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4-4 不同分支管長度在主動脈管上的頻率響應

在 4-3 節討論了如果人體內的各臟器有不同的特徵諧頻,如要有 效率得到能量則必須與主動脈管的諧頻達到匹配,且所生長的位置要 符合主動脈管諧頻的分布。而此節則是延續 4-3 節,若分支管接在主 動脈管第二諧頻振幅最大處,則當分支管頻率隨長度變化時,主動脈 管上各諧頻振幅與頻率變化為何?我們使用了 3 種不同的分支銜接裝 置,來使主動脈管與分支管有不同的交互作用;而不同的交互作用強 度則會如何影響系統,將是此節所將探討的內容。

實驗方法簡述:

將 160 公分氣球彈性管置於實驗台上,幫浦置於 Z=105 公分並使 兩端為閉管。把分支管接於主動脈管 Z=80 公分。 使幫浦輸入彈性管 系統第一諧頻頻率的週期波,每 10 公分改變分支管長度,記錄彈性 管內水壓隨時間的變化。使用不同分支銜接裝置,重複上述實驗。

Type 3

Type 2 Type 1

【Fig 4-4-1】不同分支銜接裝置構造圖

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實驗結果:

首先測量不同的分支銜接裝置,對分支可提供的壓力大小有何不 同,測量方法如【Fig 4-4-2】。由【Table 4-4-1】,可以發現雖然 Type1 與 Type2 具有相同的硬接頭,但由於 T 型分支管的分支管徑不 同,因此 Type2 的銜接裝置可以提供分支彈性管較大的力源。若比較 Type2 與 Type3,具有相同 T 型分支管的分支管徑但硬接頭的構造不 同,而其可提供的壓力大小差別不大,因此提供給分支彈性管的力源 大小接近。由上述歸納,提供於彈性管的力源大小,T 型分支管的分 支管徑影響較大,而硬接頭的影響較小。

分別使用不同的分支裝置,測量分支管在主動脈管 Z=80 公分 時,主管與分支管的響應並分析各諧頻的振幅大小。分支管與主動脈 管數據如【Table 4-2-2】-【Table 4-2-4】。由數據可以發現分支 裝置 Type 3 對主管諧頻的影響較大而 Type 1 的最小。由於分支是接 於主動脈管 Z=80 公分處,且兩端的邊界為閉管,由 4-2 節可得在 Z=80 公分時為主動脈管第二諧頻振幅的極大值,但為第一、三諧頻振幅的 極小值。

Type 壓力(cm-H2O) 1 2.98±0.05 2 3.61±0.03 3 3.76±0.06

【Fig 4-4-2】不同分支銜接裝置壓力測量簡圖

【Table 4-4-1】不同形式分支銜接裝置的分支管壓力

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因此當分支管的天然頻率隨著長度而改變時,是否會對主動脈管 的諧頻發生改變?若以主動脈管二、三除以第一諧頻的振幅,其百分 比隨分支長度的變化如【Fig 4-4-3】-【Fig 4-4-5】。由圖可以觀 察到,使用 Type 1、Type 2 與 Type 3 分支銜接裝置,在主管上的第 二諧頻振幅百分比有極大值;而第三諧頻的振幅百分比並沒有明顯的 影響。考慮分支管所獲得的總能量時,其正比於分支管諧頻的振幅與 分支管長的乘積如【Fig 4-4-6】~【Fig 4-4-8】,實驗結果與 4-3 節符合。若觀察彈性管系統天然頻的變化,以 Type 1 與 Type 2 銜接 時,其系統天然頻與【Fig 4-3-2】相同;而以 Type 3 銜接分支管時 其系統天然頻如【Fig 4-4-9】~【Fig 4-4-12】。可由實驗發現系 統的第一諧頻與第三諧頻不隨著分支長度改變時發生變化,而第二諧 頻則會隨著分支長度而偏移。因此我們認為以 Type 3 銜接分支管時,

會使主動脈管與分支管有比較大的交互作用,而當分支管的第一諧頻 (長度為 80 公分)與主動脈管的第二諧頻達到匹配,可以使得主脈管 第二諧頻達到最好的共振。以另一個角度來探討上述結果,我們亦可 以在主動脈管測量各諧頻振福與頻率,若當其振幅與頻率有改變時,

則可推知分支管的天然諧頻亦有發生變化。

討論:

在 4-3 節討論了如果人體內的各臟器有不同的特徵諧頻,若要有 效率得到能量則必須與主動脈管的諧頻達到匹配,且所生長的位置要 符合主動脈管諧頻的分布;若臟器其特徵諧頻發生改變(即可能生病 了),則我們可以在主動脈管上測量諧頻振幅與頻率的變化,來推得 是何種臟器發生了病變。如同中醫的把脈,亦是藉由觀察人體的脈象 推論病人是哪裡生病了,進而對症下藥。

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Branch connected at Z=80cm Presssure*Length(cm-H2o*cm)

Length of branch organ(cm) 1st Harmonic

2nd Harmonic 3rd Harmonic

An*LOrg Of Branch Organ

【Fig 4-4-6】Type 1-振幅與分支長度乘積

50 2nd Harmonic

3rd Harmonic

Branch connected at Z=80cm

Percentage of An/A1 In Main Tube

An/A1 (%)

Length of branch organ (cm)

【Fig 4-4-4】Type 2-不同分支長度

2nd Harmonic 3rd Harmonic

A n/A 1 (%)

Branch connected at Z=80cmLength of branch organ(cm)

【Fig 4-4-5】Type 3-不同分支長度

2nd Harmonic 3rd Harmonic

Branch connected at Z=80cm Length of branch organ(cm)

0 20 40 60 80 100 120

Branch connected at Z=80cm

An*L Of Branch Organ

Length of branch organ(cm) 1st Harmonic

Branch connected at Z=80cm

An*LOrg Of Branch Organ

1st Harmonic 2nd Harmonic 3rd Harmonic

Length of branch organ(cm) Presssure(cm-H2o)

【Fig 4-4-8】Type 3-振幅與分支長度乘積

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主 管 測 量 分 支 管 測 量

各諧頻 振幅 分支長度

(cm)

第一諧頻 (cm-H2O)

第二諧頻 (cm-H2O)

第三諧頻 (cm-H2O)

第一諧頻 (cm-H2O)

第二諧頻 (cm-H2O)

第三諧頻 (cm-H2O)

0 2.90±0.06 1.30±0.03 0.56±0.41

10 2.90±0.07 0.30±0.02 0.63±0.04 0.55±0.06 0.90±0.05 0.42±0.05

20 2.90±0.11 0.31±0.04 0.64±0.01 0.62±0.07 0.46±0.02 0.06±0.01

30 2.80±0.10 0.49±0.04 0.64±0.04 0.72±0.09 0.20±0.01 0.03±0.01

40 2.60±0.06 0.63±0.07 0.61±0.05 0.84±0.04 0.07±0.01 0.13±0.01 50 2.60±0.04 0.76±0.03 0.60±0.04 0.59±0.02 0.22±0.02 0.21±0.01 60 2.80±0.03 0.78±0.07 0.56±0.05 0.32±0.05 0.39±0.01 0.39±0.01

70 3.10±0.09 0.82±0.03 0.61±0.04 0.19±0.01 0.63±0.01 0.15±0.01

80 3.20±0.11 0.87±0.03 0.63±0.02 0.08±0.02 0.87±0.02 0.04±0.02

90 3.20±0.23 0.59±0.14 0.59±0.08 0.14±0.03 0.73±0.04 0.07±0.01 100 3.30±0.23 0.44±0.05 0.57±0.08 0.21±0.04 0.42±0.02 0.16±0.01 110 3.20±0.24 0.53±0.16 0.55±0.08 0.26±0.03 0.23±0.02 0.26±0.01

120 3.00±0.02 0.66±0.03 0.63±0.05 0.28±0.03 0.16±0.03 0.17±0.01

【Table 4-4-4 Type 3-主動脈管與分支管各諧頻振幅】

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【Fig 4-4-9】Type 3-分支長度 10-30 公分系統天然頻

【Fig 4-4-10】Type 3-分支長度 40-60 公分系統天然頻

【Fig 4-4-11】Type 3-分支長度 70-90 公分系統天然頻

【Fig 4-4-12】Type 3-分支長度 100-120 公分系統天然頻

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