人体血液的宽带介电谱研究

人体血液的介电谱揭示了丰富多样的动力学过程。更好地表征和理解这些过程不仅具有学术意义，而且对医学应用具有高度相关性，例如确定人体对电磁辐射的吸收率。利用宽带介电谱技术，我们系统地研究了人体血液介电性质对温度和红细胞比容值的依赖关系。通过覆盖从 1 Hz 到 40 GHz 的频率范围，获得了生物物质所有典型色散区域的信息。我们没有发现由反离子扩散效应等引起的低频弛豫（α-弛豫）的证据，而某些类型的生物物质曾报道过此类弛豫。对由细胞膜极化在 1-100 MHz 区域引起的强 Maxwell-Wagner 弛豫（β-弛豫）的分析，允许检验模型预测并确定各种细胞内在性质。在超过 1 GHz 的微波区域，血浆中水分子的重取向运动导致了另一个弛豫特征（γ-弛豫）。在 β-弛豫和 γ-弛豫之间，观察到显著的色散，然而这可以通过这些弛豫过程的叠加来解释，并非源于生物物质中常见的额外 δ-弛豫。我们的测量提供了迄今为止在宽广参数范围内精度无与伦比的人体血液介电数据。所有数据均以电子形式提供，可作为计算电磁辐射吸收率及其他医学用途的基础。此外，通过研究一个异常宽广的频率范围，获得了关于血液中动力学过程的宝贵新信息。