人体红外加热

著者 创建日期 VERSION 文件编号
西蒙·李 4 September 2011 V1.1 HW-004

介绍

亲身经历红外加热就是要知道它与其他热源之间存在真正的和质的差异。 经常使用的表达是“它真的深入人心”。 不只是人类。 宠物护理和家畜方面正在开发许多红外加热应用程序,以证明热量的质量。

总部位于伯明翰的创新者西蒙·利阿(Simon Lea)对红外辐射光谱的这一末端(有时也称为远红外辐射(FIR))产生了兴趣,我们向他们介绍了一些科学原理和基本原理。

红外光谱
红外光谱

最重要的是,整个电磁频谱都来自我们的太阳系。 它的内部是红外光谱,在红外光谱内可以描述五个截然不同且重叠的扇区,最终形成波长范围为3-1000微米的远红外光谱(FIR)。 这是我最感兴趣的部分频谱,尤其是在人机界面和人体方面。

在考虑红外系统对人体的影响时,有两个在工作中具有同等重要性的主要因素。

人体辐射

首先,就像任何生物一样,人类本身就是红外辐射的来源。 大多数研究表明,人类发出的红外线辐射在3至50微米之间。

可以使用许多物理定律(包括Plancks常数,Boltzmann常数,温度和光计算)来确定确切的方法,从而可以表示中心方程:

中心方程

基本要点是,在我们的太阳系中,包括人类在内的物体都会吸收和发射红外线,并且上述等式表示了两者之间的差异。

在日常生活中,人类对红外线的敏感性-给予和接受可以在整个过程中注意到。 我们每天使用的电子设备也会传送几个电磁频率(EMF),例如手机,电动机,吹风机,混合动力汽车,电塔,电话桅杆。 有趣的是,热成像设备(例如夜视摄像机)通常设置在对人类和人类视觉最敏感的7-14微米范围内。”

那么第一个问题是,当涉及红外发射时,人体远非一片空白。 传统的科学智慧和测量结果表明,人类通常会在大约9.5微米的波长下发射大部分红外辐射。 这是基准-指示了人体的核心温度-大多数系统都将以此基准运行。

红外线和水

IR /人机界面的第二个问题是红外辐射与水的关系。 由于人类至少包含70%的水,因此这种关系至关重要。

红外波长的性质实际上可以由吸水行为来定义。 不同的波长以不同的方式搅动分子。 波长的大小可以通过分子的振动来测量。

只要它们处于高于(理论上)绝对零(-273.15°C)的温度下,所有分子都会振动。 当它们振动时,它们会发出一个振动(红外)频率,科学家已经得出结论,当分子处于一定温度时,每种不同类型的分子都会发出不同的红外频率,可以通过红外光谱仪进行测量。一个分子在振动。”

我们大多数人都知道我们的身体应该由70-90%的水组成,因此,了解水的光谱吸收率可能对我们有些兴趣。 不幸的是,对于科学领域的许多人来说,没有简单的答案!

根据公开的资料,最后一句话是“水的吸收率约为64,000! –温度,大气压下的固态液体或气体会引起并发症。 不同波长以不同方式搅动水(H2O)分子。 以下是这种搅动(称为拉伸或弯曲)的一些示例。 浅蓝色代表“ H2”,深蓝色代表“ O”。

图
还显示了通过红外光谱显示水吸收率的图表。

 

值得注意的是,如上所示,4-8微米范围内的水吸收率是水在其分子结构中经历弯曲振动的波长。

我的观点是,水分子的兴奋(弯曲)与人体之间存在直接相关性:众所周知,当任何振动发生时,水就会开始升温。 这些数十亿个分子运动的振动效果是,它实际上使我们的身体核心温度变热–高达1度。

正是这种红外线的能力–“确实渗透到了人体的核心”,使红外线成为这种舒适加热的主要和明显的出口–并且可以应用于许多医疗以及运动和性能应用。

关于红外源在促进人和动物体内毒性方面的实验作用的研究和文献(主要来自日本,部分来自美国)开始出现。 不仅如此,而且对某些疾病的影响也是如此。 这些还处于初期,但其中一些研究可能被视为引领潮流。

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