Инфракрасное облучение. Инфракрасный диапазон

Инфракрасное излучение. Открытие инфракрасного излучения

Определение 1

Под инфракрасным излучением (ИК) понимается форма энергии или способ обогрева, при котором тепло от одного тела передается другому телу.

Человек в процессе своей жизни постоянно находится под действием ИК-излучения и способен чувствовать эту энергию как тепло, идущее от предмета. Воспринимается инфракрасное излучение кожей человека , глаза в этом спектре не видят.

Естественным источником высокой температуры является наше светило. С температурой нагревания связана длина волны инфракрасных лучей, которые бывают коротковолновыми, средневолновыми, длинноволновыми.

Короткая длина волны имеет высокую температуру и интенсивное излучение. Ещё в $1800$ г. английский астроном У. Гершель проводил наблюдения за Солнцем. Занимаясь исследованием светила, он искал способ, который бы позволил уменьшить нагрев инструмента, при помощи которого эти исследования проводились. На одном из этапов своей работы ученый обнаружил, что за насыщенным красным цветом находится «максимум тепла ». Исследование стало началом изучения инфракрасного излучения .

Если раньше источниками инфракрасного излучения в лаборатории служили раскаленные тела или электрические разряды в газах, то сегодня созданы современные источники инфракрасного излучения с частотой, которую можно регулировать или фиксировать. Их основой являются твердотельные и молекулярные газовые лазеры.

В ближней инфракрасной области (около $1,3$ мкм) для регистрации излучения пользуются специальными фотопластинками .

В дальней инфракрасной области излучение регистрируется болометрами – это детекторы, которые являются чувствительными к нагреву инфракрасным излучением.

Инфракрасные волны имеют разную длину , поэтому их проникающая способность будет тоже разная.

Длинноволновые , идущие от Солнца лучи, например, спокойно проходят через атмосферу Земли , при этом, не нагревая её. Проникая через твердые тела, они увеличивают их температуру, поэтому для всего живого на планете огромное значение имеет именно дальнее излучение .

Интересно, что в постоянной компенсирующей подпитке нуждаются все живые тела, которые тоже излучают такой же спектр тепла. При отсутствии такой подпитки, температура живого тела падает, что является причиной его уязвимости для различных инфекций. Эта дополнительная подпитка в виде ИК-излучения, как считают ученые, скорее полезна , чем вредна.

Замечание 1

Специалисты провели на животных многочисленные эксперименты, которые показали, что инфракрасные лучи подавляют рост раковых клеток, уничтожают ряд вирусов, нейтрализуют разрушительное действие электромагнитных волн. Длинноволновые инфракрасные лучи повышают количество инсулина, вырабатываемого организмом, и нивелируют последствия радиоактивного воздействия.

Применение инфракрасного излучения

Инфракрасное излучение находит широкое применение, как в быту, так и в разных сферах деятельности человека.

Основными областями его применения являются:

Термография . ИК-излучение позволяет определить температуру объектов, которые находятся на каком-то удалении. В промышленных и военных целях широко используется тепловидение, его камеры могут обнаружить ИК и произведут изображение этого излучения. Благодаря термографическим камерам без всякого освещения можно «видеть» все, что находится рядом, потому что все нагретые объекты испускают ИК.

Слежение . Используется ИК слежение при наведении ракет, в которые встраивается устройство, получившее название «тепловые искатели ». В результате того, что двигатели машин и механизмов, да и сам человек излучают тепло, то хорошо будут видны в инфракрасном диапазоне, а отсюда ракеты без всякого труда находят направление полета.

Обогрев. Как источник тепла ИК повышает температуру и благотворно влияет на здоровье человека, например, инфракрасные сауны , о которых сегодня много говорят. Используют их при лечении гипертонии, сердечной недостаточности, ревматоидного артрита.

Метеорология . Высота облаков, температура поверхности воды и земли определяется со спутников, делающих инфракрасные изображения. На таких снимках холодные облака окрашены в белый цвет, теплые же облака окрашены в серый цвет. Черным или серым цветом окрашивается горячая поверхность земли.

Астрономия. При наблюдении за небесными объектами астрономы используют специальные инфракрасные телескопы. Благодаря этим телескопам ученые определяют протозвезды до момента излучения ими видимого света, различают прохладные объекты, наблюдают ядра галактик.

Искусство . И здесь инфракрасное излучение нашло применение. Искусствоведы, благодаря инфракрасным рефлектограммам , видят нижние слои картин, наброски художника. Данный прибор помогает отличить оригинал от копии, ошибки реставрационных работ. С его помощью изучаются старые письменные документы.

Медицина. Широко известны лечебные свойства ИК - терапии. Нагретая глина, песок, соль издавна считались целебными и благотворно влияющими на организм человека. ИК помогают лечить переломы, улучшают обмен веществ в организме, ведут борьбу с ожирением, способствуют заживлению ран, улучшают циркуляцию крови, оказывают благотворное влияние на суставы и мышцы.

Кроме этого лечебное воздействие используют при заболеваниях:

Хроническим бронхитом и бронхиальной астмой;
Пневмонией;
Хроническим холециститом и его обострением;
Простатитом с нарушением потенции;
Ревматоидным артритом;
При заболеваниях мочевыводящих путей и др.

Для того чтобы использовать инфракрасные лучи в лечебных целях, необходимо учитывать противопоказания.

Большой вред они могут принести:

Когда у человека есть гнойные заболевания;
Скрытые кровотечения;
Заболевания крови;
Новообразования и, прежде всего, злокачественные;
Воспалительные заболевания, чаще всего острые.

Коротковолновые ИК отрицательно воздействуют на мозговую ткань человека, в результате чего наблюдается «солнечный удар ». Вред в этом случае очевиден. Человек испытывает головную боль, пульс и дыхание становятся учащенными, в глазах темнеет, возможна потеря сознания. При дальнейшем облучении организм не выдерживает – происходит отек тканей и оболочек мозга, появляются симптомы энцефалита и менингита. Короткие волны особенно сильный вред наносят глазам человека, сердечнососудистой системе.

Замечание 2

Таким образом, получается, что польза воздействия ИК на организм, несмотря на отрицательные моменты, значительна.

Защита от инфракрасного излучения

Для снижения наносимого ИК вреда и защиты от него разработаны нормы ИК-облучения, безопасные для человека.

Основные мероприятия защиты:

Устаревшие технологии необходимо заменить современными, что позволит снизить интенсивность излучения источника;
Использование экранов из металлических сеток и цепей, облицовка асбестом открытых печных проёмов;
Обязательная индивидуальная защита и, прежде всего, глаз очками со светофильтрами;
Защита тела льняной или полульняной спецодеждой;
Рациональный режим труда и отдыха;
Обязательные лечебно-профилактические мероприятия работников.

В различных сферах жизни человек использует инфракрасные лучи. Польза и вред излучения зависят от длины волны и времени воздействия.

В повседневной жизни человек постоянно находится под действием инфракрасного излучения (ИК-излучение). Естественным его источником является солнце. К искусственным относятся электронагревательные элементы и лампы накаливания, любые нагретые или раскаленные тела. Этот вид излучения используется в обогревателях, системах отопления, приборах ночного видения, пультах дистанционного управления. На ИК-излучении основан принцип действия медицинского оборудования для физиотерапии. Что же собой представляют инфракрасные лучи? В чем польза и вред этого вида излучения?

Что такое ИК-излучение

ИК-излучение - это электромагнитное излучение , форма энергии, которая нагревает предметы и примыкает к красному спектру видимого света. Глаз человека не видит в этом спектре, но мы чувствуем эту энергию как высокую температуру. Другими словами, люди кожей воспринимают инфракрасное излучение от нагретых предметов как ощущение тепла.

Инфракрасные лучи бывают коротковолновыми, средневолновыми и длинноволновыми. Длины волн, излучаемые нагретым предметом, зависят от температуры нагревания. Чем она выше, тем короче длина волны и интенсивнее излучение.

Впервые биологическое действие этого вида излучения было изучено на примере культур клеток, растений, животных. Обнаружено, что под влиянием ИК-лучей подавляется развитие микрофлоры, улучшаются обменные процессы вследствие активизации кровотока. Доказано, что это излучение улучшает циркуляцию крови и оказывает болеутоляющее и противовоспалительное действие. Отмечено, что под влиянием инфракрасного излучения пациенты после хирургического вмешательства легче переносят послеоперационные боли, а их раны быстрее заживают. Установлено, что ИК-излучение способствует повышению неспецифического иммунитета, что позволяет уменьшить действие ядохимикатов и гамма-излучения, а также ускоряет процесс выздоровления при гриппе. ИК-лучи стимулируют выведение из организма холестерина, шлаков, токсинов и других вредных веществ через пот и мочу.

Польза инфракрасных лучей

Благодаря этим свойствам ИК-излучение широко используется в медицине. Но применение ИК-излучений с широким спектром действия может привести к перегреву организма и покраснению кожи. Вместе с тем, длинноволновое излучение не оказывает негативного влияния, поэтому в быту и медицине более распространены длинноволновые приборы или излучатели с селективной длиной волны.

Воздействием длинноволновых ИК-лучей способствует следующим процессам в организме:

Нормализация артериального давления за счет стимуляции кровообращения
Улучшение мозгового кровообращения и памяти
Очищение организма от токсинов, солей тяжелых металлов
Нормализация гормонального фона
Прекращение распространения вредных микробов и грибков
Восстановление водно-солевого баланса
Обезболивание и противовоспалительный эффект
Укрепление иммунной системы.

Лечебное воздействие ИК-лучей может использоваться при следующих заболеваниях и состояниях:

бронхиальная астма и обострение хронического бронхита
очаговая пневмония в стадии разрешения
хронический гастродуоденит
гипермоторная дискинезия органов пищеварения
хронический бескаменный холецистит
остеохондроз позвоночника с неврологическими проявлениями
ревматоидный артрит в ремиссии
обострение деформирующего остеоартроза тазобедренного и коленного суставов
облитерирующий атеросклероз сосудов ног, невропатии периферических нервов ног
обострение хронического цистита
мочекаменная болезнь
обострение хронического простатита с нарушением потенции
инфекционные, алкогольные, диабетические полиневропатии ног
хронический аднексит и нарушения функции яичников
абстинентный синдром

Отопление с использованием ИК-излучения способствует укреплению иммунной системы, подавляет размножение бактерий в окружающей среде и в человеческом организме, улучшает состояние кожи за счет усиления циркуляции крови в ней. Ионизирование воздуха является профилактикой обострений аллергии.

Когда ИК-излучение может навредить

Прежде всего, нужно учесть существующие противопоказания, прежде чем в лечебных целях использовать инфракрасные лучи. Вред от их применения может быть в следующих случаях:

Острые гнойные заболевания
Кровотечения
Острые воспалительные заболевания, приведшие к декомпенсации органов и систем
Системные заболевания крови
Злокачественные новообразования

Кроме того, чрезмерное облучение широким спектром ИК-лучей приводит к сильному покраснению кожи и может вызвать ожог. Известно о случаях появления опухоли на лице у рабочих-металлургов в результате длительного воздействия этого вида излучения. Также отмечены случаи появления дерматита, возникновения теплового удара.

Инфракрасные лучи, особенно в интервале 0,76 - 1,5 мкм (коротковолновая область) представляют опасность для глаз. Продолжительное и длительное воздействие излучения чревато развитием катаракты, светобоязни и других нарушений зрения. По этой причине нежелательно длительно находиться под воздействием коротковолновых обогревателей. Чем ближе к такому обогревателю находится человек, тем меньше должно быть время, которое он проводит возле этого прибора. Нужно отметить, что этот тип обогревателей предназначен для уличного или локального обогрева. Для отопления жилых и производственных помещений, предназначенных для длительного пребывания людей, используются длинноволновые ИК-обогреватели.

Немного истории. Инфракрасные лучи для лечения болезней начали использоваться с античных времен, когда врачи применяли горящие угли, очаги, нагретое железо, песок, соль, глину и т.п. для излечения обмораживания, язв, карбункулов, ушибов, кровоподтеков и т.д. Гиппократ описывал способ их применения для обработки ран, язв, повреждений от холода.

В 1894 г. Келлог ввел в терапию электрические лампы накаливания, после чего инфракрасные лучи были с успехом применены при заболеваниях лимфатической системы, суставов, грудной клетки (плевриты), органов брюшной полости (энтериты, рези и т.п.), печени и желчного пузыря. Этими же лампами стали лечить невралгии, невриты, миальгии, мышечную атрофию, кожные заболевания (фурункулы, карбункулы, абсцессы, пиодермиты, импетиго, сикозы и т.д.), экземы, накожные сыпи (оспа, рожа, скарлатина и т.д.), волчанку, келоиды и уродующие шрамы, травматические повреждения: вывихи, переломы, мышечные контрактуры, остеиты, гидроартрозы, артрозы). Инфракрасные лучи нашли применение в качестве средства для исправления переломов, активизации обмена в парализованных органах, ускорения окисления, воздействующего на общий обмен веществ, стимулирования эндокринных желез, исправления последствий неправильного питания (ожирение), заживления ран и т.д.

Позже для применения инфракрасных лучей было разработано различное медицинское оборудование для создания испарины, солнечных ванн, загара, а также простые излучатели, в которых использованы нагревательные элементы при высокой температуре: солнечные концентраторы, инфракрасные лампы. Ранее считалось, что инфракрасные лучи не оказывают никакого химического, биологического или прямого физиологического действия на ткани, а эффект, производимый ими, основан на их проникновении и поглощении тканями, вследствие чего инфракрасные лучи, как считалось, играют, в основном, тепловую роль. Действие инфракрасных лучей сводилось к их косвенному проявлению - изменению теплового градиента в коже либо на ее поверхности.

Впервые биологическое действие ИК-излучения было обнаружено по отношению к культурам клеток, растениям, животным. В большинстве случаев подавлялось развитие микрофлоры. У людей и животных активизировался кровоток, и, как следствие этого, ускорялись процессы обмена. Было доказано, что инфракрасные лучи оказывают одновременно болеутоляющее, антиспазматическое, противовоспалительное, циркуляторное, стимулирующее и отвлекающее действие.

Левицкий В.А. (1935) выдвинул концепцию, согласно которой биохимический эффект инфракрасного излучения обусловлен 1-фотохимическим действием в результате поглощения его белками кожи и активацией ферментативных процессов внутри клетки, благодаря глубокому внутриклеточному прониканию инфракрасных лучей. Насонов и Александров (1940) также считали белки основной резонирующей субстанцией, в которой под воздействием инфракрасного излучения разыгрываются фотохимические процессы.

Исследователи отметили, что инфракрасные лучи улучшают циркуляцию крови, а вызванная инфракрасными лучами гиперемия оказывает болеутоляющее действие. Также замечено, что хирургическое вмешательство, проведенное при инфракрасном излучении, обладает некоторыми преимуществами - переносятся легче послеоперационные боли, быстрее происходит и регенерация клеток. К тому же инфракрасные лучи, по-видимому, позволяют избежать внутреннего охлаждения в случае открытой брюшной полости. Практика подтверждает, что при этом понижается вероятность операционного шока и его последствий. Применение ИК-лучей у обожженных больных создает условия для удаления некроза и проведения ранней аутопластики, снижает сроки лихорадки, выраженность анемии и гипопротеинемии, частоту осложнений, предупреждает развитие внутрибольничной инфекции.

ИК-излучение также позволяет ослабить действие ядохимикатов. В настоящее время многие врачи и больные продолжают использовать в процессе лечения обычные ИК-лампы (например, так называемая, синяя лампа). Однако терапия ИК-излучением широкого спектра имеет и свои минусы. Эти минусы связаны с наличием в широком спектре ИК-излучения его короткой части (или как мы его называем ближнего диапазона)

Прежде всего чрезмерное облучение широким спектром ИК-лучей приводит не только к быстро проходящей эритеме, но и ожогу. Наблюдались случаи появления опухоли на лице у рабочих - металлургов. Также отмечены случаи дерматита, вызванного инфракрасными лучами. Редко отмечались несчастные случаи от сильного облучения на слишком больших поверхностях (тепловой удар). Слишком продолжительные сеансы ИК-терапии способствуют развитию астении. Наконец, имеет место обострение болей.

В практике использования широкого спектра инфракрасных лучей реальной опасностью, о которой надо постоянно помнить, является повреждение глаз. Именно для органов зрения инфракрасные лучи, особенно в интервале 0,76-1,5 мкм, представляют опасность. Продолжительное и достаточно сильное воздействие инфракрасных лучей может привести к тяжелым несчастным случаям, так как никакого экранирования не происходит, и инфракрасные лучи свободно действуют на все части глаза. Излучения с длиной волны 1-1,9 мкм особенно нагревают хрусталик и водянистую влагу. Это вызывает различные нарушения, главным из которых является фотофобия (светобоязнь) - сверхчувствительное состояние глаза, когда нормальное световое воздействие порождает болезненные ощущения. Фотофобия часто не зависит от обширности повреждения: при небольшом повреждении глаза больной может чувствовать себя тяжело пораженным.

Дальнее ИК- излучение в медицинской практике

Для того, чтобы понять причину возникновения отрицательных реакций ИК- излучения на организм, вспомним, что квантовая энергия излучения обратно пропорциональна длине волны. Если учесть, что наше собственное излучение лежит в пределах 9-10 мкм, то использование ИК с длиной волны 1,5 мкм обладает энергией в 6 раз большей, чем наше собственное излучение. Именно это излучение, обладающее большой квантовой энергией, и обуславливает появление отрицательных эффектов при применении широкого спектра инфракрасного излучения. Кроме того, следует отметить, что вода имеет максимумы поглощения в диапазоне 1,3 мкм и 2,7 мкм. Учитывая, что мы на две трети состоим из воды, можно объяснить и то отрицательное воздействие, которое оказывает ИК-излучение ближнего диапазона при высоких уровнях.

Как использовать полезные свойства ИК-излучения и избежать в то же время его минусов? Начнем с того, что уже известно. Первые сведения о положительном влиянии дальних инфракрасных лучей на организм человека появились еще в 40-50 годы двадцатого столетия: "Инфракрасные лучи могут в этой области противодействовать эффекту от ультрафиолетовых лучей или далее уничтожать его. Так как инфракрасные лучи, как, впрочем, и все другие средства нагревания, препятствуют образованию фотоактивности, возникающей под действием ультрафиолетовых лучей в жирах."

В последние годы в зарубежной литературе в диапазоне появились публикации о результатах применения инфракрасного излучения от 2 до 8 мкм. В частности, опубликованы данные о результатах применения инфракрасной сауны для лечения диабетических ангиопатий, трофических язв. Эффективность действия авторы объясняют активизирующим влиянием применяемого излучения на первичные NO радикалы, что способствует более быстрой регенерации тканей.

В своих работах авторы используют только один вид излучателя, имеющего достаточно широкий спектр излучения. Однако, как известно, каждое вещество, а значит и каждая межмолекулярная связь имеет свой определенный спектр, как излучения, так и поглощения. Это значит, что ткани организма обладают селективной чувствительностью, что и поддерживает их жизнедеятельность.

Поэтому было бы целесообразнее для успешного лечения больных использовать узкие спектры дальнего ИК-диапазона. Именно такие узкоспектральные излучатели разработаны на основе оксидной керамики в Институте Материаловедения. Спектр их излучения лежит в диапазоне от 8 до 50 мкм. Это является принципиально важным моментом, т.к. означает, что квантовая энергия преобразованного керамикой излучения находится в пределах квантовой энергии собственного излучения человека или же ниже ее, и, соответственно, не может оказывать отрицательное воздействие на физиологические процессы организма человека. Это объясняется тем, что патологические процессы сопровождаются, как правило, снижением интенсивности собственного излучения и имеют более слабые межмолекулярные связи, и для их восстановления нужны энергии, не превышающие собственного излучения организма человека. Излучатели имеют различные временные характеристики и могут быть непрерывными, импульсными или излучать энергию в сложной временной последовательности.

Механизм действия ИК-излучателей

А. Серия К (регистрационное удостоверение № УЗТТ 00798) - рабочий диапазон длины волн полезного излучения 9,5 мкм. Хорошо известно, что нормальный обмен веществ не означает неизменное, "замороженное" состояние всех реакций организма, он изменяется в зависимости от внешних и внутренних факторов. Все должно рассматриваться в динамике - адекватном ответе на внешние или внутренние раздражители (процессы). В организме человека непрерывно происходят различные процессы, ход которых представляет собой цепь химических реакций, протекающих в строгой последовательности.

Большинство химических реакций, происходящих в организме человека, являются фотохимическими с резонансом в области собственного излучения человека, поэтому скорость и согласованность их протекания находится в строгой зависимости от мощности этого излучения. Закономерно предположить, что если извне подать энергию, соответствующую излучению организма человека, это будет способствовать восстановлению (согласованию) скоростей химических реакций и, соответственно, восстановлению процессов. Избыточное излучение не окажет отрицательного воздействия, так как скорость реакций ограничивается наличием необходимых компонентов в данный момент времени для конкретной реакции. Керамические материалы серии К позволяют получить излучение, соответствующее излучению человека.

Многочисленные исследования свидетельствуют об иммунокоррегирующем действии данного вида излучения. Так, экпериментальными исследованиями подтверждено иммунокоррегирующее действие этих излучателей при иммунодефицитных состояниях различной природы (голодании, отравлении четыреххлористым углеродом, применении иммунодепрессантов). Применение излучателей приводило к восстановлению показателей как клеточного, так и гуморального звена иммунитета. Серия R (регистрационное удостоверение № УЗТТ 00898) - рабочий диапазон длины волны полезного излучения 16.25 мкм. Излучатели серии R обладают антиоксидантным действием.

Испуская два последовательных импульса за очень короткое время (миллионные доли секунды), излучатель RC нейтрализует активный радикал. Первый импульс длится 10 мкс, при плотности энергии 320 Вт на см2. Он способствует образованию свободных радикалов из гидроперекисей и супероксидов. Второй импульс длится приблизительно 13 мкс и способствует рекомбинации образовавшихся радикалов.

Действие излучателей серии G (регистрационное удостоверение № УЗТТ 00698) - рабочий диапазон длины волны полезного излучения 8,2 и 6,4 мкм. Излучатель GI создан на основе материалов, используемых для синтеза излучателя RC. В отличие от последнего, основным материалом является муллит, который получается по специальной технологии и имеет ширину спектра пропускания до 40 микрон. Доля материалов RC в материале GI составляет 0.5%. Результатом добавления к керамическому материалу RC муллита является "разбавление" интенсивности потока его излучения и снижение частоты импульсов. Таким образом, получаемое излучение оказывает более "мягкое" действие, чем действие материала RC.

Излучение эмиттеров типа GI обладает антибактериальным действием, оказывает восстанавливающее действие: 1-на состояние иммунной системы путем нормализации микрофлоры кишечника и, особенно, в его мукоидном слое; 2-на процессы диссоциации липопротеидов и связанных с белками гормонов, 3-на процессы синтеза простогландинов.

Излучатель GI применялся при лечении заболеваний воспалительной природы (бронхиты, пневмонии, простатиты и пр.), при нарушения жирового обмена.

Излучатели серии Z

ZB (ЗК) - предназначен для перевода нерастворимых соединений (тромбы, атеросклеротические бляшки, патологический коллаген и др.) в растворимое состояние и вывода их из организма (регистрационное удостоверение № УЗТТ 00898) - рабочий диапазон длины волн полезного излучения 22,5 мкм.

Результаты собственных исследований

Нами для улучшения результатов лечения перитонитов применены излучатели GI (ГЛ) и RC (P2M). Исследования проведены у 56 больных с перитонитом в возрасте от 16 до 87 лет (средний возраст 37,8). Из них 17 (30,0%) женщины и 39 (70,0%) мужчины. Исследованные больные были разделены на 2 группы: I группу составили 27 больных с перитонитом (10 больных с перфоративной язвой двенадцатиперстной кишки, 6 - с деструктивным аппендицитом, 4 - с пельвиоперитонитом, 1 - с деструктивным панкреатитом, 5 - с острой кишечной непроходимостью и 1 больной с тромбозом мезентериальных сосудов), лечение которых проведено общепринятым методом: оперативное вмешательство с тщательной санацией брюшной полости и ликвидацией патологического очага, дезинтоксикационная терапия, антибиотикотерапия, общеукрепляющие средства, обработка раны и др., II группу составили 29 больных с перитонитом (8 больных с перфоративной язвой двенадцатиперстной кишки, 9 - с деструктивным аппендицитом, 5 - с острой кишечной непроходимостью, 1 - с деструктивным панкреатитом, 3-е деструктивным холециститом, 1 - с острым мезоденитом, 1 - с перфорацией тонкого кишечника, 1 - с проникающим колото-резаным ранением живота), которым наряду с традиционным лечением проводилась терапия методом "Infra-R". Воздействие УИК-излучателями проводилось как во время операции (использовались излучатели локального действия), так и в послеоперационном периоде (использовались излучатели общего и локального действия) по 10 минут одновременно 2 раза в день) ежедневно в течение 5 суток.

У всех больных исследовали состояние перекисного окисления липидов (по содержанию ацилгидроперекиси и по уровню малонового диальдегида), антиокислительной защиты (по активности ферментов супероксиддисмутазы и каталазы) и степень эндогенной интоксикации (по концентрации средних молекулярных пептидов и по сорбционной способности эритроцитов). Контролем служили полученные данные от 20 практически здоровых лиц. Кровь на анализ брали до операции и на 3-и, 5 сутки после операции.

У 54 больных (мужчин - 40, женщин - 14) изучен бактериальный пейзаж перитонеального экссудата. I группу составили 24 больных с перитонитом, лечение которых проведено общепринятым методом, а II группу составили 30 больных с перитонитом, которым наряду с традиционным лечением как во время операции (локальные), так и в послеоперационном периоде (по 10 мин. одновременно локальными и стационарными излучателями) ежедневно в течение 5 суток проводили воздействие узкоспектральными инфракрасными керамическими излучателями. Посев экссудата проводили в начале и в конце операции, затем через сутки и трое суток после операции.

Проведенные нами исследования показывают, что применяемые обычные методы послеоперационного ведения больных являются недостаточно эффективными в восстановлении нарушенных метаболических показателей. У этих больных степень обсемененности перитонеального экссудата к концу операции и в первый день после операции не уменьшалась, в некоторых случаях повышалась. К концу 3 суток микрофлора не исчезала, у некоторых больных отмечалась замена грамположительной микрофлоры на грамотрицательную. Это проявилось тяжелым течением послеоперационного периода.

Сочетание применения последовательного курса терапии с использованием узкоспектрального инфракрасного излучения (УИКИ) вместе с общепринятым методом повышает эффективность лечения, направленного на коррекцию выявленных нарушений системы ПОЛ - АОЗ, параметров эндотоксемии, ускоряет заживления ран, приводит к снижению обсемененности перитонеального экссудата, исчезновению грамотрицательной флоры, а в 85,7% случаях через трое суток после операции микрофлора не обнаруживалась, что способствовало благоприятному течению заболевания.

Методика использования излучателей

Применение излучателей в период операции

Излучатели устанавливаются в область операционной раны:
. Излучатель локального действия RC - 10 минут;
. Излучатель локального действия GI - 10 минут.

Применение излучателей в послеоперационном периоде

Применение излучателей в послеоперационном периоде проводится в течение 5 дней:
. Излучатель общего действия RC - 10 минут;
. Излучатель общего действия GI - 10 минут.

В период экспозиции излучателей общего действия на область раны проводится лечение и локальными излучателями:
. Излучатель RC - 10 минут;
. Излучатель GI - 10 минут.

Во все времена инфракрасное излучение окружало человека. До наступления технологического прогресса лучи солнца обеспечивали влияние на человеческий организм, а с появлением бытовой техники, инфракрасное излучение оказывает воздействие и в домашних условиях. Терапевтическое прогревание тканей организма с успехом используется в медицине для физиотерапевтического лечения различных патологий.

Свойства инфракрасного излучения были давно изучены учеными физиками и направлены на получение максимальной выгоды и пользы для человека. Все параметры вредного воздействия были учтены и рекомендованы способы защиты для сохранения здоровья человека.

Инфракрасные лучи: что это?

Невидимое электромагнитное излучение, обеспечивающее сильный тепловой эффект, называется инфракрасным. Длина лучей составляет от 0,74 до 2000 мкм, что находится между микроволновым радиоизлучением и видимыми красными лучами, которые являются самыми длинными в спектре солнца.

Еще в 1800 году астроном из Великобритании Уильям Гершель открыл электромагнитное излучение. Случилось это во время изучения лучей солнца: ученый заметил значительное нагревание приборов и смог дифференцировать невидимое излучение.

У инфракрасного излучения есть второе название – «тепловое». От предметов, способных поддерживать температуру, исходит тепло. Короткие инфракрасные волны греют сильнее, а если тепло ощущается слабое, значит, от поверхности исходят волны с дальним диапазоном. Длина волны инфракрасного излучения бывает трех видов:

короткая или ближняя до 2,5 мкм;
средняя не более 50 мкм;
длинная или дальняя 50–2000 мкм.

Любое тело, которое предварительно нагрелось, испускает инфракрасные лучи, выделяя при этом тепловую энергию. Самым известным природным источником тепла является солнце, а к искусственным можно отнести электрические лампы, бытовую технику, радиаторы, при работе которых выделяется тепло.

Где применяется инфракрасное излучение?

Каждое новое открытие находит свое применение, с извлечением наибольшей пользы для человечества. Открытие инфракрасных лучей помогло справиться со многими проблемами в разных областях от медицины до производственных масштабов.

Самые известные области, где используются свойства невидимых лучей:

С помощью специальных приборов, тепловизоров, можно обнаружить объект на удаленном расстоянии, используя свойства инфракрасного излучения. Любой предмет, способный удерживать температуру на своей поверхности, тем самым обладая выделением инфракрасных лучей. Термографическая камера распознает тепловые лучи и создает точное изображение обнаруживаемого предмета. Данное свойство может использоваться в промышленности и в военной практике.
Для проведения процедуры слежения в военной практике применяются приборы с датчиками, способными определять цель, которая излучает тепло. Кроме того, передается что именно находится в ближайшем окружении, чтобы правильно рассчитать не только траекторию, но и силу удара, чаще всего ракеты.
Активная отдача тепла вместе с лучами применяется в бытовых условиях, используя полезные свойства для обогрева помещения в холодное время года. Радиаторы изготавливаются из металла, который способен передать наибольшее количество тепловой энергии. Такое же действие и у обогревателей. Некоторые бытовые приборы: телевизоры, пылесосы, печи, утюги обладают теми же свойствами.
В промышленности процесс сварки пластмассовых изделий, отжиг осуществляется при помощи инфракрасного излучения.
Инфракрасное облучение применяется в медицинской практике для лечения теплом некоторых патологий, а также для обеззараживания воздуха в помещении с помощью кварцевых ламп.
Составление метеорологических карт невозможно без специальных приборов с датчиками теплового обнаружения, которые с легкостью определяют движение теплого и холодного воздуха.
Для астрономических исследований изготавливаются специальные телескопы, чувствительные к инфракрасным лучам, которым под силу обнаружить космические предметы с разной температурой на поверхности.
В пищевой промышленности для термической обработки круп.
Для проверки денежных купюр используется приборы с инфракрасным излучением, при свете которых можно распознать фальшивые банкноты.

Влияние инфракрасного излучения на организм человека неоднозначно. Разная длина волны способна запустить непредсказуемые реакции. Особенно внимательно нужно относиться к солнечному теплу, которое может нанести вред и стать провоцирующим фактором для запуска негативных патологических процессов в клетках.

Лучи с длинными волнами попадают на кожу и активируют тепловые рецепторы, передавая им приятное тепло. Именно данный диапазон частот активно используется для лечебного воздействия в медицине. Большая часть тепла адсорбируется кожей, попадая на ее поверхность. Слабое воздействие гарантирует приятный нагрев поверхности кожи, не затрагивая внутренних органов.

Волны с длиной волны 9,6 мкм способствуют обновлению эпидермиса, укрепляют иммунитет, оздоравливает организм. Физиотерапия основана на использовании длинных инфракрасных волн, запуская следующие процессы:

улучшается кровообращение при расслаблении гладкой мускулатуры после передачи информации в гипоталамус при воздействии на поверхностный слой кожи;
нормализуется кровяное давление после расширения сосудов;
клетки организма в большей степени снабжаются питательными веществами и кислородом, что улучшает общее состояние;
биохимические реакции протекают быстрее, что влияет на процесс обмена веществ;
улучшается иммунитет и повышается сопротивляемость организма к патогенным микроорганизмам;
ускорение метаболизма помогает вывести токсические вещества и уменьшить зашлакованность.

Патологическое влияние

Противоположное действие оказывают волны с короткой длиной волны. Вред инфракрасного излучения обусловлен интенсивным тепловым эффектом, который вызывают короткие лучи. Сильный тепловой эффект распространяется вглубь тела, вызывая нагревание внутренних органов. Перегревание тканей приводит к обезвоживанию и значительному повышению температуры тела.

Кожные покровы в месте попадания инфракрасных лучей малой длины краснеют и получают термический ожог, иногда второй степени тяжести с появлением волдырей с мутным содержимым. Капилляры на месте поражения расширяются и лопаются, приводя к мелким кровоизлияниям.

Клетки теряют влагу, организм становится ослабленным и подвержен заболеванию инфекциями разного характера. Если инфракрасное излучение попадает в глаза, данный факт оказывает разрушительное действие на зрение. Слизистая глаза становится сухой, сетчатка подвергается негативному влиянию. Хрусталик теряет свою эластичность и прозрачность, что является одним из симптомов катаракты.

Превышение теплового воздействия вызывает усиление воспалительных процессов, если таковые имеются, а также служат благоприятной почвой для возникновения воспаления. Медики утверждают, что превышение температуры на пару градусов может спровоцировать заражение менингитом.

Общее повышение температуры тела приводит к тепловому удару, которое при неоказании помощи может приводить к необратимым последствиям. Основные признаки теплового удара:

общая слабость;
сильная головная боль;
помутнение в глазах;
тошнота;
учащение сердечных сокращений;
появление холодного пота на спине;
кратковременная потеря сознания.

Грозное осложнение, связанное с нарушением терморегуляции, возникает, если частота воздействия инфракрасного излучения продолжается длительно. Если человеку не оказать своевременную помощь, клетки головного мозга видоизменяются, а деятельность кровеносной системы угнетается.

Список мероприятий в первые минуты после проявления тревожных симптомов:

Устранить от пострадавшего источник инфракрасного излучения: перенести человека в тень или в место, отдаленное от источника вредного тепла.
Расстегнуть или снять одежду, мешающую глубокому свободному дыханию.
Открыть окно для беспрепятственного прохождения свежего воздуха.
Обтереть прохладной водой или обернуть в мокрую простыню.
На места, где находятся крупные артерии (височная, паховая область, лоб, подмышечные впадины) положить холод.
Если человек находится в сознании, нужно дать выпить прохладной чистой воды, эта мера снизит температуру тела.
При потере сознания следует провести реанимационный комплекс, состоящий из искусственного дыхания и непрямого массажа сердца.
Вызвать бригаду скорой помощи для получения квалифицированной медицинской помощи.

Показания

Для лечебных целей в медицинской практике широко применяется использование длинной тепловой волны. Список заболеваний достаточно велик:

повышенное артериальное давление;
болевой синдром;
поможет убрать лишние килограммы;
заболевания желудка и двенадцатиперстной кишки;
депрессивные состояния;
респираторные заболевания;
кожные патологии;
ринит, неосложненный отит.

Противопоказания к применению инфракрасного излучения

Польза инфракрасного излучения ценна для человека при отсутствии патологий или отдельных симптомов, при которых недопустимо воздействие инфракрасных лучей:

системные заболевания крови, склонность к частым кровотечениям;
острые и хронические воспалительные заболевания;
наличие гнойной инфекции в организме;
злокачественные новообразования;
сердечная недостаточность в стадии декомпенсации;
беременность;
эпилепсия и другие тяжелые неврологические расстройства;
детский возраст до трех лет.

Меры защиты от вредных лучей

В зону риска получить коротковолновое инфракрасное излучение входят любители долго проводить время под палящим солнцем, рабочие цехов, где применяются свойства тепловых лучей. Чтобы обезопасить себя, необходимо соблюдать простые рекомендации:

Любителям красивого загара сократить время пребывания на солнце, перед выходом на улицу открытые участки кожи смазывать защитным кремом.
Если рядом находится источник сильного тепла, уменьшить интенсивность нагревания.
При работе в цехах с высокой температурой, работники должны быть снабжены средствами личной защиты: специальная одежда, головные уборы.
Время пребывания в помещениях с высокой температурой должно быть строго регламентировано.
При проведении процедур надевать защитные очки для сохранения здоровья глаз.
В комнатах устанавливать только качественную бытовую технику.

Различные виды излучений окружают человека на улице и в помещениях. Осведомленность о возможных негативных последствиях поможет сохранить здоровье в будущем. Ценность инфракрасного излучения неоспорима для улучшения жизнедеятельности человека, но существует и патологическое влияние, которое нужно ликвидировать, соблюдая нехитрые рекомендации.

Инфракрасный свет визуально недоступен зрению человека. Между тем длинные инфракрасные волны воспринимаются человеческим организмом как тепло. Некоторыми свойствами видимого света обладает инфракрасный свет. Излучение этой формы поддаётся фокусировке, отражается и поляризуется. Теоретически ИК-свет больше трактуется как инфракрасная радиация (ИР). Космическая ИР занимает спектральный диапазон электромагнитного излучения 700 нм — 1 мм. ИК-волны длиннее волн видимого света и короче радиоволн. Соответственно, частоты ИР выше частот микроволн и ниже частот видимого света. Частота ИР ограничена диапазоном 300 ГГц — 400 ТГц.

Инфракрасные волны удалось обнаружить британскому астроному Уильяму Гершелю . Открытие было зарегистрировано в 1800 году. Используя стеклянные призмы в своих опытах, учёный таким способом исследовал возможности разделения солнечного света на отдельные компоненты.

Когда Уильяму Гершелю пришлось измерять температуру отдельных цветов, обнаружился фактор увеличения температуры при последовательном прохождении следующего ряда:

фиолет,
синька,
зелень,
желток,
оранж,
красный.

Волновой и частотный диапазон ИК-радиации

Исходя из длины волны, учёные условно делят инфракрасное излучение на несколько спектральных частей. При этом нет единого определения границ каждой отдельной части.

Шкала электромагнитного излучения: 1 — радиоволны; 2 — микроволны; 3 — ИК-волны; 4 — видимый свет; 5 — ультрафиолет; 6 — лучи x-ray; 7 — гамма лучи; В — диапазон длин волн; Э — энергетика

Теоретически обозначены три волновых диапазона:

Ближний
Средний
Дальний

Ближний ИК-диапазон отмечен длинами волн, приближенных до конечной части спектра видимого света. Примерный расчётный отрезок волны здесь обозначен длиной: 750 — 1300 нм (0,75 — 1,3 мкм). Частота излучения составляет примерно 215-400 Гц. Короткий ИК-диапазон излучат минимум тепла.

Средний ИК-диапазон (промежуточный), охватывает длины волн 1300-3000 нм (1,3 — 3 мкм). Частоты здесь измеряются диапазоном 20-215 ТГц. Уровень излучаемого тепла относительно невысок.

Дальний ИК-диапазон наиболее близок к диапазону микроволн. Расклад: 3-1000 мкм. Частотный диапазон 0,3-20 ТГц. Эту группу составляют короткие длины волн на максимальном частотном отрезке. Здесь излучается максимум тепла.

Применение инфракрасной радиации

ИК-лучам нашлось применение в различных сферах. Среди наиболее известных устройств — , тепловизоры, оборудование ночного видения и т.п. Коммуникационным и сетевым оборудованием ИК-свет используется в рамках проводных и беспроводных операций.

Пример работы электронного прибора — тепловизора, принцип действия которого основан на использовании инфракрасного излучения. И это лишь отдельно взятый пример из множества других

Пульты дистанционного управления оснащаются системой ИК-связи ближнего действия, где сигнал передаётся через ИК-светодиоды. Пример: привычная бытовая техника – телевизоры, кондиционеры, проигрыватели. Инфракрасным светом передаются данные по волоконно-оптическим кабельным системам.

Кроме того, излучение ИК-диапазона активно используется исследовательской астрономией для изучения космоса. Именно благодаря ИК-радиации удаётся обнаруживать космические объекты, невидимые глазу человека.

Малоизвестные факты, связанные с ИК-светом

Глаза человека действительно не могут видеть инфракрасные лучи. Но «видеть» их способна кожа тела человека, реагирующая на фотоны, а не только на тепловое излучение.

Поверхность кожи фактически выступает «глазным яблоком». Если солнечным днём выйти на улицу, закрыть глаза и протянуть к небу ладони, без особого труда можно обнаружить месторасположение солнца.

Зимой в комнате, где температура воздуха составляет 21-22ºС, будучи тепло одетыми (свитер, брюки). Летом в той же комнате, при той же температуре, люди также ощущают комфорт, но в более лёгкой одежде (шорты, футболка).

Объяснить сей феномен просто: несмотря на одинаковую температуру воздуха, стены и потолок помещения летом излучают в большем количестве волны дальнего ИК-диапазона, несомые солнечным светом (FIR – Far Infrared). Поэтому телом человека при одинаковых температурах, летом воспринимается больше тепла.

ИК-тепло воспроизводится любым живым организмом и неживым предметом. На экране тепловизора этот момент отмечается более чем отчётливо

Пары людей, спящие в одной кровати, непроизвольно являются передатчиками и приемниками FIR-волн по отношению друг к другу. Если человек находится в кровати один, он действует как передатчик FIR-волн, но уже не получает такие же волны в ответ.

Когда люди беседуют друг с другом, они непроизвольно отправляют и получают вибрации FIR-волн один от другого. Дружеские (любовные) объятия также активируют передачу FIR-излучения между людьми.

Как воспринимает ИК-свет природа?

Люди не в состоянии видеть световые лучи ИК-диапазона, но змеи семейства гадюковых или виперовых (например, гремучие) имеют сенсорные «впадины», которые используются для получения изображения в инфракрасном свете.

Это свойство позволяет змеям в полной темноте обнаруживать теплокровных животных. Змеи с двумя сенсорными «впадинами», как предполагается наукой, имеют некоторое восприятие глубины инфракрасного диапазона.

Свойства ИК змеи: 1, 2 — чувствительные зоны сенсорной впадины; 3 — мембранная впадина; 4 — внутренняя полость; 5 — MG волокно; 6 — наружная полость

Рыба успешно использует свет ближней области спектра (NIR – Near Infrared) для захвата добычи и для ориентации в акватории водоёмов. Это чувство NIR помогает рыбе безошибочно ориентироваться в условиях слабого освещения, в темноте либо в мутной воде.

Инфракрасное излучение играет важную роль для формирования погоды и климата Земли, также как солнечный свет. Общая масса солнечного света, поглощаемого Землей, в равном количестве ИК-излучения должна перемещаться от Земли обратно в космос. Иначе неизбежно глобальное потепление или глобальное похолодание.

Очевидна причина, по которой воздух быстро охлаждается сухой ночью. Низкий уровень влажности и отсутствие облаков на небе открывают свободный путь ИК-радиации. Инфракрасные лучи быстрее выходят в космическое пространство и, соответственно, быстрее уносят тепло.

Значительная часть , приходящая к Земле – это именно инфракрасный свет. Любой природный организм или предмет обладает температурой, а это значит — выделяет ИК-энергию. Даже предметы, априори являющиеся холодными (например, кубики льда), излучают ИК-свет.

Технический потенциал инфракрасной зоны

Технический потенциал ИК-лучей безграничен. Примеров масса. Инфракрасное отслеживание (самонаведение) применяется в системах пассивного управления ракетами. Электромагнитное излучение от цели, получаемое в инфракрасной части спектра, используется в этом случае.

Систем отслеживания цели: 1, 4 — камера сгорания; 2, 6 — относительно длинный выхлоп пламени; 5 — холодный поток, обходящий горячую камеру; 3, 7 — назначенная важная ИК сигнатура

Спутники погоды, оборудованные сканирующими радиометрами, производят тепловые изображения, которые затем позволяют аналитической методикой определять высоты и типы облаков, рассчитывать температуру суши и поверхностных вод, определять особенности поверхности океана.

Инфракрасное излучение является наиболее распространенным способом дистанционного управления различными приборами. На базе технологии FIR разрабатываются и выпускаются множество продуктов. Особо здесь отличились японцы. Вот лишь несколько примеров, популярных в Японии и по всему миру:

специальные накладки и обогреватели FIR;
пластины FIR для сохранения рыбы и овощей свежими долгое время;
керамическая бумага и керамика FIR;
тканевые FIR перчатки, куртки, автомобильные сиденья;
парикмахерский FIR-фен, снижающий повреждение волос;

Инфракрасная рефлектография (арт-консервация) применяется для изучения картин, помогает выявить лежащие в основе слои, не разрушая структуры. Этот приём, помогает обнаружить детали, скрытые под рисунком художника.

Таким способом определяется, является ли текущая картина оригинальным художественным произведением или всего лишь профессионально сделанной копией. Определяются также изменения, связанные с реставрационной работой над произведениями искусства.

ИК-лучи: влияние на здоровье людей

Благоприятное воздействие солнечного света на здоровье человека подтверждено научно. Однако чрезмерное пребывание под солнечным излучением потенциально опасно. Солнечный свет содержит ультрафиолетовые лучи, действие которых сжигает кожу тела человека.

Инфракрасные сауны массового пользования широко распространены в Японии и Китае. И тенденция на развитие этого способа оздоровления только усиливается

Между тем инфракрасное излучение дальнего диапазона волн обеспечивает все преимущества для здоровья, получаемые от естественного солнечного света. При этом полностью исключается опасное воздействие солнечной радиации.

Применением технологии воспроизводства ИК-лучей, достигается полный контроль температуры (), неограниченный солнечный свет. Но это далеко не все известные факты преимуществ инфракрасного излучения:

Инфракрасные лучи дальнего диапазона укрепляют сердечно-сосудистую систему, стабилизируют сердечный ритм, увеличивают сердечный выброс, уменьшая при этом диастолическое артериальное давление.
Стимуляция сердечно-сосудистой функции инфракрасным светом дальнего диапазона — идеальный способ поддержания в норме сердечно-сосудистой системы. Есть опыт американских астронавтов во время длительного космического полета.
ИК-лучи дальнего инфракрасного диапазона с температурой выше 40°C ослабляют и в конечном итоге убивает раковые клетки. Этот факт подтвержден Американской онкологической ассоциацией и Национальным институтом рака.
Инфракрасные сауны часто используются в Японии и Корее (терапия гипертермии или Waon-терапия) для лечения от сердечно-сосудистых заболеваний, особенно в части хронической сердечной недостаточности и периферических артериальных заболеваний.
Результаты исследований, опубликованные в журнале «Нейропсихиатрическая болезнь и лечение », показывают инфракрасные лучи как «медицинский прорыв» в лечении черепно-мозговых травм.
Инфракрасная сауна считается в семь раз более эффективной при выводе из организма тяжелых металлов, холестерина, спирта, никотина, аммиака, серной кислоты и других токсинов.
Наконец, FIR-терапия в Японии и Китае вышла на первое место среди эффективных способов лечения астмы, бронхита, простуды, гриппа, синусита. Отмечено, что FIR-терапия убирает воспаления, отеки, слизистые закупорки.