Az emberi elektromos mező létezik a test felületén és kívül, azon kívül. Az emberi testön kívüli elektromos mező elsősorban tribocharging-okból következik, vagyis olyan töltéseknek, amelyek a test felületén ruházat vagy bármilyen dielektromos tárgy ellen fellépő súrlódás következtében merülnek fel, miközben a test több voltos nagyságrendű elektromos potenciállal jön létre. Az elektromos mező folyamatosan változik az időben: először, a tribo töltései semlegesülnek - a nagy ellenállású bőrfelületről folynak le, jellemző időtartamukkal ~ 100 - 1000 s; másodszor: a test geometriájának megváltozása a légzési mozgások, a szívverés stb. miatt a testön kívüli állandó elektromos mező modulációjához vezet.
Az emberi testön kívüli elektromos mező másik forrása a szív elektromos mezője. Két elektródával a test felületére hozva ugyanazt a kardiogramot regisztrálhatjuk érintkezés nélkül és távolról, mint a hagyományos érintkezési módszernél. Vegye figyelembe, hogy ez a jel nem sokszor kisebb, mint a díjak feltöltési területe.
Az orvostudományban az emberi testhez kapcsolódó elektromos mezők mérésére szolgáló érintésmentes módszer alkalmazható az alacsony frekvenciájú mellkasi mozgások mérésére.
Ebben az esetben a váltakozó elektromos feszültséget 10 MHz frekvencián kell alkalmazni a beteg testére, és több antennaelektródot hozunk a mellkashoz 2-5 cm távolságra. Az antenna és a test kondenzátor két lapja. A mellkas mozgatása megváltoztatja a lemezek közötti távolságot, vagyis ennek a kondenzátornak a kapacitását, és így az egyes antennák által mért kapacitív áramot. Ezen áramok mérése alapján elkészíthető egy térkép a mellkas mozgásáról a légzési ciklus során. Általában szimmetrikusnak kell lennie a szegycsont felé. Szimmetriája megsérült, és egyrészt a mozgás tartománya kicsi, ez utalhat például egy rejtett borda törésre, amelyben az izom összehúzódása blokkolódik a mellkas megfelelő oldalán.
Az elektromos mező kontaktméréseit jelenleg a leggyakrabban az orvostudományban használják: kardiográfiában és elektroencephalográfiában. A tanulmányok fő előrelépése a számítástechnika, beleértve a személyi számítógépeket is, használatának köszönhető. Ezek lehetővé teszik nagy felbontású elektrokardiogramok (EKG HR) elérését.
Mint tudod, az EKG-jel amplitúdója nem haladja meg az 1 mV-ot, az ST szegmens még kisebb, és a jelet a szabálytalan izom aktivitással járó elektromos zaj takarja el. Ezért az akkumulációs módszert alkalmazzák, vagyis sok szekvenciális EKG jel összeadását. Ehhez a számítógép eltolja az egyes következő jeleket úgy, hogy R-csúcsa igazodjon az előző jel R-csúcsához, és hozzáadja azt az előzőhöz, és így tovább, sok jelnél több percig. Ebben az eljárásban a hasznos ismétlődő jel növekszik, és a szabálytalan interferencia eltörli egymást. A zaj elnyomásával kiemelhető az ST-komplex finom szerkezete, amely fontos az azonnali halál kockázatának előrejelzéséhez.
Az idegsebészethez használt elektroencefalográfia során a személyi számítógépek lehetővé teszik az agy elektromos tere eloszlásának azonnali térképeinek valósidejű elkészítését, mindkét féltekén elhelyezkedő 16 és 32 elektróda potenciáljának felhasználásával, több ms intervallumban.
Az egyes térképek összeállítása négy eljárásból áll:
Promóciós videó:
1) megmérjük az elektromos potenciált az elektródok elhelyezkedésének minden pontján;
2) a mért értékek interpolálása (folytatása) az elektródok között fekvő pontokba;
3) a kapott térkép simítása;
4) a térkép színezése a potenciál bizonyos értékeinek megfelelő színekkel. Hatékony színes képeket kap. Az ilyen kvázi színű ábrázolás, amikor a színek halmazát, például a lila-vörös színhez illesztették a teljes mezőérték-tartományt a minimumtól a maximálisig, manapság nagyon általános, mivel ez jelentősen megkönnyíti az orvos számára a komplex térbeli eloszlások elemzését. Az eredmény egy térkép sorozat, amelyből megtudhatja, hogyan mozognak az elektromos potenciál forrásai a kéreg felületén.
A személyi számítógép lehetővé teszi nemcsak a pillanatnyi potenciális eloszlás, hanem a finomabb EEG-paraméterek térképeinek elkészítését is, amelyeket a klinikai gyakorlatban már régóta teszteltek. Ezek elsősorban az EEG egyes spektrális komponenseinek (α, R, γ, δ és θ ritmusok) elektromos teljesítményének térbeli eloszlását foglalják magukban. Egy ilyen térkép elkészítéséhez egy adott időablakban a potenciált a fejbőr 32 pontján megmérjük, majd ezekből a rekordokból meghatározzuk a frekvencia spektrumokat, és felépítjük az egyes spektrális komponensek térbeli eloszlását.
Az α, δ, I ritmuskártyák nagyon különbözőek. Az ilyen térképek szimmetriájának zavara a jobb és a bal félteke között diagnosztikai kritérium lehet agydaganatok és más betegségek esetén.
Ennélfogva jelenleg nem érintkezéses módszereket fejlesztettek ki az emberi test által a környező térben létrehozott elektromos mező regisztrálására, és ezeknek a módszereknek az orvostudományban történő alkalmazásai is megtalálhatók. Az elektromos mező kontaktmérései új lendületet kaptak a személyi számítógépek fejlesztésével kapcsolatban - nagy teljesítményük lehetővé tette az agy elektromos mezőinek térképeinek elkészítését.
Emberi mágneses mező
Az emberi test mágneses mezőjét a szív és az agykéreg sejtjeinek által generált áramok képezik. Rendkívül kicsi - 10 millió - 1 milliárdszor gyengébb, mint a Föld mágneses tere. Kvantummágnesmérővel mérjük. Érzékelője egy szupravezető kvantummágnesmérő (SQUID), amelynek bemenete a tekercsről történő vételre is kiterjed. Ez az érzékelő méri a tekercseken áthaladó rendkívül gyenge mágneses fluxust. Ahhoz, hogy egy SQUID működjön, azt olyan hőmérsékletre kell lehűteni, amelyen a szupravezető képesség megjelenik, azaz a folyékony hélium hőmérsékletére (4 K). Ehhez a fogadótekercseket egy speciális termoszba helyezik a folyékony hélium tárolására - egy kriosztátot, pontosabban a keskeny farkába, amelyet az emberi testhez a lehető legközelebb lehet hozni.
Az utóbbi években, a "magas hőmérsékletű szupravezető képesség" felfedezése után, SQUID-ek jelentek meg, amelyeket megfelelő mértékben lehűthetnek a folyékony nitrogén hőmérsékletére (77 K). Érzékenységük elegendő a szív mágneses tereinek méréséhez.
Az emberi test által létrehozott mágneses mező sok nagyságrenddel kisebb, mint a Föld mágneses tere, annak ingadozása (geomágneses zaj) vagy a műszaki eszközök mezői.
Kétféle módszer létezik a zaj befolyásának kiküszöbölésére. A legradikálisabb egy viszonylag nagy térfogatú (terem) létrehozása, amelyben a mágneses zajt drasztikusan csökkentik a mágneses pajzsok. A legfinomabb (az agyon végbemenő) biomágneses vizsgálatokhoz kb. Egymilliószor zajt kell sziszegni, amit lágy mágneses ferromágneses ötvözet többrétegű halmaza biztosíthat (például permalloy). Az árnyékolt szoba drága szerkezet, és csak a legnagyobb tudományos központok engedhetik meg maguknak. Az ilyen szobák száma a világon jelenleg egységekben van.
Van egy másik, olcsóbb módszer a külső zaj befolyásának csökkentésére. Ez azon a tényen alapszik, hogy a körülöttünk lévő térben a mágneses zajokat nagyrészt a föld mágneses mezőjének kaotikus oszcillációi (ingadozások) és ipari ipari létesítmények generálják. Az éles mágneses rendellenességektől és az elektromos gépektől távol, a mágneses mező, bár az idővel ingadozik, térbeli szempontból homogén, az emberi test méretéhez hasonló távolságon kissé változik. Valójában a biomágneses mezők gyorsan gyengülnek az élő szervezettől való távolságtól. Ez azt jelenti, hogy a külső mezők, bár sokkal erősebbek, alacsonyabb gradiensekkel (azaz a változás sebessége a tárgytól való távolsággal), mint a biomágneses mezők.
A tintahal, mint érzékeny elem fogadó eszközét úgy gyártják, hogy csak a mágneses mező gradiensére érzékeny - ebben az esetben az eszközt gradiométernek hívják. Ugyanakkor a külső (zaj) mezőkön gyakran észlelhető gradiensek vannak, akkor olyan készüléket kell használni, amely a mágneses mező indukciójának második térbeli származékát méri - egy második rendű gradiométert. Egy ilyen eszköz már használható normál laboratóriumi körülmények között. Ennek ellenére a gradiométereket szintén elõnyösebb használni „mágnesesen nyugodt” környezetben, és néhány kutatócsoport a vidéki térségekben speciálisan elkészített nem mágneses házakban dolgozik.
Jelenleg intenzív biomágneses kutatásokat végeznek mágnesesen árnyékolt helyiségekben és azok nélkül is, gradiométerek segítségével. A biomágneses jelenségek széles skáláján sok olyan feladat van, amelyek lehetővé teszik a külső zaj különböző szintű csökkentését.