ИМПЕДАНС
ИМПЕДАНС (англ. impedance, от лат. impedire препятствовать) — физ. величина, характеризующая сопротивление среды для колебаний различного происхождения.
В зависимости от вида колебания различают И. электрический, И. механический и И. акустический.
Электрический импеданс представляет собой полное (комплексное) сопротивление электрической цепи переменному току. В общем виде И. электрический (Z) представляет собой геометрическую сумму активного сопротивления электрической цепи (R) и реактивного сопротивления (X):
Z = √(R2 +X2).
Активное сопротивление В является величиной, обратной величине электропроводности ткани, и мало зависит от частоты переменного тока. Реактивная составляющая X комплексного сопротивления Z для различных электропроводящих биол, субстратов in vivo и in vitro зависит от частоты электрического тока. За единицу измерения И. электрического в Международной системе единиц принят Ом (Ω, ом).
Измерение величины электрического И. применяется для характеристики электрических свойств тканей, органов, отдельных клеток (см. Электропроводность биологических систем). Электрический И. биол, тканей уменьшается при увеличении частоты приложенного электрического поля, что связано с наличием емкостной составляющей И., обусловленной в основном явлением поляризации (см.).
И. тканей организма зависит, в частности, от состояния кровообращения (кровенаполнения сосудов). Поэтому измерение И. отдельных участков тела, чаще конечностей, положено в основу изучения периферического кровообращения — так наз. метод реографии (см.). При реографии используется переменный ток частотой 20—30 кгц.
Электрический И. биол, тканей изменяется в зависимости от их функц, состояния. Слабый переменный ток, проходящий через объект при измерении, не вызывает повреждения ткани, поэтому наблюдаемые изменения в нем при тех или иных условиях можно связать со структурными и ионными изменениями в ткани. Изучение составляющих электрического И. взвеси клеток позволяет определить электрические параметры как самих клеток, так и их поверхностных мембран, судить об изменении их проницаемости (см.).
Измерение импеданса на высоких частотах (выше 1 МГц) позволяет оценивать суммарную концентрацию свободных электролитов в клетках и тканях (см. Кондуктометрия). Измерение И. электрического позволяет также регистрировать изменения физ.-хим. структуры живых тканей в норме и патологии. Поэтому этот метод можно использовать для изучения динамики изменений, происходящих при различных заболеваниях и травмах, а также для оценки эффективности их лечения.
Акустический импеданс — величина комплексного сопротивления, вводимая для характеристики сопротивления каких-либо акустических систем распространению звуковых колебаний.
Учет акустического И. важен при изучении распространения звука, акустических свойств как физ. (трубы переменного сечения, рупоры, излучатели и приемники звука, их диффузоры, мембраны и т. д.), так и биол, систем (органы слуха, речи и т. д.), а также при создании аппаратов, корригирующих органы слуха и речи.
Акустический И., так же как и электрический, включает активную и реактивную составляющие. Активная составляющая связана с потерями энергии на излучение звука акустической системой и с потерями на трение. Реактивная составляющая (реактивное сопротивление) характеризует силы инерции и упругости, действующие в системе. В соответствии с этим реактивное сопротивление называют также инерционным или упругим сопротивлением.
В системе СИ акустический И. измеряют в ньютон-секундах на метр в пятой степени (Н-с/м5), а в системе СГС — в динах-секундах на сантиметр в пятой степени (дин-сек/см5). Последнюю единицу называют иногда акустическим омом.
Механический импеданс характеризует сопротивление среды распространению различных колебаний (звуковых, ультразвуковых и т. д.). Измерение величины механического И. используется в мед.-биол, исследованиях при изучении вибрации и ее действия на организм в производственных условиях.
Единицей измерения механического И. в системе СИ является ньютон-секунда на метр (Н-с/м). И. акустический (Za) и механический (Zm) связаны соотношением:
Zm = Za * S2,
где S — площадь акустической системы.
Библиография: Биофизика, под ред. Б. Н. Тарусова и О. Р. Колье, М., 1968, библиогр.; С кучи к Е. Основы акустики, пер. с англ., т. 1—2, М., 1976.
Г. Е. Федоров.