Čovjekovo električno polje postoji na površini tijela i izvan njega, izvan njega. Električno polje izvan ljudskog tijela nastaje uglavnom zbog triboga, tj. Naboja koji nastaju na površini tijela zbog trenja o odjeći ili bilo kojem dielektričnom predmetu, dok se na tijelu stvara električni potencijal reda nekoliko volti. Električno polje se s vremenom neprekidno mijenja: prvo, tribo naboji se neutraliziraju - spuštaju se s površine kože visokog otpora s karakterističnim vremenima od ~ 100 - 1000 s; drugo, promjene u geometriji tijela zbog pokreta disanja, otkucaja srca itd. dovode do modulacije konstantnog električnog polja izvan tijela.
Drugi izvor električnog polja izvan ljudskog tijela je električno polje srca. Dovodeći dvije elektrode na površinu tijela, moguće je registrirati isti kardiogram bez kontakta i na daljinu kao kod tradicionalne metode kontakta. Imajte na umu da ovaj signal nije mnogostruko manji od polja tripuhala.
U medicini je beskontaktna metoda mjerenja električnih polja povezana s ljudskim tijelom našla svoju primjenu za mjerenje niskofrekventnih pokreta prsa.
U tom se slučaju na tijelo pacijenta primjenjuje naizmjenični električni napon s frekvencijom od 10 MHz, a nekoliko antenskih elektroda dovodi se do prsnog koša na udaljenosti od 2-5 cm. Antena i tijelo su dvije ploče kondenzatora. Pomicanjem prsnog koša mijenja se udaljenost između ploča, odnosno kapacitet ovog kondenzatora, a samim tim i kapacitivna struja koju mjeri svaka antena. Na temelju mjerenja ovih struja moguće je izraditi kartu pokreta prsa tijekom respiratornog ciklusa. Normalno bi trebalo biti simetrično u odnosu na sternum. Njegova simetrija je slomljena i s jedne strane je raspon pokreta mali, tada to može ukazivati, na primjer, na skriveni prijelom rebra, pri kojem je kontrakcija mišića blokirana na odgovarajućoj strani prsnog koša.
Kontaktna mjerenja električnog polja trenutno se najviše koriste u medicini: u kardiografiji i elektroencefalografiji. Glavni napredak u ovim studijama rezultat je upotrebe računalne tehnologije, uključujući osobna računala. Omogućuju vam dobivanje elektrokardiograma visoke rezolucije (EKG HR).
Kao što znate, amplituda EKG signala nije veća od 1 mV, a ST segment je još manji, a signal je maskiran električnim šumom povezanim s nepravilnom mišićnom aktivnošću. Stoga se koristi metoda akumulacije - to jest zbroj mnogih uzastopnih EKG signala. Za to računalo prebacuje svaki sljedeći signal tako da se njegov R-vrh uskladi s R-vrhom prethodnog signala i dodaje ga prethodnom i tako dalje na nekoliko signala nekoliko minuta. U ovom se postupku povećava korisni ponavljajući signal, a nepravilne smetnje jedno drugo otklanjaju. Suzbijanjem buke moguće je istaknuti finu strukturu ST-kompleksa, što je važno za predviđanje rizika od trenutne smrti.
U elektroencefalografiji, koja se koristi u neurokirurške svrhe, osobna računala omogućuju konstruiranje u stvarnom vremenu trenutnih karata raspodjele električnog polja mozga pomoću potencijala od 16 do 32 elektrode smještenih na obje hemisfere u vremenskim intervalima veličine nekoliko ms.
Izrada svake karte uključuje četiri postupka:
Promotivni video:
1) mjerenje električnog potencijala u svim točkama u kojima se nalaze elektrode;
2) interpolacija (nastavak) izmjerenih vrijednosti u točkama koje leže između elektroda;
3) izglađivanje rezultirajuće karte;
4) bojenje karte bojama koje odgovaraju određenim vrijednostima potencijala. Dobivaju se efektivne slike u boji. Takav prikaz u kvazi boji, kada je skup boja, na primjer, od ljubičaste do crvene, dodijeljen čitavom rasponu vrijednosti polja od minimalnih do maksimalnih, sada je vrlo čest, jer uvelike olakšava analizu složenih prostornih raspodjela za liječnika. Rezultat je niz karata s kojih možete vidjeti kako se izvori električnog potencijala kreću duž površine kore.
Osobno računalo omogućava izradu karata ne samo trenutne raspodjele potencijala, već i suptilnijih EEG parametara koji su odavno testirani u kliničkoj praksi. To ponajprije uključuje prostornu raspodjelu električne snage određenih spektralnih komponenti EEG-a (α, R, γ, δ i θ ritmovi). Da bi se napravila takva karta u određenom vremenskom prozoru, potencijali se mjere u 32 točke vlasišta, zatim se iz tih zapisa utvrđuju frekvencijski spektri i konstruira prostorna raspodjela pojedinih spektralnih komponenti.
Karte ritma α, δ, I vrlo su različite. Poremećaji simetrije takvih karata između desne i lijeve hemisfere mogu biti dijagnostički kriterij u slučaju tumora mozga i nekih drugih bolesti.
Tako su trenutno razvijene beskontaktne metode za registriranje električnog polja koje ljudsko tijelo stvara u okolnom prostoru, a pronađene su i neke primjene ovih metoda u medicini. Kontaktna mjerenja električnog polja dobila su novi zamah u vezi s razvojem osobnih računala - njihovi visoki učinci omogućili su dobivanje karata električnih polja mozga.
Ljudsko magnetsko polje
Magnetsko polje ljudskog tijela stvara se strujama koje stvaraju stanice srca i moždana kora. Izuzetno je mali - 10 milijuna - 1 milijarda puta slabiji od Zemljinog magnetskog polja. Za njegovo mjerenje koristi se kvantni magnetometar. Njegov senzor je supravodljivi kvantni magnetometar (SQUID), čiji ulaz uključuje i recepcije iz svitka. Ovaj senzor mjeri ultra slab magnetski tok koji prolazi kroz zavojnice. Da bi SQUID djelovao, mora se ohladiti na temperaturu na kojoj se pojavljuje supravodljivost, tj. na temperaturu tekućeg helija (4 K). Da bi se to postiglo, on i prijemni zavojnice stavljaju se u poseban termos za čuvanje tekućeg helija - kriostata, točnije, u njegov uski rep, koji se može približiti ljudskom tijelu što je više moguće.
Posljednjih godina, nakon otkrića "visokotemperaturne superprovodljivosti", pojavili su se SQUID-ovi, koji se mogu dovoljno ohladiti na temperaturu tekućeg dušika (77 K). Njihova osjetljivost dovoljna je za mjerenje magnetskih polja srca.
Magnetsko polje koje stvara ljudsko tijelo mnogo je veličine manjih od magnetskog polja Zemlje, njegovih fluktuacija (geomagnetskog šuma) ili polja tehničkih uređaja.
Postoje dva pristupa za uklanjanje utjecaja buke. Najradikalnije je stvaranje relativno velikog volumena (prostorije) u kojem se magnetski štit dramatično smanjuje magnetskim štitnicima. Za najsuptilnije biomagnetske studije (na mozgu), buka se mora zviždati oko milijun puta, što se može dobiti višeslojnim snopovima meke magnetske feromagnetske legure (na primjer, permalloy). Zaštićena soba skupa je građevina i to mogu priuštiti samo najveći znanstveni centri. Broj takvih soba u svijetu trenutno je u jedinicama.
Postoji još jedan, pristupačniji način za smanjenje utjecaja vanjske buke. Temelji se na činjenici da se, uglavnom, magnetski zvukovi u prostoru oko nas generiraju kaotičnim oscilacijama (fluktuacijama) zemljinog magnetskog polja i industrijskih električnih instalacija. Daleko od naglih magnetskih anomalija i električnih strojeva, magnetsko polje, iako fluktuira s vremenom, prostorno je homogeno, malo varirajući na udaljenostima sličnim veličini ljudskog tijela. Zapravo, biomagnetna polja brzo slabe s udaljenošću od živog organizma. To znači da vanjska polja, iako mnogo jača, imaju niže gradijente (tj. Brzinu promjene s udaljenošću od objekta) od biomagnetnih polja.
Prijemni uređaj uređaja s lignjom kao osjetljivim elementom proizvodi se tako da je osjetljiv samo na gradijent magnetskog polja - u ovom se slučaju uređaj naziva gradiometar. Međutim, često vanjska (šumska) polja i dalje imaju uočljive gradijente, tada je potrebno koristiti uređaj koji mjeri drugi prostorni derivat indukcije magnetskog polja - gradiometar drugog reda. Takav se uređaj već može koristiti u normalnim laboratorijskim uvjetima. Ipak, gradiometre je također poželjno koristiti na mjestima s "magnetski mirnim" okruženjem, a neke istraživačke skupine rade u posebno izgrađenim nemagnetskim kućama u ruralnim područjima.
Trenutno se provode intenzivna biomagnetska istraživanja u prostorijama s magnetskim oklopom i bez njih, koristeći gradiometre. U širokom rasponu biomagnetskih pojava, postoje mnogi zadaci koji omogućuju različite razine prigušenja vanjske buke.