Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Wydział wojskowo lekarski

zajęcia laboratoryjne z biofizyki

Piotr

Kowalski

grupa iV

zespół nr 7

DATA: 07.12.2005 r.

TEMAT: POMIARY WYBRANYCH PARAMETRÓW ELEKTRYCZNYCH SKÓRY.

1. Przewodnictwo elektryczne komórek i tkanek.
   

Właściwości elektryczne tkanek i komórek zależą od ich struktury i właściwości substancji międzykomórkowej. Cytoplazma ze względu na pewne cechy fizyczne, jako wielofazowy układ koloidalny w procesie przewodzenia prądu elektrycznego wykazuje cechy złożonego elektrolitu lub nawet zawiesiny. Przewodność elektryczna tej substancji zależy od koncentracji poszczególnych rodzajów jonów i ich ruchliwości; największy udział w przewodności mają jony małe np. K⁺, Na⁺, Cl^- ponieważ ich ruchliwości są duże.

2. Impedancja elektryczna komórki i tkanek .
   

Materiał biologiczny charakteryzuje się rzeczywistym oporem elektrycznym, czyli rezystancją i oporem pojemnościowym, nazywanym także oporem biernym lub reaktancją. Opór wypadkowy przyjęto nazywać impedancją.

R -opór czynny

x -opór bierny

3. Parametry elektryczne błony komórkowej.
   
   Błona komórkowa jest pod względem przewodnictwa elektrycznego izolatorem. Właściwość ta nadaje jej warstwa lipidowa. Jej przenikalność znajduje się w granicach
   , a wartość przenikalności elektrycznej jest przyjmowana taka, jaką mają tłuszcze śr=5-6. Błona łącznie z substancjami wewnątrz i zewnątrz komórkowymi stanowi przykład kondensatora elektrycznego.
   

4. Dielektryki.
   

Dielektryk - izolator, substancja, w której praktycznie nie ma ładunków swobodnych w wyniku, czego nie przewodzi ona prądu elektrycznego.

W dielektrykach ładunki związane mogą wykonywać ograniczone względem położenia równowagi ruchy, ruchy te decydują o własnościach elektrycznych dielektryka.

Jeżeli w polu elektrycznym (elektrostatycznym) znajdzie się przewodnik(w którym nie płynie prąd elektryczny), to ładunki swobodne przesuną się tak, że wewnątrz ciała nie będzie pola elektrycznego.

5. Polaryzacja dielektryków.
   

Po umieszczeniu obojętnego atomu w polu elektrycznym następuje przesunięcie środka geometrycznego ładunku ujemnego powłok elektronowych względem dodatniego ładunku jądra. W ten sposób w atomie powstaje indukowany dipol elektryczny, a samo zjawisko nosi nazwę polaryzacji elektronowej. Przy polaryzacji elektronowej atomu w dielektryku nie zmieniają swych położeń, a ulegają jedynie deformacji ich powłoki.

6. Przenikalność elektryczna krwi.
   

ε_r= 15,9

7. Hematokryt a rezystywność komórki.
   

Rezystywność komórki rośnie ze wzrostem hematokrytu. Posługując się modelem fizycznym krwi została wyprowadzona hiperboliczna zależność rezystywności krwi ρ, od hematokrytu Ht.

ρ_p -rezystywność plazmy

8. Dyspersja przenikalności i przewodności elektrycznej tkanek.
   
   Zależność częstotliwościowa, czyli dyspersja przewodności i przenikalności elektrycznej występuje dla wszystkich tkanek. Określa się tzw. główne zakresy dyspersji przenikalności elektrycznej dla tkanek. Każdy z tych wykresów charakteryzuje się szerokim widmem czasów relaksacji. Przebieg zależności częstotliwościowej przewodności jest w przybliżeniu symetryczny w zakresie tzw. β-dyspersji
   

9. Elektryczny model zastępczy tkanki.

10. Budowa i funkcje skóry.
    

Skóra ludzka składa się z dwóch warstw podstawowych; naskórka(o grubości ok. 300μm.) i skóry właściwej(grubości ok. 4 μm.). W naskórku, wyróżnia się 5 kolejnych warstw: rogową, jasną, ziarnistą, rozrodcza i podstawową. Skóra właściwa leżąca pod naskórkiem zbudowana jest z warstwy brodawkowej oraz siateczkowej. Bezpośrednio pod skóra znajdują się tkanki podskórne.

Jej funkcją są:

• izolacja środowiska wewnętrznego od zewnętrznego (czynników fizycznych, chemicznych i biologicznych)

• udział w oddychaniu (tylko kręgowce niższe)

• termoregulacja

• udział w gospodarce wodno-elektrolitowej (gruczoły potowe)

• odbiór bodźców ze środowiska zewnętrznego (dotyk, ból, ciepło, zimno)

• melanogeneza (melanina chroni organizm przed mutagennym promieniowaniem ultrafioletowym)

• wchłanianie niektórych substancji

• gospodarka tłuszczowa

• gospodarka witaminowa (synteza prowitaminy D₃ z ergosterolu).

• wydzielanie dokrewne i reakcje odpornościowe (skóra zawiera komórki Langerhansa należące do APC)

Warstwa rogowa naskórka(grubość 20-30 μm.0 stanowi barierę ograniczająca utratę wody przez skórę, co pozwala żyć człowiekowi nawet w bardzo suchym środowisku. Stopień hydratacji skóry(tzn. jej uwodnienia) istotnie wpływa na jej elastyczność oraz funkcjonalność obronną organizmu. Stopień hydratacji skóry można ocenić poprzez badanie jej właściwości elektrycznych.

11. Własności elektryczne skóry.
    

Warstwowa struktura skóry ludzkiej i występujące w kolejnych warstwach różne stężenia jonów powodują powstanie miedzy warstwami stałych różnic potencjałów, np. między rogową warstwą a tkankami podskórnymi wynosi ona ok. 30-40mV, przy czym potencjał tkanki podskórnej jest niższy. Kompletny elektryczny model zastępczy skóry ma, zatem charakter aktywny tzn. zawiera również źródła energii elektrycznej.

R₁

R₂

---