89650

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ ТКАНЕЙ

Доклад

Биология и генетика

Применительно к диполям соответствует максимальной частоте ЭМП которую они способны воспроизвести своими поворотами в нем за счет чего достигается максимально возможная компенсация внешнего поля собственным ЭП диэлектрика. Эту зависимость выражает формула: где K – постоянная Больцмана; T – температура среды в которой вращаются молекулы под действием ЭМП; вязкость этой среды; радиус полярной молекулы. Неодинаковые величины разных тканевых компартаментов способных поляризоваться в ЭМП обуславливают неравномерный ход кривой ...

Русский

2015-05-13

108.94 KB

3 чел.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ ТКАНЕЙ

Диэлектрические свойства биологических тканей определяются присутствием в них воды, растворенных в ней макромолекул, а также компартамезацией клеточных структур. Компартамезация, обеспечивая оптимальные условия для внутриклеточных биохимических процессов, вместе с тем придает живым тканям сегнетоэлектрические свойства. Показано, что физические среды, в которых чередуются слои очень низкой и высокой , обладают сегнетоэлектрическими свойствами, если по обе стороны каждого слоя с низкой присутствуют разные электрические заряды. Такие структуры подобны доменам с одинаковой ориентацией дипольных моментов. Цитозоль и содержимое многих органелл обладают относительно высокой  , а БМ – крайне низкой (порядка ). Поэтому каждая органелла на БМ которой поддерживается разность потенциалов между цитозолем и ее содержимым, имеет значительный дипольный момент подобно домену в сегнетоэлектрике. За счет таких заряженных компартаментов живые ткани обладают высокой . В постоянном электрическом поле оно достигает десятка тысяч.

Как и всякому домену, каждому внутриклеточному компартаменту присуща не высокая характеристическая частота релаксации. Применительно к диполям соответствует максимальной частоте ЭМП, которую они способны воспроизвести своими поворотами в нем, за счет чего достигается максимально возможная компенсация внешнего поля собственным ЭП диэлектрика. Диапазон разных внутриклеточных компартаментов находиться в пределах от Гц до 1 кГц. Поэтому компартаменты вносят основной вклад в диэлектрические свойства биологических тканей именно на низких частотах.

На более высоких частотах диэлектрические свойства определяются полярными макромолекулами, сосредоточенными как в цитоплазме, так и в клеточных мембранах. В СВЧ полях основной вклад в эти свойства вносит вода.

У разных белковых молекул охватывает диапазон от 10 кГц до 100 мГц и зависит от их размеров, а также от вязкости окружающей среды. Эту зависимость выражает формула:

,

где K – постоянная Больцмана; T – температура среды, в которой вращаются молекулы, под действием ЭМП; - вязкость этой среды; -радиус полярной молекулы.

Важно отметить, что молекулы одинаковых размеров, пребывая в средах с разной вязкостью (например в цитозоле и БМ) обладают не одинаковой .

Характеристическая частота релаксации внутриклеточный воды такая же, как и дистиллированной (). Дипольные моменты у них также одинаковы (~1,84 дебая). Именно в воде, входящей в состав живых тканей, происходят основные диэлектрические потери при действии на организм СВЧ излучений поскольку   совпадает частота сантиметровых радиоволн.

Неодинаковые величины разных тканевых компартаментов, способных поляризоваться в ЭМП, обуславливают неравномерный ход кривой , отображающей зависимость ткани от ЭМ колебаний, воздействующих на нее. На зависимости можно выделить три участка, где кривая идет круче, чем в промежутках. Эти участки называют зонами дисперсии (релаксации) и их обозначают греческими буквами .

Первый участок (- дисперсия) соответствует низкочастотному диапазону до 1 кГц. Он обусловлен поляризацией внутриклеточных компартаментов, с которыми связаны сегнетоэлектрические свойства живых тканей. В силу значительной инерционности релаксационных процессов в доменах - компартаментах вращение этих гигантских диполей запаздывает относительно направления внешнего ЭМП даже на низких частотах, что проявляется в уменьшении по мере увеличения . Некоторый вклад в - дисперсию вносит релаксация зарядов на фасциях, внутриорганных соединительно тканных прослойках, клеточных поверхностях.

Второй участок (- дисперсия) отображает изменение поляризации макромолекул по мере повышения частоты внешнего ЭМП. В скелетной мышце -дисперсия наблюдается в диапазоне частот от до Гц. Снижение по мере повышения в этом диапазоне зависит от того, что все менее крупные макромолекулы не успевают поворачиваться в соответствии с частотой внешнего ЭМП, когда она не успевает превосходить той или иной полярной молекулы. Очевидно, что Гц является частотой соответствующей наименее инерционных пептидных молекул.

Третий участок (- дисперсия) приходиться на частоты выше Гц, чему соответствует  . Поскольку воде свойственно несколько значений лежащих около 20 ГГц (явление многоструктурной воды), то изменение уменьшиться потому, что даже такие мелкие молекулы, как , не успевают совершать повороты с частотой, соответствующей частотному диапазону -дисперсии.

На более высоких частотах (до Гц) может проявляться электронная поляризация, характерная для атомов, и обусловленная смещением оболочек у атомов.

В живых тканях, ввиду того, что им наряду с электропроводностью присущи другие свойства, под действием внешнего ЭМП возникают и токи проводимости, и токи смещения. По мере повышения частоты ЭМП роль тока смещения в биологическом эффектах электромагнитного излучения возрастает и становиться ведущей на частоте выше Гц. Сказанное выше хорошо характеризует различные виды высокочастотной электротерапии: если при диатермин (МГц) тепловой эффект связан прежде всего с током смещения.

Клеточные мембраны принято рассматривать по аналогии с диэлектриком в виде плоских конденсаторов. В этой связи поведение мембран при воздействии ЭМП характеризует электрическая емкость, приведенная к 1 мембранной поверхности. Эта величина () называется удельной емкостью БМ и имеет размерность . Очень велика плазмолемы гладкомышечного волокна млекопитающих - около 30 . Нервные волокна многих животных имеют плазматические мембраны, … которых находиться в пределах единиц .

Чтобы учесть зависимость энергетических преобразований на емкости от частоты внешнего ЭМП, используется понятие емкостного сопротивления:

 

Эта величина служит коэффициентом преобразования энергии внешнего ЭМП в электрическую энергию, накапливаемую конденсатором в течение половины периода воздействующих ЭМ колебаний. 4 см больше … БМ, тем меньший электрический заряд она способна удержать на себе и тем меньшая доля энергии внешнего ЭМП превратиться в электрическую энергию.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25875. Анализ достаточности капитала банка 27.5 KB
  Достаточность капитала банка это способность собственного капитала банка покрыть убытки связанные с наступлением риска. Величина собственного капитала регулируется и контролируется Банком России. Регулятором было установлено что собственного капитала должно быть у банка не менее 10 от величины его рисковых активов где под рисковыми активами будем понимать денежные средства которые размещены с определенным риском их невозврата.
25876. Анализ задолженности по процентам, неуплаченным клиентам 23 KB
  904 Прочие дебиторы и кредиторы начисленные но неуплаченные банком проценты отражаются до того момента пока клиент не обратится за их получением. По межбанковским кредитам проценты обычно не начисляются а производится их непосредственная уплата. Начисление процентов по межбанковскому кредиту может производится в том случае когда банк не располагает достаточными суммами на корреспондентском счете. Поскольку банки могут прибегать к услугам денежного рынка и приобретать недостающую им ликвидность то такая операция возможна в том случае...
25877. Анализ использования межбанковского кредита и других привлеченных средств 22 KB
  межбанковский кредитМБК м. Ставка МБК – рыночная высокая. Особое место среди МБК занимают кредиты ЦБ под определенные условия. Анализ МБК проводится по след.
25878. Анализ источников прибыли банка 22.5 KB
  Главным источником прибыли являются доходы от всех видов деятельности. Доходы делятся на процентныедоходы по ссудным операциям в руб. Непроцентные это дивиденды по ценным бумагам или инвестициям; доходы от участия в совместной деятельности; доходы от валютных операций комиссионные штрафы присужденные плата за оказание услуг и прочие. Факторы доходов для факторного анализа: процентные доходы повышение непроцентных доходов увеличение доли рабочих активов или активов приносящих доход.
25879. Анализ источников приобретения ценных бумаг и доходности этих операций 27.5 KB
  Ценная бумага это документ который выражает имущественные права акция или долг облигация Главной целью анализа операций банка с ценными бумагами явл. Основными задачами анализа операций с ценными бумагами банка является анализ: Их структуры и динамики; Значимости этих операций в деятельности банка; Качества портфеля ценных бумаг; доходности и эффективности. Анализ операций с ценными бумагами начинают с общей оценки масштабов инвестиционной деятельности банка.
25880. Анализ кредитных рисков 24.5 KB
  Кредитный риск банка можно определить как максимально ожидаемый убыток который может произойти с заданной вероятностью в течение определенного периода времени в результате уменьшения стоимости кредитного портфеля в связи с частичной или полной неплатежеспособностью заемщиков к моменту погашению кредита. Оценка кредитного риска портфеля проводится на основании концепции рисковой стоимости как итоговой меры риска необходимой для расчета размера капитала банка. В случае кредитного риска реальные распределения факторов риска и изменений...
25881. Анализ лизинговых и факторинговых операций банка 28 KB
  Лизинг означает форму долгосрочной аренды связанную с передачей в пользование имущества т. При заключении лизингового договора требуется банковская гарантия либо залог или страхование лизингового платежа и имущества которое является объектом лизинговой сделки. По степени окупаемости имущества лизинги могут быть: с полной окупаемостью при котором в течение срока действия одного договора происходит полная выплата лизингодателю стоимости арендуемого имущества; с неполной окупаемостью когда в течение срока действия одного договора окупается...
25882. Анализ наращенных процентов 27.5 KB
  Размер наращенных процентов определяется следующим образом: Разница между процентной маржой при российской и зарубежной системе учета составит: проценты начисленные и полученные банком относящиеся к предыдущему периоду минус проценты фактически уплаченные банком относящиеся к предыдущему периоду проценты наращенные и причитающиеся банку за отчетный период минус проценты наращенные и подлежащие уплате банком проценты начисленные но не уплаченные клиентами в отчетном периоде изза отсутствия средств. Наращенные проценты не...
25883. Анализ начисления и уплаты дивидендом владельцам акций КБ и паевых взносов 22 KB
  Период и величина начисления и уплаты дивидендов владельцам акций КБ обычно определяется на собрании акционеров в момент подведения итогов отч. счетам в разрезе акционеров банка. Затем производится перечисление средств на расчетные счета акционеров КБ. В отдельных случаях при принятии решения собранием акционеров дивиденды причитающиеся акционерам могут быть присоединены к размеру их доли в УК банка однако для проведения в учете таких операций необходимо вопервых письменное распоряжение акционера; вовторых ден.