Біофізика і біомеханіка - В. С. Антонюк - 2012

Розділ 5. БІОСФЕРА ТА ФІЗИЧНІ ПОЛЯ ЖИВОГО ОРГАНІЗМУ

5.2.Поняття про фізичні поля організму людини

5.2.7.Радіохвилі надвисоких частот

Інтенсивність випромінювання хвиль НВЧ діапазону за рахунок теплового руху нехтовно мала. Безпосередньо за формулою Планка у разі перепаду температур відносно навколишнього середовища на 1 К вона становить усього 2 · 10^-13 Вт/м . Як зазначив академік Ю. В. Гуляєв, така інтенсивність випромінювання відповідає світлу свічки, поміщеної на відстані понад 10 км.

Ці хвилі в тілі людини загасають слабко порівняно з інфрачервоним випромінюванням. Тому за допомогою приладів для вимірювання слабких електромагнітних полів цього діапазону частот - НВЧ радіометрів - можна вимірювати температуру в глибині тіла людини.

Хвилі з тіла людини приймають за допомогою контактної антени - аплікатора. Дистанційні вимірювання в цьому діапазоні, на жаль, неможливі, оскільки хвилі, що виходять з тіла, сильно відбиваються назад від межі «тіло-повітря».

Головна трудність аналізу вимірювань глибинної температури радіотеплового випромінювання на його поверхні полягає в складності локалізації глибини джерела температури. Для інфрачервоного випромінення цієї складності немає: випромінювання поглинається на глибині 100 мкм, тому його джерелом однозначно є поверхня шкіри. Радіохвилі НВЧ діапазону поглинаються на відстані декілька сантиметрів.

Середня глибина, за якою вимірюється температура, визначається глибиною проникнення d. Вона залежить від довжини хвилі і типу тканини. Чим більше в тканині води (електроліту), тим з меншої глибини можна виміряти температуру в жировій тканині з низьким умістом води d = 4.. .8 см, а у м’язовій тканині (з високим умістом води) це значення зменшується до d = 1,5.2 см.

Оптимальними для вимірювання глибинної температури є радіометри з довжиною хвилі у вільному просторі λ = 20…40 см. У більш короткохвильових пристроях глибина проникнення знижується до декількох міліметрів, тобто за їх допомогою так само, як і інфрачервоного тепловізорами вимірюють температуру шкіри, а більш довгохвильові радіометри (λ = 60 см) мають дуже великий розмір антени і малу просторову роздільну здатність.

Хоча метод НВЧ радіометрії вимірює середню глибину температури в тілі людини, натепер відомо, які органи можуть змінювати температуру, і тому можна безпосередньо співвіднести зміни температури з цими органами. Наприклад, зміна температури під час м’язової роботи, очевидно, зумовлюється саме м’язовою тканиною, різними глибинними температурами головного мозку, які досягають 1.2 К і визначаються його корою.