Упражнение №1. Определение зависимости оптической плотности

От концентрации раствора.

1. Подключить фотометр в сеть и включить тумблер «СЕТЬ».
2. При открытой дверке кюветного отделения прогреть прибор в течение 30 мин.
3. Установить в кюветное отделение кювету с дистиллированной водой и исследуемым раствором, начиная с наименьшей концентрации. При работе с кюветами нельзя касаться пальцами рабочих поверхностей, на них не должны оставаться следы жидкости.
4. Установить длину волны в 405 нм.
5. Определить оптическую плотность раствора рибофлавина, последовательно увеличивая концентрации.
6. Полученные данные занести в таблицу.

 

С%	0,75	1,5	3	6
Д

 

 

1. По полученным данным построить график зависимости оптической плотности Д от концентрации С.

 

Упражнение №2. Определение зависимости оптической плотности растворов                              от длины световой волны.

1. В 6-% -ном растворе рибофлавина для указанных в таблице длинах световых волн определить оптическую плотность раствора Д.
2. В кюветное отделение поместить 3-%-ный раствор рибофлавина и определить оптическую плотность для тех же длин волн.
3. Полученные данные занести в таблицу.

 

l (нм)	315	364	400	440	490	540	590
6 %
3 %

1. По данным таблицы на одной координатной плоскости построить графики зависимости оптической плотности Д от длины световой волны l.
2. Сделать выводы с учетом полученных результатов.

 

Контрольные вопросы

1. Закон Бугера (с выводом). Натуральный показатель поглощения.
2. Закон Бугера–Ламберта–Бера (с выводом). Натуральный молярный показатель поглощения и его физический смысл. Молярный показатель поглощения.
3. Коэффициент пропускания и оптическая плотность растворов.
4. Рассеяние света. Закон Рэлея.
5. Фотобиологические процессы. Спектры фотобиологического действия.
6. Оптическая схема фотоэлектроколориметра (спектрофотометра) и работа с ним.
7. Применение спектрофотометрии в биологии и медицине.

Тестовые задания

1. В дифференциальном уравнении, описывающем поглощение света: , величина коэффициента пропорциональности k зависит от:

а) толщины поглощающего слоя;

б) интенсивности падающего света;

в) интенсивности света, прошедшего через вещество;

г) поглощающей среды и длины световой волны;

д) времени действия света на вещество.

 

2. В законе Бугера:  является:

       а) молярным показателем поглощения;

       б) натуральным молярным показателем поглощения;

       в) натуральным показателем поглощения;

       г) монохроматическим показателем поглощения;

       д) натуральным показателем рассеяния.

 

3. Укажите формулу, выражающую закон Бугера для поглощения света:

       а) ;               б) ;          в) ;                 г) ;                   д) .

 

1. Укажите формулу, выражающую закон Бугера – Ламберта – Бера:

а) ;              б) ;     в) ;

г) ;         д) .

 

5. Укажите связь между молярным показателем поглощения ε и натуральным молярным показателем поглощения :

       а) ;        б) ;       в) ;

       г) ;              д) .

 

6. Укажите формулу молярной концентрации:

а) ;         б) ;              в) ;            д) .

 

7. В законе Бугера – Ламберта – Бера величина  есть:

       а) молярный показатель поглощения;

       б) натуральный показатель поглощения;

       в) натуральный молярный показатель поглощения;

       д) натуральный показатель рассеяния.

 

8. Укажите формулу коэффициента пропускания:

       а) ;        б) ;                               в) ;

       г) ;             д) .

 

9. Укажите формулу оптической плотности раствора:

       а) ;        б) ;        в) ;

       г) ;        в) .

10. Спектр поглощения выражает зависимость:

а)           б)

в)           г)

 

11. К негативным фотобиологическим процессам относятся:

а) зрение;

б) фотопериодизм;

в) фототоксические и фотоаллергические;

г) образование витамина Д под действием УФ.

 

12. К позитивным фотобиологическим процессам относятся:

а) фототоксические;

б) образование витамина А;

в) фотоаллергические;

г) зрение, фотопериодизм, образование витамина Д.

 

13. Что является первой стадией любого фотобиологического процесса:

а) внутримолекулярные процессы размена энергии;

б) фотохимический акт;

в) межмолекулярный перенос энергии;

г) поглощение кванта света;

д) биохимические реакции с участием фотопродуктов.

 

14. Чем заканчивается фотобиологический процесс:

а) межмолекулярным переносом энергии;

б) биохимическими реакциями с участием фотопродуктов;

в) темновыми превращениями первичных фотохимических продуктов;

г) общефизиологическим ответом.

 

15. Спектром фотобиологического действия называется:

       а) зависимость биологического эффекта от времени действия света;

б) зависимость оптической плотности раствора от интенсивности действующего
 света;

в) зависимость коэффициента пропускания от концентрации раствора;

г) зависимость фотобиологического эффекта от длины волны действующего
 света.

 

16. В результате процесса поглощения скорость изменения концентрации n фермента в растворе определяется формулой:

             а) ;                    б) ;

             в) ;                 г) .

17. Укажите формулу дозы облучения:

а) ;                   б) ;

в) ;        г) .

 

18. Укажите формулу эффективного сечения поглощения молекулы фермента:

а) ;       б) ;

в) ;     г) .

19. Укажите вид графика, выражающего зависимость: :

а                                                                    б

 

в                                                                         г

 

20. Укажите вид закона Рэлея для мелкодисперсной среды, а также при молекулярном рассеянии света:

а) ;                б) ;             в) ;              г) .

21. Укажите, как будет выглядеть закон Бугера с учетом процессов поглощения и рассеяния:

а)                б)

в)              г)

 

22. Монохроматический свет – это свет:

а) с переменной длиной волны;

б) с постоянной частотой и фазой;

в) с постоянной длиной волны;

г) с наложением волн различных частот.

23. Натуральный молярный показатель поглощения – суммарное эффективное сечение поглощения всех молекул растворенного вещества, содержащихся:

а) в 1 м³;               б) в одном моле;

в) в 1 см³;             г) в 1 дм³.

 

24. Натуральный молярный показатель поглощения  определяется по формуле:

а) ;                 б) ;

в) ;                  г) .

25. В оптической схеме спектрофотометра кювета расположена между:

а) диафрагмой и пластиной, делящей световой поток на две части;

б) монохроматором и пластиной, делящей световой поток на две части;

в) пластиной, делящей световой поток на две части и фотоэлементом;

г) конденсором и объективом.

 

26. Пластина в фотоэлектроколориметре делит световой поток так, что:

а) 90 % света направлено на фотодиод, 10 % – на фотоэлемент;

б) 50 % на фотодиод, 50 % – на фотоэлемент;

в) 10 % света направлено на фотодиод, 90 % – на фотоэлемент;

г) 30 % света направлено на фотодиод, 70 % – на фотоэлемент.

 

27. После включения спектрофотометра:

а) можно сразу приступать к работе с ним;

б) нужно прогреть прибор в течение 5 мин;

в) нужно прогреть прибор в течение 10 мин;

г) нужно прогреть прибор в течение 30 мин.

 

28. График, выражающий закон Бугера, имеет следующий вид:

а                                                    б

 

в                                                    г

 

29. Оптическая плотность растворов Д имеет следующую единицу измерения:

а) м;     б) ;      в) безразмерная величина;         г) .

30. Уравнение для вывода закона Бугера имеет следующий вид:

а) ;               б) ;

в) ;             г) .

 

 

Лабораторная работа №12

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ НЕКОТОРЫХ МЕДИЦИНСКИХ ДАТЧИКОВ

Цель работы. Уяснить понятие «датчик», в соответствии с этим научиться систематизировать датчики по принципу их действия. Понять, какие физические явления лежат в основе работы того или иного датчика. Понять важность применения датчиков в медицине, их устройство и научиться работать с некоторыми из них. Получить представление о роли датчиков в процессах управления и контроля. Сопоставить понятие датчика с понятием рецептора. Оценить роль рецепторов в функционировании живого организма.

Актуальность. Для правильной диагностики и лечения необходимо достоверно знать суть процессов, происходящих в теле человека. Получение достоверного знания всегда связано с представлением о структуре и функциях изучаемого объекта. Медицина не является исключением. Если структурой тела человека занимаются такие науки, как анатомия и морфология, то закономерности функционирования структур изучает физиология. Вообще, взаимосвязь структуры и функции можно проследить в любой науке. Когда мы переходим к описанию той или иной функции, необходимо определить параметр, наблюдая за которым, мы будем судить об этой функции. После определения этого параметра надо научиться его измерять, чтобы понять, как реализуется та или иная функция. Именно необходимость измерения приводит к понятиям «датчик» или «электрод».

Таким образом, одним из основных назначений применения датчиков и электродов является необходимость измерить тот или иной параметр процесса или сделать его «видимым» для исследователя. Другим, не менее важным назначением датчиков является их использование в управлении и контроле, в том числе это касается и живого организма. Например, важнейшим обобщением физиологии является понятие гомеостаза. Очень многие функции организма автоматически поддерживаются в определенных границах, в частности такие функции, как температура тела, содержание сахара в крови, pH крови и др. Очевидно, что для удержания какого-либо параметра организма в определенных пределах необходимо его непрерывно измерять. В организме органы, осуществляющие этот процесс, называются рецепторами. Конечно, рецепторы существуют не только в целях поддержания гомеостаза, но и для управления. Например, тяжелая физическая работа вызывает увеличение функций внешнего дыхания и частоты сердцебиений. Первичным звеном, подающим сигнал о необходимости этого увеличения, также являются рецепторы.

Таким образом, в живом организме роль датчиков исполняют рецепторы, структура и функции которых изучаются в курсах физиологии.

Приборы и принадлежности: Генератор низкочастотного электрического напряжения, катушка индуктивности, стальной стержень, амперметр, измерительный микрофон, шумометр, генератор звуковых колебаний.

 

Теоретическая часть

Понятие электрода и его функции.  Как уже отмечалось, для того, чтобы получить и зафиксировать информацию о состоянии медико-биологической системы, необходимо научиться измерять ее параметры. Мы уже знаем, что многие функции организма сопровождаются электрическими явлениями. В частности, согласно представлениям Эйнтховена, сердце в электрическом отношении можно представить дипольным электрическим генератором. Этот генератор создает на поверхности тела изменяющиеся во времени потенциалы. Следовательно, если мы хотим изучать электрическую активность сердца, нам надо научиться регистрировать эти потенциалы. Это становиться возможным, если мы создадим электрическую цепь, в которую так или иначе будет включено сердце. Сразу становится очевидным, что необходимо устройство, которое будет первичным звеном между телом и электрическими приборами. В данном случае единственной функцией этого устройства будет обеспечение хорошей (без искажений) передачи электрического сигнала от тела к электрическим приборам, т.е. замыканию цепи. Такие устройства называются электродами.

Итак, электроды – это проводники специальной формы, соединяющие внешнюю электрическую цепь с биологической системой. Эта внешняя цепь может быть измерительной, и тогда электроды служат для «съема» информации. Однако внешняя цепь может использоваться также для подведения внешнего электромагнитного воздействия на организм как в целях диагностики, так и лечения.

К электродам предъявляются определенные требования: они должны быстро фиксироваться (например, это необходимо при проведении массовых исследований), иметь высокую стабильность электрических параметров (в противном случае, электрод будет воздействовать на сигнал каждый раз другим способом), не раздражать биологическую ткань и т.д. Из самой функции электрода как устройства, соединяющего тело с электрическими приборами, следует требование минимизации потерь полезной информации на этапе тело - электрод. Такие потери возможны в особенности на переходном сопротивлении кожа-электрод. Чтобы уменьшить это сопротивление, стараются увеличить проводимость среды между электродом и кожей, используя различные электропроводящие пасты или марлевые салфетки, смоченные физиологическим раствором.

По своему назначению электроды для съема биоэлектрического сигнала подразделяются на следующие группы: 1) для кратковременного использования в кабинетах функциональной диагностики; 2) для длительного использования, например, при постоянном наблюдении за тяжелобольными; 3) для использования на обследуемых, находящихся на больших расстояниях или на подвижных обследуемых (спортивная, космическая медицина); 4) для экстренного применения, например, в условиях скорой помощи.

Понятие датчика и его функции. Далеко не все процессы в организме адекватно отражаются биоэлектрическими сигналами. Например, давление крови, температура, звуки сердца и т.д. В таких случаях использование электродов невозможно. Для этого применяются датчики (измерительные преобразователи).