У спектрі електромагнітних випромінювань високий лікувальний вплив має діапазон вкрай високих частот (КВЧ) або міліметрових хвиль. Було виявлено ефективність впливу міліметрових хвиль на функції живих організмів. Уперше взаємозв'язок між міліметровий хвилями і біологічними структурами теоретично обґрунтував Г. Фрейліх [1]. Згідно з його гіпотезою, мембрани живих клітин мають дипольні коливання у міліметровому діапазоні частот (100 -1000ГГц).
Відомо, що енергія кванта міліметрових хвиль дорівнює від 1 до 10 мм, що відповідає діапазону від 30 до 300 ГГц, вона менша за енергію електронних переходів, але здатна активувати коливання молекул і впливати на їхні слабкі хімічні зв'язки. Г. Фрейліх припустив, що завдяки енергії метаболізму в полярних молекулах виникають локальні нелінійні всплески коливань, що об'єднуються в довгий ланцюг резистивнозв'язаних когерентних коливань частот, які проявляються на всіх спектральних рівнях організмів. По суті, про аналогічні механізми впливу випромінювання КВЧ на клітинні структури свідчать дослідження низки наукових груп України, Канади, Німеччини, Росії та деяких інших країн [2].
Таким чином, клітинні структури можна розглядати як природні біосенсори електромагнітного випромінювання вкрай високих частот радіочастотного діапазону.
Одним із практичних застосування лікувального впливу електромагнітного випромінювання КВЧ діапазону є метод інформаційно-хвильової терапії (ІХТ), розроблений і впроваджений в медицину Н.Д. Колбуном [3]. Для методу ІХТ принципово впливовим є низька енергія випромінювання, порівняно з енергією теплових флуктуації, широка смуга частот, залежність спектральної густини потужності від частоти і коливань дискретних смуг, близьких за спектром до різних біологічних частот, зокрема і клітинних, енергетичних рівнів в організмі.
Широкосмуговий генератор електромагнітних коливань для для ІХТ використовує імпульсний розряд у коаксиальній частині хвильовода, продовженням якого є діелектрична антена міліметрового діапазону.
Сформований спектр електромагнітних коливань містить лінійну (детерміновану) і безперервну (шумову) компоненти. Нижня частота коливань визначається частотою проходження імпульсів розрядного струму, верхня – смугою ефективного випромінювання діелектричної антени, геометричні розміри якої відповідають діапазону 60... 70 ГГц [4]. Енергія спектру розподілена за законом 1/fn (n = 1...3), де f - частота спектральних складових. Такий розподіл характерний для власного теплового випромінювання і об'єктів. Оціночне значення спектральної густини потужності випромінювання на біологічно ефективних частотах 60...70 Ггц відповідає діапазону 10-20…10-19 Вт/см2Гц.
Апаратною реалізацією методу ІХТ є прилад «Порог-1». Накопичено досвід його клінічного застосування. Однак повна легалізація використання методу ІХТ засобів у медицині потребує додаткових наукових досліджень.
Дана робота присвячена розробці методу, моделей, і засобів генерування електромагнітного випромінювання радіочастотного діапазону з оптимальними характеристиками. Було проведено аналіз якісних і кількісних електромагнітних полів (ЕМП) з нетепловим впливом на біологічні об'єкти (БО).
Запропоновано методологію і модель випромінювача, де в якості первинного джерела випромінювання вибрано коаксіальну систему електродів розрядника (збудника ЕМП), направляючи функцію виконує діелектричний стержень (антена), поле якої дорівнює сумі полі всіх елементів вібраторів, властивості направленості відповідає теорії антен біжучої хвилі. Для отримання загальних закономірностей процесу випромінювання в залежності від параметрів випромінювання та умов збудження розглянуто розподіл поля в розкритті від електричного хвильоводу з хвилею H11 урахуванням характеру амплітудного розподілення продовж перерізу хвильоводу.
Проведений аналіз показав, що електричний випромінювач забезпечує вплив на біологічні структури в широкій смузі частот електричних, магнітних і електромагнітних процесів, фізичні механізми впливу в низькочастотні і високочастотних областях спектру істотно розрізняються і залежать від значень довжини хвилі. Чинники впливу в КВЧ діапазоні (30...300 ГГц) визначається частото вибірковим властивостями антенновипромінюючого пристрою [5-8].
Для технологічності конструкції пристрою, генерування збудження струмів, транспортування електромагнітного випромінювання до об'єкту іскровий розряд організований в симетричній жорсткій коаксіальній лінії(коаксіальній системі електродів) Міжелектродна порожнина заповнена газом при тиску і складі близьких до атмосферного. Відкритий кінець коаксіальної лінії навантажений на діелектричну стержневу антену (ДСА), яка збуджується укороченим вібратором.
Живлення пристрою здійснюється від мережевого адаптера 110-240/5В-2,0А що має трансформаторну гальванічну розв'язку згідно з вимогами електробезпеки для медичної апаратури. Для отримання амплітуди імпульсів на первинній обмотці імпульсного трансформатора величиною 100…150В тиристорний генератор живить від перетворювача напруги DC/DC (побудованого за схемою індуктивної трьохточки з однонапівперіодним випрямленням на виході). Необхідний режим роботи пристрою забезпечується за допомогою вбудованого мікропроцесору. Він же здійснює контроль роботи пристрою по сигналу, що поступає з високовольтної обмотки вихідного імпульсного трансформатора, виконує функцію таймера і формує інформацію для індикаторів. Інтерфейс мікропроцесора також може бути використаний для автоматичного управління пристроєм.
Електронна частина пристрою (за винятком мережевого адаптера) виконана на друкованій платі, яка розміщена в циліндричному металевому корпусі. Корпус пристрою екранує електромагнітні поля, що виникають при роботі схеми, за винятком діелектричної антени випромінювача.
Таким чином, розроблено пристрій для практичних застосувань з нетепловою дією на біооб'єкти широкосмугового електромагнітного випромінювання з біологічно значимими характеристиками.
Для дослідження ефективності технології застосування розробленого пристрою було проведено ряд експериментів, коли на насіння пшениці та клітини кісткового мозку щурів впливали за допомогою розробленого приладу. Виявлено біосенсорний ефект при впливі широкосмугового ЕП наднизької інтенсивності розробленого випромінювача. Кількісні характеристики біологічних реакцій мають той же порядок(а в деяких випадках і вище), що і при впливу монохроматичним і вузькосмуговим шумовим випромінюваннями але при спектральній щільності інтенсивностей що значно перевищують 10-20…10-19 Вт/см2Гц.
Список використаних джерел:
1. Fröhlich H. The biological effects of microwaves and related question / H. Fröhlich // Advances in Electronics and Electron Physics. – 1980. - № 96. - Р.56-61.
2. Девятков Н.Д. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности / Н.Д. Девятков, М.Б. Голант, О.М. Бецкий. – М.: Радио и связь, 1991, - 168 с.
3. Колбун Н. Д. Проблема биоинформационных взаимодействий: миллиметровый диапазон длин волн / Н. Д. Колбун, В. Е. Лобарев // Кибернетика и вычислительная техника. – Киев, 1988. - Вып. 78. - С.94-99.
4. Генерирование и оценка параметров широкополосного электромагнитного излучения КВЧ диапазона сверхнизкой интенсивности для информационных технологий в медицине / В.В. Литвин, В.П. Олейник, С.Н. Кулиш, Аль Отти Сами // Радіоелектронні і комп’ютерні системи: Науково-технічний журнал – Х.: Нац. аэрокосм. ун-т „Харьк. авиац. ин-т”, 2010, №7 (48). – С. 233 – 235.
5. Бецкий О.В. Миллиметровые волны низкой интенсивности в медицине и биологии / О.В. Бецкий, Н.Д. Девятков, В.В. Кислов // Биомедицинская радиоэлектроника. – 1998. - № 4. – С. 13-29.
6. Физиологические механизмы биологических эффектов низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ / Е.Н. Чуян, Н.А. Темурьянц, О.Б. Московчук, Н.В. Чирский, Н.П. Верко, Е.Н. Туманянц, В.П. Пономарева. – Симферополь : ЧП «Эльиньо», 2003. – 448 с.
7. Ю. А. Волошин, С. Н. Куліш, В. П. Олійник Генератор електомагнітних випромінювань наднизької інтенсивності в медицині // Monograph. School of Economics and Management in Public Administration in Bratislava, 2021, pp. 107-124. ISBN 978 – 80 – 89654 – 73 – 4.
8. Y. A. Voloshyn, S. M. Kulish Assessment of the parameters of the spark discharge generator for compliance with sanitary standards Telecommunications and Radio Engineering, Volume 79, 2020 Number 12. – P. 1095-1107
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter