Кеннет Стюарт Коул - Kenneth Stewart Cole

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	Оберлин колледж Корнелл Университет
Награды	Национальная медаль науки (1967)
Научная карьера
Поля	Биофизика

Кеннет Стюарт Коул (10 июля 1900 - 18 апреля 1984) был американцем биофизик его коллеги называли его «пионером в применении физических наук к биологии».^[1] Коул был награжден Национальная медаль науки в 1967 г.^[2][3]

биография

Он родился 10 июля 1900 г. в г. Итака, Нью-Йорк Чарльзу Нельсону Коулу, преподавателю латыни в Корнелл Университет и Мэйбл Стюарт. У Кеннета был младший брат, Роберт Х. Коул [Викиданные ], с которой 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 г. Оберлин, Огайо, когда его отец занял пост в Оберлин колледж. Его отец позже стал деканом. Мать Кеннета была, и Коул окончил Оберлин колледж в 1922 г. и получил Кандидат наук. в физике с Флойд К. Рихтмайер из Корнелл Университет в 1926 году. Летом он работал на General Electric лаборатория в Скенектади, Нью-Йорк.

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

Кеннет присоединился к коллективу Колумбийский университет в 1937 году и оставался там до 1946 года. Он также был связан с Пресвитерианская больница, а Фонд углубленных исследований Гуггенхайма в Университет Принстона и Чикагский университет.

С 1949 по 1954 год он был техническим директором Научно-исследовательский институт военно-морской медицины в Бетесда, Мэриленд. В 1954 году он стал заведующим лабораторией биофизики Минздрава России. Национальный институт неврологических заболеваний и слепоты.

Он добился успехов, которые привели к «натриевой теории» нервной передачи, которая позже получила признание. Нобелевские премии за Алан Л. Ходжкин и Эндрю Ф. Хаксли в 1963 году. Коул был избран членом Национальная Академия Наук в 1956 г.,^[5] и член Американская академия искусств и наук в 1964 г.^[6] Он был награжден Национальная медаль науки в 1967 году в цитировании награды говорилось: «В результате мы знаем гораздо больше о том, как функционирует нервная система». В 1972 году он стал членом Лондонское королевское общество. В Биофизическое общество награждает медалью Кеннета С. Коула ученому, изучающему клеточные мембраны.

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

Он умер 18 апреля 1984 г. в г. Ла-Хойя, Калифорния.^[2]

Электрическая модель ткани

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

Эквивалентная электрическая цепь

Его дисперсия и поглощение представлены эмпирической формулой:

${displaystyle epsilon ^{*}-epsilon _{infty }={dfrac {epsilon _{0}-epsilon _{infty }}{1+(iomega au _{0})^{1-alpha }}}}$

В этом уравнении ${displaystyle epsilon ^{*}}$ - комплексная диэлектрическая проницаемость, ${displaystyle {epsilon _{0}}}$ и ${displaystyle epsilon _{infty }}$ - диэлектрическая проницаемость «статической» и «бесконечной частоты», ${displaystyle omega =2pi }$ раз больше частоты, и ${displaystyle au _{0}}$ - обобщенное время релаксации. Параметр ${displaystyle alpha }$ 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.

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

В нескольких ссылках в литературе используется форма уравнения Коула, записанная в терминах импеданса, а не комплексной диэлектрической проницаемости.^[7] Импеданс ${displaystyle Z}$ дан кем-то:

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

Где ${displaystyle R_{0}}$ и ${displaystyle R_{infty }}$ - сопротивления при нулевой частоте (т. е. постоянном токе) и бесконечности соответственно. ${displaystyle f_{c}}$ часто называют характеристической частотой. Характеристическая частота отличается, когда анализ проводится с точки зрения комплексной диэлектрической проницаемости. Простая интерпретация приведенного выше уравнения в терминах цепи, в которой сопротивление ${displaystyle S}$ последовательно с конденсатором ${displaystyle C}$ и эта комбинация помещается параллельно с сопротивлением ${displaystyle R}$. В этом случае ${displaystyle R_{0}=R}$ и ${displaystyle R_{infty } ={ frac {RS}{R+S}}}$. Можно показать, что ${displaystyle f_{c}}$ дан кем-то ${displaystyle f_{c}={ frac {1}{2pi C(R+S)}}}$

Рекомендации

1. Гольдман, Д. 1985. Кеннет С. Коул, 1900–1984 годы. Биофизический журнал 47:859-860
2. «Кеннет Коул, 83 года, ученый, мертв». Нью-Йорк Таймс. 20 апреля 1984 г. Кеннет С. Коул, обладатель Национальной медали за науку и пионер в изучении электрических свойств нервов и других живых клеток, умер в среду в доме престарелых Уэсли Палмса в г. Ла-Хойя, Калифорния Ему было 83 года. Доктор Коул, известный как отец биофизики, был одним из первых ученых, применивших концепции и методы физики к изучению возбуждения и реакции живых клеток. Его исследования электрического сопротивления нервных клеток, особенно кальмаров, заложили основу для быстрого развития нейрофизиологии в 1930-х и 1940-х годах.
3. Schwan HP. 2001. Концепция биоимпеданса с самого начала: эволюция и личные исторические воспоминания. Proc. IX конференция по биоимпедансу, Осло, Норвегия
4. Хаксли, Эндрю. "Кеннет Стюарт Коул". Получено 2007-06-14.
5. "Кеннет С. Коул". Национальная Академия Наук. Получено 18 сентября, 2016.
6. "Книга членов, 1780–2010: Глава C" (PDF). Американская академия искусств и наук. Получено 18 сентября, 2016.
7. Коричневый, BH; Смоллвуд, RH; Парикмахер, округ Колумбия; Лоуфорд, П. В.; Шланг, Д. Р. (1999). Медицинская физика и биомедицинская инженерия. Книги о черепахе. п. 736. ISBN  9780613919692.

Публикации

• Коул, К. 1928. Электрическое сопротивление подвесов сфер. Журнал общей физиологии PMID  19872446
• Коул, К. 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)

внешняя ссылка

• Биографические воспоминания Национальной академии наук