Поглощение энергии ЭМП в тканях и преобразование ее в тепловую

Экспериментальная оценка пороговых интенсивностей ЭМП для теп­лового эффекта была про­ведена в различных ча­стотных диапазонах при общем и локальном воз­действии ЭМП на человеке и животных. Границу теплового эффекта опре­деляли по минимальному повышению температуры тела или тканей, не превышающему нормальных ее колебаний в организ­ме. В качестве признака появления теплового эффекта у челове­ка использовали также и минимальное теплоощущение. Было установлено, что зависимость между теплоощущением и мощностью ЭМП, поглощаемой в тканях (в диапазоне 20-200 Мгц), выражается соотношением:

H=lg P - a lg P0

где H - теплоощущение, оцениваемое по 4-балльной системе (ед­ва ощутимое тепло, умеренное тепло, интенсивный нагрев, едва переносимый нагрев), Ро-поглощаемая мощность, при которой ощущается едва заметное тепло, Р-данная поглощаемая мощ­ность, а - постоянная, не зависящая от частоты (хотя Ро варьи­рует с частотой).

Из результатов эксперимента следует, что пороговые интенсивности ЭМП умень­шаются с повышением частоты. Это и понятно, так как коэффи­циент поглощения электромагнитной энергии пропорционален частоте и величине электрических параметров σ и ε, которые в свою очередь изменяются с частотой.

В заключение следует отметить, что в работах, посвященных тепловому эффекту ЭМП, неоднократно обсуждалась возмож­ность избирательного нагревания микрочастиц в биосредах, не сопровождающегося существенным нагреванием окружающей их среды. Однако теоретический анализ показал, что такое избирательное нагревание возможно только в том случае, если частицы достаточно крупны—не менее 1 мм в диаметре. Поэтому нет оснований рассчитывать на избиратель­ное нагревание микрочастиц (клеток, бактерий) при отсутствии существенного нагревания среды, в которой они суспендированы.

Нетепловые эффекты ЭМП в биосредах.

Были проведены экспериментальные и теоретиче­ские исследования некоторых интересных микропроцессов, про­текающих под действием ЭМП.

Первый процесс такого рода состоит в том, что под действием непрерывных и импульсных ЭМП высоких и ультравысоких ча­стот (1-100 Мгц) суспендированные частицы угля, крахмала и молока, эритроциты и лейкоциты выстраиваются в цепочки, рас­положенные параллельно электрическим силовым линиям. Для каждого типа частиц имеется оптимальный диапазон частот, в пределах которого эффект возникает при минимальной напря­женности поля.

Теоретические исследования показали, что формиро­вание цепочек происходит в результате притяжения между ча­стицами, в которых под действием ЭМП индуцируются дипольные заряды (см. рис.).

В неполярной диэлектрической среде (масло) этот эффект возникает и при низких частотах и даже в электростатическом поле, но в воде и физиологическом растворе ионы и дипольные молекулы шунтируют поле низкой частоты и эффект возможен только при достаточно высоких частотах (вы­ше десятков Мгц). Постоянная времени формирования цепочек пропорциональна кубу радиуса частиц (она равна 1 сек. при радиусе в 1 мк). Она мало зависит от Е в слабых полях и обрат­но пропорциональна Е2 в сильных полях. В импульсных ЭМП эффект определяется средним значением Е.

Несимметричные частицы ориентируются либо параллельно, либо перпендикулярно к направлению силовых линий. Это зави­сит от соотношения между удельной проводимостью частиц и окружающей их среды и от частоты ЭМП (для электрических параметров, близких к биологичес­ким).

Второй эффект — «диэлектрическое насыщение» в растворах белков и других биологических макромолекул под действием вы­сокоинтенсивных ЭМП сверхвысоких частот. Он предполагает, что под действием таких полей все поляризованные боковые цепи макромолекул ориентируются в направлении электрических силовых линий и что это может приводить к разрыву водородных связей и других вторичных внутри- и межмолекулярных связей и к изменению зоны гидратации (от которой зависит растворимость молекул). Такие эффекты могли бы вызывать денатурацию или коагуляцию молекул, что подтверждается экспериментально.

Узнайте больше ...

Растения, проявляющие адаптогенные свойства
Современный человек, безусловно, наблюдает настоящий бум в развитии биотехнологий. Ежегодно появляются тысячи новых препаратов. Одних из них ждет неизвестность или использование в редких случаях по причине неконкурентоспособности с аналогичными препаратами, а других, например аспирин, — долгая жизнь и благодарность человечества. Достижения современной науки в облас ...