чем полезно инфракрасное излучение
Инфракрасное излучение – польза или вред?
История изучения
Этот вид тепловых волн был открыт в начале 1800-х годов в Англии, их изучением в тот период занимался Уильям Гершель. Гершель был астрономом, за годы работы он сделал множество полезных открытий: планета Уран, 2 спутника Сатурна и Урана и другие. Он, используя призму, расщепил свет, после чего поместил обычный термометр за красной полосой спектра. Температура на термометре продолжила повышаться, а это означало только одно: существует излучение, которое человеческий взгляд не улавливает.
Сегодня мы уже знаем о том, что ИК-излучение очень полезное. Оно занимает область между красным концом электромагнитного спектра, который воспринимает глаз человека, и СВЧ-излучением. Его применяют во всех сферах жизни человека – от военно-промышленного комплекса до медицины.
Характеристики и особенности
Интересно узнать о том, что инфракрасное излучение стало основным фактором, который обеспечивает нормальное развитие всех форм жизни. Этим можно объяснить то, что черепахи, некоторые рептилии и птицы, покидая привычную среду обитания, спускаются или выходят на землю, чтобы отложить яйца в песок. В этом случае ИК-лучи, преодолевая слои грунта, прогревают песок, он отдает тепло кладкам, способствуя развитию эмбрионов.
ИК-волны, что отличает их от радиоактивного или рентгеновского излучения, не вредят организму человека, а лечат и тонизируют его. Они воздействуют на организм мягче, чем ультрафиолет, поэтому не оставляют ожоги, не становятся причиной появления веснушек, не вызывают рак кожи. Их длина колеблется в пределах 4 до 400 мкм, более 90% отличаются длиной 8-14 мкм. Исследования, проводимые экспертами в области космонавтики, показали, что это тепловое излучение позволяет выживать людям, находящимся в состоянии невесомости в космосе.
Инфракрасные волны способен излучать организм человека, в этом случае их частота колеблется в пределах 3-50 мкм. Эту информацию осветил в своей научной работе Аарон М. Фликштейн. Отдавая энергию, человеческий организм должен восполнять ее, если этот процесс не происходит, то наблюдается слабость, падение иммунитета, авитаминоз.
Польза
Постоянно восполнение запаса тепловой энергии – залог здоровья и долголетия. Такие процедуры позволяют эффективно повысить иммунитет и тонус мышц, замедлить процессы старения. Поэтому неудивительно, что многие люди постоянно ищут источники света, радуются первым солнечным лучам, освещающим землю после продолжительных и холодных зим.
Инфракрасные лучи, без проблем преодолевая кожный барьер, начинают прогревать тело – от кончиков пальцев до макушки. Они повышают эластичность мышц, ускоряют метаболические процессы, благодаря чему человек становится более активным и здоровым. Их часто применяют для предупреждения и лечения трофических язв, ведь лучи, проникая под кожу, расширяют сосуды, улучшают кровоток, ускоряют регенерацию на клеточном уровне, что способствует скорейшему выздоровлению.
Инфракрасное излучение, польза и вред для человека
В повседневной жизни мы встречаем различные источники инфракрасного излучения. Они могут быть как природным явлением, так и результатом деятельности человека. Солнечное излучение наполовину является инфракрасным излучением. Этот вид лучей невидим для глаза человека. Но существуют различные виды животных, зрение которых восприимчиво к такому излучению, что позволяет им ориентироваться в темноте. Человек же может почувствовать его своей кожей в виде тепла.
Эти электромагнитные волны еще называются тепловыми. Все потому, что при этом излучении выделяется тепло. Именно на основе этого явления работают различные измерители, в том числе и тепловизор. Он измеряет разницу в излучении, которая также соответствует разнице температур различных объектов.
Такое излучение можно разделить на:
В данном случае длинна волны зависит от того, какую температуру излучает сам источник. Чем выше температура, тем короче будет волна излучения, но при этом она будет и интенсивнее. Для человеческого организма наиболее опасным считается коротковолновое излучение. Температура такого излучения превышает 800 градусов по Цельсию.
Твердые тела являются источником этого вида излучения и формируют длинноволновое ИК-излучение. Чем выше температура, тем светлее будет казаться предмет. Так при температуре выше 5 тысяч Кельвинов цвет предмета становится совершенно белым, а при более низких показателях он может достигать темно-красного. Это явление можно заметить при нагревании различных предметов. Например, при нагревании металлической проволоки она меняет свой цвет, что свидетельствует о повышении температуры. Но максимально в домашних условиях можно получить только насыщенный красный цвет, потому что нет подходящих условий для последующего повышения температуры.
Человек часто использует инфракрасное излучение в своих нуждах. Необходимо знать о том, что из себя оно представляет, в каких дозах безопасно для человека и какие последствия может вызывать. Также ИК-лучи могут быть и естественными. Солнечный свет представляет собой такое излучение. В зависимости от дозы он может быть как полезным для человека, так и вызывать многие проблемы, частая из которых солнечные ожоги.
Сферы использования инфракрасного излучения
Прежде чем говорить о том, как влияет инфракрасное излучение на организм человека, необходимо понять, где и для чего его используют. Такое излучение может быть не только вредным, но и наоборот полезным. Именно поэтому человек использует его в различных целях, которые улучшают жизнь человека.
Этот тип излучения часто используется в различных приборах, к ним относятся различные приборы ночного видения. Они работают по принципу фиксации ИК-лучей, которые излучают предметы. Распространено использование инфракрасного излучения в производственных целях. Изготовление телекоммуникационных предметов, пультов дистанционного управления, систем охраны и многого другого не обходится без использования данного вида излучения.
Часто можно встретить использование этого излучения в обогревательных системах и обогревателях. Обогреватели, работающие при помощи ИК-излучения являются экономным и удобным способом обогрева помещения и позволяют осуществлять его максимально быстро. Все потому, что такое излучение выделяет и тепло, которое быстро распространяется по всему помещению.
Так как существует и вред инфракрасного излучения на организм человека, необходимо тщательно выбирать приборы, которые работают с этим видом излучения. Хотя эти приборы являются экономными и качественными, следует обращать внимание на различные характеристики и контролировать чтобы не было превышения норм.
Польза инфракрасного излучения
Оно используется не только в производственных и бытовых целях, но и в медицине. При правильном использовании и дозировке излучение способно решать множество проблем, и улучшать качество жизни человека.
О том, чем полезно инфракрасное излучение для человека может сказать медицина. Уже доказано, что излучение способно оказывать лечебное действие на такие проблемы как:
Но не только в этом заключается польза инфракрасного излучения для человека. Сейчас распространено применение данного вида излучения для различных профилактических мероприятий. Так часто можно встретить его как способ укрепления иммунной системы, улучшения памяти, улучшения баланса гормонов, восстановления водно-солевого баланса. Для предупреждения грибковых заболеваний или микробов тоже используется этот вид излучения. Длинные волны способны оказывать успокаивающее воздействие на человека и поэтому их используют для уменьшения усталости, стресса и раздражительности. Инфракрасные лучи могут оказывать и обезболивающее действие, а также подавлять раковые клетки в организме.
Из этого видно какое широкое применение в медицинских целях имеет инфракрасное излучение. В правильных дозах оно способно улучшить состояние организма человека и является прекрасным способом профилактики многих проблем. Но тут имеются различные противопоказания, и поэтому для некоторых людей такое излучение даже в медицинских дозах может быть опасно.
Как в медицине, так и при изготовлении различных приборов, человек строго соблюдает нормы допустимого ИК-излучения. Также следует следить и за тем, какой вид лучей используется в той или иной ситуации, потому что не все виды этого излучения одинаково безопасны для человека. Так для отопления помещений необходимо использовать только обогреватели, использующие длинные волны. Короткие волны при близком контакте с человеком представляют для него опасность. Зачастую они провоцируют покраснение кожи и различные заболевания глаз.
Вред инфракрасного излучения
Но такое излучение может приносить не только пользу, но и вред. Чем опасно инфракрасное излучение для человека?
Самое распространенное явление, с которым может столкнуться человек — это солнечные ожоги. Именно инфракрасное излучение становится причиной покраснения кожных покровов или же ожогов, полученных от пребывания на солнце. Использование различных защитных средств предотвращает нанесение вредя инфракрасными лучами.
Негативное действие инфракрасного излучения на организм человека также вызывает различные симптомы. Так человек начинает испытывать проблемы с координацией, потемнение в глазах, учащенное сердцебиение и тошноту. В отдельных случаях он может потерять сознание.
Для глаз большую опасность представляет тип излучения с короткими волнами. Коротковолновое свечение в 0,75-1,5 мкм способно провоцировать не только ухудшение зрения, но и катаракту или боязнь света. Следует избегать длительного контакта с сильными излучениями с такими короткими волнами. Чаще всего его можно встретить в различных обогревателях для улицы. Поэтому жилые помещения должны использовать обогреватели на основе длинных волн, которые не несут такой опасности для человека.
Даже в медицинских целях не всегда можно использовать ИК-излучение. Так не рекомендуется такой тип лечения при злокачественных опухолях, заболеваниях крови и кровотечениях. Поэтому даже при использовании обогревателей, работающих по такой технологии, следует удостовериться о том, какой тип излучения используется, чтобы предотвратить вред для человека. Ведь такие лучи не для всех одинаково полезны.
Мы ежедневно сталкивается с различными источниками такого излучения. Воздействие инфракрасного излучения на человека может быть как положительным, так и отрицательным. Множество приборов используют его для своей работы и также оно широко применяется в медицине. Знание о том, где и как встречается этот тип излучения поможет избежать многих проблем. Ведь даже солнечный свет может нанести вред организму, не говоря уже о различных приборах с инфракрасным излучением, которые используются не по назначению.
Как инфракрасное излучение помогает бороться с болезнями?
Инфракрасное излучение — разновидность излучения, сформировавшаяся в природе благодаря развитию техногенного направления развития человеческой жизни. Наука не имеет информации о негативных последствиях воздействия инфракрасного излучения на человеческий организм.
Инфракрасное (тепловое) излучение представляет собой вид распространения тепла, при котором возникают ощущения, похожие на тепло от горящей печки, батарей центрального отопления или солнца. Оно не похоже ни на рентгеновские лучи, ни на ультрафиолетовое излучение.
В современной медицине инфракрасное излучение широко распространено. Его используют в физиотерапевтических процедурах, стоматологии и хирургии. Это говорит о том, что процедура является безвредной и оказывает комплексное полезное действие на весь организм.
Инфракрасное излучение — особый тип энергии, при которой происходит нагревание предметов без нагрева воздуха вокруг него — между источником инфракрасных лучей и самим объектом.
Инфракрасные лучи имеют довольно сложную технологию формирования. Вместе с тем, механизм их влияния на человеческий организм достаточно прост.
3 эффекта от использования инфракрасного излучения
Инфракрасные лучи проникают под кожу на большую глубину. Их воздействие помогает достичь 3-х мощных эффектов:
Преимущества ИК-излучения
ИК-излучение благоприятно влияет на здоровье престарелых людей, улучшает параметры работы иммунной системы маленьких детей, помогает укрепить ослабленное здоровье. Инфракрасные лучи эффективно борются с воспалениями, подавляют размножающиеся болезнетворные микроорганизмы при простуде, а также болезнетворные бактерии из внешней среды.
Инфракрасное облучение обладает прекрасным косметическим эффектом. Благодаря процедуре кровь начинает лучше циркулировать под кожей, улучшается цвет лица, омолаживается кожа, исчезают морщины. Косметологи рекомендуют применять ИК-излучение для терапии некоторых патологий кожи (аллергия, псориаз, нейродермит), а также для более быстрого заживления ран и порезов. Инфракрасные лучи ионизируют окружающее пространство, благодаря чему уменьшаются проявления такой проблемы, как аллергия на домашнюю пыль. Длинноволновые инфракрасные лучи абсолютно безопасны для здоровья человека и дают мягкий оздоровительный эффект.
Аппарат Рикта-Эсмил
Физиотерапевтический аппарат Рикта-Эсмил — инновационное устройство, с особенностями которого вы можете ознакомиться по ссылке https://life7.ru/rikta-jesmil-1-a/. В нём, кроме инфракрасного облучения, есть лазер, магнит и красное излучение. Комбинация лазера с другими режимами ускоряет сроки лечения в несколько раз.
Спектр использования аппарата достаточно широкий. Он устраняет патологии опорно-двигательного аппарата и избавляет от урологических заболеваний.
Компактный аппарат Рикта-Эсмил укомплектован встроенным аккумулятором, который может работать автономно на протяжении 8 часов непрерывного проведения лечебных процедур. С помощью этого устройства можно проводить сеанс лазерной магнито-резонансной терапии не выходя из дома и в любом удобном для вас месте. В комплекте с аппаратом идут методические рекомендации по его использованию. Они представлены уникальными методиками лечения хронических болезней.
Чем полезно инфракрасное излучение
Инфракрасное излучение (ИКИ) занимает в электромагнитном спектре промежуточное положение между микроволновой и видимой частью. Биологические эффекты от воздействия такого излучения связаны с его способностью нагревать ткани при относительно высокой плотности поля (> 100 мВ/см2).
Наиболее чувствителен к инфракрасному излучению (ИКИ) орган зрения, особенно к волнам длиной от 750 до 1500 нм. В экспериментальных работах изучали влияние этого излучения на роговицу, радужную оболочку, хрусталик.
У работников заводов, выпускающих изделия из стекла, ежедневно подвергающихся воздействию инфракрасного излучения (ИКИ), уровень заболеваемости катарактой (субкапсулярной, кунеиформной и ядерной) оказался выше по сравнению с контрольной группой. Это заболевание, также известное как «катаракта стеклодувов», с определенного времени стали рассматривать как профессиональную патологию.
Большинство несчастных случаев, приводящих к поражению глаз, происходит во время установки и наведения аппаратуры, когда работники не надевали защитные темные очки. Предельно допустимый уровень профессиональной экспозиции к инфракрасному излучению (ИКИ) равен 10 мВ/см2 при длине волны более 770 нм.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Влияние различных длин волн лазеров на клетки кожи (часть 2)
Продолжаю знакомить вас с публикацией, вышедшей в журнале «International Journal of Molecular Science» в марте 2021 года.
В прошлой статье мы кратко обсудили возможности применения лазеров и то, как они взаимодействуют с кожей.
Пришло время ознакомиться подробнее с основными видами излучения и тем, какое именно влияние они оказывают на клетки кожи.
Фото с сайта www.shutterstock.com
Особенности воздействия лазеров разных длин волн
Давайте подробно рассмотрим особенности воздействия УФ-света (10–400 нм), синего (450–495 нм), зеленого (495–570 нм), красного (620–740 нм) и инфракрасного (780 нм – 1 мм) спектров на клетки кожи.
УФ-свет 10–400 нм
УФ-излучение делится на три диапазона с различными биологическими свойствами: UVC (200–280 нм), UVB (280–320 нм) и UVA (320–400 нм).
Озоновый слой блокирует большую часть UVC, но только 5% UVB. Часть UVB, не блокируемая озоновым слоем, проникает через поверхностные слои эпидермиса и может достигать верхних слоев дермы. UVA поглощается более глубокими слоями дермы.
Есть три основных типа УФ-лазеров. Во-первых, измененный неодимовый лазер, в котором длина волны 1064 нм понижается до 353 нм с помощью специального кристалла.
Доказано, что УФ-излучение оказывает неблагоприятное воздействие на кожу, в том числе повреждение клеток, фотостарение и канцерогенез.
УФ-излучение влияет в основном на кератиноциты, которые, в свою очередь, начинают выделять противовоспалительные цитокины: IL-1α, IL-1β и IL-6.
UVB облучение вызывает в фибробластах значительно более высокую продукцию АФК, повреждение ДНК и нарушение митохондрий, что приводит к апоптозу, снижению пролиферации клеток и фиброзу кожи.
Однако фототерапия УФ-светодиодами 310 и 340 нм ослабляет секрецию белков, ответственных за атопический дерматит, что снижает инфильтрацию тучных клеток и воспалительные процессы, зуд, сухость, эритему и отек.
Синий свет 450–495 нм
Ученые предполагают, что прямое и продолжительное воздействие синего света, как и УФ-излучения, способствует старению кожи и канцерогенезу.
Однако некоторые данные говорят о том, что синий свет может использоваться в терапии келоидов и фиброза. В основном же лазеры синего света используются для лечения акне.
В Японии были проведены исследования о влиянии лазера (450 нм, 84 Дж/см2) на устойчивый к метициллину грибок Staphylococcus aureus. Оказалось, что синий свет может уничтожить 70% бактерий, не затрагивая кератиноциты человека.
Несмотря на эти многообещающие результаты, предполагающие противогрибковые свойства голубого лазера, синие светодиоды увеличивают производство активных форм кислорода, ингибируют пролиферацию и снижают скорость миграции человеческих фибробластов.
Совместная работа голландских и британских учёных показала способность синего света активировать опсины для заживления кожных ран и восстановления функции эпидермального барьера человека.
В последние годы использование лазеров находит применение в различных дерматологических методах лечения, включая фотодинамическую терапию при дневном свете (d-PDT).
Этот метод широко используется при лечении актинического кератоза (АК), поскольку он значительно снижает боль. Кроме того, d-PDT-терапия позволяет обрабатывать большой участок кожи, лечить несколько поражений у одного и того же пациента или нескольких пациентов одновременно.
D-PDT также была одобрена в США и европейских странах в качестве терапии болезни Боуэна, поверхностной базально-клеточной и в некоторых случаях тонкой узловой карциномы.
Фотодинамическая терапия также возможна для лечения вульгарных угрей. В последнее время исследователи пытаются улучшить эту технику и заменить дневной свет искусственными источниками.
Зеленый свет 495–570 нм
Зеленые лазеры обычно используются для лечения кожи в сочетании с красным и желтым светом, особенно у пациентов с акне.
Зеленый свет также оказывает лечебный эффект на хронический склеротический лишай, базально-клеточную карциному и винные пятна (PWS).
Другие исследования, проведенные с участием 20 пациентов с актиническим кератозом головы, показали, что всего 3 сеанса фотодинамической терапии с красным или зеленым светом вызвали ремиссию заболевания.
Однако пациенты, которые лечились красным светом, испытывали большую боль, чем пациенты, лечившиеся зеленым светом. Вероятно, это вызвано тем, зеленый свет не проникает в кожу так глубоко, как красный, и не раздражает нервные волокна.
Исследования показывают, что облучение зеленым светом достаточно безопасно и дает более многообещающие результаты, чем облучение красным или инфракрасным светом.
Красный лазер (620–740 нм)
Теодор Майман сконструировал первый лазер красного света (рубиновый лазер) ещё в 1960 году, однако он до сих пор используется для удаления татуировок, родинок и эпиляции волос.
Облучение красным лазером усиливает синтез проколлагена, экспрессию коллагена и высвобождение основного фактора роста фибробластов.
Довольно необычное исследование эффектов красного и синего лазеров было проведено в Китае. В нём эффекты облучения лазером 405 нм и 630 нм были протестированы на кератиноцитах, обработанных куркумином. Авторы заявляют, что эта необычная комбинация может быть эффективной в регулировании скорости пролиферации и апоптоза обработанных клеток.
В Корее было проведено исследование о защитном воздействии на кожу красного света от UVB-излучения. Было показано, что красный свет модулирует нормальные фибробласты, увеличивая экспрессию генов, ответственных за усиление адаптивного ответа на окислительно-восстановительный баланс, и тех генов, которые играют важную роль в процессах восстановления ДНК.
Ученые из Гонконга показали, что эффекты облучения красным светом на клетки фибробластов человека зависят от многих факторов, таких как доза энергии, длина волны лазера и условия культивирования клеток.
ИК-лазер (780 нм – 1 мм)
Как и во всех лазерах, биологические эффекты светового излучения зависят от молекулы фотоакцептора. Двумя основными типами хромофоров для ИК-света являются внутриклеточная вода и цитохромоксидаза.
Поскольку спектр электромагнитного поглощения воды в основном находится в ИК-области, поглощение фотонов в этих спектрах приводит к увеличению внутриклеточной температуры. Следовательно, биологический ответ клетки или ткани на ИК-излучение частично вызван генерируемым тепловым эффектом.
Лазеры ближнего инфракрасного диапазона предлагаются в качестве вероятного инструмента для будущей синергетической фототерапии рака.
Также исследователи считают, что модулированный Nd: YAG-лазер можно использовать для борьбы с фотостарением.
Оценивалось также влияние фотобиомодуляции (PBM) на заживление ран и микробную флору. PBM (890 нм) значительно снижет колониеобразующие единицы (КОЕ), улучшает скорость заживления ран и подвижность суставов в пораженной конечности.
Ученые полагают, что PBM поддерживает заживление ран за счет того, что иммунные клетки, в основном нейтрофилы и макрофаги, снижают локальное потребление кислорода, стимулируя лейкоциты для повышения их фагоцитарной активности и кератиноциты для их дифференцировки.
Заключение
Патрик Биттер, доктор медицины из Калифорнии, в 2016 году представил безопасный протокол лечения акне с помощью лазера, который включал 6-8 сеансов, каждый из которых состоит из трех этапов с использованием только одного устройства, но с разными длинами волн на каждом этапе.
На первом этапе использовался мощный синий свет с широкой зоной действия для уничтожения бактерий, вызывающих прыщи.
Во втором случае одновременно желтый и красный свет с меньшей площадью действия применялись для стимуляции неоколлагенеза и оказания противовоспалительного действия.
На последнем этапе использовался ИК-свет для поддержания эффекта лечения и предотвращения рецидивов.
Этот протокол привел к тому, что 80% пациентов полностью избавились от акне или достигли, по крайней мере, 75% улучшения их состояния.
Первые видимые улучшения появились уже через 2–3 дня, а через 1–3 недели после лечения исчезли 1-2-летние рубцы.
Итак, как мы увидели, лазеры имеют широкий спектр применения в медицине, особенно в дерматологии, где требуется стимуляция заживления, сокращение апоптоза и некроза, а также омоложение кожи.
Однако до сих пор ведутся споры о том, какие длины волн лазерного излучения и/или их комбинация дают самые лучшие результаты, и как их применять с наибольшей эффективностью при наименьших рисках.
Статья подготовлена: Aleksandra Cios et al.
Адаптированный перевод: Олеся Смагина, помощник директора центров эпиляции «Вселенная красоты»
Cios, A., Cieplak, M., Szymański, Ł., Lewicka, A., Cierniak, S., Stankiewicz, W., Mendrycka, M., & Lewicki, S. (2021). Effect of Different Wavelengths of Laser Irradiation on the Skin Cells. International journal of molecular sciences, 22(5), 2437.