Главная | Обратная связь

Диэлектрические свойства живых тканей

Наибольшее значение поляризации P_m и время релаксации зависят от механизма поляризации. Характерный для каждого типа поляризации временной параметр- время релаксации (табл.1) определяет быстроту перехода системы в новое поляризованное состояние. За время поляризация достигает значения в е-раз меньше максимального.

В постоянном электрическом поле проявляются все типы поляризации, величина диэлектрической проницаемости максимальна.

При увеличении частоты переменного тока ( электрического поля) промежуток времени действия электрического поля уменьшается. Если этот промежуток времени меньше времени релаксации какого-то типа поляризации, то данный тип поляризации дает малый вклад в общее значение поляризации или совсем не проявляется. Этим объясняется зависимость диэлектрической проницаемости биологической ткани и импеданса от частоты.

Табл.1. Значения времени релаксации для разных типов поляризации.

Неодинаковые величины частоты разных тканевых компонентов, способных поляризоваться в электромагнитном поле, обусловливают неравномерный ход кривой дисперсии диэлектрической проницаемости, отображающей зависимость ткани от электромагнитных колебаний, воздействующих на нее. На графике (рис.6) можно выделить три участка, где кривая идет круче, чем в промежутках. Эти участки называют зонами (областями дисперсии (зонами релаксации) и обозначают греческими буквами .

Первый участок ( -дисперсия живых тканей) соответствует низкочастотному диапазону (до 1 кГц). Он отображает поляризацию внутриклеточных компартментов, с которыми связаны сегнетоэлектрические свойства живых тканей. В силу значительной инерционности релаксационных процессов в доменах- компартментах вращение этих «гигантских диполей» запаздывает относительно перемен направления напряженности внешнего электромагнитного поля даже на низких частотах, что проявляется в уменьшении диэлектрической проницаемости по мере повышения частоты в низкочастотном диапазоне. Некоторый вклад в - дисперсию вносит релаксация зарядов на фасциях, внутриорганных соединительнотканных прослойках, клеточных поверхностях.

Второй участок ( - дисперсия живых тканей) отображает изменение поляризации макромолекул по мере повышения частоты внешнего электромагнитного поля. В скелетной мышце - дисперсия наблюдается в диапазоне частот от 10⁴ до 10⁸ Гц. Снижение диэлектрической проницаемости по мере повышения частоты в этом диапазоне зависит от того, что все менее крупные молекулы не успевают поворачиваться в соответствии с частотой внешнего электромагнитного поля, когда она превосходит частоту той или иной полярной молекулы. Очевидно, 10⁸ Гц является частотой, соответствующей частоте наименее инерционных макромолекул, а 10⁴ Гц- наиболее инерционных макромолекул.

Третий участок ( - дисперсия живых тканей) приходится на частоту выше 10¹⁰ Гц, чему соответствует частоты ориентационной поляризации молекул воды. Поскольку воде свойственно несколько значений частот, лежащих около 20 ГГц ( явление многоструктурности воды), то изменение диэлектрической проницаемости на частоте больше 10¹⁰ Гц имеет немонотонно убывающий характер.

Диэлектрическая проницаемость уменьшается потому, что даже такие мелкие молекулы, как , не успевает совершать повороты с частотой, соответствующей частотному диапазону - дисперсии.