Пристрій для визначення біологічно активних частот модуляції міліметрового радіовипромінювання

Пристрій для визначення біологічно активних частот модуляції міліметрового радіовипроміню вання, що містить генератор міліметрових радіохвиль, до виходу якого підключені послідовно з'єднані регульований атенюатор, вентиль, імпульсний модулятор, циркулятор і приймальновипромінювальна антена, генератор низької частоти з блоком перестройки частоти, з'єднаний з керувальним входом імпульсного модулятора, підсилювач радіовипромінювання, підключений до другого виходу циркулятора, і амплітудний детектор, з'єднаний з виходом підсилювача радіовипромінювання, який відрізняється тим, що в нього введені автоматичний потенціометр і послідовно з'єднані підсилювач низької частоти, синхронний детектор та фільтр низької частоти, вихід якого з'єднаний з входом автоматичного потенціометра, стрічкопротяжний механізм якого механічно з'єднаний з блоком перестройки частоти генератора низької частоти, вхід підсилювача низької частоти з'єднаний з виходом амплітудного детектора, а керувальний вхід синхронного детектора з'єднаний з виходом генератора низької частоти О о ю Винахід стосується області дослідження біологічних об'єктів за допомогою мікрохвиль і може бути використаний для визначення біологічно активних частот модуляції міліметрового радіовипромінювання, яке використовують для стимулювання ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ людей і тварин Радіовипромінювання міліметрового діапазону частот (ЗО - ЗООГТц) впливає на живі організми подвійно При неперервному опроміненні радіохвилями високої інтенсивності (більше 100мВт/см2) маємо нагрів на 0,5 - 5°С, що використовують для розморожування та локального нагріву тканин та органів Крім того має місце ефект знеболювання при інтенсивності опромінювання на рівні 100 - 300 мВг/см2 При локальному опро міненні точок акупунктури радіохвилями низької інтенсивності (менше 1 - 10мВт/см2) виникає рефлекторна реакція організму Наприклад, при опроміненні з інтенсивністю в межах 0,1 - 1,0мВт/см2 виявляється бюінформативна реакція, що еквівалентна методу «гальмування» класичної акупунктури, а при опроміненні з інтенсивністю в межах 1 10мВт/см2 - вплив, що еквівалентний методу «збудження»[1] Більш Інтенсивні біологічно активні реакції нетеплового характеру виявляються при імпульсній модуляції мікрохвильового випромінювання Найбільш характерна реакція живих організмів при частотах модуляції в межах від 6 до 20Гц , що відповідає частотному діапазону енцефалограм лю 45470 дей і тварин При цьому частоти 6 - 8Гц характерні (оптимальні) для людей, а частоти 1 - 2Гц - для тварин, хоча діапазон біологічно активних частот може простягатись від 0,1 до 100Гц , будучи скорельованим з а - ритмами мозку, і залежить від індивідуальних особливостей живого організму Для визначення значень біологічно активних частот модуляції радіовипромінювання використовують різні схемотехнічні рішення Відомий пристрій для визначення біологічно активних частот МОДУЛЯЦІЇ міліметрового діапазону радіовипромінювання [2] що складається з генератора міліметрового радіовипромінювання, до виходу якого підключені послідовно з'єднані атенюатор, що задає нетепловий рівень випромінювання, імпульсний модулятор, який перетворює безперервне випромінювання в імпульсне, і приймально - випромінювальна антена, а також генератор низької частоти, чий вихід з'єднаний з керуючим входом імпульсного модулятора Вибір частоти модуляції здійснюється на підставі суб'єктивного відчуття пацієнта, що не дозволяє об'єктивно визначити біологічно активні частоти модуляції Відомий також пристрій для визначення біологічно активних частот модуляції міліметрових радіохвиль [3], що включає генератор міліметрового радіовипромінювання, до виходу якого підключені послідовно з'єднані регульований аттенюатор, вентиль, імпульсний модулятор, циркулятор і приймально-випромінювальна антена, генератор низької частоти з блоком перестройки частоти, з'єднаний з клерувальним входом імпульсного модулятора, підсилювач радіовипромінювання, підключений до другого входу циркулятора, і амплітудний детектор, з'єднаний з виходом підсилювача радіовипромінювання Крім того відомий пристрій, який також включає металеву камеру з досліджуваним біологічним об'єктом , де розміщена антена, яка являє собою стрижень прямокутного перерізу, виготовлений з радюпрозорого материалу Частина поверхні антени металізована, а радюпрозорі ділянки антени контактують з досліджуваним біологічним об'єктом БІОЛОГІЧНО активні частоти модуляції визначаються посередньо за інтенсивністю біохімічних реакцій в об'єкті в зоні радюпрозорих ділянок антени Одначе при дослідженні таких біологічних об'єктів як людина чи тварини виникають певні труднощі щодо оцінки реакції організму на модульоване радіовипромінювання В основу винаходу поставлене завдання створення такого пристрою для визначення біологічно активних частот модуляції міліметрового радіовипромінювання , в якому введення нових елементів та зв'язків ДОЗВОЛИЛО б за екстремальними значеннями графіка частотної залежності об'єктивно визначати біологічно активні частоти модуляції в широкому діапазоні значень частот Поставлене завдання вирішується тим, що в пристрій для визначення біологічно активних частот модуляції міліметрового радіовипромінювання, що включає генератор міліметрових радіохвиль, до виходу якого підключені послідовно з'єднані регульований атенюатор, вентиль, імпульсний модулятор, циркулятор і приимальновипромінювальна антена, генератор низької частоти з блоком перестройки частоти, з'єднаний з керувальним входом імпульсного модулятора, підсилювач радіовипромінювання, підключений до другого входу циркулятора, і амплітудний детектор, з'єднаний з виходом підсилювача радіовипромінювання, згідно винаходу, введені автоматичний потенціометр і послідовно з'єднані підсилювач низької частоти, синхронний детектор та фільтр низької частоти, вихід якого з'єднаний з входом автоматичного потенціометра, стрічкопротяжний механізм якого механічно з'єднаний з блоком перестройки частоти генератора низької частоти, вхід підсилювача низької частоти з'єднаний з виходом амплітудного детектора, а клерувальний вхід синхронного детектора з'єднаний з виходом генератора низької частоти Саме введення до схеми автоматичного потенціометра, стрічкопротяжного механізму, який механічно з'єднаний з блоком перестройки частоти генератора низької частоти, з'єднаних послідовно підсилювача низької частоти, синхронного детектора та фільтра нижніх частот, вихід якого з'єднаний з входом автоматичного потенціометра, а вхід підсилювача низької частоти підключений до виходу амплітудного детектора, з'єднання керуючого входу синхронного детектора з виходом генератора низької частоти забезпечують прийом в паузах між опромінюючими радіоімпульсами власного міліметрового випромшення біологічного об'єкта, почергове амплітудне детектування випромшених і прийнятих радіоімпульсів, виділення з продетектованих радіоімпульсів низькочастотного сигналу частоти модуляції, амплітуда якого пропорційна різниці інтенсивностей опромінення і власного випромшення, синхронне детектування низькочастотного сигналу і виділення інформативного сигналу з апаратурних шумів , його реєстрацію на стрічці автоматичного потенціометра, переміщення якої пропорційне частоті модуляції, що дозволяє за екстремальними значеннями графіка частотної залежності об'єктивно визначати біологічно активні частоти модуляції в широкому діапазоні значень частот На фіг подана функціональна схема пристрою для визначення біологічно активних частот модуляції міліметрового випромінювання Пристрій включає генератор 1 міліметрового радіовипромінювання, до якого підключені послідовно з'єднані регульований атенюатор 2, вентиль З, імпульсний модулятор 4, циркулятор 5 та приймально-випромінювальну антену 6 До другого виходу циркулятора підключені послідовно з'єднані підсилювач 7 міліметрового радіовипромінювання, амплітудний детектор 8, підсилювач 9 низької частоти , синхронний детектор 10, фільтр нижніх частот 11 і автоматичний потенціометр 12 Стрічкопротяжний механізм автоматичного потенціометра механічно з'єднаний з блоком 13 перестройки частоти генератора 14 низької частоти Позицією 15 позначена опромінювана поверхня біологічного об'єкта Пристрій працює таким чином Електромагнітні коливання генератора 1 міліметрового діапазону через регульований атеню 45470 атор 2 і вентиль 3 надходять на вхід імпульсного модулятора 4, який виконаний на р - і - п діодах і працює за принципом відбиття електромагнітних хвиль закритими діодами Коли діоди відкриті, коливання від генератора 1 через перший вихід циркулятора 5 надходять до антени 6 і випромінюються на поверхню 15 біологічного об'єкта Частина випромінюваних коливань через другий вихід циркулятора 5 надходять на вхід підсилювача 7 , який підсилює їх до рівня, необхідного для детектування Відбиті об'єктом коливання і його власне випромінювання приймається антеною 6 і далі через відкритий модулятор4 надходять до вентиля 3, де і поглинаються На другий вихід циркулятора 5 прийняті коливання і випромінювання не проходять Імпульсний модулятор 4 змінює свій стан під дією напруги низької частоти генератора 14 Коли імпульсний модулятор 4 закривається , то коливання, що їх генерує генератор 1, відбиваються від нього і поглинаються вентилем 3 Власне ж випромінювання біологічного об'єкта, прийняте антеною 6, також відбивається імпульсним модулятором 4 і через другий вихід циркулятора 5 надходять на вхід підсилювача 7 Таким чином, в результаті періодичної зміни стану імпульсного модулятора 4 (відкритозакрито), на опромінюваний біологічний об'єкт діють імпульси радіовипромінювання генератора 1 з частотою повторення, що задається генератором 14 При цьому частина енергії цих імпульсів наводить на вхід підсилювача 7 приймальної частини пристрою В паузах між опромінюючими імпульсами на вхід підсилювача 7 надходять імпульси радіовипромінювання біологічного об'єкта з тією ж частотою повторення Одночасно з підсиленими радіоімпульсами на амплітудний детектор 8 діють власні шуми підсилювача 7, через те, що рівень випромінювання за допомогою атенюатора 2 встановлюється величиною 10 18 - 10 20Вт/см2-Гц, що значно менше власних шумів підсилювача міліметрового діапазона При згаданому співвідношенні сигнал/шум практично відбувається модуляція власних шумів підсилювача 7 імпульсами випромшених і прийнятих коливань В тому випадку, коли інтенсивності випромінюваного і прийнятого сигналів будуть не однакові, на виході амплітудного детектора 8, який працює в режимі квадратичного детектування, з'явиться змінна складова напруги з частотою модуляції Амплітуда цієї напруги пропорційна різниці інтенсивностей випромінюваного і прийнятого сигналів незалежно від рівня власних шумів підсилювача Змінна складова напруги та низькочастотні шуми детектора 8 підсилюється підсилювачем 9 низької частоти і випрямляється синхронним детектором 10, який діє з частотою напруги генератора 14 низької частоти Результатом синхронного детектування буде постійна напруга, величина якої пропорційна амплітуді змінної напруги, і знакоЗМІННІ напруга, величина якої зумовлена шумовою складовою підсиленого низькочастотного сигналу Фільтр 11 нижніх частот з достатньо низькою частотою зрізу виділяє тільки постійну складову випрямленої напруги, яка реєструється автоматичним потенціометром 12 Стрічкопротяжний механізм автоматичного потенціометра механічно зв'язаний з ротором змінного конденсатора блока 13 перестойки частоти генератора 14 На початку роботи пристрою атенюатором 2 рівень випромінювання встановлюється рівним інтенсивності прийнятого власного випромшення поверхні 15, що фіксується , як нульова відмітка на стрічці автоматичного потенціометра 12 Частота низькочастотного генератора 14 при цьому шляхом початкового регулювання блока 13 встановлюється на початковій межі частотного діапазону модуляції (0,5 - 1 Гц) Після запуску стрічкопротяжного механізму автоматичного потенціометра він через блок перестройки 13 поступово збільшує частоту модуляції (частотна розгортка) На біологічно активних частотах модуляції відбувається стимуляція біологічного об'єкта, наприклад пацієнта, що викликає збільшення рівня його власного випромінювання, яке виникає через активізацію біохімічних процесів у клітинах та субклітинних структурах Збільшення рівня власного випромінювання приводить до появи змінної складової напруги на виході амплітудного детектора 8, і, ВІДПОВІДНО, постійної напруги на виході фільтра нижніх частот Цю напругу, що пропорційна різниці між рівнем опромінення і власного випромшення біологічного об'єкта, автоматичний потенцометр 12 реєструє в залежності від поточного значення частоти модуляції Процес перестройки частоти і реєстрації напруги відбувається доти, поки частота генератора 14 не досягне верхньої межі встановленого діапазону перестройки частоти модуляції (100 Гц) В процесі реєстрації на деяких частотах модуляції можна спостерігати також зміну полярності постійної напруги, що свідчить про сповільнюючу чи пригнічуючу дію данного значення частоти модуляції Таким чином, за екстремальними значеннями зареєстрованих частотних залежностей можна визначати біологічно активні частоти модуляції міліметрового радіовипромінювання Поточне значення частоти модуляції визначається переміщенням стрічки автоматичного потенціометра Дослідження показали, що при опромінюванні міліметровими електромагнітними хвилями з частотою близько бОГГц з потоком потужності 10 5 10 10 Вт/см 2 , біологічно активні частоти модуляції для здорових людей знаходяться в межах 5 -10Гц, а для більшості хворих спостерігається зміна частоти в напрямку збільшення відносно значень в нормальному стані Термін реєстрації частотної характеристики модуляції (діагностування) не перевищує 10-15 хвилин 45470 la (С 1 1 5 П • LJ'" 4 с \ / О г * и 3 * ( 1 V 2 db rї % 14 11 G T 1 • ' "Є 12 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71