Электрическое поле человека существует на поверхности тела и снаружи, вне его.

Электрическое поле вне тела человека обусловлено главным образом трибозарядами, то есть зарядами, возникающими на поверхности тела вследствие трения об одежду или о какой-либо диэлектрический предмет, при этом на теле создается электрический потенциал порядка нескольких вольт. Электрическое поле непрерывно меняется во времени: во-первых, происходит нейтрализация трибозарядов - они стекают с высокоомной поверхности кожи с характерными временами - 100 - 1000 с; во-вторых, изменения геометрии тела вследствие дыхательных движений, биения сердца и т.п. приводят к модуляции постоянного электрического поля вне тела.

Еще одним источником электрического поля вне тела человека является электрическое поле сердца. Приблизив два электрода к поверхности тела, можно бесконтактно и дистанционно зарегистрировать такую же кардиограмму, что и традиционным контактным методом (см. гл. 5). Отметим, что этот сигнал во много раз меньше, чем поле трибозарядов.

В медицине бесконтактный метод измерения электрических полей, связанных с телом человека, нашел свое применение для измерения низкочастотных движений грудной клетки.

При этом на тело пациента подается переменное электрическое напряжение частотой - 10 МГц, а несколько антенн-электродов подносят к грудной клетке на расстоянии 2-5 см. Антенна и тело представляют собой две обкладки конденсатора. Перемещения грудной клетки меняет расстояние между обкладками, то есть емкость этого конденсатора и, следовательно, емкостной ток, измеряемый каждой антенной. На основании измерений этих токов можно построить карту перемещений грудной клетки во время дыхательного цикла. В норме она должна быть симметрична относительно грудины. Если симметрия нарушена и с одной стороны амплитуда движений мала, то это может свидетельствовать, например, о скрытом переломе ребра, при котором блокируется сокращение мышц с соответствующей стороны грудной клетки.

Контактные измерения электрического поля в настоящее время находят наибольшее применение в медицине: в кардиографии и электроэнцефалографии.

Магнитное поле тела человека создается токами, генерируемыми клетками сердца и коры головного мозга. Оно исключительно мало -10 млн. - 1 млрд. раз слабее магнитного поля Земли. Для его измерения используют квантовый магнитометр. Его датчиком является сверхпроводящий квантовый магнитометр (СКВИД), на вход которого включены приемные катушки. Этот датчик измеряет сверхслабый магнитный поток, пронизывающий катушки. Чтобы СКВИД работал, его надо ох­ладить до температуры, при которой появляется сверхпроводимость, т. е. до температуры жидкого гелия (4 К). Для этого его и приемные катушки помещают в специальный термос для хранения жидкого гелия - криостат, точнее, в его узкую хвостовую часть, которую удается максимально близко поднести к телу человека.

В последние годы после открытия « высокотемпературной сверхпроводимости» появились СКВИДы, которые достаточно охлаждать до температуры жидкого азота (77 К). Их чувствительность достаточна для измерения магнитных полей сердца.

Индукция магнитного организма человека и окружающей среды:

Сердце – 10^-11 Тл; мозг-10^-13 Тл; поле Земли -5*10^-5 Тл; геомагнитный шум - 10^-8 - 10^-9 Тл; магнитная ЯМР томография - 1Тл.

Как видно, магнитное поле, создаваемое организмом человека, на много порядков меньше, чем магнитное поле Земли, его флуктуации (геомагнитный шум) или поля технических устройств. Чтобы от них отстроиться, измеряют не само магнитное поле, а его градиент, то есть его изменение в пространстве. В каждой точке пространства полная индукция В магнитного поля есть сумма индукций полей помехи Вп и сердца Вс, а именно В = Вп + Вс, причем Вп > Вс. Поле помех: Земли, металлических предметов (труб отопления), проезжающих по улице грузовиков и т.д. - медленно изменяется по пространству, в то время как магнитное поле сердца или мозга спадает быстро при удалении от тела.

По этой причине индукции магнитного поля помех Вп1 и Вп2, измеренные непосредственно на поверхности тела и на расстоянии, скажем, 5 см от него, практически не отличаются: Вп1 = Вп2, а индукции поля Вс1 и Вс2, создаваемого сердцем в этих же точках, отличаются почти в 10 раз: Вс1 » Вс2. Поэтому, если вычесть друг из друга два значения измеряемой индукции магнитного поля В1 и В2, то разностный сигнал В1 – В2 = Вс1- Вс2 практически не содержит вклада от помехи, а сигнал от сердца лишь слабо исказится. Для реализации, описанной простейшей схемы - градиометра первого порядка - можно использовать две параллельные друг другу катушки, расположенные одна за другой на расстоянии в несколько сантиметров и включенные навстречу друг другу. В настоящее время используют более сложные конструкции - градиометры второго порядка (их датчик содержит более двух катушек). Эти устройства позволяют измерять магнитоэнцефалограммы непосредственно в клинике.

Магнитокардиограмма и динамическая магнитная карта человека. Источник магнитного поля сердца человека тот же, что и электрического, - перемещающаяся граница области возбуждения миокарда. Различают два способа исследования этого поля: (1) измерение магнитокардиограмм (МКГ) и (2) построе­ние динамической магнитной карты (ДМК). В первом случае измерение проводят в какой-то одной точке над сердцем, в результате получают зависимости величины магнитного поля от времени, зачастую совпадающие по форме с традиционными электрокардиограммами. Чтобы построить динамическую магнитную карту, необходимо измерить набор МКГ в разных точках над сердцем. Для этого пациента на специальной немагнитной кровати перемещают вблизи неподвижного датчика. Поле измеряется в области 20 х 20 см^2 по сетке из 6 х 6 элементов, т.е. всего в 36 точках. В каждой точке записывают несколько периодов сердечного цикла, чтобы усреднить записи, затем перемещают пациента так, чтобы измерить следующую точку. Затем в определенные моменты времени, отсчитываемые от R-пика, строят мгновенные динамические магнитные карты. Каждая ДМК соответствует определенной фазе сердечного цикла.

Основные медицинские применения измерений магнитных полей тела человека - это магнитокардиография (МКГ) и магнитоэнцефалография (МЭГ). Достоинством МКГ по сравнению с традиционной электрокардиографией (ЭКГ) является возможность локализовать источники поля с высокой точностью порядка 1 см. Это связано с тем, что динамические магнитные карты позволяют оценить координаты токового диполя.

Инфракрасное излучение . Наиболее яркую информацию о распределении температуры поверхности тела человека и ее изменениях во времени дает метод динамического инфракрасного тепловидения. В техническом отношении это полный аналог телевидения, только датчик измеряет не оптическое излучение, отраженное от объекта, которое видит человеческий глаз, как в телевидении, а его собственное, не видимое глазом, инфракрасное излучение. Тепловизор состоит из сканера, измеряющего тепловое излучение в диапазоне длин волн от 3 до 10 мкм, устройства для сбора данных и ЭВМ для обработки изображения. Диапазон 3-10 мкм выбран потому, что, именно в этом диапазоне наблюдаются наибольшие отличия интенсивности излучения при изменении температуры тела. Простейшие сканеры собраны по следующей схеме: тепловое излучение от разных участков тела последовательно, с помощью колеблющихся зеркал, проецируют на один приемник инфракрасного излучения, охлаждаемый жидким азотом. Изображение имеет формат 128 х 128 элемента или 256 х 256, то есть по четкости мало уступает телевизионному. Тепловизоры передают в 1 секунду 16 кадров. Чувствительность тепловизора при измерении одного кадра - порядка 0,1 К, однако ее можно резко увеличить, используя ЭВМ для обработки изображений.Тепловидение в биологии и медицине. Наиболее яркий результат применения тепловидения в биологии (это обнаружение и регистрация пространственного распределения температуры коры головного мозга животных - родился фактически новый раздел физиологии - термоэнцефалоскопия). Для измерений тепловизор наводят на поверхность черепной коробки, с которой предварительно снимают скальп.

ГЛАВА 5 ЛЕЧЕБНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПОСТОЯННОГО, ИМПУЛЬСНОГО И НИЗКОЧАСТОТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

ГЛАВА 5 ЛЕЧЕБНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПОСТОЯННОГО, ИМПУЛЬСНОГО И НИЗКОЧАСТОТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

МОТИВАЦИЯ

Магнитотерапия занимает обширную нишу среди всех физиотерапевтических процедур, поскольку она хорошо переносится пациентами и её назначают при многих заболеваниях. Для правильного назначения физиотерапевтических процедур необходимо иметь целостное представление о механизме воздействия постоянного, импульсного и низкочастотного магнитного поля на организм человека.

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ

Научиться использовать методики магнитотерапии (постоянной, импульсной, низкочастотной) для лечения различных заболеваний.

ЦЕЛЕВЫЕ ВИДЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Понимать сущность физиологического действия различных магнитных полей. Уметь:

Определять показания и противопоказания к применению постоянного, импульсного и низкочастотного магнитных полей;

Выбирать адекватный вид лечебного воздействия;

Самостоятельно назначать процедуры;

Оценивать действие магнитных полей на организм пациента.

Изучить принципы работы аппаратов «Полюс-1 (-3, -101)» и «Амит-02».

Блок информации

МАГНИТОТЕРАПИЯ

Магнитотерапия - применение постоянных, низкочастотных переменных и импульсных магнитных полей в лечебнопрофилактических целях.

Магнитное поле - особый вид материи, осуществляющий связь и взаимодействие между движущимися электрическими зарядами. Как известно, ткани организма диамагнитны, т.е. под влиянием магнитного поля не намагничиваются, однако некоторые составные элементы тканей (например, вода, форменные элементы крови) в магнитном поле могут приобретать магнитные свойства.

Физическая сущность действия магнитного поля на организм заключается в его влиянии на движущиеся заряженные частицы и в соответствующем воздействии на физико-химические и биохимические процессы. Основой биологического действия магнитного поля считают наведение электродвижущей силы в токе крови и лимфы. По закону магнитной индукции в этих средах, как в хороших движущихся проводниках, возникают слабые токи, изменяющие течение обменных процессов.

Кроме того, магнитные поля влияют на жидкостно-кристаллические структуры воды, белков, полипептидов и других соединений. Квант энергии магнитных полей воздействует на электрические и магнитные взаимосвязи клеточных и внутриклеточных структур, изменяя метаболические процессы в клетке и проницаемость клеточных мембран.

Постоянное магнитное поле (ПМП) в данной точке пространства не изменяется во времени ни по величине, ни по направлению. Его получают с помощью индукторов-электромагнитов, питаемых постоянным электрическим током, или неподвижных постоянных магнитов. Переменное магнитное поле (ПеМП) - магнитное поле, изменяющееся во времени по величине и направлению. Его получают с помощью индукторов, питаемых переменным электрическим током, или вращающихся магнитов.

Пульсирующее магнитное поле (ПуМП) изменяется во времени по величине, но постоянно по направлению. Его получают с помощью индукторов, питаемых пульсирующим током, или перемещающихся постоянных магнитов.

Реакция органов и их систем на действие магнитного поля различна. Избирательность реакции организма зависит от электрических и магнитных свойств тканей, различий в микроциркуляции, интенсивности метаболизма и состояния нейрогуморальной циркуляции. По степени чувствительности различных систем организма к магнитному полю первое место занимает нервная система, затем следуют эндокринная система, органы чувств, сердечнососудистая система, кровь, мышечная, пищеварительная, выделительная, дыхательная и костная система.

Действие магнитного поля на нервную систему характеризуется изменением поведения организма, его условно-рефлекторной деятельности, физиологических и биологических процессов. Изменения возникают вследствие стимуляции процессов торможения, чем объясняются возникающий седативный эффект, благоприятное действие магнитного поля на сон и уменьшение эмоционального напряжения. Реакция со стороны ЦНС наиболее выражена в гипоталамусе, далее следуют кора головного мозга, гиппокамп, ретикулярная формация среднего мозга. Это в какойто степени объясняет сложный механизм реакции организма на воздействие магнитным полем и зависимость от исходного функционального состояния (в первую очередь - от нервной системы, а затем уже от других органов).

Под действием магнитного поля в гипоталамусе синхронизируется работа секреторных клеток, усиливаются синтез, выведение нейросекрета из его ядер и одновременно функциональная активность всех долей гипофиза, однако при длительном и мощном (более 70 мТл) воздействии могут угнетаться нейросекреторная функция и развиваться продуктивно-дистрофические процессы в клетках ЦНС. Под влиянием магнитного поля с индукцией малой интенсивности снижается тонус церебральных сосудов, улучшается кровоснабжение мозга, активируется азотистый и углеводнофосфорный обмен, что повышает устойчивость мозга к гипоксии. При воздействии магнитным полем на шейные симпатические узлы и паретичные конечности у больных, перенёсших мозговой инсульт, улучшается церебральный кровоток (данные реоэнцефалографии) и нормализуется повышенное артериальное давление, что свидетельствует о рефлекторном пути действия магнитного поля. Выраженное улучшение мозговой гемодинамики отмечено при действии магнитного поля на субокципитальную область у больных с недостаточностью кровообращения в вертебробазиляр-

ной системе. Воздействие ПеМП на воротниковую область также улучшает гемодинамику и снижает и систолическое, и диастолическое давление до нормы. Таким образом, с помощью ПеМП возможна коррекция нарушенной мозговой гемодинамики при различных патологических состояниях.

Периферическая нервная система реагирует на действие магнитного поля снижением чувствительности периферических рецепторов, что обусловливает обезболивающий эффект, и улучшением проводимости, что благотворно влияет на восстановление функций травмированных периферических нервных окончаний, поскольку улучшаются рост аксонов, их миелинизация и тормозится развитие соединительной ткани.

Возбуждение гипоталамо-гипофизарной системы вызывает цепную реакцию активации периферических эндокринных желёз- мишеней под влиянием рилизинг-факторов, а затем и многочисленных разветвлённых метаболических реакций. Синтез рилизинг-факторов стимулируется в гипоталамо-гипофизарной системе. При воздействии ПеМП индукцией до 30 мТл и частотой до 50 Гц с небольшой экспозицией (до 20 мин) развивается реакция тренировки и повышенной активности всех отделов эндокринной системы. В отличие от угнетающего эффекта многих других раздражителей, под действием магнитного поля стимулируется функция щитовидной железы, что обеспечивает возможность использовать магнитные поля в комплексной терапии при гипофункции этой железы. Несмотря на очень слабую активизацию симпатико-адреналовой системы при первых процедурах, к 7-9-му дню лечения формируется торможение периферических β-адренорецепторов, играющее важную роль в формировании антистрессорного эффекта. Увеличение индукции (выше 120 мТл) и частоты магнитного поля (выше 100 Гц), а также изменение времени его действия сопровождаются появлением гемодинамических расстройств, а вслед за этим и дистрофических изменений в клетках гипофиза, надпочечников и других органов. Эти явления свидетельствуют о развитии стрессовых реакций, вызывающих сдвиги в обмене веществ, уменьшение интенсивности энергетических процессов, нарушение проницаемости клеточных мембран и гипоксию.

При воздействии ПеМП и бегущего импульсного магнитного поля с одинаковой индукцией и частотой на различные части тела (голова, область сердца, предплечье) возникает однотипная реак-

ция со стороны сердечно-сосудистой системы, что подтверждает предположение о рефлекторной природе действия этих полей.

Отмечается снижение давления в системе глубоких и подкожных вен, а также в артериях. Одновременно повышается тонус стенок сосудов, изменяются упругоэластические свойства и биоэлектрическое сопротивление стенок кровеносных сосудов. Изменение гемодинамики (гипотензивный эффект) связано с уменьшением числа сердечных сокращений, а также со снижением сократительной функции миокарда. Это свойство нашло применение при лечении гипертонической болезни, его также используют, чтобы уменьшить нагрузку на сердце.

Магнитное поле вызывает изменения в микроциркуляторном русле различных тканей. В начале воздействия магнитного поля наблюдается кратковременное (5-15 мин) замедление капиллярного кровотока, затем сменяющееся интенсификацией микроциркуляции. Во время курса магнитотерапии и по его окончании возрастает скорость капиллярного кровотока, улучшается сократительная способность сосудистой стенки, улучшается кровенаполнение капилляров; увеличивается просвет функционирующих компонентов микроциркуляторного русла, возникают условия, способствующие раскрытию предсуществующих капилляров, анастомозов и шунтов.

Под влиянием магнитных полей повышается сосудистая и эпителиальная проницаемость, вследствие чего ускоряется рассасывание отёков и введённых лекарственных веществ. Благодаря данному эффекту магнитотерапия нашла широкое применение при травмах, ранах и их последствиях.

При воздействии ПМП, ПеМП и бегущего импульсного магнитного поля усиливаются метаболические процессы в области регенерата кости (при переломе), в более ранние сроки появляются фибробласты и остеобласты в зоне регенерации, костное вещество образуется быстрее и интенсивнее.

Магнитные поля малой интенсивности влияют на ферментативные процессы, изменяют электрические и магнитные свойства элементов крови, принимающих участие в гемокоагуляции. Вследствие активации противосвёртывающей системы, уменьшения внутрисосудистого пристеночного тромбообразования и снижения вязкости крови при действии магнитных полей возникает гипокоагуляционный эффект.

Воздействие магнитного поля оказывает значительное влияние на обмен веществ в организме. При действии на отдельные систе-

мы органов в сыворотке крови увеличивается количество общего белка и глобулинов. Концентрация глобулинов в тканях повышается за счёт α- и γ-глобулиновых фракций. При этом изменяется структура белков. При кратковременном ежедневном общем влиянии магнитных полей на организм содержание пировиноградной и молочной кислот снижается не только в крови, но и в печени и мышцах. При этом содержание гликогена в печени увеличивается.

Под действием магнитного поля в тканях уменьшается содержание ионов Na+ при одновременном повышении концентрации ионов К+, что свидетельствует об изменении проницаемости клеточных мембран. Отмечаются снижение содержания Fe в мозге, сердце, крови, печени, мышцах, селезёнке и повышение его концентрации в костной ткани. Перераспределение Fe связано с изменением состояния органов кроветворения. При этом содержание Cu в сердечной мышце, селезёнке и семенниках повышается, что активизирует адаптационно-компенсаторные процессы организма. Под влиянием магнитного поля возрастает биологическая активность Mg, вследствие чего тормозится развитие патологических процессов в печени, сердце и мышцах.

Магнитные поля небольшой индукции стимулируют процессы тканевого дыхания, повышая интенсивность окислительного фосфорилирования в дыхательной цепи. Усиливаются обмен нуклеиновых кислот и синтез белков, что влияет на пластические процессы. Воздействие на пролиферацию и регенерацию определяется увеличением перекисного окисления липидов.

Характерным проявлением действия магнитного поля на организм считают активацию метаболизма углеводов и липидов. Об интенсификации липидного обмена свидетельствуют возросшее содержание неэстерифицированных жирных кислот и фосфолипидов в крови и внутренних органах, а также меньшая концентрация холестерина крови.

Воздействие магнитным полем, как правило, не вызывает образования эндогенного тепла, повышения температуры тела и раздражения кожи. Отмечается хорошая переносимость у ослабленных и пожилых больных, страдающих сопутствующими заболеваниями сердечно-сосудистой системы, что позволяет применять устройство во многих случаях, когда воздействие некоторыми другими физическими факторами не показано.

Аппаратура и общие указания о выполнении процедур

В настоящее время применяют более 20 различных аппаратов для магнитотерапии. Наиболее типичны «Полюс-1 (-2, -3, -4, -101)», «Амит-02», «Магнитер», «Маг-30» и др. Воздействие магнитным полем дозируют по виду (форме) магнитного поля и режиму работы аппарата (непрерывный, прерывистый, импульсный). При использовании отдельных аппаратов необходимо отмечать частоту перемещения поля по отдельным участкам тела пациента. Интенсивность магнитного поля указывают в миллитеслах. Кроме того, указывают вид и место расположения индуктора. Индукторы-электромагниты всегда располагают контактно. Указывают направленность магнитных силовых линий индукции по отношению к оси тела или оси конечности, а также взаимное расположение полюсов при двухиндукторной методике воздействия и близком (5-8 см) расположении индукторов. Средняя продолжительность воздействия составляет 10-20 мин. При применении низкочастотного магнитного поля на 2-4 поля в течение одной процедуры продолжительность последней обычно не превышает 40-45 мин. Курс лечения состоит из 10-20 ежедневных процедур.

Показания к лечебному применению магнитных полей:

Заболевания сердечно-сосудистой системы:

❖ гипертоническая болезнь I-II степени,

❖ ИБС со стабильной стенокардией напряжения I-II функционального класса,

❖ ревматизм,

❖ вегетососудистая дистония,

❖ постинфарктный кардиосклероз;

Заболевания и травмы центральной и периферической нервной системы:

❖ травмы позвоночника и спинного мозга,

❖ нарушение спинномозгового кровообращения,

❖ преходящие нарушения мозгового кровообращения,

❖ ишемические мозговые инсульты,

❖ остеохондроз позвоночника,

❖ невриты,

❖ полинейропатии различного происхождения,

❖ невралгии,

❖ неврозы,

❖ неврастения,

❖ англиониты,

❖ каузалгии,

❖ фантомные боли,

❖ параличи, парезы;

Заболевания периферических сосудов:

❖ облитерирующий атеросклероз I-III стадии,

❖ облитерирующий эндартериит I-III стадии,

❖ тромбангиит,

❖ синдром Рейно,

❖ хроническая венозная и лимфовенозная недостаточность,

❖ тромбофлебит поверхностных и глубоких вен в подострый период,

❖ посттромбофлебитический синдром,

❖ диабетические ангиопатии,

❖ полинейропатии,

❖ состояние после аортобедренного шунтирования;

Заболевания и повреждения опорно-двигательного аппарата:

❖ деформирующий остеоартроз (I-III стадии в фазе обострения и ремиссии),

❖ инфекционно-токсические артриты,

❖ полиартриты различной этиологии,

❖ бурситы,

❖ эпикондилиты,

❖ периартриты,

❖ замедленные консолидации переломов, в том числе при металлосинтезе,

❖ наличие гипсовой повязки или аппарата Илизарова,

❖ ушибы, растяжения сумочно-связочного аппарата, вывихи;

Заболевания бронхолёгочного аппарата:

❖ острые пневмонии затяжного течения,

❖ хронический бронхит,

❖ бронхиальная астма (кроме гормонозависимой),

❖ туберкулёз (неактивная форма);

Заболевания желудочно-кишечного тракта:

❖ язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки в фазе обострения и ремиссии,

❖ хронический гастрит,

❖ гастродуоденит,

❖ подострый и хронический панкреатит,

❖ хронический гепатит и затяжное течение острого гепатита,

❖ дискинезия желчевыводящих путей,

❖ хронический холецистит,

❖ хронический неязвенный колит,

❖ состояние после резекции желудка по поводу язвы с целью профилактики пострезекционных осложнений;

Заболевания уха, горла и носа:

❖ вазомоторный ринит,

❖ хронический ринит,

❖ риносинусит,

❖ гайморит,

❖ фронтит,

❖ хронический фарингит,

❖ хронический отит,

❖ ларингит,

❖ трахеит;

Офтальмологические заболевания - подострые и хронические воспалительные заболевания различных сред глаз:

❖ конъюнктивит,

❖ кератит,

❖ иридоциклит,

❖ атрофия зрительного нерва,

❖ начальная форма глаукомы;

Стоматологические заболевания:

❖ пародонтоз,

❖ гингивит,

❖ язвенные поражения слизистой оболочки ротовой полости,

❖ острый артрит височно-нижнечелюстного сустава,

❖ переломы нижней челюсти,

❖ послеоперационные раны и травмы;

Подострые и хронические заболевания мочеполовой системы:

❖ цистит,

❖ уретрит,

❖ пиелонефрит,

❖ аднексит,

❖ метрит,

❖ сальпингоофорит,

❖ простатит,

❖ эпидидимит,

❖ везикулит,

❖ импотенция,

❖ бесплодие,

❖ климактерический синдром,

❖ доброкачественное новообразование (миома, фибромиома) с учётом возраста, гормонального фона и динамики процесса;

Аллергические и кожные заболевания:

❖ вазомоторный ринит,

❖ бронхиальная астма,

❖ псориаз,

❖ нейродермит;

Трофические язвы;

Вяло гранулирующие раны;

Обморожения;

Пролежни;

Предоперационная подготовка и послеоперационная реабилитация;

Спаечная болезнь;

Повышение иммунного статуса. Противопоказания:

Непереносимость тока;

Общие противопоказания к физиотерапии;

Артериальная гипотензия;

Наличие кардиостимулятора;

Ранний постинфарктный период;

Выраженный тиреотоксикоз;

Гипоталамический синдром.

Лечебные методики

Воздействие на грудную клетку при воспалительных заболеваниях лёгких и бронхиальной астме

Первый способ: цилиндрические индукторы (аппарат «Полюс-1») располагают контактно последовательно на заднебоковых отделах грудной клетки, 1-е поле - на уровне Th IV -Th VII ; 2-е поле - на уровне Th IX -Th XII . ПуМП, направление силовых линий горизонтальное, режим непрерывный, I-III ступени интенсивности (в зависимости от возраста), по 5-6 мин на каждое поле. Первые 4-5 процедур назначают через день, последующие - ежедневно, курс лечения состоит из 8-12 процедур.

Второй способ: используют ПуМП в прерывистом режиме (2 с посылка, 2 с пауза), расположение индукторов и физические параметры те же.

Третий способ: непрерывное магнитное поле на уровне C IV -Th V , направление силовых линий вертикальное, физические параметры те же.

Воздействие на суставы

Цилиндрический индуктор с П-образным сердечником (аппараты «Полюс-1», «Полюс-3») располагают контактно с противоположных сторон сустава. Магнитную индукцию через каждые три процедуры увеличивают с I по IV деления переключателя интенсивности. Поле пульсирующее, частота 10-50 Гц, продолжительность процедуры 20-30 мин. Курс лечения включает 10-15 ежедневных процедур. Воздействие на конечности при заболевании сосудов Конечность помещают в индуктор-соленоид аппаратов БИМП, «Алимп-1»; ещё 2-3 индуктора располагают на поясничной области. Частота ПеМП 10-100 Гц, интенсивность магнитной индукции 5 мТл, продолжительность процедуры 20-30 мин. Курс лечения включает 10-20 ежедневных процедур.

Воздействие на позвоночник

Прямоугольные индукторы (аппараты «Полюс-1», «Полюс-2») помещают паравертебрально контактно на соответствующий отдел позвоночника. Первую половину лечебного курса выполняют при индукторах, расположенных разноимёнными полюсами над проекцией поражённого участка. Поле пульсирующее, положение переключателя интенсивности - III-IV, частота 10-50 Гц, продолжительность процедуры 20-30 мин. Курс лечения включает 10-15 ежедневных процедур.

Воздействие переменным магнитным полем низкой частоты на область симпатических узлов

Индукторы с U-образным сердечником устанавливают паравертебрально в области шейно-грудных или поясничных симпатических узлов так, чтобы одноимённые полюса были обращены друг к другу, т.е. чтобы стрелки индукторов были обращены друг к другу и располагались на одной прямой; зазор между телом и индуктором 5-10 см. Режим непрерывный, синусоидальный. Переключатель интенсивности в положении «2». Процедуры продолжительностью 10 мин проводят ежедневно или через день, до 20 процедур на курс лечения.

Воздействие переменным магнитным полем низкой частоты на очаги поражения кожи

Индуктор с U-образным сердечником устанавливают над очагом поражения с зазором 5-10 см. Режим непрерывный, синусоидальный. Переключатель интенсивности сначала находится в положении «1», с 7-й процедуры его постепенно доводят до положения «4». Продолжительность процедуры увеличивают с 10 до 20 мин, удлиняя каждую вторую процедуру, после чего в таком же порядке сокращают продолжительность процедур до 10 мин. Первые 5 процедур проводят ежедневно, последующие - через день, до 15 процедур на курс лечения.

Воздействие переменным магнитным полем низкой частоты на органы малого таза женщин

Первый способ: индуктор с U-образным сердечником располагают (без зазора) над лонным сочленением на стороне поражения. Режим непрерывный, синусоидальный или пульсирующий однополупериодный в прерывистом режиме (длительность посылок и пауз - по 2 с). Переключатель интенсивности - в положении «4». Процедуры продолжительностью 20 мин проводят ежедневно или через день, до 15 процедур на курс лечения.

Второй способ: специальный индуктор вводят во влагалищный свод соответственно локализации поражения. Режим непрерывный синусоидальный или пульсирующий однополупериодный в прерывистом режиме (длительность посылок и пауз - по 2 с). Переключатель интенсивности - в положении «4». Процедуры продолжительностью 20 мин проводят ежедневно или через день (исключая период менструаций), до 10 процедур на курс лечения.

Всё многообразие живого на нашей планете возникло, эволюционировало и ныне существует благодаря непрерывному взаимодействию с различными факторами внешней среды, приспосабливаясь к их влиянию и изменениям, используя их в процессах жизнедеятельности. А большинство этих факторов имеют электромагнитную природу. На протяжении всей эпохи эволюции живых организмов электромагнитные излучения существуют в среде их обитания ― биосфере. Такие электромагнитные поля называют естественными.

К естественным излучениям относ ятся слабые электромагнитные поля, создаваемые живыми организмами, поля атмосферного происхождения, электрические и магнитные поля Земли, солнечное излучение, а также космическое излучение. Когда человек стал активно использовать электроэнергию, пользоваться радиосвязью, и. т. д., то в биосферу стало поступать искусственное электромагнитное излучение, в широком диапазоне частот (примерно от 10-1 до 1012 Гц).

Электромагнитное поле необходимо рассматривать как состоящее из двух полей: электрического и магнитного. Можно считать, что в объектах, содержащих электрические цепи, электрическое поле возникает при напряжении на токоведущих частях, а магнитное ― при прохождении тока по этим частям. Допустимо также считать, что при малых частотах, (в том числе 50 Гц), электрическое и магнитное поля не связаны, поэтому их можно рассматривать раздельно, как и оказываемые ими влияния на биологический объект.

Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический объект принято оценивать количеством электромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле.

Искусственные низкочастотные электромагнитные поля большей частью создаются энергетическими установками, линиями электропередачи (ЛЭП), электробытовой техникой, работающей от сети.

Выполненные для действительных условий расчеты показали, что в любой точке электромагнитного поля низкой частоты, возникающего в электроустановках, на промышленных объектах, и. т. д., поглощенная телом живого организма энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля. Вместе с теми измерениями в реальных условиях было установлено, что напряженность магнитного поля в рабочих зонах открытых распределительных устройств и воздушных линий с напряжением до 750 кВ, не превышает 25 А/м, в то время как вредное действие магнитного поля на биологический объект проявляется при напряженности, во много раз большей.

На основании этого можно сделать вывод, что отрицательное действие электромагнитного поля на биологические объекты в промышленных электроустановках обусловлено электрическим полем; магнитное же поле оказывает незначительное биологическое действие, и в практических условиях им можно пренебречь.

Электрическое поле низкой частоты можно рассматривать в каждый данный момент как электростатическое поле, т. е. применять к нему законы электростатики. Это поле создается по крайней мере между двумя электродами (телами), которые несут заряды разных знаков и на которых начинаются и оканчиваются силовые линии.

Низкочастотные радиоволны имеют очень большую длину волны (от 10 до 10000 км), поэтому установить экран, который бы не пропускал это излучение трудно. Радиоволны будут его беспрепятственно огибать. Поэтому низкочастотные радиоволны, имеющие достаточный запас энергии могут распространятся на достаточно большие расстояния.

Предполагается, что низкочастотные электромагнитные излучения наиболее масштабный вид загрязнения, имеющий глобальные неблагоприятные последствия для живых организмов и для человека.

Исследованы низкочастотные электромагнитные поля (НЧ ЭМП) в бытовых

условиях от различных внешних и внутренних источников, изучено влияние данного фактора на состояние здоровья населения.

В процессе эксплуатации электроэнергетических установок - открытых распределительных устройств (ОРУ) и воздушных линий (ВЛ) электропередачи сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше) было отмечено ухудшение состояния здоровья персонала, обслуживающего указанные установки. Субъективно это выражалось в ухудшении самочувствия работающих, которые жаловались на повышенную утомляемость, вялость, головные боли. плохой сон. боли в сердце и т. п.

В условиях населенных мест основным внешним источником низкочастотных электрических и магнитных полей в квартирах жилых зданий, являются ЛЭП различного напряжения. В зданиях расположенных вблизи ЛЭП от 75 до 80% объема помещений квартир находятся под воздействием высоких уровней НЧ ЭМП и население, проживающее в них подвергается круглосуточному воздействию данного неблагоприятного фактора.

Специальные наблюдения и исследования, проводимые в Советском Союзе, в России и за рубежом, подтвердили обоснованность этих жалоб и установили, что фактором, влияющим на здоровье персонала, работающего с электрооборудованием, является электромагнитное поле, возникающее в пространстве вокруг токоведущих частей действующих электроустановок.

Интенсивное электромагнитное поле промышленной частоты вызывает у работающих нарушение функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой системы. При этом наблюдается повышенная утомляемость, снижение точности рабочих движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце, сопровождающихся сердцебиением и аритмией, и т. п.

Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функции организма обусловлено воздействием низкочастотного электромагнитного поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит вследствие рефлекторного действия поля, а тормозной эффект ― результат прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга. Считается что, кора головного мозга, а также промежуточный мозг особенно чувствительны к воздействию электрического поля. Предполагается также, что основным материальным фактором, вызывающим указанные изменения в организме, является индуцируемый в теле ток (т. е. наведённый магнитной составляющей поля), а влияние самого электрического поля значительно меньше. Нужно отметить, что на самом деле влияние оказывают и индуцируемый ток и само электрическое поле.

Действие электромагнитных полей на клетки.

Рассмотрим действие электромагнитных полей (в том числе и низкочастотных) на клетки живых организмов.

Эффекты, вызываемые действием электрических полей на клеточные мембраны могут быть классифицированы следующим образом: 1) обратимое повышение проницаемости клеточных мембран (электропорация), 2) электрослияние, 3) движения в электрическом поле (электрофорез, диэлектрофорез и электроврашение), 4) деформации мембран, 5) электротрансфекция, 6) электроактивация мембранных белков.

Движение клеток в электрическом поле бывает двух типов. Постоянное поле вызывает перемещение клеток, имеющих поверхностный заряд, ― явление электрофореза. При воздействии на клеточные суспензии переменного неоднородного поля происходит движение клеток, называемое диэлектрофорезом. При диэлектрофорезе поверхностный заряд клеток не имеет существенного значения. Движение происходит из-за взаимодействия наведённого дипольного момента с внешним полем.

В теории диэлектрофореза клетку обычно рассматривают в виде сферы, имеющей диэлектрическую оболочку. Частотно-зависимая составляющая индуцируемого дипольного момента для такой сферической частицы записывется в виде:

где, ― циклическая частота. Параметры A1, A2, B1, B2, C1, C2 определяются независящими от частоты значениями проводимости и диэлектрической проницаемости наружной и внутренней сред, а также разделяющей оболочки.

Из приведённых соотношений рассчитаны частотные зависимости диэлектрофоретической силы,. Действующей на клетки в неоднородном электрическом поле, а также усилия, определяющего вращение клеток во вращающемся электрическом поле. Согласно теории, джиэлектрофоретическая сила пропорциональна действительной части безразмерного параметра К и градиенту квадрата напряжённости поля:

F=1/2·Re(K)·grad E2

Вращающий момент пропорционален мнимой части парпметра К и квадрату напряжённости вращающегося поля:

F=Im(K)·E2

Различие направлений диэлектрофоретической силына низких (килогерцы) и высоких (мегагерцы) частотах обусловлено различной ориентацией индуцированного дипольного момента по отношению к внешнему электрическому полю. Известно, что дипольные моменты плохо проводящих диэлектрических частиц в проводящей среде ориентируются противоположно вектору напряжённости электрического поля, а дипольные моменты хорошо проводящих частиц, окружённых малопроводящей средой, наоборот, ориентируются сонаправлено с вектором напряжённости.

В случае воздействия низкочастотного поля мембрана представляет собой хороший изолятор, и ток идёт в обход клетки по проводящей среде. Индуцированные заряды распределяются как показано на рисунке, и усиливают напряжённость поля внутри частицы. При этом дипольный момент антипараллелен напряжённости поля. Для высокочастотного поля проводимость мембран высока, следовательно дипольный момент будет сонаправлен с вектором напряжённости электрического поля.

Деформация мембран под влиянием электромагнитных полей происходит из-за действия на поверхность клетки сил, называемых максвелловскими напряжениями. Величина и направление силы, действующей на клеточные мембраны в электрическом поле, определяется соотношением

где T― сила, E ― напряжённость поля, n ― вектор нормали к поверхности, ε ― относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, ε0 ― абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума.

В случае действия на клетку низкочастотного поля силовые линии обходят клетку, т. е. поле направлено вдоль поверхности. Следовательно векторное произведение E равно нулю. Поэтому

Эта сила действует на клетку, заставляя её вытягиваться вдоль силовых линий поля.

Когда на клетку действует высокочастотное поле, то сила, действующая на мембрану, растягивает концы клеток в направлении электродов.

В качестве примера электроактивации мембранных ферментов можно назвать активацию Na, К-АТФазы в эритроцитах человека при действии переменного поля с амплитудой 20 В/см и частотой 1 кГц. Существенно, что электрические поля такой слабой напряжённости не оказывают повреждающего действия на функции клеток и их морфологию. Слабые поля низкой частоты (60 В/см, 10 Гц) оказывают также стимулирующее влияние на синтез АТФ митохондриальной АТФазой. Предполагают, что электроактивация обусловлена влиянием поля на конформацию белков. Теоретический анализ модели облегчённого мембранного транспорта с участием переносчика (модель с четырьмя состояниями транспортной системы) указывет на взаимодействие транспортной системы с переменным полем. В результате такого взаимодействия энергия поля может использоваться транспортной системой и преобразовываться в энергию химической связи АТФ.

Влияние слабых НЧ ЭМП на биоритмы.

Характер и выраженность биологических эффектов ЭМП своеобразно зависят от параметров последних. В одних случаях эффекты максимальны при некоторых "оптимальных" интенсивностях ЭМП, в других ― возрастают при уменьшении интенсивности, в третьих ― противоположно направлены при малых и больших интенсивностях. Что касается зависимости от частот и модуляционно-временных характеристик ЭМП, то она имеет место для специфических реакций (условные рефлексы, изменения ориентации, ощущения).

Анализ этих закономерностей приводит к заключению, что биологические эффекты слабых низкочастотных полей, необъяснимые их энергетическим взаимодействием с веществом живых тканей, могут быть обусловлены информационными взаимодействиями ЭМП с кибернетическими системами организма, воспринимающими информацию из окружающей среды и соответственно регулирующими процессы жизнедеятельности организмов.

НЧ ЭМП антропогенного происхождения близки по параметрам к естественным электрическим и магнитным полям Земли. Поэтому в биологической системе, находящейся под влиянием искусственных НЧ ЭМП, может произойти нарушение биоритмов, свойственной этой системе.

Например, в организме здорового человека наиболее характерными короткопериодными ритмами центральной нервной системы (ЦНС) в состоянии покоя следует считать колебательную активность электрических и магнитных полей головного мозга (2―30 Гц), частоту сердечных сокращений (1.0―1.2 Гц), частоту дыхательных движений (0.3 Гц), периодичность колебаний артериального давления (0.1 Гц) и температуры (0.05 Гц). Если длительное время воздействовать на человека НЧ ЭМП, амплитуда которых достаточно велика то может произойти нарушение естественных ритмов (дизритмия), что повлечёт физиологические нарушения.

Все биологические объекты находятся под влиянием электрического и магнитного полей Земли. Поэтому большинство изменений, происходящих в биосфере, в той или иной степени связаны с изменением этого поля. Очевидно, что изменения геомагнитного поля носят периодический характер. Если происходят какие-то отклонения от установившегося периода изменений, то могут произойти нарушение физиологических параметров биологических систем.

Эти отклонения могут произойти по двум причинам. Первая причина ― естественная (например, влияние солнечной активности на геополя). Причём большинство отклонений также периодичны. Вторая причина носит антропогенный характер, следствием которой является нарушение частотного спектра параметров внешней среды. В общем случае вредным следует считать любое заметное отклонение частотного спектра искусственных полей от оптимального, определяемого спектром геомагнитного поля Земли.

Можно сказать, что в процессе эволюции живая природа использовала естественные ЭМП внешней среды как источники информации, обеспечивавшей непрерывное приспособление организмов к изменениям различных факторов внешней среды: согласование процессов жизнедеятельности с регулярными изменениями, защиту от спонтанных изменений.А это привело к использованию ЭМП как носителей информации, обеспечивающей взаимосвязи на всех уровнях иерархической организации живой природы, от клетки до биосферы. Формирование в живой природе информационных связей посредством ЭМП в дополнение к известным видам передачи информации посредством органов чувств, нервной и эндокринной систем было обусловлено надёжностью и экономичностью "биологической радиосвязи".

Последние новости

• 24.01.18 Открыты клетки отвечающие за регистрацию лишнего веса

  Шведские ученые, научным путем, установили, что клетки человека. Находящиеся в костной ткани, отвечают за регистрацию изменения массы тела человека, а затем сообщают об этом всему организму.
  Научные сотрудники провели ряд экспериментов, в Гётеборгском университете на подопытных мышах, страдающих ожирением. Первой группе подопытных под кожу были имплантированы небольшие грузы, составляющие 15 процентов их веса, второй группе вживлены полые капсулы, которые составляли 3 процента веса грызуна.
  Первая группа подопытных, с реальными грузами, за две недели сбросила вес, который равнялся массе внедренного груза, при этом у них существенно уменьшилась жировая прослойка. При обратном ходе эксперимента, когда имплантированные грузы были удалены, подопытные снова набрали прежний вес.
  Ученые считают, что регистрацией избыточной нагрузки занимаются клетки, которые продуцируют костную ткань в организме человека. Такие клетки называются остеоцитами. В настоящее время эксперименты и наблюдения продолжаются.

• 01.12.17 Предложен эксперимент для поиска квантовых свойств гравитации

  Уже много десятилетий идут попытки соединения квантовой механики со специальной теорией относительности. Выдвинуто множество теорий, включая знаменитую теорию струн, но нет ясности даже в наличии у гравитации квантовых свойств.

  Один путь решения проблемы связан с наблюдением гравитационных волн, построением их подробной теории и исключением тех моделей квантовой гравитации, которые будут ей противоречить.

  Недавно физики предложили кардинально иной подход - экспериментальный поиск отклонений от предсказаний классической физики. Если гравитация и правда квантуется, то и само пространство-время будет не непрерывным, а значит, в самых простых системах окажутся ничтожно малые отклонения от классических законов природы.

  Ученые предлагают исследовать разнообразные оптомеханические системы с высокой чувствительностью и искать в них отклонения. В отличии от огромных систем для поиска гравитационных волн, размеры которых составляют десятки километров, предлагается использовать очень компактные системы, поскольку квантовая гравитация неоднородна на исключительно малых масштабах.

  Утверждается, что сейчас наши технические возможности достаточны и успех такого эксперимента вполне возможен.

• 09.10.17 Нейронная сеть научилась читать образы в человечком мозге

  Ученые провели множество измерений на функциональном аппарате МРТ и весьма точно измерили активность различных участков мозга при просмотре видеороликов. Трое подопытных посмотрели под наблюдением сотни видеороликов, относящиеся к различным типам.

  Благодаря этой детальной информации исследователи смогли воспользоваться нейронной сетью и обучить программу предсказывать параметры мозговой деятельности по видеоролику. Решалась и обратная задача - по активным областям мозга определить тип видеоролика.

  При показе новых роликов нейронная сеть могла предсказывать показания магнитно-резонансного томографа с точностью до 50%. Когда обученную на одной из участниц сеть применяли для прогноза типа просматриваемого другой участницей ролика, точность предсказания понижалась до 25%, что тоже относительно много.

  Ученые приблизились к переводу ментальных образов в цифровой формат, их сохранению и передаче другим людям. Они стали лучше понимать человеческий мозг и особенность обработки в нем видеоинформации. Возможно, когда-нибудь благодаря развитию этой технологии люди смогут показывать друг другу свои сновидения.

Основные требования к материалам. Помимо высокой магнитной проницаемости и малой коэрцитивной силы магнитомягкие материалы должны обладать большой индукцией насыщения, т.е. пропускать максимальный магнитный поток через заданную площадь поперечного сечения магнитопровода. Выполнение этого требования позволяет уменьшить габаритные размеры и массу магнитной системы.

Магнитный материал, используемый в переменных полях, должен иметь, возможно, меньшие потери на перемагничивание, которые складываются в основном из потерь на гистерезис и вихревые токи.

Для уменьшения потерь на вихревые токи в трансформаторах выбирают магнитомягкие материалы с повышенным удельным сопротивлением. Обычно магнитопроводы собирают из отдельных изолированных друг от друга тонких листов. Широкое применение получили ленточные сердечники, навиваемые из тонкой ленты с межвитковой изоляцией из диэлектрического лака. К листовым и ленточным материалам предъявляется требование высокой пластичности, благодаря которой облегчается процесс изготовления изделий из них.

Важным требованием к магнитомягким материалам является обеспечение стабильности их свойств, как во времени, так и по отношению к внешним воздействиям, таким, как температура и механические напряжения. Из всех магнитных характеристик наибольшим изменениям в процессе эксплуатации материала подвержены магнитная проницаемость (особенно в слабых полях) и коэрцитивная сила.

Ферриты.

Как отмечалось выше, ферриты представляют собой оксидные магнитные материалы, у которых спонтанная намагниченность доменов обусловлена некомпенсированным антиферромагнетизмом.

Большое удельное сопротивление, превышающее удельное сопротивление железа в 10 3 -10 13 раз, а, следовательно, и относительно незначительные потери энергии в области повышенных и высоких частот наряду с достаточно высокими магнитными свойствами обеспечивают ферритам широкое применение в радиоэлектронике.

Номер	Название	Марка ферритов
группы	группы	Ni-Zn	Mn-Zn
I	Общего применения	100НН, 400НН, 400НН1, 600НН, 1000НН, 2000НН	1000НМ, 1500НМ, 2000НМ, 3000НМ
II	Термостабильные	7ВН, 20ВН, 30ВН, 50ВН, 100ВН, 150ВН	700НМ, 1000НМ3, 1500НМ1, 1500НМ3, 2000НМ1, 2000НМ3
III	Высокопроницаемые		4000НМ, 6000НМ, 6000НМ1, 10000НМ, 20000НМ
IV	Для телевизионной техники		2500НМС1, 3000НМС
V	Для импульсных трансформаторов	300ННИ, 300ННИ1, 350ННИ, 450ННИ, 1000ННИ, 1100ННИ	1100НМИ
VI	Для перестраиваемых контуров	10ВНП, 35ВНП, 55ВНП, 60ВНП, 65ВНП, 90ВНП, 150ВНП, 200ВНП, 300ВНП
VII	Для широкополосных трансформаторов	50ВНС, 90ВНС, 200ВНС, 300ВНС
VIII	Для магнитных головок	500НТ, 500НТ1, 1000НТ, 1000НТ1, 2000НТ	500МТ, 1000МТ, 2000МТ, 5000МТ
IX	Для датчиков температуры	1200НН, 1200НН1, 1200НН2, 1200НН3, 800НН
X	Для магнитного экранирования	200ВНРП, 800ВНРП

Табл. 2 Группы и марки магнитомягких ферритов.

Высокопроницаемые ферриты. В качестве магнитомягких материалов наиболее широко применяют никель-цинковые и марганец-цинковые ферриты. Они кристаллизуются в структуре шпинели и представляют собой твердые растворы замещения, образованные двумя простыми ферритами, один из которых (NiFe 2 O 4 или MnFe2O4) является ферримагнетиком, а другой (ZnFe 2 O 4) - немагнитен. Основные закономерности изменения магнитных свойств от состава в подобных системах представлены на рис.2 и 3. Чтобы объяснить наблюдаемые закономерности, необходимо принять во внимание, что катионы цинка в структуре шпинели всегда занимают тетраэдрические кислородные междуузлия, а катионы трехвалентного железа могут находиться как в тетра-, так и в октаэдрических промежутках. Состав твердого раствора с учетом распределения

катионов по кислородным междуузлиям можно охарактеризовать следующей формулой:

(Zn 2+ x Fe 3+ 1-x)O 4

где стрелки условно указывают направление магнитных моментов ионов в соответствующих подрешетках. Отсюда видно, что вхождение цинка в кристаллическую решетку сопровождается вытеснением железа в октаэдрические позиции. Соответственно уменьшается намагниченность тетраэдрической (А) подрешетки и снижается степень компенсации магнитных моментов катионов, находящихся в различных подрешетках (А и В). В результате возникает очень интересный эффект: увеличение концентрации немагнитного компонента приводит к увеличению намагниченности насыщения (а следовательно, и В s) твердого раствора (рис.2). Однако разбавление твердого раствора немагнитным ферритом вызывает ослабление основного обменного взаимодействия типа А-О-В, что выражается в монотонном снижении температуры Кюри (Т к) при увеличении мольной доли ZnFe 2 O 4 в составе феррошпинели. Быстрый спад индукции насыщения в области х > 0,5 объясняется тем, что магнитные моменты небольшого количества ионов в тетраэдрической подрешетке уже не в состоянии ориентировать антипараллельно себе магнитные моменты всех катионов, находящихся в В-подрешетке. Иными словами, обменное взаимодействие типа А-О-В становится настолько слабым, что не может подавить конкурирующее взаимодействие типа В-О-В, которое также является отрицательным и стремится вызвать антипараллельную ориентацию магнитных моментов катионов в В-подрешетке.

Ослабление обменного взаимодействия между катионами при увеличении содержания немагнитного компонента приводит к уменьшению констант кристаллографической анизотропии и магнитострикции. Благодаря этому облегчается перемагничивание ферримагнетика в слабых полях, т.е. возрастает начальная магнитная проницаемость. Наглядное представление о зависимости начальной магнитной проницаемости от состава твердой фазы дает рис.3. Максимальному значению проницаемости отвечает точка в треугольнике составов с ориентировочными координатами 50% Fe 2 O 3 , 15% NiO и 35% ZnO. Этой точке соответствует твердый раствор Ni 1-x Zn x Fe 2 O 4 с х»0,7. Из сопоставления рис.2 и 3 можно сделать вывод, что ферриты с высокой начальной магнитной проницаемостью должны обладать невысокой температурой Кюри. Аналогичные закономерности наблюдаются для марганец-цинковых ферритов.

Значения начальной магнитной проницаемости и коэрцитивной силы определяются не только составом материала, но и его структурой. Препятствиями, мешающими свободному перемещению доменных границ при воздействии на феррит слабого магнитного поля, являются микроскопические поры, включения побочных фаз, участки с дефектной кристаллической решеткой и др. Устранение этих структурных барьеров, также затрудняющих процесс намагничивания, позволяет существенно повысить магнитную проницаемость материала. Большое влияние на значение начальной магнитной проницаемости ферритов оказывает размер кристаллических зерен. Марганец-цинковые ферриты с крупнозернистой структурой могут обладать начальной магнитной проницаемостью до 20000. Это значение близко к начальной магнитной проницаемости лучших марок пермаллоя.

Магнитные свойства. Для ферритов, используемых в переменных полях, кроме начальной магнитной проницаемости одной из важнейших характеристик является тангенс угла потерь tgd. Благодаря низкой проводимости составляющая потерь на вихревые токи в ферритах практически мала и ею можно пренебречь. В слабых магнитных полях незначительными оказываются и потери на гистерезис. Поэтому значение tgd в ферритах на высоких частотах в основном определяется магнитными потерями, обусловленными релаксационными и резонансными явлениями. Для оценки допустимого частотного диапазона, в котором может использоваться данный материал, вводят понятие критической частоты f кр. Обычно под fкр понимают такую частоту, при которой tgd достигает значения 0,1.

Инерционность смещения доменных границ, проявляющихся на высоких частотах, приводит не только к росту магнитных потерь, но и к снижению магнитной проницаемости ферритов. Частоту f гр, при которой начальная магнитная проницаемость уменьшается до 0,7 от ее значения в постоянном магнитном поле, называют граничной . Как правило, f кр < f гр. Для сравнительной оценки качества магнитомягких ферритов при заданных значениях H и f удобной характеристикой является относительный тангенс угла потерь, под которым понимают отношение tgd/m н.

Сравнение магнитных свойств ферритов с одинаковой начальной магнитной проницаемостью показывает, что в области частот до 1 МГц марганец-цинковые ферриты имеют существенно меньший относительный тангенс угла потерь, чем никель-цинковые ферриты. Это объясняется очень малыми потерями на гистерезис у марганец-цинковых ферритов в слабых полях. Дополнительным преимуществом высокопроницаемых марганец-цинковых ферритов является повышенная индукция насыщения и более высокая температура Кюри. В то же время никель-цинковые ферриты обладают более высоким удельным сопротивлением и лучшими частотными свойствами.

В ферритах, как и в ферромагнетиках, реверсивная магнитная проницаемость может существенно изменяться под влиянием напряженности постоянного подмагничивающего поля, причем у высокопроницаемых ферритов эта зависимость выражена более резко, чем у высокочастотных ферритов с небольшой начальной магнитной проницаемостью.

Магнитные свойства ферритов зависят от механических напряжений, которые могут возникать при нанесении обмотки, креплении изделий и по другим причинам. Чтобы не было ухудшения магнитных характеристик, ферриты следует оберегать от механических нагрузок.

Электрические свойства . По электрическим свойствам ферриты относятся к классу полупроводников или даже диэлектриков. Их электропроводность обусловлена процессами электронного обмена между ионами переменной валентности ("прыжковый" механизм). Электроны, участвующие в обмене, можно рассматривать как носители заряда, концентрация которых практически не зависит от температуры. Вместе с тем, при повышении температуры экспоненциально увеличивается вероятность перескока электронов между ионами переменной валентности, т.е. возрастает подвижность носителей заряда. Поэтому температурное изменение удельной проводимости и удельного сопротивления ферритов с достаточной для практических целей точностью можно описать следующими формулами:

g = g 0 exp [-Э 0 /(kT)] ; r = r 0 exp [Э 0 /(kT)]

где g 0 и r 0 - постоянные величины для данного материала; Э 0 - энергия активации электропроводности.

Среди многих факторов, влияющих на электрическое сопротивление ферритов, основным является концентрация в них ионов двухвалентного железа Fe 2+ . Под влиянием теплового движения слабосвязанные электроны перескакивают от ионов железа Fe 2+ к ионам Fe 3+ и понижают валентность последних. С увеличением концентрации двухвалентных ионов железа линейно возрастает проводимость материала и одновременно уменьшается энергия активации Э 0 . Отсюда следует, что при сближении ионов переменной валентности понижается высота энергетических барьеров, которые должны преодолевать электроны при переходе от одного иона к соседнему. У ферритов-шпинелей энергия активации электропроводности обычно лежит в пределах от 0,1 до 0,5 эВ. Наибольшей концентрацией ионов двухвалентного железа и, соответственно, наименьшим удельным сопротивлением обладает магнетит Fe 3 O 4 (феррит железа), у которого r=5·10 -5 Ом·м. В то же время в феррогранатах концентрация ионов Fe 2+ ничтожно мала, потому их удельное сопротивление может достигать высоких значений (до 10 9 Ом·м).

Экспериментально установлено, что присутствие в ферритах-шпинелях определенного количества ионов двухвалентного железа приводит к ослаблению анизотропии и магнитострикции; это благоприятно отражается на значении начальной магнитной проницаемости. Отсюда вытекает следующая закономерность: ферриты с высокой магнитной проницаемостью, как правило, обладают невысоким удельным сопротивлением.

Для ферритов характерна относительно большая диэлектрическая проницаемость, которая зависит от частоты и состава материала. С повышением частоты диэлектрическая проницаемость ферритов падает. Так, никель-цинковый феррит с начальной проницаемостью 200 на частоте 1 кГц имеет e = 400, а на частоте 10 МГц e = 15. Наиболее высокое значение e присуще марганец-цинковым ферритам, у которых она достигает сотен или тысяч.

Большое влияние на поляризационные свойства ферритов оказывают ионы переменной валентности. С увеличением их концентрации наблюдается возрастание диэлектрической проницаемости материала.

О ЭМИ в разломных зонах:

Отмечено, что «над приземным слоем зон активных геологических разломов наблюдается повышенный уровень естественного импульсного электромагнитного поля даже вне ощутимой сейсмичности», обусловленный, «скорее всего, изменением условий прохождения атмосфериков (в ионосфере) над зонами активных разломов». Земная кора разбита глубинными разломами (общекоровыми разрывными нарушениями) на отдельные блоки, по форме близкие к прямоугольным. Ширина зон глубинных разломов составляет сотни метров - десятки километров, протяженность - десятки, сотни и первые тысячи километров. На земной поверхности разрывные тектонические нарушения представлены зонами с большим количеством трещин различного характера (зонами дробления).

Показан геоэлектрический разрез зоны дробления, имеющей низкое сопротивление r в пределах 200 - 1000 Ом·м и ширину ~ 50 м(хребет Улан - Бургасы, Байкальская рифтовая зона)

Рассмотрим более детально задачу распространения земной волны над многокусочными импедансными радиотрассами, проходящими над зонами разломов. Пусть приемник сейсмоэлектромагнитных эмиссий расположен в середине разломной области. Источник излучений может иметь любой азимут относительно приемника и оси разлома. Трасса распространения электромагнитных волн может проходить: а) поперек оси разлома; б) под произвольным углом относительно оси разлома; в) вдоль оси разлома. Относительно зоны Френеля эти ситуации выглядят следующим образом

Возможные типы двумерных импедансных радиотрасс, проходящих над зонами разломов. δ1, δ2 - поверхностные импедансы «куска» трассы, Т - передатчик, R - приемник, L - ширина разлома, l - длина радиотрассы

Так как зона разлома обычно имеет высокую проводимость относительно окружающих пород σразл. >> σокр. пород, то происходит «подтекание» энергии из верхней части области распространения в подошвенную область (диффузия вдоль волновых фронтов). Численные расчеты для модельной трассы в диапазоне 2 - 1000 кГц показывают ярко выраженное усиление поля в зоне разлома - эффект «восстановления».

Модуль функции ослабления в диапазоне 2 - 1000 кГц (Участок 1: ρ = 100 Ом·м, ε = 20; участок 2: ρ = 3000 Ом·м, ε = 10; участок 3: ρ = 1÷50 Ом·м, ε = 20)

Эффект «восстановления» усиливается до 3.8 раз при росте частоты с 2 до 1000 кГц, при этом относительное увеличение поля очень слабо зависит от сопротивления разлома. Вариации r в пределах 1÷50 Ом·м практически не изменяют отношения |W|160км/|W|150км и ход спектральной характеристики импедансного канала. Таким образом, наблюдаемый во многих разломных зонах повышенный уровень естественного импульсного электромагнитного поля объясняется не повышенным излучением из зоны разлома, а влиянием «посадочной» площадки, имеющей высокую проводимость ...

"Характеристики естественного импульсного электромагнитного поля Земли в ОНЧ диапазоне" ; И.Б. Нагуслаева, Ю.Б. Башкуев

Сразу же можно береговой эффект полярных сияний вспомнить...

О слабых и сверхслабых эффектах, немного - но интересно:

Сенсибилизированные к действию ЭМП крысы нз протяжении 24 суток ежесуточно подвергались близ полуночи часовому воздействию переменным магнитным полем с весьма сложным рисунком вариаций; средние значения индукции находились в пределах 20-500 нанотесла; при наблюдениях над поведением животных систематически фиксировалось число различных поведенческих актов, включая агреcсию.

Обработка измерений позволила авторам сделать следующий вывод: групповая агрессия крыс может быть усилена или ослаблена действием ЭМП в зависимости от некоторых их морфологических и динамических характеристик. Эти же авторы обнаружили у подобных подопытных животных возрастание актов агрессии с увеличением геомагнитной возмущенности...

Как уже отмечалось, магнитная компонента электромагнитных вариаций среды обитания является весьма проникающим агентом - свободно проникает под километры горных пород, пронизывает все биологические ткани. Поэтому оказывается возможным прямое воздействие низкочастотных ЭМП на эмбрион, надежно защищенный, казалось бы, гомеостатом от экологических влияний. Уже самые первые простейшие попытки изучить воздействие вариаций ЭМП на эмбриональное развитие человека дали впечатляющие результаты...

Существует также интересный исторический аспект исследований экологического значения ЭМП. Многие наблюдения были сделаны в прошлом (биологические предвестники землетрясений - связь биологических показателей с изменениями числа солнечных пятен), даже в далеком прошлом (биолокация). В каждом случае для истолкования наблюдений постулировалось существование особого "излучения" - в гелиобиологии долгое время фи-гурировали, Z - излучение и X - агент; метеорологические процессы сопровождались "излучением погоды" (индикатором -были" бактерии); из грунта выделялись "оргонная энергия" или "микролептонный газ". Феноменологические свойства этих мифических излучений были очень похожи и, как теперь известно, повторяли свойства низкочастотных ЭМП

Влияет ли "космическая погода" на общественную жизнь?

Зеемановское резонансное поглощение - не единственный способ воздействия на спиновое состояние. Другой путь вытекает из свойства постоянного магнитного поля подавлять триплет-синглнтную конверсию и, таким образом, влиять на кинетику спин-зависимого процесса. Низкочастотные ЭМП, километровых и более длинных волн, бысгропротекающими процессами (<10"сек) воспринимаются как квази-постоянные поля и могут влиять на них по механизму подавления триплет-синглетной конверсии

Убедительное доказательство ведущей роли спинового состояния было получено в работах по изучению физики пластичности кристаллов. Они показали, что ЭМП, на 5-7 порядков слабее кТ, увеличивают пластичность вопреки равновесной термодинамике. Механизм эффекта, названного магнитопластическим, следующий: смещение дислокаций в соседнюю долину Пайерлса, инициированное пара-магнитным состоянием ядра дислокации, происходит за время, меньшее времени спиновой релаксации дислокаций. Источником энергии таких проскоков являются механические напряжения, которые всегда есть в кристаллах. Роль ЭМП здесь сводится к подавлению триплет-синглетной конверсии парамагнитных пар, что увеличивает время жизни ядер дислокаций в парамагнитном состоянии и, соответственно, увеличивает шанс смещения дислокации ещё на один элементарный шаг.