Электрическое и магнитное поля. Их влияние на биологические ткани.

Поляризация диэлектриков в электрическом поле

Поляризацией вещества в электрическом поле называют явление, упорядочивания связанных электрических зарядов, которые ориентируются так, что образуемое ими дополнительное электрическое поле направлено в сторону, противоположную внешнему полю.

1.Ориентационная поляризация. У некоторых диэлектриков (молекулы воды, солей, щелочей и кислот, спиртов, белков и других биополимеров) молекулы и при отсутствии внешнего поля всегда несимметричны в электрическом отношении, т.е. являются дипольными. Дипольные молекулы расположены в диэлектрике беспорядочно, и векторная сумма всех дипольных моментов в диэлектрике равна нулю. Под действием электрического поля все дипольные молекулы повернутся так, что их оси расположатся приблизительно вдоль силовых линий напряженности поля. В результате диэлектрик поляризуется.

Установление поляризации происходит через время, которое называется временем релаксации t. Для ориентационной поляризации t находится в пределах от 10^-11 до 10^-12с.

2.Электронная поляризация. Молекулы, в которых заряды электронов и ядер расположены так, что "центры тяжести" положительных и отрицательных зарядов совпадают, не обладают дипольными моментами. Под действием внешнего электрического поля положительный заряд смещается в направлении поля, а электронная оболочка вытягивается в противоположную сторону. Время релаксации 10^-14-10^-16с.

3.Ионная поляризация. Это процесс, происходящий в кристаллических диэлектриках с ионными решетками (NaCl, CsCl и др.). Под действием электрического поля положительные ионы смещаются в направлении вектора напряженности, а отрицательные - в противоположную сторону. Время релаксации 10^-12-10^-13с.

Электропроводность биологических тканей и жидкостей при постоянном токе

Биологические ткани и органы являются образованиями с различными электрическими сопротивлениями, которые могут изменяться при действии электрического тока. По проводимости организм неоднороден, в нем чередуются хорошо проводящие участки (нервные ткани, биологические жидкости) и участки с низкой проводимости (кожа, костная ткань, мембраны).

Сопротивление кожи определяется ее состоянием: толщиной, возрастом, влажностью и т.д. Электропроводность тканей и органов зависит от их функционального состояния и, следовательно, может быть использована как диагностический показатель.

Примерные значения удельного сопротивления тканей и жидкостей организма. Таблица 1.

Вещество	ρ, Ом м	Вещество	ρ, Ом м
Спинномозговая жидкость	0,55	Ткань мозговая и нервная	14,3
Сыворотка крови	0,71	Жировая ткань	33
Кровь	1,7	Кожа сухая	105
Мышцы	2,0	Кость без надкостницы	107
Печень	3,3	Серебро	1,6 10-8

Причины трудности измерения электросопротивления тканей и органов:

1. Формула для вычисления сопротивления R=ρl/S применима для проводников, имеющих цилиндрическую форму. Биологические объекты имеют самую различную конфигурацию, и при вычислении их удельного сопротивления необходимы сложные расчеты.

2. Органы и ткани неоднородны по своему составу. При наложение электродов на участок тела линии тока проходят через кожу, кровеносные сосуды, жировую и мышечную ткани.

3. Параметры живых объектов изменяются как с физиологическими процессами, протекающими в организме, так и под воздействием протекающего через них тока.

4. При измерении электросопротивления живых объектов необходимо использовать как можно меньшие токи, а это снижает точность измерения.