загрузка...
загрузка...
На головну

Спектр електромагнітних випромінювань НВЧ-діапазону

  1. Види і джерела іонізуючих випромінювань у виробничій, побутовій та навколишнього середовищах.
  2. Види іонізуючих випромінювань і їх характеристики
  3. Вплив різного роду випромінювань
  4. ВПЛИВ ІОНІЗУЮЧИХ випромінювань НА ОРГАНІЗМ ЛЮДИНИ
  5. ВПЛИВ ЛАЗЕРНИХ випромінювань НА ОРГАНІЗМ ЛЮДИНИ ТА ЗАХИСТ ВІД НИХ
  6. Питання 3. Захист від статичної та атмосферної електрики і дії електромагнітних полів
  7. Діапазони електромагнітного спектра
 рід випромінювання  Довжина хвилі  Частота (Гц)
 мікрохвилі метрові  1 - 10 м  3 ? 107 - 3 ? 108
 мікрохвилі дециметрові  10 - 100 см  3 ? 108 - 3 ? 109
 мікрохвилі сантиметрові  1 - 10 см  3 ? 109 - 3 ? 1010
 мікрохвилі міліметрові  1 - 10 мм  3 ? 1010 - 3 ? 1011

Виділення СВЧ-діапазону електромагнітних випромінювань невипадково, так як принцип дії переважної більшості радіотехнічних систем, використовуваних в Збройних Силах РБ для радіозв'язку, локації і т.д., заснований на застосуванні електромагнітних випромінювань в діапазоні надвисоких частот. Крім того, інтенсифікація розробок в області передачі і трансформації енергії призводить до появи нових, більш потужних за спектрально-енергетичних характеристик електромагнітних випромінювань НВЧ-діапазону.

Таким чином, СВЧ ЕМІ - найбільш зустрічається вид електромагнітних випромінювань в даний час.

До хвильовим властивостям cверхвисокочастотного електромагнітного поля (НВЧ ЕМП) відносять відображення, заломлення, дифракцію, інтерференцію, а також швидкість поширення електромагнітних випромінювань в просторі, частоту коливань і довжину хвилі.

У порожнечі електромагнітні хвилі (ЕМХ) всіх частот поширюються з однаковою швидкістю - 300 000 км / сек.

Відстань, яку хвиля проходить за час повного коливання називається довжиною хвилі, одиниця виміру - метр. Довжина мікрохвилі вимірюється в дециметрах, сантиметрах, міліметрах.

Частота коливань вимірюється в Герцах (Гц). 1 Гц - це одне коливання в секунду.

Частоти коливань ЕМВ НВЧ - діапазону знаходяться в межах від 3 ? 104 до 3 ? 1011 Гц.

Біологічна ефективність ЕМІ різних діапазонів визначається також енергетичної характеристикою - щільністю потоку енергії (ППЕ), колишня назва - щільність потоку потужності. ППЕ виражається кількістю енергії, що проходить в 1 сек через 1 см2 поверхні перпендикулярно напрямку поширення енергії і вимірюється у ВАТ на 1 м2. У медико-біологічної практиці використовуються величини в тисячу і в мільйон разів менші ((мВт / см2 і мкВт / см2).

Для характеристики швидкості інтенсивності ЕМВ при їх розподілі в поглинає середовищі, введено поняття про так званої глибиною проникнення. Глибиною проникнення ЕМВ називається відстань, на якому інтенсивність хвилі убуває в 2,7 рази. Одиниця виміру - метри.

Енергія, що проходить всередину організму, дорівнює енергії падаючої хвилі за вирахуванням енергії відбитої хвилі. Від однорідного середовища відбивається близько 60% енергії падаючої хвилі і тільки близько 40% проходить всередину об'єкта. Близько 70% енергії проходить хвилі поглинається в межах області, обмеженою глибиною проникнення.

Тканини з більш високим (більше 80%) вмістом води - шкіра, кров, м'язи - значно краще поглинають енергію НВЧ ЕМП (вибірковість ураження), ніж тканини з низьким вмістом води - кістки, жир і ін. Електромагнітне поле характеризується векторами напруженості електричного (Е ) і магнітного (Н) полів. При частоті коливань нижче 300 мГц як характеристики ЕМ-поля приймається силова характеристика - напруженість електричного поля, В / м або напруженість магнітного поля - А / м. При частоті коливань вище 300 мГц поле оцінюється енергетичної характеристикою - щільність потоку енергії (ППЕ), Вт / м кв. (Або її похідними мВт / см2, МкВт / см2).

Для кількісної оцінки поглиненої енергії введено поняття питомої поглиненої потужності - УПМ (SAR - specific absorpion rate - американських авторів). Під УПМ розуміється кількість поглинається потужності припадає на одиницю маси тіла, тобто - це усереднена величина, що характеризує швидкість надходження енергії СВЧ-поля в поглинає тіло і надається як потужність віднесена до обсягу - Вт / м3(МВт / см3) Або масі - Вт / кг (мВт / г). Встановлено, що граничною для термо-регуляції людини є 4 Вт / кг, а ПДУ - 0,4 Вт / кг.

Проблема метрологічної оцінки поглиненої людиною ЕМ потужності (і енергії) досить складна. В даний час апаратура для вимірювань поглинутої ЕМ потужності людиною, опроміненим СВЧ-полем у вільному просторі, поки ще не розроблена.

Оцінку впливу проводять по виміряної падаючої на людину ППЕ і на її основі методами математичних моделей розраховують УПМ.

Для вимірювань падаючої потужності безперервних НВЧ-випромінювань використовуються вітчизняні вимірювачі типу ПЗ-9 і ПЗ-16, які також забезпечують можливість оцінки середньої потужності імпульсних випромінювань.

Характерна особливість мікрохвильового нагрівання об'єктів пов'язана зі значно більшою глибиною проникнення НВЧ ЕМП, ніж таких теплових чинників, як, наприклад, інфрачервоні промені. Глибина проникнення мікрохвиль дорівнює 1/10 довжини хвилі, тобто вона тим менше, чим менше довжина хвилі.

Поглинання ж енергії тканинами, навпаки, збільшується зі зменшенням довжини хвилі, тому ЕМВ сантиметрового і міліметрового діапазону при високій ППЕ швидко нагрівають поверхню тіла і можуть викликати важкі опіки.

При певній довжині хвилі (дециметровому діапазон) відзначається навіть більш виражене нагрівання глибинних тканин в порівнянні з шкірою - селективність дії СВЧ ЕМП.

Поглинена середовищем енергія ЕМП переходить в тепло - це неспецифічне або теплове дію СВЧ ЕМП на живий організм. При цьому на думку більшості авторів, поглинання енергії мікрохвиль викликає зміна просторової орієнтації дипольних молекул, перш за все посилення коливань диполів води. Останні передають частину енергії оточуючим молекулам, також приходять в рух, в результаті чого енергія НВЧ ЕМП переходить в теплову, завдяки чому і відбувається нагрівання об'єкта.

У відповідь на нагрівання в опроміненому ділянці збільшується циркуляція крові, що розглядається як пристосувальна реакція, що здійснюється завдяки включенню механізмів терморегуляції ЦНС.

Різні органи і тканини в залежності від їх діелектричних властивостей, глибини розташування, стану місцевої терморегуляції, активності процесів регенерації, довжини хвилі, потужності і часу опромінення володіють різною чутливістю до СВЧ ЕМП. Найбільш чутливі до теплового дії СВЧ ЕМП тканини і органи погано вас-

кулярізованние, наприклад, кришталик ока, гонади, підшлункова залоза, а також порожні органи, що містять рідину - кишечник, сечовий міхур та ін. Це пояснюється тим, що циркуляція крові грає роль охолоджуючого фактора, а кров і лімфа - теплоносії.

У зв'язку з цим стає зрозумілим, чому опромінення всього організму більш небезпечно, ніж локальне, так як при загальному опроміненні немає можливості по досить швидкому відводу тепла від ділянок з більш високою температурою. Існує вікова чутливість до мікрохвиль: молоді живі організми більш схильні до дії НВЧ ЕМП. Доведено і видова залежність, при цьому має значення співвідношення поверхні тіла і його маси, а також наявність зворотної залежності між розмірами і чутливістю живого організму.

Слід зазначити, що внутрішні органи і мозок великих живих

організмів більш екрановані. Порогові інтенсивності теплового дії СВЧ ЕМП перебувають в межах 10-15 мВт / см2. Нижче цього рівня загальне і місцеве опромінення не викликає у людини відчуття тепла.

При ППЕ близько 100 мВт / см2 і вище виникає виражений парниковий ефект, що приводить до розвитку гострих уражень різного ступеня тяжкості.

При ППЕ нижче 10 мВт / см2 СВЧ ЕМП впливає на живий організм за механізмом нетеплового (оліготерміческого) або специфічної дії, фізична природа якого не настільки ясна, як теплового - неспецифічного.

У вивченні специфічної дії СВЧ ЕМП велика заслуга радянських вчених: З.В. Гордона, І.Р. Петрова, А.В. Тріумфова і ін. Запропоновано ряд теорій, що пояснюють специфічну дію СВЧ ЕМП:

1. Теорія «точкового» нагрівання - деякі мікроструктури, наприклад, ліпідні оболонки клітин, можуть нагріватися значно швидше, ніж поруч розташовані.

2. Теорія «перлинних ланцюгів» - вибудовування в ланцюжки і орієнтація уздовж силових ліній ЕМП твердих частинок або крапельок рідини в іншої рідини, внаслідок індукування зарядів в цих частках.

3. Теорія нетермічний денатурації білка - розриви білкових ланцюгів, вуглеводних

зв'язків внаслідок переходу молекул в збуджений стан.

4. Теорія резонансного поглинання енергії білками, детектування НВЧ хвиль елементами клітинних мембран - коливання молекул білка відповідно до частоти НВЧ ЕМП, що відбивається на функції органел, ферментів і ін.

5. Теорія зміни збудливості опромінених рецепторів, змісту біологічно активних речовин, гормонів і вітамінів, зміна процесів синаптичної передачі імпульсів.

Ряд вчених припускають також, що в механізмі дії СВЧ ЕМП на живий організм важливу роль відіграють:

1. Зміни калій-натрієвого градієнта, внаслідок різного впливу мікрохвиль на ступінь гідратації іонів натрію і калію.

2. Зміна проникності клітинних мембран.

3. Порушення електромагнітної регуляції функцій (поряд з нервово

рефлекторними і гуморальними).

4. Порушення в інформаційно-управлінської діяльності організму внаслідок взаємодії ЕМП з електричними і магнітними полями біострумів і перебудови частоти генератора біострумів на частоти зовнішнього ЕМП (явище «затягування»).

5. Зміни коливань молекул (диполів) води під дією ЕМП з порушенням обмінних процесів в клітині, що відбуваються у водному середовищі.

Таким чином:

1. СВЧ ЕМП (мікрохвилі) можуть надавати 2 види впливу на біологічні

об'єкти - теплове або неспецифічне і нетепловое або специфічне.

2. При великій інтенсивності мікрохвиль парниковий ефект перекриває специфічну дію СВЧ ЕМП.

3. Сутність нетеплового (специфічного) впливу СВЧ ЕМП на організм ще повністю не вивчена. З можливих варіантів дії мікрохвиль малих потужностей найбільш значимі: МЕХАНОХІМІЧНО з порушенням кінетики біохімічних реакцій; вплив на структуру білкових молекул; вплив на іони клітинних електролітів шляхом зміни траєкторії їх руху; взаємодія з власними електричними і магнітними полями організму.

Вищевикладені зміни на субмолекулярном і молекулярному рівнях закономірно призводять до змін на більш високих рівнях - клітинному, тканинному, органному, організмовому. В реакції включаються рефлекторні механізми, розвивається складна ланцюг пристосувальних реакцій і патологічних змін, у формуванні яких провідна роль належить ЦНС (рис. 1).


 I етап - функціональні (функціонально-морфологічні) зміни в клітинах, насамперед в клітинах ЦНС, що розвиваються в результаті безпосереднього впливу СВЧ ЕМ поля

v

 II етап - зміна рефлекторно-гуморальної регуляції функцій внутрішніх органів і обміну речовин

v

 III етап - переважно опосередковане, вторинне зміна функцій (можливі і органічні зміни) внутрішніх органів

Мал. 1 Етапи формування уражень СВЧ ЕМІ

Пристосувальні реакції організму умовно поділяються на специфічні інеспеціфіческіе. Пристосувальні специфічні реакції спрямовані на боротьбу з перегріванням. Це розширення судин, тахікардія, тахіпное, посилення потовиділення і ін.

Неспецифічні пристосувальні реакції пов'язані з рефлекторною відповіддю ЦНС і залоз внутрішньої секреції. На початку впливу СВЧ-поля або під впливом малих інтенсивностей його настає стимуляція рефлекторної діяльності ЦНС, залоз внутрішньої секреції і обміну речовин, а при подальшому впливі - їх пригнічення. патологічні

реакції проявляються у вигляді вогнищ крововиливи, катаракти, дегенеративних змін сім'яників, виразки шлунка, неврозів, нейро-циркуляторної дистонії, гіпертермії і ін.

Припускають, що патологічні реакції - наслідок:

1. Безпосереднього впливу СВЧ-поля на тканини (структурні і функціональні зміни клітин внаслідок перегріву).

2. Первинного виникнення змін нервової системи як в результаті безпосереднього впливу на рецепторний апарат і головний мозок, так і в результаті ненормальних рефлекторних і гуморальних впливів.

3. Ендокринно-гуморальних зрушень і зміни діяльності ряду внутрішніх органів. На схемі 1 представлено патогенез впливу надвисокочастотного електромагнітного поля на організм людини.

Такі основні патогенетичні механізми впливу СВЧ ЕМП на організм людини. Є також ряд особливостей біологічної дії мікрохвиль, які необхідно враховувати. До них відноситься відносно швидка оборотність більшості змін, що виникають в організмі, вибірковість дії мікрохвиль, адаптація організму до опромінення, явище біологічної акумуляції.

Процеси адаптації та акумуляції знаходяться в складних взаєминах. Може спостерігатися як перехід від адаптації до кумуляції, так і паралельний розвиток кумулятивних і адаптаційних явищ. Зараз доведено роль інтервалів між впливами

для спрямованості зрушень: при малих інтервалах між впливами спостерігалися кумулятивні ефекти, при збільшенні інтервалів розвивалися явища адаптації.

Слід враховувати, що при роботі генераторів ЕМП НВЧ на організм людини крім мікрохвиль, патологічний вплив можуть надавати й інші фактори: шум, висока температура, м'які рентгенівські промені і т. Д. Вплив температурного фактора навколишнього середовища було відзначено ще французькими лікарями. Ними встановлено, що працівники радіолокаційних станцій, розташованих в Алжирі, частіше скаржилися на головні болі,

зниження працездатності, ніж аналогічні контингенти в метрополії.

Тому при поясненні впливу мікрохвиль на організм людини важливо враховувати особливості клімату. Суттєве значення має також реактивність і опірність організму.

схема 1



Попередня   135   136   137   138   139   140   141   142   143   144   145   146   147   148   149   150   Наступна

усунення анемії | усунення гіперліпідемії | СИНОНІМИ, ТЕРМІНОЛОГІЯ, КЛАСИФІКАЦІЯ | Етіологія | клінічна картина | Білково-енергетична недостатність | Серцево-судинні ускладнення | перикардит | Імунна система | Невідкладна допомога при уремії |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати