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 ...

Роль иммунопатологий в развитии вирусных заболеваний у детей и взрослых
В современной медицине под названием вирусы понимаются мельчайшие неклеточные частицы, являющиеся внутриклеточными паразитами. Размножаясь только в живых клетках, вирус встраивается в клетку, изменяет ее генетический аппарат и, используя ее ферментативный аппарат, переключает клетку на синтез своих зрелых вирусных частиц - вирионов, которые в свою очередь лавинообр ...