Дисперсія імпедансу

На графіку чітко проявляються три інтервалу частот, в яких величина Z повільніше змінюється з частотою в порівнянні із загальним ходом кривої. Вони названі областями α-, β- і γ-дисперсії відповідно. Їм відповідають три області частот: низькі частоти ν <10 кГц, радіочастоти ν = 0,1-10 МГц, мікрохвильові частоти ν> 0,1 ГГц.

Наявність областей α-, β- і γ-дисперсії пов’язано з частотної дисперсією діелектричної проникності (ε = f (v)), від якої залежить величина ємності (див. Формулу 10.20). На малюнку 15.9 показані структурні елементи, що вносять основний внесок у поляризацію тканини на різних частотах:

– Α-дисперсія обумовлена ​​поляризацією цілих клітин (1, 2) в результаті дифузії іонів, що вимагає відносно великого часу, тому даний механізм проявляється при дії електричного поля низької частоти (0,1-10 кГц). У цій області ємнісний опір мембран велика і переважають струми, що протікають через розчини електролітів, що оточують фрагменти мембран.

Поляризація клітин – самий повільний процес серед всіх механізмів поляризації. При збільшенні частоти поляризація клітин практично повністю припиняється.

– Β-дисперсія обумовлена ​​структурної поляризацією клітинних мембран (3), в якій беруть участь білкові макромолекули (4), а на її верхній межі – глобулярні водорозчинні білки (5), фосфоліпіди (6, 7) і найдрібніші субклітинні структури (8). При цьому виходять істотно менші значення діелектричної проникності, ніж при поляризації цілих клітин. Цей механізм поляризації домінує на частотах 1-10 МГц. При подальшому збільшенні частоти перестає працювати і цей механізм.

– Γ-дисперсія обумовлена ​​процесами орієнтаційної поляризації молекул (9, 10) вільної та зв’язаної води, а також низькомолекулярних речовин типу цукрів і амінокислот. При цьому діелектрична проникність зменшується ще більше. Цей механізм поляризації домінує на частотах вище 1 ГГц.

В частотних діапазонах, відповідних головним областям дисперсії, відбуваються найбільші втрати енергії змінного електричного струму (поля). Виділення енергії відбувається на тому структурному рівні, який відповідає за дану область дисперсії. На цьому заснована дія різних методів фізіотерапії з використанням змінних струмів і полів.

Імпеданс тканини залежить не тільки від частоти, але і від стану тканини. Частотна залежність імпедансу дозволяє оцінити життєздатність тканин організму. Це використовують при пересадці (трансплантації) тканин і органів. Так, наприклад, визначення життєздатності трансплантата є одним із першочергових завдань офтальмохирургии. Така оцінка потрібна і при визначенні тактики лікування опіків рогівки, при кератопластики і кератопротезування на очах з більмом (помутніння рогівки ока), при спостереженні за перебігом кератиту (запалення рогівки), для визначення придатності консервативного донорського матеріалу.

Посилання на основну публікацію