність цього випромінювання має постійну властивість періодично змінюватися та досить сильно збільшуватися під час атмосферних спалахів.

Ці поля впливають на біологічни об’єкти протягом всього часу їх життя. Тому у процесі еволюції людина пристосувалася до їх впливу і виробила здатність захищатися від можливих ушкоджень за рахунок природних чинників. Проте науковцями спостерігається зв’язок між спалахами сонячної активності і змінами електромагнитного поля, що спричиняється цим процесом та деякими групами захворювань людей. Також, вивчаючи це явище, вченні помітили зміну умовно-рефлекторної діяльності тварин у рамках цього процесу. Систематичні дослідження щодо впливу електромагнитних полей на організм людини почалися десь з 50-х років. Наведу на малюнку спектр електромагнитного випромінювання:

Існує така номенклатура диапазонів згідно регламенту радіозв’язку:

30-300 кГц НЧ

300-3000 кГц СЧ

3-30 МГц ВЧ

30-300 МГц метрові

300-3000 МГц УВЧ

3-30 ГГц СВЧ

30-300 ГГц КВЧ

Електромагнитні поля НЧ часто використовують у термічній обробці. ВЧ – у радіозв’язку, медицині, телебаченні, радіомовленні. Простір коло джерела поля поділяють на зони: ближню (зона індукції) та дальню (зона випромінювання). Границя між зонами дорівнює R=l/2pi. В залежності від розташування зони характеристиками поля є: у ближній зоні – складова вектора напруженності електромагнитного поля; у дальній – енергетична характеристика, інтенсивність щільності енергетичного потока.

ВЧ та УВЧ діапазони

Розглянемо випромінювання ВЧ та УВЧ діапазонів. Медичні обстеження засвідчили суб’єктивні розлади, що спостерігаються під час роботи: слабкість, підвищенна втомлюванність, пітливість, сонливість, а також розлад сну, головний біль, болі в області серця. Пригнічуються також харчові та статеві рефлекси. Також вченими було зафіксовано зміни показників білкового та вуглеводного обміну, збільшення концентрації азоту в организмі, а також зменшення концентрації альбуміну та підвищення глобуліну. Крім того, фіксують деякі зміни у крові, а саме: збільшення кількості лейкоцитів, тромбоцитів, та інше.

При дослідженні впливу електромагнитних полей на організм людини, взяли під нагляд тестову групу людей, що мешкували поблизу радіостанцій. Це дослідження дало дуже цікавий та тривожний результат: у цій контрольній групі кількість скарг на здоров’я майже у два рази перевищувала середню. При дослідженні дітей було виявлено порушення розумової працездатності, зниження уваги через розвиток послідовного гальмування та пригнічення нервової системи. Було також виявлено, що внаслідок дії електромагнитних полей страждає також і імунно-біологічна система. Можливе також виникнення гострих та хронічних хвороб та функціональні порушення у роботі майже усіх систем організму. Зміни діяльності нервової та серцево-судинної систем мають кумулятивний характер, та не зважаючи на це при припиненні впливу, а також поліпшенні умов праці, як правило, спостерігається покращення їх функціунування. Тривалий вплив електромагнитних полей все одно призводить до стійких порушень та захворювань.

СВЧ діапазон

Активність впливу полей різних діапазонів частот зростає з ростом частоти і дуже серйозно впливає у СВЧ діапазоні. У цьому діапазоні працюють багато теле- та радіостанцій, а також майже усі радіорелейні станції, радіолокатори, та інше. На заході хвилі цього діапазону прийнято називати "мікрохвилями”. СВЧ випромінювання поштрюється у межах прямої видимості. На деяких ділянках діапазону СВЧ хвилі розсіюються молекулами кисню, атмосферними опадами, та інше, що обмежує дальність їх поширення. У наведеній вище аппаратурі, що використовує СВЧ діапазон, його використовування пов’язане із зменшенням перешкод та більш високої якості передачі інформації ніж у УВЧ діапазоні.

Але, слід зазначити, що сучасна побутова та корпоративна аппаратура зв’язку досить широко використовує саме УВЧ діапазон. У ньому працює більшість телефонів мобільного зв’язку, безпроводні комп’ютерні мережі, транкингові радіостанції та інше. Це насамперед пов’язане з небезпекою використання апаратури, яка працює у діапазонах високих частот в безпосередній близькозті від людини.

Через те, що випромінювання СВЧ при поглинанні середовищем, яким є поганий провідник, спричиняє його нагрівання, цей діапазон дуже широко використовують у промислових установках. Подібні установки використовуються й у побуті. Слід до цього навести приклад СВЧ (микрохвильової) пічі. Тому розповіді про небезпеку використання СВЧ-пічей мають досить вагому підставу. Це явище також посприяло створенню вченими терапевтичної апаратури, що базується на властивостях СВЧ випромінювання. Також слід зазначити, що саме через ці властивості СВЧ випромінювання використовують для передачі енергії променем на великі відстані. Коли розглядали проекти будвництва сонячних електростанцій на околоземній орбіті, саме ця технологія розгядалася як базова для передавання отриманної енергії з космоса на Землю. Але до цього стоїть ще багато не розв’язаниз технологічних проблем, пов’язаних із практичним використанням цієї технології.

При використанні СВЧ діапазону здебільшого встановлюють не напрямлені антени, а можливість сфокусувати випромінювання у вузький промінь антеною невеликих габаритів. У межах цього променя інтенсивність електромагнитного поля значно збільшується, а за його межами стає ледь помітною. Це дозволяє досить чітко визначати зони, що є небезпечними для здоров’я.

Досить багато вчених зараз зосереджують свою увагу у наукових працях саме на СВЧ діапазоні та його впливі на біологічні об’єкти. В одній з таких робот наведен приклад про прояви дії СВЧ залежно від інтенсивності опромінення.

При інтенсивності поля близько 20 мкВт/см² спостерігається зменшення частоти пульсу, зниження артеріального тиску. Ця дія більш сильна у людей, що вже підпадали під подібне опромінення. З ростом інтенсивності проявляються електрокардіографічні зміни. Потім відмічається прискорення пульсу, коливання об’єму крові. При досяганні відмітки інтенсивності у 6мВт/см² відмічають зміни у статевих залозах, у крові та помутніння кришталика. Далі можуть почати відчуватися навіть такі страшні симптоми, як розриви капілярів і крововиливи у легені та печінку.

Подальше опромінення помітно впливає на тканини, викликає больові почуття. Якщо інтенсивність перевищує 1 Вт/см², це спричиняє швидку втрату зору.

Пошкодження органів зору, до речі, являє собою один з найсерйозніших ефектів спричинених електромагнитними полями СВЧ діапазону. На низьких частотах такі ефекти не спостерігаються, тому вони є специфічними саме для СВЧ діапазону. Ступень ушкодження внаслідок пораження електромагнитними полем СВЧ діапазону може бути різною і частіше залежить від інтенсивності опромінення та часу його дії. Ушкодження зору спричиняє напруженість поля, яка зменшується з ростом частоти.

Захист організму від негативного впливу електромагнитних полей

Для захисту людини від щкідливого впливу електромагнитних полей приймаються нормативи та стандарти. Треба зазначити, що будь-які норми та стандарти, пов’язані із захистом людини від небезпечного впливу, завжди являють собою компромісс між перевагами використання нових технологій та нової техніки і можливим ризиком, спричиненим цим використанням.

ДСТУ "Електромагнитні поля радіочастот” охоплює діапазон частот 60 кГц-300МГц. Він встановлює, що оцінка ЕМП в діапазоні 60 кГц-300МГц проводиться окремо з електричних і магнітних складових поля. Допустимі рівні протягом робочого дня по електричній складовій не повинні перевищувати 50 В/м знижуючись ступенями 5 В/м на міру підвищення частоти. По магнитній складовій встановлені рівні тільки для окремих ділянок діапазону: 5 А/м для частот 60 кГц-1.5 Мгц та 0.3 А для частот 30-50 МГц. Допускається перевищення цих стандартів, але не більше ніж двократне, при скороченні робочого дня не менш як на 50%.

Для частот 300 МГц-30 ГГц гранично допустимі значення щільності визначаються як результат ділення нормованої величини енергетичного навантаження за робочий день на час впливу. Енергетичне навантаження протягом робочого дня не повинно перевищувати 200 мкВтЧгод/ см².

Ми бачимо, що електромагнитні поля дуже сильно впливають на людський організм. Вони негативно впливають майже на усі системи організму. Тому треба створювати певні методи захисту від іх дії. Найпоширенішими з таких методів є такі:

- зменшення щільності потока енергії, якщо дозволяє даний технологічний процес або обладнання.

- захист часом (тобто обмеження часу знаходження у зоні джерела ЕМП).

- захист відстанню.

- екранування робочого місця чи джерела.

- раціональне планування робочого місця.

- застосування засобів попереджувальної сигнализації.

- застосування засобів особистого захисту.

Для зменшення впливу електромагнитних полей на персонал, який знаходиться у зоні дії деяких радіоелектронних засобів необхідним є ряд захисних заходів: организаційні, інженерно-технічні та лікувально-профілактичні.

Слід сказати, що ще на етапі проектування взаємне розміщення об’єктів має бути забезпечено таким чином, щоб інтенсивність опромінення була мінімальною. Також треба заздалегіть попіклуватися про зменшення часу перебування персоналу у зоні опромінення. Потужність джерел випромінювання повинна бути найменшою з можливих.

Отож є досить багато методів захисту свого здоров’я від небезпеки на робочому місці з підвищенним електромагнитним фоном. Крім того треба вимагати від керуючих органів дотримування державних стандартів України та не порушувати їх норм.

Магнітні властивості виявляються в усьому, що оточує людину, проте у більшості тіл — дуже неістотно. Сильні магнітні властивості мають мінерали, які належать до оксидів заліза й титану (магнетит, гематит, титаномагнетит, титаногематит) і мають особливу атомно-кристалічну структуру. Хімічні елементи з вираженими магнітними властивостями називаються феромагнетиками. До них належать залізо, нікель, кобальт та їхні сплави, які використовують для виготовлення постійних магнітів.

Структура одного й того самого МП в різних точках різна. У точках, де силові лінії МП паралельні, його напруженість однакова. Таке МП називають однорідним. У неоднорідному МП силові лінії непара-лельні і напруженість поля у різних точках різна. Напруженість у точці МП тим більша, чим густіші в ній силові лінії. Існує кілька теорій намагнічування. Згідно з останньою теорією, магнетизм походить від електронів атомів, що здатні обертатися й рухаються замкнутими орбітами в атомах. Такі замкнуті струми утворюють МП, аналогічне полю витка з електричним струмом.

Джерела магнітних полів на виробництві

Взаємодія МП практично з усіма речовинами зумовила їх застосування в багатьох технологічних процесах. Здатність феромагнітних матеріалів до намагнічування використовують для виробництва постійних магнітів, запам'ятовуючих логічних пристроїв, в обчислювальній техніці тощо. Постійне МП істотно впливає на феромагнетики. На цьому грунтується застосування магнітів у підйомних кранах і магнітних сепараторах, а також електромагнітів у медицині. Магніти застосовують в електродвигунах і генераторах постійного струму, в електронно-оптичних приладах, магнетронах, пристроях електромагнітного захисту від іонізуючого випромінювання.

Здатність МП до взаємодії з парамагнітними та діамагнітними речовинами використовують для магнітної обробки води, наприклад, для того, щоб запобігти утворенню накипу в котлах, для збагачення корисних копалин, у процесах ядерного магнітного резонансу (ЯМР) та електронного парамагнітного. Метод ЯМР використовують у медицині для діагностики та лікування хворих.

У техніці розрізняють МП слабкі, середні, сильні та надсильні. Слабкі та середні МП застосовують в електро-, радіотехніці та електроніці, середні — у наукових дослідженнях (у прискорювачах заряджених частинок, камері Вільсона, іскровій камері, мас-спектрометрах, дослідженні дії МП на живі організми тощо), сильні — у фізиці твердого тіла, для дослідження феромагнетизму та антиферомагнетизму, для одержання наднизьких температур тощо. Надсильні МП застосовують у дослідженні властивостей речовин, процесів, що відбуваються в надрах планет і зірок.

Впливу ПМП працівники зазнають при виготовленні постійних магнітів, складанні магнітних систем, монтажі пристроїв з магнітними деталями (генератори, двигуни постійного струму). Під час роботи на магнітних установках і з магнітними матеріалами робоче місце перебуває в зоні неоднорідних МП. Напруженість МП знижується з віддаленням від обладнання та магнітних матеріалів; на відстані до двох метрів від магнітних установок і до одного метра від постійних магнітів напруженість МП дуже неістотна. Зниженням напруженості МП пояснюється також її нерівномірність у робочій зоні, внаслідок чого різні ділянки тіла людини зазнають дії МП різної напруженості. Найбільшого впливу МП зазнають руки, набагато менше опромінюються груди, голова, живіт, нижні кінцівки.

Біологічна дія постійного магнітного поля на людину

Вплив ПМП на функціональний стан і здоров'я людини вивчений ще недостатньою мірою. Найчастіше від впливу ПМП у людини порушується функція нервової і серцево-судинної систем, а також функція вегетативної іннервації верхніх кінцівок (гіпергідроз долонь, "марму-ровість" і зниження температури шкіри, гіперстезія кінцівок за типом "рукавичок"). При капіляроскопії нігтьового ложа пальців верхніх кінцівок виявляються лабільність капілярів і схильність їх до спазму.

Розрізняють первинні (фізико-хімічні), кібернетичні та загальні механізми біологічної дії ПМП. Основними фізико-хімічними механізмами є зміна траєкторії заряду, що рухається в МП, зміщення або обертання анізотропних частинок, що мають різну магнітну сприйнятливість, хімічна поляризація електронів і ядер, що змінює кінетику хімічних реакцій.

Виявляють кібернетичні механізми шляхом реєстрації початкових реакцій біосистеми під дією на неї ПМП. Встановлено, що порогові межі МП, які викликають біологічні ефекти, становлять частки або одиниці ампера на 1 м МП при застосуванні різних тестів; неоднорідні

ПМП викликають більші зміни за інших рівних умов; переривчаста дія ПМП викликає значнішу реакцію біосистеми, ніж непереривчаста. Напрям, величина і вираженість відповідних реакцій біосистеми більшою мірою залежать від її початкового стану (період розвитку хвороби, психічний стан, зовнішні впливи інших факторів), ніж від показників ПМП. При цьому зауважимо, що ПМП навіть дуже високої напруженості не знищує біосистеми.

Загальні біологічні механізми не мають електромагнітної специфіки і їх потрібно розглядати із загальних фізіологічних позицій. У процесі еволюції тваринний світ і людина пристосовувалися до впливу ЕМП певного діапазону. Якщо напруженість ПМП перевищує фонову напруженість геомагнітного поля Землі, то відбувається прискорення перебігу окремих фізіологічних і біохімічних процесів. Тому доцільно визначити біологічну активність цього нового виробничого фактора. Було виявлено, що під впливом ПМП великої напруженості змінюється хімічний склад сироватки крові, а в разі тривалої дії ПМП відбуваються фазові зміни морфологічної картини крові та кісткового мозку, активізується протизсідальна система крові, знижуються тромбоутворення, імунологічна реактивність за показниками фагоцитозу, антитілоутворення. Відомий вплив ПМП на функціональне співвідношення процесів збудження та гальмування у структурах мозку — посилюються процеси збудження в корі великих півкуль, мозочку, гіпоталамусі. Внаслідок впливу ПМП підвищується вміст адреналіну та норадреналіну в крові й кортикостерону у тканинах надниркових залоз. Зміна рівня гормонів, у свою чергу, призводить до порушень функції серцево-судинної системи.

Серцево-судинні порушення виявляються у зміні частоти серцевих скорочень, глухості серцевих тонів, лабільності артеріального тиску, відхиленні від норми ритму та провідності, зниженні функціональної здатності міокарду.

Заходи профілактики негативного впливу магнітного поля

Профілактика негативного впливу МП на людину зводиться до захисту її шляхом віддалення робочих місць від зони дії МП і екранування. Магнітні матеріали та пристрої в загальних приміщеннях слід розміщувати на відстані 1,5-2 м від робочих місць. На такій самій відстані необхідно розміщувати магнітні установки.

Оскільки робота в зоні МП часто пов'язана з дією додаткових факторів виробничого середовища, наприклад з виділенням теплоти, слід

передбачати термоізоляцію електропечей, встановлювати вентиляцію у приміщеннях, де відбувається термічна обробка, а також розміщувати біля люків печей екрани з оглядовим склом. В окремих випадках потрібно застосовувати пилопригнічення.

Тема 5 «Елементи квантової механіки. Люмінесценція. Індуковане випромінювання. Лазери».

Лекція №5.

Тема: «Елементи квантової механіки. Люмінесценція. Індуковане випромінювання. Лазери».

Література: Марценюк В.П. «Медична біофізика і медична апаратура», ст.221 – 228; Шевченко А.Ф. «Основи медичної і біологічної фізики», ст.534 – 556.

Атомна фізика. Індуковане випромінювання.

Згідно квантової теорії атоми можуть знаходитись лише в певних енергетичних або стаціонарних станах, кожному з яких відповідає певна енергія. При переході атома з одного з одного енергетичного стану до іншого поглинається або випромінюється порція енергії (квант), яка дорівнює різниці енергії цих стаціонарних станів.

В залежності від того, яка енергія іде на збудження атома, випромінювання його в оптичному діапазоні ділиться на теплове (в світлову перетворюється енергія теплового руху молекул) та люмінесцентне (енергії інших видів крім теплової).

Поглинувши квант енергії, атом переходить на більш високий енергетичний рівень, де може знаходитись короткий час, потім повертається в основний стан, при цьому енергія може бути виділена без або з випромінюванням фотона.

Якщо перехід відбувся з випромінюванням фотона, то розрізняють:

Спонтанне випромінювання

Вимушене, або індуковане, яке виникає при взаємодії зі збудженим атомом пролітаючого біля нього фотона, частота якого дорівнює частоті зворотного переходу.

При спонтанному випромінюванні фотонів утворюються спектри, які залежать не тільки від будови атомів, але і від їх оточення.

Спектри є джерелом інформації про речовину, спектральний аналіз широко застосовується в медицині (в судмедекспертизі, оксигемометр – прилад для визначення вмісту кисню у крові: гемоглобін, насичений киснем має три смуги поглинання у жовтій, зеленій і синьофіолетовій області, а позбавлений кисню – дві: у жовтій і синьофіолетовій частинах спектру; встановлюється вміст вітамінів у продуктах, наявність мікроелементів в організмі тощо).

Дата добавления: 2015-09-03