ความร้อนอินฟราเรดสำหรับมนุษย์

ผู้แต่ง	วันที่สร้าง	VERSION	หมายเลขเอกสาร
Simon Lea	4 กันยายน 2011	V1.1	HW-004

บทนำ

ในการสัมผัสกับการทำความร้อนด้วยอินฟราเรดในมือแรกคือการรู้ว่ามีความแตกต่างที่แท้จริงและมีคุณภาพในระหว่างมันและแหล่งความร้อนอื่น ๆ การแสดงออกมักจะใช้คือ 'เข้าสู่กระดูกของคุณจริงๆ' มันไม่ใช่แค่มนุษย์ มีการพัฒนาแอพพลิเคชั่นการทำความร้อนแบบ IR จำนวนหนึ่งบนหน้าการดูแลสัตว์เลี้ยงและปศุสัตว์ที่รับรองคุณภาพของความร้อน

จุดสิ้นสุดของสเปกตรัมรังสีอินฟราเรดนี้บางครั้งเรียกว่า Far Infrared Radiation (FIR) ได้กลายเป็นที่สนใจของ Simon Lea ผู้ริเริ่มนวัตกรรมในเบอร์มิงแฮมซึ่งเราได้พูดคุยเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และหลักการแรก ๆ

บรรทัดล่างคือสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดได้มาจากระบบสุริยะของเรา ภายในนั้นมีสเปกตรัมอินฟราเรดและภายในสเปกตรัมอินฟราเรดสามารถอธิบายได้ห้าส่วนที่แตกต่างกันและซ้อนทับกันโดยมีจุดสุดยอดในสเปกตรัมฟาร์อินฟราเรด (FIR) ซึ่งมีความยาวคลื่น 3-1000 ไมครอน นี่คือส่วนหนึ่งของสเปกตรัมที่ฉันสนใจมากที่สุด - โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวข้องกับส่วนต่อประสานของมนุษย์และร่างกายมนุษย์

มีสองปัจจัยหลักที่มีความสำคัญเท่าเทียมกันในการทำงานเมื่อพิจารณาผลกระทบของระบบอินฟราเรดที่มีต่อร่างกายมนุษย์

รังสีของมนุษย์

ประการแรกก็คือ - เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตใด ๆ - มนุษย์เองก็เป็นแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรด งานวิจัยส่วนใหญ่ชี้ให้เห็นว่ามนุษย์ปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมาในระดับระหว่าง 3-50 ไมครอน

วิธีการที่แน่นอนสามารถทำได้โดยใช้กฎจำนวนของฟิสิกส์รวมถึงค่าคงตัวพลังค์ค่าคงที่ Boltzmann อุณหภูมิและการคำนวณแสงสมการกลางสามารถนำเสนอดังนี้:

ประเด็นพื้นฐานคือในระบบสุริยะของเราวัตถุ - รวมทั้งมนุษย์ - ทั้งดูดซับและปล่อยคลื่นอินฟราเรด - และสมการข้างต้นแสดงความแตกต่างระหว่างทั้งสอง

ในชีวิตประจำวันสามารถสังเกตเห็นความไวของมนุษย์ต่ออินฟราเรด - ให้และรับได้ตลอดทาง คลื่นความถี่แม่เหล็กไฟฟ้า (EMF) หลายตัวจะถูกส่งจากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เราใช้ทุกวันเช่นโทรศัพท์มือถือมอเตอร์ไฟฟ้าไดร์เป่าผมรถยนต์ไฮบริดเสาไฟฟ้าเสาโทรศัพท์ เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะทราบว่าโดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนเช่นกล้องถ่ายภาพกลางคืนจะมีความไวสูงสุดในช่วง 7-14 ไมครอนสำหรับมนุษย์และการมองเห็นของมนุษย์

ประเด็นแรกก็คือเมื่อพูดถึงการแผ่รังสีอินฟราเรดร่างกายมนุษย์อยู่ห่างไกลจากกระดานชนวนที่ว่างเปล่า ภูมิปัญญาและการวัดผลทางวิทยาศาสตร์แบบดั้งเดิมแสดงให้เห็นว่าโดยทั่วไปมนุษย์ปล่อยรังสีอินฟราเรดส่วนใหญ่ที่ความยาวคลื่นประมาณ 9.5 ไมครอน นี่คือเกณฑ์มาตรฐานที่ระบุอุณหภูมิของมนุษย์เป็นหลักซึ่งระบบส่วนใหญ่จะทำงาน

อินฟราเรดและน้ำ

ประเด็นที่สองเกี่ยวกับอินเทอร์เฟซ IR / Human คือความสัมพันธ์ของรังสีอินฟราเรดกับน้ำ เนื่องจากมนุษย์ประกอบด้วยน้ำอย่างน้อย 70% ความสัมพันธ์นี้จึงมีความสำคัญ

ในความเป็นจริงแล้วความยาวคลื่นอินฟราเรดสามารถกำหนดได้โดยพฤติกรรมการดูดซึมน้ำ ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันทำให้โมเลกุลสั่นสะเทือนในวิธีที่ต่างกัน ขนาดของความยาวคลื่นสามารถวัดได้โดยวิธีที่โมเลกุลสั่นสะเทือน

โมเลกุลทั้งหมดสั่น - ตราบเท่าที่อุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ (ตามทฤษฎี) (-273.15 ° C) เมื่อพวกมันสั่นพวกมันจะให้ความถี่ในการสั่นสะเทือน (อินฟราเรด) และนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าเมื่อโมเลกุลอยู่ที่อุณหภูมิหนึ่งโมเลกุลแต่ละชนิดจะปล่อยความถี่อินฟราเรดที่แตกต่างกันซึ่งสามารถวัดได้ด้วยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรดซึ่งเป็นเครื่องวัดความถี่ โมเลกุลกำลังสั่นอยู่ที่ '

เราส่วนใหญ่ทราบว่าร่างกายของเราควรประกอบด้วยน้ำ 70-90% ดังนั้นจึงเป็นที่สนใจสำหรับเราที่จะรู้ว่าอัตราการดูดซึมสเปกตรัมของน้ำคืออะไร น่าเสียดายที่มีสิ่งมากมายในสาขาวิทยาศาสตร์ไม่มีคำตอบง่ายๆสำหรับเรื่องนี้! '

ในการนับครั้งล่าสุดตามแหล่งที่เผยแพร่ 'น้ำมีอัตราการดูดซึมที่ลงทะเบียนโดยประมาณ 64,000! - ภาวะแทรกซ้อนเกิดขึ้นจากอุณหภูมิของเหลวหรือก๊าซที่เป็นของแข็งความดันบรรยากาศ ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันทำให้โมเลกุลของน้ำ (H2O) ต่างกัน ด้านล่างเป็นตัวอย่างของการกวนที่ (เรียกว่าการยืดหรืองอ) สีน้ำเงินซีดหมายถึง 'H2' และสีน้ำเงินเข้มแทน 'O'

 

เป็นที่น่าสังเกตว่าการดูดซับน้ำที่ช่วง 4-8 ไมครอนดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นคือความยาวคลื่นที่น้ำสัมผัสกับการสั่นสะเทือนในโครงสร้างโมเลกุลของมัน

มุมมองของฉันคือมีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างความตื่นเต้น (การโค้งงอ) ของโมเลกุลของน้ำกับร่างกายมนุษย์: ในขณะที่เราทุกคนตระหนักดีเมื่อมีสิ่งใดสั่นสะเทือนมันจะเริ่มอุ่นขึ้น ผลกระทบจากการสั่นสะเทือนของโมเลกุลหลายพันล้านที่เคลื่อนที่คือมันทำให้อุณหภูมิแกนกลางร่างกายของเราอุ่นขึ้นถึง 1 องศา

มันเป็นความสามารถของอินฟราเรด - 'ในการเจาะเข้าไปในแกนกลางของร่างกายอย่างแท้จริง' ทำให้อินฟราเรดเป็นช่องทางหลักและชัดเจนสำหรับการทำความร้อนที่สะดวกสบายนี้ - และสิ่งนี้สามารถนำไปใช้กับการแพทย์หลายประเภทและอาจใช้กับกีฬาและการใช้งาน

การวิจัยและวรรณกรรมเริ่มปรากฏขึ้น - ส่วนใหญ่มาจากญี่ปุ่นและบางส่วนจากสหรัฐอเมริกา - จากบทบาทการทดลองของแหล่งอินฟราเรดในการส่งเสริมความเป็นพิษในมนุษย์และสัตว์ ไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อโรคบางชนิดด้วย นี่เป็นช่วงแรก ๆ แต่การศึกษาบางส่วนอาจมองย้อนกลับไปได้ว่าเป็นผู้นำทาง