Žmogaus elektrinis laukas egzistuoja kūno paviršiuje ir išorėje, už jo ribų. Elektrinis laukas, esantis už žmogaus kūno ribų, daugiausia atsiranda dėl trišakių įkrovimų, tai yra, krūvių, atsirandančių kūno paviršiuje dėl trinties prieš drabužius ar bet kurį dielektrinį objektą, o kūne sukuriamas kelių voltų dydžio elektrinis potencialas. Elektrinis laukas nuolat keičiasi laiku: pirmiausia, tribo krūviai yra neutralizuojami - jie teka žemyn nuo didelio atsparumo odos paviršiaus, būdingi laikai ~ 100 - 1000 s; antra, kūno geometrijos pokyčiai dėl kvėpavimo judesių, širdies plakimo ir kt. lemia nuolatinio elektrinio lauko moduliavimą už kūno ribų.
Kitas žmogaus kūno išorėje esantis elektrinio lauko šaltinis yra širdies elektrinis laukas. Atnešus du elektrodus į kūno paviršių, tą pačią kardiogramą galima užregistruoti be kontakto ir nuotoliniu būdu, kaip naudojant tradicinį kontaktinį metodą. Atminkite, kad šis signalas nėra daug kartų mažesnis už įmokų lauką.
- „Salik.biz“
Medicinoje naudojamas nekontaktinis elektrinių laukų, susijusių su žmogaus kūnu, matavimo metodas, kuriuo galima matuoti žemo dažnio krūtinės judesius.
Tokiu atveju paciento kūnui taikoma kintama elektros įtampa, kurios dažnis yra 10 MHz, o keli antenos elektrodai įnešami į krūtinę 2–5 cm atstumu. Antena ir korpusas yra dvi kondensatoriaus plokštės. Judindami krūtinę keičiasi atstumas tarp plokštelių, tai yra šio kondensatoriaus talpa, taigi ir kiekvienos antenos išmatuota talpinė srovė. Remiantis šių srovių matavimais, galima sudaryti krūtinės judesių kvėpavimo ciklo metu žemėlapį. Paprastai krūtinkaulis turėtų būti simetriškas. Jo simetrija yra sulaužyta ir, viena vertus, judesio diapazonas yra mažas, tada tai gali reikšti, pavyzdžiui, paslėptą šonkaulio lūžį, kurio metu raumenys susitraukia užblokuoti atitinkamoje krūtinės pusėje.
Kontaktiniai elektrinio lauko matavimai šiuo metu dažniausiai naudojami medicinoje: kardiografijoje ir elektroencefalografijoje. Pagrindinė šių tyrimų pažanga padaryta dėl skaičiavimo technologijos, įskaitant asmeninius kompiuterius, naudojimo. Jie leidžia jums gauti aukštos skiriamosios gebos elektrokardiogramas (EKG HR).
Kaip žinote, EKG signalo amplitudė yra ne didesnė kaip 1 mV, o ST segmentas yra dar mažesnis, o signalą užmaskuoja elektrinis triukšmas, susijęs su netaisyklinga raumenų veikla. Todėl naudojamas kaupimo metodas - tai yra daugelio nuosekliųjų EKG signalų sumavimas. Tam kompiuteris perkelia kiekvieną paskesnį signalą taip, kad jo R smailė būtų suderinta su ankstesnio signalo R smaile, ir prideda jį prie ankstesnio signalo ir tt daugelį signalų kelioms minutėms. Atliekant šią procedūrą padidėja naudingas pasikartojantis signalas, o netaisyklingi trukdžiai panaikina vienas kitą. Slopindamas triukšmą, galima išryškinti smulkią ST komplekso struktūrą, kuri yra svarbi numatant momentinės mirties riziką.
Elektroencefalografijoje, naudojamoje neurochirurgijoje, asmeniniai kompiuteriai suteikia galimybę realiu laiku sudaryti momentinius smegenų elektrinio lauko pasiskirstymo žemėlapius, naudojant potencialus nuo 16 iki 32 elektrodų, esančių abiejuose pusrutuliuose, kelių sekundžių intervalais.
Kiekvieno žemėlapio sudarymas apima keturias procedūras:
Reklaminis vaizdo įrašas:
1) matuojant elektrinį potencialą visuose elektrodų taškuose;
2) išmatuotų verčių interpoliacija (tęsinys) tarp taškų, esančių tarp elektrodų;
3) gauto žemėlapio išlyginimas;
4) žemėlapio dažymas spalvomis, atitinkančiomis tam tikras potencialo reikšmes. Gaunami veiksmingi spalvoti vaizdai. Toks vaizdavimas kvazispalviais, kai spalvų rinkinys, pavyzdžiui, nuo violetinės iki raudonos, priskiriamas visam lauko reikšmių diapazonui nuo minimalaus iki maksimalaus, dabar yra labai dažnas, nes tai labai palengvina gydytojo sudėtingų erdvinių pasiskirstymų analizę. Rezultatas yra seka žemėlapių, iš kurių galite pamatyti, kaip elektrinio potencialo šaltiniai juda plutos paviršiumi.
Asmeninis kompiuteris leidžia sudaryti ne tik momentinio potencialo pasiskirstymo, bet ir subtilesnių EEG parametrų, kurie jau seniai išbandyti klinikinėje praktikoje, žemėlapius. Tai visų pirma apima tam tikrų EEG spektrinių komponentų (α, R, γ, δ ir θ ritmų) elektros galios erdvinį pasiskirstymą. Norint sudaryti tokį žemėlapį, tam tikrame laiko lange potencialai išmatuojami 32 galvos odos taškuose, tada iš šių įrašų nustatomi dažnio spektrai ir sudaromas atskirų spektrinių komponentų erdvinis pasiskirstymas.
Α, δ, I ritmo kortelės yra labai skirtingos. Tokių žemėlapių, esančių tarp dešiniojo ir kairiojo pusrutulių, simetrijos sutrikimai gali būti diagnostinis kriterijus smegenų navikų ir kai kurių kitų ligų atvejais.
Taigi šiuo metu buvo sukurti nekontaktiniai metodai elektriniam laukui, kurį žmogaus kūnas sukuria aplinkinėje erdvėje, registruoti, ir buvo rasta keletas šių metodų taikymo būdų medicinoje. Kontaktiniai elektrinio lauko matavimai įgavo naują impulsą kuriant asmeninius kompiuterius - dėl jų aukšto našumo buvo galima gauti smegenų elektrinių laukų žemėlapius.
Žmogaus magnetinis laukas
Žmogaus kūno magnetinį lauką sukuria srovės, kurias sukuria širdies ir smegenų žievės ląstelės. Jis yra labai mažas - 10 milijonų - 1 milijardą kartų silpnesnis už Žemės magnetinį lauką. Jai išmatuoti naudojamas kvantinis magnetometras. Jo jutiklis yra superlaidus kvantinis magnetometras (SQUID), kurio įvestis taip pat apima priėmimus iš ritės. Šis jutiklis matuoja ypač silpną magnetinį srautą, einantį per ritinius. Kad SQUID veiktų, jis turi būti atvėsintas iki tokios temperatūros, kurioje atsiranda superlaidumas, t. iki skysto helio (4 K) temperatūros. Norėdami tai padaryti, jis ir priėmimo ritės dedami į specialų termosą skystam heliui laikyti - kriostatui, tiksliau, jo siauroje uodegos dalyje, kurią galima kuo arčiau žmogaus kūno.
Pastaraisiais metais, atradus „aukštos temperatūros superlaidumą“, atsirado SQUID, kuriuos galima pakankamai atvėsinti iki skysto azoto temperatūros (77 K). Jų jautrumas yra pakankamas širdies magnetiniams laukams išmatuoti.
Žmogaus kūno sukurtas magnetinis laukas yra daugybe laipsnių mažesnis nei Žemės magnetinis laukas, jo svyravimai (geomagnetinis triukšmas) ar techninių prietaisų laukai.
Yra du būdai, kaip pašalinti triukšmo įtaką. Labiausiai radikalus yra palyginti didelės apimties (kambario), kuriame magnetinį skydą dramatiškai sumažina magnetinis triukšmas, sukūrimas. Subtiliausiems biomagnetiniams tyrimams (smegenyse) triukšmas turi būti švilpiantis apie milijoną kartų. Tai gali suteikti daugiasluoksniai minkšto magnetinio feromagnetinio lydinio pluoštai (pavyzdžiui, permalo). Ekranuotas kambarys yra brangi struktūra, ir sau leisti gali tik didžiausi mokslo centrai. Tokių kambarių skaičius pasaulyje šiuo metu yra vienetais.
Yra dar vienas prieinamas būdas sumažinti išorinio triukšmo įtaką. Tai grindžiama tuo, kad didžiąją dalį magnetinių triukšmų erdvėje aplink mus sukuria chaotiški žemės magnetinio lauko virpesiai (svyravimai) ir pramoniniai elektros įrenginiai. Toli nuo aštrių magnetinių anomalijų ir elektrinių mašinų, magnetinis laukas, nors ir kinta su laiku, yra erdviškai homogeninis, šiek tiek keičiantis atstumais, panašiais į žmogaus kūno dydį. Tiesą sakant, atstumas nuo gyvo organizmo greitai susilpnėja. Tai reiškia, kad išoriniai laukai, nors ir daug stipresni, turi mažesnius nuolydžius (t. Y. Kitimo greitį atsižvelgiant į atstumą nuo objekto) nei biomagnetiniai laukai.
Prietaiso, kuriame kalmarai yra jautrus elementas, priėmimo įrenginys yra pagamintas taip, kad būtų jautrus tik magnetinio lauko gradientui - šiuo atveju prietaisas vadinamas gradiometru. Tačiau dažnai išoriniai (triukšmo) laukai vis dar turi pastebimus nuolydžius, tada reikia naudoti prietaisą, kuris matuoja antrąjį magnetinio lauko indukcijos erdvinį darinį - antros eilės gradiometrą. Toks prietaisas jau gali būti naudojamas normalioje laboratorijoje. Vis dėlto gradiometrus taip pat geriau naudoti vietose, kur aplinka „magnetiškai rami“, o kai kurios tyrimų grupės dirba specialiai pastatytuose nemagnetiniuose namuose kaimo vietovėse.
Šiuo metu intensyvūs biomagnetiniai tyrimai atliekami tiek magnetiškai ekranuotose patalpose, tiek be jų, naudojant gradiometrus. Įvairių biomagnetinių reiškinių spektre yra daugybė užduočių, leidžiančių skirtingai slopinti išorinį triukšmą.