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文档简介
14系张炜PB03206221骨头压电效应=>
电致伸缩效应=>心脏心脏表面电势分布=>
心脏起搏器与去纤颤器=>
骨头的一些特殊性质压电性质
电致伸缩性质
在运动当中,我们的骨头会产生一定程度的变形,这样就会产生一个电势差,这个电势差从医学上来讲,能促进钙的吸收陈沉积,对骨骼发育有很大的帮助。我们航天英雄杨利伟,在外太空时也需要运动来保持骨骼健康良好。
横坐标为小针刺击压电材料的频率,纵坐标为相应材料表面产生的电压。
图中显示有三条曲线。它们分别是Tendon腱,Bone骨头,Balcen布加内酯。腱和布加内酯都是高分子的压电材料
频率/Hz电压/V有些手臂暂时不能活动的病人,如果我们在他受伤的手臂上的适当部位加一电势差,就能促进钙的沉积,让其更早康复。
直径75mm的手臂,手臂组织的介电常数εt=4
骨头直径25mm,介电常数εb=2
极板靠近手臂处还有0.5mm厚的一层绝缘体,介电常数εi=1.5
骨头正极板负极板手臂我们可以把问题近似简化如下图所示的,这样一个平行板电容器问题。把两极板间的骨头,组织,绝缘体看作是填充于其间的不同介质。
=>骨头组织绝缘体EE我们用i代表绝缘体,用t代表手臂组织,用b代表骨头。V=2Ei·di+2Et·dt+Eb·db=50.(1)D应该是连续的,因此D=ε。·εi·Ei=ε。·εt·Et=ε。·εb·Eb这样我们把(1)式中的Ei和Et用Eb表示,得到只含一个未知量Eb的方程,代入有关数据,求得Eb=970V/m.即骨头当中的电场强度为970V/m。钙离子是带电荷的,我们可以感觉到这个电场有利钙离子向骨头沉积。图中小红圆圈代表钙离子,黑色圆柱体代表骨头。通过网上相关研究资料的调查,我发现国内这方面的研究进展远远落后于国外。因为通过国内的科技搜索引擎,如中国学术期刊网,万方数据等,都很难找到相关资料,几乎可以说是没有。而国外的Ei,IEEE等就明显要多一些。这应该有着很好的发展前景。=>我们知道,当加于其心脏的电压大到一定值时,就会引发心脏的收缩。我们也经常在电视里看到医生抢救病人时用的心脏起搏器。我们知道心电图。过测量人体皮肤表面的电势分布,来研究心脏处电势的大体分布。心脏处于人体内部,外围有着人体的各不同组织成分,其导电性能必然很复杂,应该说是一个极复杂的各向异性的环境。心脏的等电势图类似于一个电偶极子的等电势图。由于两者的比较方法是极粗糙的,我们不能要求吻合的程度很大。有这么一些相似性已经很不错了。这意味着什么呢?这给我们研究心电场提供了一个很好的思路,对心脏疾病的诊断提供了一个强有力的方法。当然这需要精准的仪器作为前提条件。=>心脏可以说是一个有生物体控制着的泵,当心脏受到某种伤害时,心肌会发生激烈的颤动,在医学上叫做纤维性颤动。为了恢复心脏的正常工作,我们需要一个心脏起搏器和去纤颤器。若两极板间人体电阻R=50Ω。Е=I²•R•t=V•I•tI²=E/(R•t)代入相关数据可得I=51.6AV=E/(I•t)=400/(51.6•0.003)=2.58kV随着微型可嵌入式去纤颤器的发展,所需的激发能量也随之减少了许多。其更大的优点还在于,他靠心脏更近,当病发时,仪器可自行放电治疗,而无须像外用式那样,需要医生的临场救治,为病人赢得了宝贵的时间,时间就是生命。至此,我们从人体的骨头,心脏两方面做了些与电现象有关的研究
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