ПРО ЗБУДЖЕННЯ ЛОКАЛЬНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ В БІОЛОГІЧНОМУ СЕРЕДОВИЩІ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.30837/ITSSI.2021.15.106

Ключові слова:

мікроциркуляція крові, поріг збудливості м'язової тканини, модель тканини, магнітна гідродинаміка проводимого розчину, ультразвук, локальний електричний струм

Анотація

Предметом дослідження в статті є вивчення способу збудження тканин організму людини за допомогою електричного струму. Мета роботи – розробка методу збудження локального струму в тілі людини, що впливає на мікроциркуляцію крові і збудливість локальних ділянок м'язової тканини в перебігу лікувального процесу. У статті вирішуються наступні завдання: створення модельного зразка тканини, обгрунтування методу генерації електричного струму всередині зразка, розробка конструкції системи генерації струму і вимірювання електричного відгуку модельного зразка тканини на виникнення в ній електричного струму, визначення величини і просторового розподілу струму в модельному зразку тканини, порівняння отриманих значень струму з відомими і допустимими в медичній практиці його значеннями, визначення переваг запропонованого способу збудження струму в порівнянні з традиційним, який використовується в медицині. Використовуються такі методи: аналіз наукових публікацій з предмету дослідження, розрахунок очікуваних параметрів струму в модельному зразку, метод конструювання вузлів системи генерації струму і вимірювання електричного відгуку, експериментальний метод збудження струму і вимірювання відгуку зразка на нього. Отримані наступні результати: обґрунтовано новий акусто-магнітний метод збудження електричного струму в локальних ділянках м'язової тканини, який дозволяє визначати для них оптимальні значення лікувального струму і величину його порогового значення, створені модельні зразки м'язової тканини, обгрунтований магнітогідродинамічний спосіб генерації електричного струму всередині тіла пацієнта, створена конструкція системи генерації струму і вимірювання електричного відгуку модельного зразка тканини на виникнення в ній електричного струму, визначена величина і просторовий розподіл струму в модельному зразку тканини, виконано порівняння отриманих значень струму з відомими і допустимими в медичній практиці його значеннями і доведено їх безпечність для людини . Отримано розрахункові співвідношення, що зв'язують величину збудження локального струму з параметрами ультразвукового випромінювання, зовнішнього постійного магнітного поля і біологічного середовища. Встановлено, що щільність струму, що збуджується в локальній ділянці біологічного середовища, не залежить від частоти ультразвуку і визначається в основному величинами інтенсивності ультразвуку і постійного магнітного поля. Перевагами запропонованого методу збудження струму в порівнянні з традиційним гальванічним методом пропускання струму через шкіру пацієнта є можливість створювати струм в будь-якому необхідному локальній ділянці тканини пацієнта і повна його безпека. Висновки: pозроблено та експериментально перевірено на модельних зразках наукові основи нового методу збудження локального струму всередині тіла людини. Використання цього методу може істотно підвищити ефективність лікувального процесу на основі впливу струму на мікроциркуляцію крові в заздалегідь заданих ділянках м'язової тканини і вперше дозволить розрізняти і визначати з високою точністю пороги їх збудливості електричним
струмом.

Біографії авторів

Igor Bondarenko, Харківський національний університет радіоелектроніки

асистент кафедри біомедичної інженерії

Oleg Avrunin, Харківський національний університет радіоелектроніки

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри біомедичної інженерії

Посилання

Abakumov, V. G., Gotra, Z. Y., Zlepko, S. M. and others. (2010), Optoelectronic medical systems [Optoelektronni medychni systemy], Vinnytsia : UNIVERSUM-Vinnytsia, 329 p.

Kizimova, N. N. (1991), "Magnetohydrodynamic effects during blood movement" ["Magnitogidrodinamicheskiye effekty pri dvizhenii krovi"], Biophysics, Vol. 36, No. 1, P. 147.

Belousova, L. E. (1965), "On the possibility of inhibition and stopping of blood by a magnetic field" ["O vozmozhnosti tormozheniya i ostanovki krovi magnitnym polem"], Biophysics, Vol. 10, No. 2, P. 365–366.

Vardanyan, V. A. (1973), "Influence of a magnetic field on blood flow" ["Vliyaniye magnitnogo polya na techeniye krovi"], Biophysics, Vol. 18, No. 3, P. 491–496.

Karchevsky, E. M., Marochnik, L. S. (1965), "On the hydrodynamic variant of blood movement" ["O gidrodinamicheskom variante peremeshcheniya krovi"], Biophysics, Vol. 10, No. 3, P. 371–373.

Oleinik, V. P. (2006), Fundamentals of the interaction of physical fields with biological objects [Osnovy vzaimodeystviya fizicheskikh poley s biologicheskimi ob"yektami], Kharkiv, KhAI.

Avrunin, O. (2019), "Acoustic excitation of electric field in water solution NaCl", Przegląd elektrotechniczny, No. 1 (4), P. 160–163. DOI: https://doi.org/10.15199/48.2019.04.28

Rosa, R. (1979), Magnetohydrodynamic energy conversion [Magnitogidrodinamicheskoye preobrazovaniye energii], Moscow, 252 p.

Bondarenko, I. S., Avrunin, O. G., Rakhimova, M. V., Bondarenko, S. I., Krevsun, A. V., Kulish, S. M. (2019), "Acoustomagnetic Registration of Magnetic Nanoparticles in a Liquid Medium", Telecommunications and Radio Engineering, Vol. 78 (8), P. 707–714.

Berezovsky, V. A., Kolotilov, A. M. (1990), Biophysical characteristics of human tissues [Biofizicheskiye kharakteristiki tkaney cheloveka], Kyiv, Naukova Dumka.

Elpiner, I. E. (1963), Ultrasound. Physicochemical and biological action [Ul'trazvuk. Fiziko-khimicheskoye i biologicheskoye deystviye], Moscow : Fizmatgiz, 420 p.

Bondarenko, I. S., Avrunin, O. G. (2017), "Magnetic hydrodynamics of the biological environment, Actual problems of automation and instrumentation" ["Magnitnaya gidrodinamika biologicheskoy sredy, Aktual'nyye problemy avtomatiki i priborostroyeniya"] : materials of the 1st International scientific and technical conference, P. 252.

Chizhik, V. I. (2009), Quantum Radiophysics. Magnetic resonance and its applications, St. Petersburg University, 700 p.

Wang, X. L., Ghorbani, R., Peleckis, G., Dou, S. X. (2008), "Very high critical field and superior Jc-field performance in NdO0.82F0.18FeAs with Tc of 51 K", arXiv:0806.0063 (31 May 2008).

Hunte, F., Jaroszynski, J., Gurevich, A., Larbalestier, D. C., Jin, R., Sefat, A. S., McGuire, M. A., Sales, B. C., Christen, D. K., Mandrus, D. (2008), "Two-band superconductivity in LaFeAsO0.89F0.11 at very high magnetic fields", Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/nature07058

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-03-31

Як цитувати

Bondarenko, I., & Avrunin, O. (2021). ПРО ЗБУДЖЕННЯ ЛОКАЛЬНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ В БІОЛОГІЧНОМУ СЕРЕДОВИЩІ. СУЧАСНИЙ СТАН НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ТЕХНОЛОГІЙ В ПРОМИСЛОВОСТІ, (1 (15), 106–112. https://doi.org/10.30837/ITSSI.2021.15.106