Транспорт заряженных частиц в вязкой среде при наличии высокочастотных полей

• Автор: Барышев, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.04, 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 101 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ

1.1 Категории излучения, частотные диапазоны, допустимые уровни электромагнитного излучения

1.2 Электрические и магнитные свойства тканей биологических объектов

1.3 Физические аспекты воздействия электромагнитного излучения на биологические объекты

1.4 Действие электромагнитного излучения на биологические мембраны

клеток

Выводы по главе

2 ГЛУБИНА ПРОНИКНОВЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ

2.1 Глубина проникновения без учета потерь

2.2 Глубина проникновения с учетом дисперсионных потерь
Выводы по главе
3 ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ ПРИ ПАССИВНОМ ТРАНСПОРТЕ ИОНОВ
3.1 Низкочастотные границы сверхвысокочастотного излучения низкой интенсивности
3.2 Токи через мембрану при различных законах распределениямотенциала и
концентрации ионов
Выводы по главе
4 ОСОБЕННОСТИ ПАССИВНОГО ТРАНСПОРТА ИОНОВ ПРИ НАЛИЧИИ СЛАБЫХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ
4.1 Поиск граничных частот
4.2 Токи через мембрану с учетом наличия высокочастотных составляющих.. 70 Выводы по главе

5 ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ_ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ НА ТРАНСПОРТ ИОНОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ
МЕМБРАНАХ
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Расширение области применения радиоэлектронных устройств и выполняемых ими функций требует освоение новых частотных диапазонов, что ставит задачи поиска нетрадиционных путей в создании элементной базы. Известно, что с укорочением длины волны резко уменьшаются габариты приборов и уровни их мощности, в результате чего практически невозможно получить приемлемые параметры генераторов и усилителей в терагерцовом частотном диапазоне электромагнитного излучения. Сложно и резко уменьшать габариты приборов в иных частотных диапазонах (сверхвысокочастотном, диапазоне крайне высоких частот), хотя вопросы их миниатюризации также вполне актуальны. В этой связи представляет интерес изучение процессов в иных системах, где процессы движения заряженных частиц используются как элементы преобразования видов энергии одну в другую.
Одной из таких систем может рассматриваться живая клетка биологического объекта, в которой основные процессы обусловлены транспортом ионов, обеспечивающих дальнейшее биохимическое преобразование веществ сквозь поры мембраны, заполненных вязкой субстанцией, как правило, водой или физиологическим раствором. Наличие высокочастотных полей влияет на процессы движения, причем это влияние в большой степени зависит от уровня падающей мощности.
Считается, что основное воздействие излучения низкой интенсивности связано с наличием резонанса внешних колебаний с частотой колебаний клетки, что приводит к активизации ее деятельности. При этом, как правило, не детализируется, каким именно образом высокочастотная энергия проникает внутрь объекта, а глубина скин-слоя, характеризующая уменьшение напряженности электрической составляющей поля в е раз (а мощности - в раз) при длине волны внешнего ЭМИ порядка 10'3 м, составляет величину

браны, определяемой тетрафенилборатом. Авторы считают, что выявленное действие ЭМП на транспорт тетрафенилбората связано с перегревом мембраны и прилегающих к ней неперемешивающихся слоев электролита.
Сравнительное исследование влияния непрерывного и импульсно-модулированного СВЧ ЭМП (частота 2375 МГц, средняя УПМ равна 50-400 мВт/г) и температуры на потребление кислорода и мембранную проницаемость переживающей печени крыс не выявило преимущественного влияния микроволн на потребление кислорода и перенос К в клетках печени
Исследования влияния миллиметровых волн на проницаемость биологических мембран проведены в Институте радиотехники и электроники АН СССР. В частности, исследовано действие мощных СВЧ-импульсов (время импульса 10 не, длина волны 7-14 мм) на нервно-мышечный препарат, изолированную кожу лягушки и модельные мембраны и выявлено возбуждение нервно-мышечного препарата и обратимое ускорение транспорта ионов Иа через кожу лягушки при СВЧ-облучении. Эти данные, а также результаты опытов с бислойными липидными и синтетическими ионообменными мембранами дали авторам основание предположить, что влияние импульсных микроволн связано с нетепловым увеличением ионной проницаемости мембран.[1-3, 32]
Подробно изучено изменение скорости переноса ионов Иа через кожу лягушки при СВЧ-облучении с регистрацией разности потенциалов между омывающими растворами и тока короткого замыкания (ТКЗ) [38]. Под действием миллиметрового излучения (X = 7,2-8,5 мм, УПМ равна 1—20 мВт/см2) наблюдалось ускорение трансэпителиального переноса №, что выразилось в возрастании ТКЗ и увеличении потенциала ф, полностью обратимого после прекращения облучения. Эффект увеличения ф проявлялся начиная с мощности 1 мВт/см2, а с 4—6 мВт/см2 происходило увеличение крутизны характеристики. Причем чувствительность к излучению наблюдали на внешней стороне кожи, содержащей клетки эпителия, транспортирующие ионы №г.