第五章_电磁辐射及生物体的相互作用.ppt

● 水是生物体含量最丰富的成分，几乎占人体体重的60％。根据含水量的多少，一般将生物组织分为三种： ★ 含水量90％以上的组织，像含大量电解质的细胞，细 胞中的大分子蛋白质、脑脊液、血液细胞和其他盐类 物质； ★ 含水量少于80％的中等含水量组织，像皮肤、肌肉、 脑组织和大部分内脏器官； ★ 含水量为50％的组织，像骨骼、脂肪等。 组织的含水量不同，电磁波能量的吸收不同，这有助于我们了解电磁辐射所致人体健康危害。 ● 影响吸收电磁能量多少的因素： 机体形状、大小； 电磁辐射的频率； 电磁波的输出功率； 机体对电磁能量的吸收速率； 是连续波还是脉冲波等。 ● 同一频率不同功率，其功率密度大小不同，功率高则场强大，电磁能量就大，机体吸收多；反之则吸收少。 ● 机体吸收速率慢，生物体的自身调节系统把吸收的能量散发出去，不至于引起机体升温而发生热效应；反之吸收速率快，能量吸收就多。生物体来不及将所吸收的电磁能量转化成热量散发出去，就会引起机体升温，出现热效应。引起皮肤表面加热。 人体受到电磁辐射照射后，一部分被反射回去，一 部分或相当部分电磁能量通过体温调节系统经过体 表在体内传播和吸收。 当外来的电磁能量超过调节系统的调节能力时，则 会出现过热即体温升高，以致出现功能性或器质性病理变化。 4.致热效应的影响因素 ● 功率密度 入射到单位面积上的场强愈大，致热效应愈明显。 ● 频率 微波比射频显著，1～10GHz频段内，人体对微波表 现出吸收高峰，吸收功率可达80～100％ OVER * * 第五章 电磁辐射与生物体的相互作用 人类已经对电磁辐射有了比较明确的认识。生物体在电磁辐射作用下,其组织、形态、生理功能、生物物理、生物化学特性所发生的变化称为非电离电磁波生物效应。 电磁辐射与生物体产生相互作用的表现：原发相互作用和次发生物效应。 ● 原发相互作用：生物体受到电磁波照射后，其组 织内会产生对电磁能量的吸收，吸收以后的发生 一系列变化。 ● 次发生物效应：原发相互作用所引起的生物体生 理功能变化，以及发生在分子和亚细胞结构一级 的结构变化。 ● 人具有适应和补偿外界环境变化的能力。当人体受到微波照射时，就会显示这种能力，但人的这种能力是有限度的。如果超出限度，机体就表现出异常乃至病态。 ● 当电磁波照射到生物体表面时，在生物体的表面会发生反射、折射和吸收。 ● 因为生物体和空气不同，如其介电特性等，所以电磁波在生物体表面经过反射、散射后部分电磁能量则进入生物体，进入生物体后的电磁波场强、波长、波的传播方向、极化方向等均会发生变化。 ● 当电磁波在均匀的电介质中传播时，就会出现波的振幅衰减和相位移。这说明电磁能量被吸收。 一.电磁波作用于人体的频段及其响应特性 一般将射频段的电磁波与人体作用关系分为四个频段。其频段响应特性如下： ● 次共振段：频率在30MHz以下。以人体躯干表面吸收为主; ● 共振段：频率在30～300MHz，为对人体全身的共振吸收 频率；对头部的共振吸收频率为400MHz； ● 热斑段：频率为400～2000MHz或3000MHz；当功率密度达 100mW/cm2时，局部吸收电磁能量而产生热 斑；热斑大小与频率有关，915MHz时可达几个 厘米，3GHz时可达1～2cm大小。 ● 表面吸收段：频率范围大于3000MHz。吸收的电磁能量主 要引起皮肤表面加热。 二. 致热效应 1. 致热效应的产生 当电磁辐射照射到生物体时，其中有一部分电磁能量被生物体表皮层反射回空间，但也有相当部分电磁能量穿透表皮层，入射到机体组织中，便转换成热能而表现出来。生物体对电磁能量的吸收取决于生物组织的含水量，还和电磁波的频率、入射角、机体剖面构型以及机体生理状况等诸因素有关。 ● 生物组织是一种有机电介质，并在生物体的电解质溶液 中还有离子。在外电磁作用下，这些带电离子(粒子)或 中性分子(极性