Кеннет Стюарт Коул

Кеннет Стюарт Коул
Родившийся	( 1900-07-10 )10 июля 1900 г. Итака, Нью-Йорк
Умер	18 апреля 1984 г. (1984-04-18)(83 года) Ла-Хойя, Калифорния
Альма-матер	Оберлинский колледж Корнельского университета
Награды	Национальная медаль науки (1967)
Научная карьера
Поля	Биофизика

Кеннет Стюарт Коул (10 июля 1900 - 18 апреля 1984) был американским биофизиком, которого коллеги называли «пионером в применении физических наук к биологии». ^[1] Коул был награжден Национальной медалью науки в 1967 году. ^{[2] [3]}

Биография [ править ]

Он родился 10 июля 1900 года в Итаке, штат Нью-Йорк, в семье Чарльза Нельсона Коула, преподавателя латыни в Корнельском университете, и Мейбл Стюарт. У Кеннета был младший брат Роберт Х. Коул  [ Викиданные ] , с которым он оставался очень близким на протяжении всей своей жизни, несмотря на большую разницу в возрасте; они были соавторами четырех статей, опубликованных между 1936 и 1942 годами ^[4].

В 1902 году семья переехала в Оберлин, штат Огайо , когда его отец занял должность в Оберлин-колледже . Его отец позже стал деканом. Кеннет был матерью, и Коул окончил Оберлин-колледж в 1922 году и получил степень доктора философии. В 1926 году он получил степень бакалавра физики у Флойда К. Рихтмайера из Корнельского университета. Летом он работал в лаборатории General Electric в Скенектади, штат Нью-Йорк .

В 1932 году Коул женился на адвокате Элизабет Эванс Робертс. Позже ее работа была в основном связана с гражданскими правами, и в 1957 году она присоединилась к персоналу Комиссии США по гражданским правам ^[4].

Кеннет присоединился к сотрудникам Колумбийского университета в 1937 году и оставался там до 1946 года. Он также был связан с пресвитерианской больницей и Фондом перспективных исследований Гуггенхайма в Принстонском университете и Чикагском университете .

С 1949 по 1954 год он был техническим директором Научно-исследовательского института морской медицины в Бетесде, штат Мэриленд . В 1954 году он стал заведующим лабораторией биофизики Национального института неврологических болезней и слепоты .

Он достиг успехов , которые привели к «теории натрия» передачи нерва , который позже выиграл Нобелевскую премию по Алан Л. Ходжкина и Эндрю Ф. Хаксли в 1963 году Коул был избран членом Национальной академии наук в 1956 г. ^[5] и член Американской академии искусств и наук в 1964 году. ^[6] В 1967 году он был награжден Национальной медалью науки , в которой говорилось: «В результате мы знаем гораздо больше о том, как функционирует нервная система». В 1972 году он стал членом Лондонского королевского общества . Биофизический Общество награждает медалью Кеннета С. Коула ученому, изучающему клеточные мембраны.

В 1980 году он стал адъюнкт-профессором кафедры неврологии Института океанографии Скриппса в Сан-Диего . У него были сын Роджер Брэйли Коул и дочь Сара Робертс Коул.

Он умер 18 апреля 1984 года в Ла-Хойе, штат Калифорния . ^[2]

Электрическая модель ткани [ править ]

Ткань можно смоделировать как электрическую цепь с резистивными и емкостными свойствами:

Его дисперсия и поглощение представлены эмпирической формулой:

${\ displaystyle \ epsilon ^ {*} - \ epsilon _ {\ infty} = {\ dfrac {\ epsilon _ {0} - \ epsilon _ {\ infty}} {1+ (я \ omega \ tau _ {0} ) ^ {1- \ alpha}}}}$

В этом уравнении - комплексная диэлектрическая проницаемость, а также диэлектрическая проницаемость «статической» и «бесконечной частоты», умноженная на частоту, и является обобщенным временем релаксации. Параметр может принимать значения от 0 до 1, первое значение дает результат Дебая для полярных диэлектриков. Это выражение требует, чтобы геометрическое место диэлектрической проницаемости в комплексной плоскости было дугой окружности с конечными точками на оси вещественных чисел и центром ниже оси.${\ displaystyle \ epsilon ^ {*}}$${\ displaystyle {\ epsilon _ {0}}}$${\ displaystyle \ epsilon _ {\ infty}}$${\displaystyle \omega =2\pi }$${\displaystyle \tau _{0}}$${\displaystyle \alpha }$

Стоит подчеркнуть, что модель Коула – Коула представляет собой эмпирическую модель измеренных данных. Его успешно применяли к широкому спектру тканей за последние 60 лет, но он не дает никакой информации об основных причинах измеряемых явлений.

Некоторые ссылки в литературе используют форму уравнения Коула, записанную в терминах импеданса, а не комплексной диэлектрической проницаемости. ^[7] Импеданс определяется по формуле:${\displaystyle Z}$

${\displaystyle Z=R_{\infty }+{\frac {R_{0}-R_{\infty }}{1+({\tfrac {jf}{f_{c}}})^{1-\alpha }}}}$

Где и - сопротивления при нулевой частоте (т. Е. Постоянному току) и бесконечности соответственно. часто называют характеристической частотой. При анализе комплексной диэлектрической проницаемости характеристическая частота не совпадает. Простая интерпретация приведенного выше уравнения - это схема, в которой сопротивление включено последовательно с конденсатором, а эта комбинация размещена параллельно с сопротивлением . В этом случае и . Можно показать, что дается выражением${\displaystyle R_{0}}$${\displaystyle R_{\infty }}$${\displaystyle f_{c}}$${\displaystyle S}$${\displaystyle C}$${\displaystyle R}$${\displaystyle R_{0}=R}$${\displaystyle R_{\infty }\ ={\tfrac {RS}{R+S}}}$${\displaystyle f_{c}}$${\displaystyle f_{c}={\tfrac {1}{2\pi C(R+S)}}}$

Ссылки [ править ]

Публикации [ править ]

• Коул, К.С. 1928. Электрический импеданс подвесов сфер. Журнал общей физиологии PMID 19872446 
• Коул, К.С. 1979. Преимущественно мембраны. Ежегодный обзор физиологии 41: 1-23 PMID 373584 
• Коул, К.С. и Р.Х. Коул. 1941. Дисперсия и поглощение в диэлектриках. J. Chem. Phys. 9: 341-351 [1]
• Коул, К.С., Бейкер, Р.Ф. 1941. Продольный импеданс аксона гигантского кальмара. J. Gen. Physiol. 24: 771-788 (Индуктивность мембраны)

Внешние ссылки [ править ]

• Биографические воспоминания Национальной академии наук