人體中電現(xiàn)象的一些探討

人體中電現(xiàn)象的一些探討第一頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日骨頭壓電效應(yīng)=>

電致伸縮效應(yīng)=>心臟心臟表面電勢(shì)分布=>

心臟起搏器與去纖顫器=>

第二頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于骨頭，我們大家都不陌生，可我們真正了解它嗎？

骨頭的一些特殊性質(zhì)壓電性質(zhì)

電致伸縮性質(zhì)

第三頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)骨頭受到壓縮或拉伸時(shí)，骨頭某些對(duì)應(yīng)表面上會(huì)產(chǎn)生異性的極化電荷——壓電效應(yīng)。

在運(yùn)動(dòng)當(dāng)中，我們的骨頭會(huì)產(chǎn)生一定程度的變形，這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差，這個(gè)電勢(shì)差從醫(yī)學(xué)上來(lái)講，能促進(jìn)鈣的吸收陳沉積，對(duì)骨骼發(fā)育有很大的幫助。我們航天英雄楊利偉，在外太空時(shí)也需要運(yùn)動(dòng)來(lái)保持骨骼健康良好。

第四頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日我們發(fā)現(xiàn)骨頭有著與它們相似的電壓反應(yīng)特征，由此我們可得出結(jié)論，骨頭也有著類似的壓電效應(yīng)。

橫坐標(biāo)為小針刺擊壓電材料的頻率，縱坐標(biāo)為相應(yīng)材料表面產(chǎn)生的電壓。

圖中顯示有三條曲線。它們分別是Tendon腱,Bone骨頭,Balcen布加內(nèi)酯。腱和布加內(nèi)酯都是高分子的壓電材料

頻率/Hz電壓/V第五頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日骨頭的電致伸縮效應(yīng)——當(dāng)在骨頭表面加上一個(gè)電壓時(shí)，骨頭會(huì)產(chǎn)生伸長(zhǎng)或壓縮的微小形變。

有些手臂暫時(shí)不能活動(dòng)的病人，如果我們?cè)谒軅氖直凵系倪m當(dāng)部位加一電勢(shì)差，就能促進(jìn)鈣的沉積，讓其更早康復(fù)。

第六頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日我們將這樣一個(gè)儀器簡(jiǎn)化如下

=>直徑75ｍｍ的手臂，手臂組織的介電常數(shù)εｔ＝４

骨頭直徑２５ｍｍ，介電常數(shù)εｂ＝２

極板靠近手臂處還有０.５ｍｍ厚的一層絕緣體，介電常數(shù)εｉ＝１.５

骨頭正極板負(fù)極板手臂第七頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日兩極板間電勢(shì)差50V已知，骨頭中的電場(chǎng)強(qiáng)度Ｅ有多大？我們可以把問題近似簡(jiǎn)化如下圖所示的，這樣一個(gè)平行板電容器問題。把兩極板間的骨頭，組織，絕緣體看作是填充于其間的不同介質(zhì)。

=>骨頭組織絕緣體EE第八頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日現(xiàn)在，我們可以得到結(jié)果了！我們用i代表絕緣體，用t代表手臂組織，用b代表骨頭。V=2Ei·di+2Et·dt+Eb·db=50.(1)D應(yīng)該是連續(xù)的，因此D=ε。·εi·Ei=ε?！う舤·Et=ε?！う舃·Eb這樣我們把（1）式中的Ei和Et用Eb表示，得到只含一個(gè)未知量Eb的方程，代入有關(guān)數(shù)據(jù)，求得Eb=970V/m.即骨頭當(dāng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度為970V/m。第九頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日鈣離子是帶電荷的，我們可以感覺到這個(gè)電場(chǎng)有利鈣離子向骨頭沉積。圖中小紅圓圈代表鈣離子，黑色圓柱體代表骨頭。第十頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)然，鈣的沉積遠(yuǎn)非如此簡(jiǎn)單，骨頭當(dāng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量也遠(yuǎn)不止這么簡(jiǎn)單，都是一個(gè)很復(fù)雜的研究，它牽涉到物理，醫(yī)學(xué)的多方面領(lǐng)域。在這里我只是想通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)單模型說(shuō)明些問題。

通過(guò)網(wǎng)上相關(guān)研究資料的調(diào)查，我發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)這方面的研究進(jìn)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外。因?yàn)橥ㄟ^(guò)國(guó)內(nèi)的科技搜索引擎，如中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)，萬(wàn)方數(shù)據(jù)等，都很難找到相關(guān)資料，幾乎可以說(shuō)是沒有。而國(guó)外的Ei，IEEE等就明顯要多一些。這應(yīng)該有著很好的發(fā)展前景。=>第十一頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日前面，我們看了骨頭與電現(xiàn)象的聯(lián)系。下面，我們來(lái)看看心臟方面與電有什么有趣的關(guān)系。第十二頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于心，我們了解它多少？我們知道，當(dāng)加于其心臟的電壓大到一定值時(shí)，就會(huì)引發(fā)心臟的收縮。我們也經(jīng)常在電視里看到醫(yī)生搶救病人時(shí)用的心臟起搏器。我們知道心電圖。過(guò)測(cè)量人體皮膚表面的電勢(shì)分布，來(lái)研究心臟處電勢(shì)的大體分布。心臟處于人體內(nèi)部，外圍有著人體的各不同組織成分，其導(dǎo)電性能必然很復(fù)雜，應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)極復(fù)雜的各向異性的環(huán)境。第十三頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日但這些并不代表我們不能從此方面來(lái)做些探討?？纯磳?shí)驗(yàn)結(jié)果：=>

第十四頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日讓我們把它與這幅電偶極子等勢(shì)圖作些比較，看能發(fā)現(xiàn)什么相似的地方？=>第十五頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日我們發(fā)現(xiàn)其間有著一定的相似性，這給了我們一個(gè)不小的震撼。

心臟的等電勢(shì)圖類似于一個(gè)電偶極子的等電勢(shì)圖。由于兩者的比較方法是極粗糙的，我們不能要求吻合的程度很大。有這么一些相似性已經(jīng)很不錯(cuò)了。這意味著什么呢？這給我們研究心電場(chǎng)提供了一個(gè)很好的思路，對(duì)心臟疾病的診斷提供了一個(gè)強(qiáng)有力的方法。當(dāng)然這需要精準(zhǔn)的儀器作為前提條件。=>第十六頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日心臟起搏器和去纖顫器。

心臟可以說(shuō)是一個(gè)有生物體控制著的泵，當(dāng)心臟受到某種傷害時(shí)，心肌會(huì)發(fā)生激烈的顫動(dòng)，在醫(yī)學(xué)上叫做纖維性顫動(dòng)。為了恢復(fù)心臟的正常工作，我們需要一個(gè)心臟起搏器和去纖顫器。第十七頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)去纖顫器外部極板于3毫秒內(nèi)放電400J，求瞬時(shí)電流的大小，瞬時(shí)電壓的大?。?/p>

若兩極板間人體電阻R=50Ω。Е=I2?R?t=V?I?tI2=E/（R?t）代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得I=51.6AV=E/（I?t）=400/（51.6?0.003）=2.58kV第十八頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日可植入起搏器實(shí)物圖隨著微型可嵌入式去纖顫器的發(fā)展，所需的激發(fā)能量也隨之減少了許多。其更大的優(yōu)點(diǎn)還在于，他靠心臟更近，當(dāng)病發(fā)時(shí)，儀器可自行放電治療，而無(wú)須像外用式那樣，需要醫(yī)生的臨場(chǎng)救治，為病人贏得了寶貴的時(shí)間，時(shí)間就是生命。第十九頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日至此，我們從人體的骨頭，心臟兩方面做了些與電現(xiàn)象有關(guān)的研究，發(fā)現(xiàn)生物體是與電緊密相關(guān)的。生物體其他方面也有著很值得