Medan elektrik manusia wujud di permukaan badan dan di luar, di luarnya. Medan elektrik di luar badan manusia terutama disebabkan oleh tribocharges, iaitu, cas yang timbul di permukaan badan kerana geseran terhadap pakaian atau objek dielektrik, sementara potensi elektrik dari susunan beberapa volt diciptakan pada badan. Medan elektrik terus berubah mengikut masa: pertama, cas tribo dinetralkan - ia mengalir turun dari permukaan kulit dengan ketahanan tinggi dengan masa khas ~ 100 - 1000 s; kedua, perubahan dalam geometri badan kerana pergerakan pernafasan, degupan jantung, dll. membawa kepada modulasi medan elektrik berterusan di luar badan.
Satu lagi sumber medan elektrik di luar badan manusia ialah medan elektrik jantung. Dengan membawa dua elektrod ke permukaan badan, adalah mungkin untuk mendaftarkan kardiogram yang sama tanpa bersentuhan dan dari jauh seperti kaedah kontak tradisional. Perhatikan bahawa isyarat ini tidak berkali-kali lebih kecil daripada medan tribocharges.
Dalam bidang perubatan, kaedah tidak bersentuhan untuk mengukur medan elektrik yang berkaitan dengan tubuh manusia mendapati penerapannya untuk mengukur pergerakan dada frekuensi rendah.
Dalam kes ini, voltan elektrik bergantian dengan frekuensi 10 MHz digunakan pada tubuh pesakit, dan beberapa elektrod antena dibawa ke dada pada jarak 2-5 cm. Antena dan badan adalah dua plat kapasitor. Menggerakkan dada mengubah jarak antara plat, iaitu kapasitansi kapasitor ini dan, oleh itu, arus kapasitif yang diukur oleh setiap antena. Berdasarkan pengukuran arus ini, adalah mungkin untuk membuat peta pergerakan dada semasa kitaran pernafasan. Biasanya, ia harus simetri mengenai sternum. Simetri patah dan di satu sisi jarak gerakannya kecil, ini mungkin menunjukkan, misalnya, patah tulang rusuk tersembunyi, di mana pengecutan otot disekat pada bahagian dada yang sepadan.
Ukuran hubungan medan elektrik paling banyak digunakan dalam perubatan: dalam kardiografi dan elektroensefalografi. Kemajuan utama dalam kajian ini disebabkan oleh penggunaan teknologi pengkomputeran, termasuk komputer peribadi. Mereka membolehkan anda memperoleh elektrokardiogram resolusi tinggi (ECG HR).
Seperti yang anda ketahui, amplitud isyarat ECG tidak lebih dari 1 mV, dan segmen ST bahkan lebih kecil, dan isyarat ditutup dengan bunyi elektrik yang berkaitan dengan aktiviti otot yang tidak teratur. Oleh itu, kaedah pengumpulan digunakan - iaitu, penjumlahan banyak isyarat ECG yang berurutan. Untuk ini, komputer mengalihkan setiap isyarat seterusnya sehingga puncak Rnya sejajar dengan puncak R dari isyarat sebelumnya, dan menambahkannya ke isyarat sebelumnya, dan seterusnya untuk banyak isyarat selama beberapa minit. Dalam prosedur ini, isyarat berulang yang berguna meningkat, dan gangguan tidak teratur saling membatalkan. Dengan menekan bunyi bising, mungkin untuk menonjolkan struktur halus kompleks ST, yang penting untuk meramalkan risiko kematian segera.
Dalam elektroensefalografi, digunakan untuk tujuan bedah saraf, komputer peribadi memungkinkan untuk membuat peta seketika masa nyata pengedaran medan elektrik otak menggunakan potensi dari 16 hingga 32 elektrod yang terletak di kedua belahan otak pada selang waktu urutan beberapa ms.
Pembinaan setiap peta melibatkan empat prosedur:
Video promosi:
1) mengukur potensi elektrik di semua titik di mana elektrod berada;
2) interpolasi (kesinambungan) nilai yang diukur ke titik yang terletak di antara elektrod;
3) melicinkan peta yang dihasilkan;
4) mewarnakan peta dengan warna yang sesuai dengan nilai potensi tertentu. Gambar warna yang berkesan diperoleh. Perwakilan seperti itu dalam warna kuasi, apabila sekumpulan warna, misalnya, dari ungu hingga merah, ditetapkan ke seluruh rentang nilai medan dari minimum hingga maksimum, sekarang sangat umum, kerana ini sangat memudahkan analisis pengedaran ruang yang kompleks untuk doktor. Hasilnya adalah urutan peta dari mana anda dapat melihat bagaimana sumber potensi elektrik bergerak di sepanjang permukaan kerak bumi.
Komputer peribadi memungkinkan untuk membina peta bukan sahaja pengedaran potensi seketika, tetapi juga parameter EEG yang lebih halus, yang telah lama diuji dalam praktik klinikal. Ini terutamanya merangkumi taburan tenaga elektrik komponen spektrum EEG tertentu (α, R, γ, δ, dan θ irama). Untuk membina peta seperti itu, dalam jangka masa tertentu, potensi diukur pada 32 titik kulit kepala, kemudian spektrum frekuensi ditentukan dari catatan ini dan penyebaran spasial komponen spektrum individu dibina.
Kad irama α, δ, I sangat berbeza. Gangguan simetri peta sedemikian antara hemisfera kanan dan kiri boleh menjadi kriteria diagnostik dalam kes tumor otak dan beberapa penyakit lain.
Oleh itu, pada masa ini, kaedah tidak bersentuhan telah dikembangkan untuk mendaftarkan medan elektrik yang dihasilkan oleh tubuh manusia di ruang sekitarnya, dan beberapa aplikasi kaedah ini dalam perubatan telah dijumpai. Pengukuran hubungan medan elektrik mendapat dorongan baru sehubungan dengan pengembangan komputer peribadi - prestasi tinggi mereka memungkinkan untuk mendapatkan peta medan elektrik otak.
Medan magnet manusia
Medan magnet tubuh manusia diciptakan oleh arus yang dihasilkan oleh sel-sel jantung dan korteks serebrum. Ia sangat kecil - 10 juta - 1 bilion kali lebih lemah daripada medan magnet Bumi. Magnetometer kuantum digunakan untuk mengukurnya. Sensornya adalah magnetometer kuantum superkonduktor (SQUID), inputnya juga merangkumi penerimaan dari gegelung. Sensor ini mengukur fluks magnet ultra-lemah yang melewati gegelung. Agar SQUID berfungsi, ia mesti disejukkan ke suhu di mana superkonduktiviti muncul, iaitu ke suhu helium cecair (4 K). Untuk melakukan ini, ia dan gegelung penerima diletakkan dalam termos khas untuk menyimpan helium cair - cryostat, lebih tepatnya, di ekornya yang sempit, yang dapat dibawa sedekat mungkin dengan tubuh manusia.
Dalam beberapa tahun terakhir, setelah penemuan "superkonduktiviti suhu tinggi", SQUID muncul, yang dapat disejukkan secukupnya ke suhu nitrogen cair (77 K). Kepekaan mereka cukup untuk mengukur medan magnet jantung.
Medan magnet yang dihasilkan oleh tubuh manusia mempunyai banyak urutan magnitud yang lebih kecil daripada medan magnet Bumi, turun naiknya (bunyi geomagnetik) atau medan alat teknikal.
Terdapat dua pendekatan untuk menghilangkan pengaruh kebisingan. Yang paling radikal adalah penciptaan kelantangan (ruang) yang agak besar di mana bunyi magnetik dikurangkan secara dramatis oleh pelindung magnet. Untuk kajian biomagnetik yang paling halus (di otak), suara mesti didesis sekitar sejuta kali, yang dapat disediakan oleh timbunan pelbagai lapisan aloi feromagnetik magnetik lembut (misalnya, permalloy). Bilik terlindung adalah struktur yang mahal, dan hanya pusat ilmiah terbesar yang mampu membelinya. Jumlah bilik sebegini di dunia kini dalam satuan.
Terdapat kaedah lain yang lebih berpatutan untuk mengurangkan pengaruh bunyi luaran. Ini berdasarkan fakta bahawa, sebahagian besarnya, bunyi magnetik di ruang di sekitar kita dihasilkan oleh ayunan huru-hara (turun naik) medan magnet bumi dan pemasangan elektrik industri. Jauh dari anomali magnetik dan mesin elektrik yang tiba-tiba, medan magnet, walaupun berubah-ubah mengikut masa, homogen secara spasial, sedikit berbeza pada jarak yang setanding dengan ukuran tubuh manusia. Sebenarnya, medan biomagnetik cepat lemah dengan jarak dari organisma hidup. Ini bermaksud bahawa medan luaran, walaupun jauh lebih kuat, mempunyai kecerunan yang lebih rendah (iaitu kadar perubahan dengan jarak dari objek) daripada medan biomagnetik.
Alat penerima peranti dengan sotong sebagai elemen sensitif dihasilkan supaya sensitif hanya pada kecerunan medan magnet - dalam kes ini, peranti ini disebut gradiometer. Walau bagaimanapun, selalunya medan luaran (kebisingan) masih mempunyai kecerunan yang ketara, maka perlu menggunakan peranti yang mengukur turunan spasial kedua dari aruhan medan magnet - gradiometer dari urutan kedua. Peranti seperti itu sudah dapat digunakan dalam suasana makmal biasa. Namun, gradiometers juga lebih baik digunakan di tempat yang mempunyai persekitaran "tenang secara magnetis", dan beberapa kumpulan penyelidikan bekerja di rumah bukan magnet yang dibina khas di kawasan luar bandar.
Pada masa ini, penyelidikan biomagnetik intensif sedang dilakukan baik di bilik yang dilindungi magnet dan tanpa di dalamnya, menggunakan gradiometers. Dalam pelbagai fenomena biomagnetik, terdapat banyak tugas yang memungkinkan untuk mengurangkan tahap kebisingan luaran.
