Прохождение тока через ткани организма. Удельное сопротивление биологических тканей жидкостей при постоянном токе.

Биологические ткани и органы довольно разнородны по электрическим свойствам. Органические вещества (белки, жиры, углеводы и др.), из которых состоят плотные ткани организма, являются диэлектриками. Но все ткани и клетки в организме содержат жидкости или омываются ими (кровь, лимфа, различные тканевые жидкости). В состав этих жидкостей кроме органических коллоидов входят также растворы электролитов и поэтому они являются довольно хорошими проводниками.

Наилучшую электропроводимость (L =) имеют спинномозговая жидкость, сыворотка крови, несколько меньшую - цельная кровь и мышечная ткань. Значительно меньше электропроводимость тканей внутренних органов, а также мозговой (нервной), жировой и соединительной тканей. Плохими проводниками, то есть диэлектриками, являются роговой слой кожи, связки и сухожилия и особенно костная ткань без надкостницы.

Электропроводимость отдельных участков организма, находящихся между электродами, наложенными непосредственно на поверхность тела, существенно зависит от сопротивления кожи и подкожных слоев.

Для электролитов плотность тока j отдельно для положительных и отрицательных ионов равна:

j = qN = qnV = qnS  = qn

j₊ = qn₊ ₊ и j_- = qn_-_-

где - их концентрация,V = S  , а S = 1;

q - заряд,  - скорость направленного движения ионов.

Суммарная плотность тока:

j = j₊ + j- = q (n₊ ₊ + n- -).

Если предположить, что каждая молекула диссоциирует на два иона, то концентрация положительных и отрицательных ионов одинакова:

n₊ = n_- =  n,

где  - коэффициент диссоциации,

n - концентрация молекул электролита.

Направленное движение ионов в электрическом поле можно приближенно считать равномерным, при этом сила, действующая на ион со стороны электрического поля F = qE, равна силе трения, которую полагаем пропорциональной скорости Fтр = r  :

qE = r ,

откуда, заменяя , получаем

 = bE;

коэффициент пропорциональности “b” называют подвижностью ионов, он численно равен скорости направленного движения иона в поле с напряженностью, равной единице.

Для ионов разных знаков из (1) соответственно имеем:

₊ = b₊ E и _- = b_- E.

Подставляя (2) и (3) в (1), находим:

j = nq(b₊ + b_-) E.

Представим электролит в виде прямоугольного параллелепипеда с гранями электродами площадью S, расположенными на расстоянии “l”. Преобразуем (4), заменив и умножив обе части наS:

Так как I = jS; то (5) соответствует закону Ома для участка цепи без источника тока:

, где

- сопротивление электролита. Сравнивая (6) с известным из широкого курса соотношением , получаем

где j - удельная электропроводимость.

Отсюда следует, что электропроводимость электролита будет тем больше, чем больше концентрация ионов, их заряд и подвижность. При повышении температуры возрастает подвижность ионов и увеличивается электропроводность.

Внутри организма ток распространяется, в основном, по кровеносным сосудам и лимфатическим сосудам, мышцам, оболочкам нервных стволов. Сопротивление кожи, в свою очередь, определяется её состоянием: толщиной, возрастом, влажностью и т.п.

Электропроводность тканей и органов зависит от их функционального состояния и, следовательно, может быть использована как диагностический показатель.

Например, при воспалении происходит набухание клеток, объем межклеточных пространств уменьшается и в результате увеличивается электрическое сопротивление. Физиологические явления, вызывающие потоотделение, сопровождаются возрастанием электропроводимости кожи и др.

Удельные сопротивления (в ОМ м) различных тканей и жидкостей организма: ( ).

Спинномозговая жидкость - 0,55

кровь - 1,66

мышцы - 2,0

ткань мозговая и нервная - 14,3

ткань жировая - 33,3

кожа сухая - 10

кость без надкостницы - 10 .