Спосіб вимірювання біоінформаційної складової електромагнітного випромінювання та пристрій для його здійснення
Номер патенту: 56208
Опубліковано: 15.05.2003
Автори: Сітько Сергій Пантелеймонович, Яненко Олексій Пилипович, Скрипник Юрій Олексійович
Формула / Реферат
1. Спосіб вимірювання біоінформаційної складової електромагнітного випромінювання, заснований на прийманні електромагнітного випромінювання від ділянки об'єкта, що досліджується, в діапазоні надвисоких частот, порівнянні потужності сигналу, який приймається, з потужністю сигналу теплового генератора шуму надвисоких частот, температуру якого встановлюють рівною температурі об'єкта, вимірюванні різниці потужностей порівнюючих сигналів діапазону надвисоких частот, за значенням якої оцінюють інтенсивність біоінформаційної складової електромагнітного випромінювання, який відрізняється тим, що на досліджуваній ділянці об'єкта розміщують металокерамічний селективний перетворювач електромагнітних випромінювань металевою пластиною у тепловому контакті з об'єктом, відбивають електромагнітне випромінювання об'єкта, формують керамічною пластиною металокерамічного селективного перетворювача електромагнітне випромінювання широкого частотного діапазону, яке пропорційно температурі об'єкта, і електромагнітне випромінювання приймають від керамічної пластини перетворювача в діапазоні надвисоких частот і одночасно електромагнітне випромінювання в інфрачервоному діапазоні частот, яке перетворюють у першу електричну напругу, пропорційну температурі об'єкта, порівнюють цю напругу із другою електричною напругою, яку формують пропорційною температурі теплового генератора шуму надвисоких частот, із порівнюваних напруг отримують різницеву напругу, якою підстроюють температуру теплового генератора шуму надвисоких частот, до досягнення рівності напруг які порівнюються, змінюють додатково співвідношення електричних напруг, що порівнюються, до отримання рівності потужностей сигналів надвисоких частот, які порівнюються, зсувають металокерамічний селективний перетворювач з ділянки об'єкта, яку досліджують, та вимірюють різницю потужностей між прийнятим від об'єкта сигналом надвисоких частот і сигналом теплового генератора шуму у цьому діапазоні частот.
2. Пристрій для вимірювання біоінформаційної складової електромагнітного випромінювання, який містить у собі приймальну антену діапазону надвисоких частот, два автоматичних ключі цього діапазону, подвійний хвилевідний трійник і тепловий генератор шуму надвисоких частот, який через перший автоматичний ключ з'єднаний з першим входом подвійного хвилевідного трійника, другий вхід якого через другий автоматичний ключ з'єднаний з приймальною антеною, послідовно з'єднані змішувач, підсилювач проміжної частоти, квадратичний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор, фільтр низьких частот та індикатор, а також гетеродин діапазону надвисоких частот, який з’єднаний з другим входом змішувача, вхід якого підключений до одного виходу подвійного трійника, на другому виході якого під'єднане узгоджене навантаження та генератор низької частоти, вихід якого з'єднаний з другим входом синхронного детектора і входом фазорозщеплювача, парафазні виходи якого з'єднані із другими входами автоматичних ключів, який відрізняється тим, що в нього введені металокерамічний селективний перетворювач електромагнітних випромінювань, що складається із з'єднаних між собою металевої та керамічної пластини, приймач інфрачервоного випромінювання, наприклад болометр, який розташюваний у фокусі приймальної антени, датчик температури, наприклад терморезистор, який розташований у корпусі генератора шуму надвисоких частот в тепловому контакті з його хвилевідним навантаженням, два вимірювальних перетворювачі опору в електричну напругу, реохорд з рухомим контактом, диференційний підсилювач, термоелектрична батарея і підсилювач потужності, при цьому болометр електрично під'єднаний до входу першого вимірювального перетворювача, терморезистор підключений до входу другого вимірювального перетворювача, вихід якого з'єднаний з виходом першого вимірювального перетворювача через реохорд, рухомий контакт якого заземлений, а потенціальні затискачі реохорда з'єднані із входами диференційного підсилювача, вихід якого через підсилювач потужності з'єднаний з входом термоелектричної батареї, яка знаходиться в тепловому контакті з хвилевідним навантаженням генератора шуму, який знаходиться в термостаті.
Текст
1 Спосіб вимірювання бюінформаційної складової електромагнітного випромінювання, заснований на прийманні електромагнітного випромінювання від ділянки об'єкта, що досліджується, в діапазоні надвисоких частот, порівнянні потужності сигналу, який приймається, з потужністю сигналу теплового генератора шуму надвисоких частот, температуру якого встановлюють рівною температурі об'єкта, вимірюванні різниці потужностей порівнюючих сигналів діапазону надвисоких частот, за значенням якої оцінюють інтенсивність бюінформаційної складової електромагнітного випромінювання, який відрізняється тим, що на досліджуваній ДІЛЯНЦІ об'єкта розміщують металокерамічний селективний перетворювач електромагнітних випромінювань металевою пластиною у тепловому ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ВИ контакті з об'єктом, відбивають електромагнітне випромінювання об'єкта, формують керамічною пластиною металокерамічного селективного перетворювача електромагнітне випромінювання широкого частотного діапазону, яке пропорційно температурі об'єкта, і електромагнітне випромінювання приймають від керамічної пластини перетворювача в діапазоні надвисоких частот і одночасно електромагнітне випромінювання в інфрачервоному діапазоні частот, яке перетворюють у першу електричну напругу, пропорційну температурі об'єкта, порівнюють цю напругу із другою електричною напругою, яку формують пропорційною температурі теплового генератора шуму надвисоких частот, із порівнюваних напруг отримують різницеву напругу, якою підстроюють температуру теплового генератора шуму надвисоких частот, до досягнення рівності напруг які порівнюються, змінюють додатково співвідношення електричних напруг, що порівнюються, до отримання рівності потужностей сигналів надвисоких частот, які порівнюються, зсувають металокерамічний селективний перетворювач з ділянки об'єкта, яку досліджують, та вимірюють різницю потужностей між прийнятим від об'єкта сигналом надвисоких частот і сигналом теплового генератора шуму у цьому діапазоні частот 2 Пристрій для вимірювання бюінформаційної складової електромагнітного випромінювання, який містить у собі приймальну антену діапазону надвисоких частот, два автоматичних ключі цього діапазону, подвійний хвилевідний трійник і тепловий генератор шуму надвисоких частот, який через перший автоматичний ключ з'єднаний з першим входом подвійного хвилевідного трійника, другий вхід якого через другий автоматичний ключ з'єднаний з приймальною антеною, послідовно з'єднані змішувач, підсилювач проміжної частоти, квадратичний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор, фільтр низьких частот та індикатор, а також гетеродин діапазону надвисоких частот, який з'єднаний з другим входом змішувача, вхід якого підключений до одного виходу подвійного трійника, на другому виході якого під'єднане узгоджене навантаження та генератор низької частоти, вихід якого з'єднаний з другим вхо О 0 0 о (О ю дом синхронного детеїсгора і входом фазорозщеплювача, парафазні виходи якого з'єднані із другими входами автоматичних ключів, який відрізняється тим, що в нього введені металокерамічний селективний перетворювач електромагнітних випромінювань, що складається із з'єднаних між собою металевої та керамічної пластини, приймач інфрачервоного випромінювання, наприклад болометр, який розташюваний у фокусі приймальної антени, датчик температури, наприклад терморезистор, який розташований у корпусі генератора шуму надвисоких частот в тепловому контакті з його хвилевідним навантаженням, два вимірювальних перетворювачі опору в електричну напругу, реохорд з рухомим контактом, диференційний під 56208 силювач, термоелектрична батарея і підсилювач потужності, при цьому болометр електрично під'єднаний до входу першого вимірювального перетворювача, терморезистор підключений до входу другого вимірювального перетворювача, вихід якого з'єднаний з виходом першого вимірювального перетворювача через реохорд, рухомий контакт якого заземлений, а потенціальні затискачі реохорда з'єднані із входами диференційного підсилювача, вихід якого через підсилювач потужності з'єднаний з входом термоелектричної батареї, яка знаходиться в тепловому контакті з хвилевідним навантаженням генератора шуму, який знаходиться в термостаті Винахід відноситься до радіовимірювальної техніки та може бути використаний для оцінки ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ біологічних об'єктів за рівнем електромагнітної енергії, яка генерується в живих організмах в діапазоні надзвичайно високих частот (НЗВЧ), а також може бути використаний в біологи, сільському господарстві та фізиці живого для дослідження структури електромагнітних йолів людини, тварини та рослини БІОЛОГІЧНІ об'єкти такі як людина, тварина, риба та рослина випромінюють електромагнітні хвилі (ЕМХ) у міліметровому діапазоні довжин хвиль (діапазоні надзвичайно високих частот ЗО ЗООГГц) Джерелом ЕМХ є рівноважні теплові процеси, які підтримують температуру багатьох біологічних об'єктів вище температури навколишнього середовища Випромінювальна здатність В нагрітих тіл в діапазоні надвисоких частот визначається законом Релея-Джинса (див Хитров Ю А , Шестиперов В А СВЧ в медицине // Обз по электр техн - С е р 1 - Электроника СВЧ -1983,Вып 16(998) -С 40-41 ) В = 2f2KTp / С2, де f - частота, К - постійна Больцмана, Т - температура, р - коефіцієнт випромінювання (сірості), С - швидкість світла у вакуумі Іншим джерелом ЕМХ є нерівноважні процеси, які викликаються метаболічними та іншими фізіологічними процесами у клітинах організму Інтенсивність такого бюінформаційного випромінювання пов'язана з активністю інформаційного обміну між окремими органами та системами організму в цілому (див Казначеев В П , Михайлова Л П Биоинформационная функция естественных электромагнитных полей//Новосибирск Наука -1985 С 81 - 85) Радютеплове випромінювання, яке формується рівноважними процесами, має шумовий характер, а його інтенсивність у ВІДПОВІДНОСТІ ІЗ законом Релея-Джинса пропорційна температурі об'єкта То При температурі біологічних об'єктів 35 - 45°С потужність радютеплового випромінювання мала і знаходиться в межах 10 1 2 10 1 3 Вт Бюшформаційне (нетеплове) випромінювання на клітковому рівні, яке визначається нерівноважними процесами, є когерентним та регулює ЖИТТЄДІЯЛЬНІСТЬ ЯК окремих клітин, так і організму в цілому Малі розміри клітин, зокрема їх мембран, у порівнянні з довжиною випромінюючих ЕМХ (міліметри), призводить до того, що ЩІЛЬНІСТЬ енергії ЕМХ вже на малій відсталі від біооб'єкту знижується на багато разів» до того ж це зниження супроводжується стохаетйзаціею випромінювання За рівнем інтенсивності біоінформаціине випромінювання слабше за радютеплове (10 14 10 15Вт) та важко розрізняється на його фоні Відомий спосіб вимірювання бюінформаційної складової електромагнітного випромінювання (див Дубовская Н Г , Житник Н Е , Миронов А В и др Принципы моделирования и схемотехнической реализации низкоинтенсивной КВЧ диагностической и терапевтической аппаратуры // Вестник Новых медицинских технологий -1996 -Т 3, №2 С 89 - 92,), заснований на опромінюванні об'єкту вихідним монохроматичним НЗВЧ-сигналом, прийманні відбитого від об'єкту сигналу з розширеним спектром, змішуванні прийнятого сигналу з початковим монохроматичним сигналом та виділенні низькочастотних коливань різницевої частоти Інтенсивність бюінформаційної складової електромагнітного випромінювання оцінюють за мірою розширення спектру відбитого сигналу з урахуванням амплітуди низькочастотної складової Для приймання відбитого НЗВЧ-сигналу від поверхні біооб'єкту потрібна відносно велика ЩІЛЬНІСТЬ випромінюючих ЕМХ (більше 10мВт/см2) Однак, шкіра людини та тварини має нелінійні електричні властивості і при великій ЩІЛЬНОСТІ ЕМХ виникає ефект "зашторювання" клітин, що є проявом захисних властивостей шкіри від проникаючого опромінювання При малих рівнях ЕМХ, коли клітини відкриті, важко визначити слабкий відбитий НЗВЧ-сигнал на фоні широкосмугового радютеплового випромінювання об'єкту та НЗВЧшумів приймальної апаратури Відомий також спосіб вимірювання бюінформаційної складової електромагнітного випромінювання (див Кузнецов В А , Долгов В А , Коневских В М и др Измерения в электронике Справочник// Под ред В А Кузнецова, - М, Энергоатомиздат 1987 - С 400 - 403), заснований на прийманні електромагнітного випромінювання від ділянки 56208 фільтр нижніх частот та індикатор, а також гетеродин діапазону надзвичайно високих частот, який з'єднаний з другим входом змішувача, вхід якого підключений до одного виходу подвійного трійника, на другому виході якого під'єднане узгоджене навантаження, та генератор низької частоти, вихід якого з'єднаний з другим входом синхронного детектора і входом фазорозщеплювача, парафазні виходи якого з'єднані з другими входами автоматичних ключів Крім того відомий пристрій містить у собі керований атенюатор на виході шумового генератора, керуючий вхід якого через ланцюг зворотного перетворення з'єднаний з виходом фільтра нижніх частот синхронного детектора, вхід атенюатора з'єднаний з виходом генератора шуму, а вихід атенюатора під'єднаний до одного із входів подвійного хвилевідного трійника Відомий пристрій за допомогою автоматичного регулювання потужності НЗВЧ-шуму теплового генератора не може забезпечити повну компенсацію радютеплової компоненти електромагнітного випромінювання об'єкту так як невідомий його коефіцієнт випромінювання Крім того, регулювання потужності НЗВЧ-шуму атенюатором, а не температурою хвилевідного навантаженням генератора шуму ускладнює компенсацію радютеплового випромінювання об'єкту за його температурою Внаслідок цього неможливо забезпечити вимірювання тільки біоінформаціиної складової випромінювання з високою точністю Завданням винаходу є створення такого способу та пристрою вимірювання біоінформаціиної складової електромагнітного випромінювання, введення в які нових операцій, елементів та зв'язків забезпечили б формування компенсуючого теплового шуму надзвичайно високих частот, потужність якого дорівнює потужності радютеплового випромінювання біологічного об'єкту незалежно від випромінювальної здатності цього об'єкту, що дозволить з високою точністю вимірювати тільки бюіформаційну складову електромагнітного виНа показання індикатора цього пристрою промінювання на будь-яких ділянках об'єкту впливає не тільки потужність приймаючого випромінювання, але й нестабільність параметрів приПоставлене завдання вирішується тим, що в ймального тракту та непостійність потужності сигспосіб вимірювання біоінформаціиної складової налу гетеродина, особливо при перестроюванні електромагнітного випромінювання, заснований на його частоти Це не дозволяє достовірно розділити прийманні електромагнітного випромінювання від прийняте випромінювання на рівноважну (теплову) ділянки об'єкту, що досліджується, в діапазоні та нерівноважну (бюінформаційну) складові надзвичайно високих частот, порівнянні потужності сигналу, який приймається, з потужністю сигналу Відомо також пристрій для вимірювання біоінтеплового генератора шуму надзвичайно високих формаціиної складової електромагнітного випрочастот, температуру якого встановлюють рівною мінювання (див Скрипник Ю А , Перегудов С Н , температурі об'єкту, вимірювані різниці потужносЯненко А Ф, Радиометрическая система для исстей порівнюючих сигналів діапазону надзвичайно ледования излучений биологических объектов // високих частот, за значенням якої оцінюють інтенКиїв "Фізика живого" -1998 — Т 6, №1 - С 1 9 сивність біоінформаціиної складової електромагні22), який містить у собі приймальну антену діапатного випромінювання, згідно винаходу на дослізону надзвичайно високих частот, два автоматичджуючу ділянку об'єкта розміщують них ключі цього діапазону, подвійний хвилевідний металокерамічний селективний перетворювач трійник і тепловий генератор шуму надзвичайно електромагнітних випромінювань металевою плависоких частот, який через перший автоматичний стиною у тепловому контакті з об'єктом, відбиваключ з'єднаний з першим входом подвійного хвиють електромагнітне випромінювання об'єкту, фолевідного трійника, другий вхід якого через другий рмують керамічною пластиною металокерамічного автоматичний ключ з'єднаний з приймальною анселективного перетворювача електромагнітне витеною, послідовно з'єднані змішувач, підсилювач промінювання широкого частотного діапазону, яке проміжної частоти, квадратичний детектор, підсипропорційне температурі об'єкта, електромагнітне лювач низької частоти, синхронний детектор, об'єкту, що досліджується в діапазоні надзвичайно високих частот, порівнянні потужності сигналу, який приймається з потужністю сигналу теплового генератора шуму надзвичайно високих частот, температуру якого встановлюють рівною температурі об'єкту, вимірюванні різниці потужностей сигналів діапазону надзвичайно високих частот, які порівнюються, за значенням якої оцінюють інтенсивність біоінформаціиної складової електромагнітного випромінювання Крім того, відомий спосіб має операції порівняння сигналів від змішувача НЗВЧ-сигналів та компенсаційного генератора проміжної частоти, порівняння сигналів за допомогою градуйованого атенюатора та ВІДЛІК співвідношення потужностей сигналів за шкалою атенюатора при трьох режимах вимірювання Однак, ВІДМІННІСТЬ коефіцієнту випромінювання ділянки біологічного об'єкту, яка досліджується, від коефіцієнту випромінювання абсолютно чорного тіла не дозволяє за допомогою теплового випромінювання генератора НЗВЧ-шуму компенсувати повністю радютеплове випромінювання об'єкту та генератора шуму Різницевий сигнал через неповну компенсацію за рівнем потужності порівняний або може перевищувати рівень біоінформаціиної складової випромінювання Відомо пристрій для вимірювання біоінформаціиної складової електромагнітного випромінювання (див Башаринов А Е, и др Измерение радиотепловых и плазменных излучений в СВЧдиапазоне//М Советское радио -1968 -С 357360), який містить у собі приймальну антену, до виходу якої через модулятор під'єднані послідовно з'єднані змішувач, підсилювач проміжної частоти, квадратичний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор, фільтр нижніх частот та індикатор, а також гетеродин, під'єднаний до другого входу змішувача, та генератор низької частоти, який з'єднаний з керуючими входами модулятора та синхронного детектора 56208 8 ми диференційного підсилювача, вихід якого через випромінювання приймають від керамічної пласпідсилювач потужності з'єднаний з входом термотини перетворювача в діапазоні надзвичайно виелектричної батареї, яка знаходиться в тепловому соких частот і одночасно електромагнітне випроконтакті з хвилевідним навантаженням генератора мінювання в інфрачервоному діапазоні частот, яке шуму, який знаходиться в термостаті перетворюють в першу електричну напругу, пропорційну температурі об'єкту, порівнюють цю наСаме розміщення на досліджуючій ДІЛЯНЦІ біопругу із другою електричною напругою, яку форлогічного об'єкту металокерамічного селективного мують пропорційною температурі теплового перетворювача, приймання електромагнітного генератора шуму надзвичайно високих частот, із випромінювання від перетворювача одночасно у порівнюваних напруг отримують різницеву напрудіапазоні надзвичайно високих частот антеною та гу, якою підстроюють температуру теплового генев інфрачервоному діапазоні випромінювання опратора шуму надзвичайно високих частот, до дотичним приймачем, який розташований на антені, сягнення рівності напруг які порівнюються, порівняння двох електричних напруг пропорційних змінюють додатково співвідношення електричних температурі об'єкта і температурі теплового гененапруг, що порівнюються, до отримання рівності ратора шуму надзвичайно високих частот, та авпотужностей сигналів надзвичайно високих частот, томатичне регулювання температури хвилевідного які порівнюються, зсувають металокерамічний сенавантаження генератора підсиленою різницевою лективний перетворювач з ділянки об'єкта, яку напругою за допомогою термоелектричної батареї, досліджують та вимірюють різницю потужностей вимірювання співвідношення порівнюючих напруг між прийнятим від об'єкта сигналом надзвичайно за допомогою реохорда до отримання рівності високих частот і сигналом теплового генератора порівнюючих за потужністю прийнятого НЗВЧшуму у цьому діапазоні частот сигналу з генеруємим НЗВЧ-шумом, дозволяє з високою точністю виміряти лише бюінформаційну Поставлена задача вирішується також тим, що складову електромагнітного випромінювання неу пристрій для вимірювання бюінформаційної залежно від значення коефіцієнтів випромінюванскладової електромагнітного випромінювання, ня у різних ділянках біологічного об'єкту який містить у собі приймальну антену діапазону надзвичайно високих частот, два автоматичних На фігурі наведена функціональна схема приключа цього діапазону, подвійний хвилевід ний строю для вимірювання бюінформаційної складотрійник і тепловий генератор шуму надзвичайно вої електромагнітного випромінювання високих частот, який через перший автоматичний Пристрій містить у собі приймальну НЗВЧключ з'єднаний з першим входом подвійного хвиантену 1, у фокусі якої розташований приймач 2 левідного трійника, другий вхід якого через другий інфрачервоного випромінювання, наприклад, боавтоматичний ключ з'єднаний з приймальною анлометр До виходу антени через автоматичний теною, послідовно з'єднані змішувач, підсилювач НЗВЧ-кдюч 3 одним входом підключений подвійпроміжної частоти, квадратичний детектор, підсиний хвилевідний трійник 4, другий вхід якого через лювач низької частоти, синхронний детектор, автоматичний НЗВЧ-ключ 5 з'єднаний з хвилевідфільтр нижніх частот та індикатор, а також гетероним навантаженням 6 генератора шуму, який роздин діапазону надзвичайно високих частот, який ташований у термостаті 7, Один вихід подвійного з'єднаний з другим входом змішувача, вхід якого хвилевідного трійника з'єднаний з узгодженим напідключений до одного виходу подвійного трійнивантаженням 8, а до другого виходу під'єднані пока, на другому вході якого під'єднане узгоджене слідовно з'єднані змішувач 9, підсилювач 10 пронавантаження та генератор низької частоти, вихід міжної частоти, квадратичний детектор 11, якого з'єднаний з другим входом синхронного депідсилювач 12 низької частоти, синхронний детектектора і входом фазорозщеплювача, парафазні тор 13, фільтр 14 нижніх частот та індикатор 15 виходи якого з'єднані із другими входами автомаДругий вхід синхронного детектора з'єднаний з тичних ключів, згідно винаходу введені металокевиходом генератора 16 низької частоти, а другий рамічний селективний перетворювач електромагвхід змішувача з'єднаний з виходом НЗВЧнітних випромінювань, що складається із з'єднаних гетеродина 17 Вимірювальний перетворювач 18 між собою металевої та керамічної пластини, приопору у напругу своїми входами з'єднаний з болоймач інфрачервоного випромінювання, наприклад, метром, а своїм виходом через реохорд 19 з'єднаболометр, який розташований у фокусі приймальний з виходом другого вимірювального перетвоної антени, датчик температури, наприклад, террювача 20 опору у напругу, який під'єднаний до морезистор, який розташований у корпусі генерадатчика температури 21, наприклад, терморезистора шуму надзвичайно високих частот в тора, та який знаходиться в тепловому контакті з тепловому контакті з його хвилевідним навантахвилевідним навантаженням генератора шуму женням, два вимірювальних перетворювача опору Рухомий контакт реохорда заземлений, а його в електричну напругу, реохорд з рухомим контакпотенціальні затискачі з'єднані з входами диферетом, диференційний підсилювач, термоелектрична нційного підсилювача 22, вихід якого через підсибатарея і підсилювач потужності, при цьому бололювач 23 потужності з'єднаний з входом термометр електрично під'єднаний до входу першого електричної батареї 24, яка знаходиться у вимірювального перетворювача, терморезистор тепловому контакті з хвилевідним навантаженням підключений до входу другого вимірювального генератора шуму Вхід фазорозщеплювача 25 перетворювача, вихід якого з'єднаний з виходом під'єднаний до виходу генератора низької частоти, першого вимірювального перетворювача через а його парафазні виходи з'єднані з другими вхореохорд, рухомий контакт якого заземлений, а дами автоматичних НЗВЧ-ключів потенціальні затискачі реохорда з'єднані із входаМеталокерамічний селективний перетворювач 56208 10 ретворювача, а за температурою теплового генератора шуму формують другу пропорційну електричну напругу Із порівнюючих напруг отримують різницеву напругу, якою підстроюють температуру генератора шуму до досягнення рівності напруг, які порівнюються Потім додатково змінюють співвідношення електричних напруг, що порівнюються, до отримання рівності НЗВЧ-сигналів, які поступають від антени та генератора шуму При досягненні рівності потужностей НЗВЧ-сигналів можна вважати, що радютеплове випромінювання металокерамічного селективного перетворювача, а таким чином, і радютеплове випромінювання біологічного об'єкту компенсовано НЗВЧвипромінюванням теплового генератора шуму надзвичайно високих частот При цьому результат PE=PTO+PR+PO, (1) компенсації не залежить від коефіцієнта випроміде Рто, PR - потужність ВІДПОВІДНО інфрачернювання керамічної пластини металокерамічного воної та радіо шумової компоненти теплового виселективного перетворювача, оскільки температупромінювання в діапазоні мм-хвиль, ра генератора шуму визначається потужністю інРф - потужність бюшформаційної компоненти фрачервоного випромінювання, яке як і потужність випромінювання в діапазоні мм-хвиль НЗВЧ-випромшювання в однаковій мірі визначаШкіра людини та тварини за випромінювальються цим коефіцієнтом ною здатністю відрізняється від абсолютно чорноНа другому етапі з об'єкту, що досліджується го тіла і відноситься до класу сірих тіл, у яких коезсувається металокерамічний селективний перефіцієнт випромінювання менше одиниці, але для творювач і приймання випромінювання ведуть всіх довжин хвиль однаковий Ця властивість й безпосередньо від поверхні біологічного об'єкту покладена в основу запропонованого способу, Оскільки випромінювальна здатність об'єкту, в Для виділення та вимірювання бюінформаційцьому випадку дещо відрізняється від випромінюноі складової електромагнітного випромінювання вальної здатності керамічної пластини перетворюприймання сигналу від об'єкту відбувається у два вача, потужність випромінювання при тій же теметапу пературі об'єкту То зміниться Але ці зміни будуть На першому етапі на ділянку об'єкту, що дооднакові як в НЗВЧ-діапазоні, так і в ІЧ-діапазоні сліджується розміщують металокерамічний селекТому умови компенсації радютеплової складової тивний перетворювач металевою пластиною в випромінювання об'єкту сигналом НЗВЧсторону об'єкта За рахунок наявності скін-ефекту генератора шуму також не порушаться в металевій пластині всі три електромагнітні компоненти (Рто, PR, PCO) рівняння (1) повністю відбиОдночасно з радютепловим випромінюванням ваються від пластини НЗВЧ-антеною буде прийматися бюінформаційна складова випромінювання об'єкту, Тому потужЗавдяки доброму тепловому контакту металоність прийнятого НЗВЧ- випромінювання перевикерамічного селективного перетворювача з об'єкщить компенсуючу потужність випромінювання том та високій теплопровідності металевої пласгенератора шуму Різниця потужностей порівнюютини забезпечується нагрівання керамічної чих випромінювань, яка вимірюється, і є мірою пластини перетворювача до температури об'єкта бюінформаційної складової випромінювання біоТо логічного об'єкту Нагріта до температури об'єкта керамічна Пристрій працює слідуючим чином пластина, що має коефіцієнт сірості та випромінюМеталокерамічний селективний перетворювальну здатність близькими до показників шкіри вач, який розміщений на ДІЛЯНЦІ об'єкту, що досліоб'єкту, починає випромінювати електромагнітну джується представляє собою з'єднані між собою енергію як в міліметровому діапазоні (НЗВЧ), так і металеву та керамічну пластини з високою теплов інфрачервоному діапазоні На виході металокепровідністю Металева пластина виготовляється, рамічного селективного перетворювача формунаприклад, із МІДІ, а керамічна - наприклад, із беється сигнал, потужність якого можна записати у рілевої кераміки вигляді Антеною 1 приймається НЗВЧРЕ = Рто + PR (2) випромінювання, а болометром 2, який розташов якому відсутня бюіпформаційна компонента ваний всередині антени та використовується як Р. приймач інфрачервоного випромінювання, приВипромінювання мм-діапазону приймають ймається теплове ІЧ-випромінювання від керамічНЗВЧ-антеною, а інфрачервоне випромінювання ної пластини металокерамічного селективного приймачем ІЧ-випромінювання, який розташоваперетворювача Сигнал антени 1 через автоматиний на антені Прийнятий НЗВЧ-антеною сигнал PR чний НЗВЧ-ключ 3 поступає на один із входів попорівнюють за потужністю з НЗВЧ-сигналом PG, двійного хвилевідного трійника 4, па другий вхід що генерується тепловим генератором шуму і яка якого через автоматичний НЗВЧ-ключ 5 поступає пропорційна його температурі сигнал хвилевідного навантаження 6 генератора За потужністю прийнятого ІЧ-випромінювання шуму, розташованого в термостаті 7 Ключі викоформують електричну напругу, яка пропорційна нані на р-і-п-дюдах та працюють в противофазі, температурі металокерамічного селективного пе26, який складається з металевої 27 та керамічної 28 пластини розташований на біологічному об'єкті 29, який досліджується Суть способу полягає в наступному, Бюінформаційне випромінювання об'єкту, яке генерується клітинами і регулює ДІЯЛЬНІСТЬ ЖИВИХ організмів, виникає внаслідок метаболічних та інших фізіологічних процесів і виявляється у НЗВЧдіапазоні (міліметровому діапазоні довжин хвиль) Радютеплове випромінювання, що визначається температурою об'єкта, діє в широкому діапазоні частот, включаючи оптичний діапазон Таким чином, сумарну потужність випромінювання біологічного об'єкту можна записати у вигляді 12 11 56208 що забезпечує почергове проходження НЗВЧшуму Однак, через різну інтенсивність теплового сигналів та генератора шуму на вході змішувача 9, випромінювання в ІЧ- і НЗВЧ-діапазоні та похибок на другий вхід якого поступає сигнал від НЗВЧперетворення температур встановлення рівності гетеродина 17 напруг перетворювачів 18 і 20 ще не означає повну рівність радютеплового НЗВЧ-випроміпювання Коливання різницевої (проміжної) частоти виоб'єкту та радютеплового випромінювання наванділяються та підсилюються підсилювачем 10 протаження генератора шуму міжної частоти та детектуються квадратичним детектором 11, При нерівності потужностей сигналів Оператор переміщенням контакту реохорда 19 антени 1 та генератора шуму 7 на виході квадрадобивається Ігульового показання індикатора 15, тичного детектора 11 виділяється змінна складова що означає рівність потужностей НЗВЧ-сигналів напруги частоти комутації автоматичних НЗВЧнезалежно від рівня шумів НЗВЧ-тракту порівнянключів 3 і 5 Змінна напруга підсилюється підсиня та похибок перетворення В подальшому умова лювачем 12 низької частоти та випрямляється компенсації потужності сигналів зберігається авсинхронним детектором 13, який керується напрутоматично при ЗМІНІ опромінюючої здатності метагою генератора 16 низької частоти Цей же генералокерамічного перетворювача або об'єкту тор керує роботою автоматичних НЗВЧ-ключів 3 і Після досягнення компенсації металокераміч5 через фазорозщеплювач 25 Випрямлена напруний селетивний перетворювач 26 зсувається РІВга опосереднюється фільтром 14 нижніх частот та НІСТЬ потужностей НЗВЧ-сигналів, які порівнюютьвимірюється індикатором 15 ся порушується через появу бюінформаційної складової у випромінювати біологічного об'єкту 27 Під ВПЛИВОМ температури опір болометра 2 Це призводить до появи низькочастотної складозмінюється та перетворюється в електричну навої на виході квадратичного детектора 11 Низькопругу за допомогою вимірювального перетворючастотна напруга підсилюється підсилювачем 12, вача 18 опір - напруга Температура, терморезиссинхронно детектується детектором 13 та після тора 21, що знаходиться в тепловому контакті з опосереднення фільтром 14 нижніх частот виміхвилевідним навантаженням 6 генератора шуму 7 рюється індикатором 15, проградуйованим в одита використовується як датчик температури зміницях потужності випромінювання ною опору перетворюється також в електричну напругу аналогічним вимірювальним перетворюРозрізняльна здатність пристрою до НЗВЧвачем 20, Реохордом 19 з руховим та заземленим випромінювання визначається частотою генератоконтактом та диференційним підсилювачем 22 ра 16 та постійною часу фільтра 14 нижніх частот формується напруга, пропорційна різниці вихідних Таж при частоті комутації 1000 Гц та ПОСТІЙНІЙ часу напруг перетворювачів 18 і 20 Різницева напруга 1сек комутаційний пристрій дозволяє виміряти підсилюється за потужністю підсилювачем 23 та бюінформаційне випромінювання потужністю попоступає на термоелектричну батарею 24, яка рядку 10 14 10 15Вт/см2 при смузі пропускання підтакож знаходиться в тісному тепловому контакті з силювача проміжної частоти в 50МГц хвилевідним навантаженням 6 Дослідження показали, що бюінформаційна складова випромінювання менша радютеплового Якщо температура металокерамічного селеквипромінювання Інтенсивність бюінформаційного тивного перетворювача 26 на ДІЛЯНЦІ біологічного випромінювання залежить від стану здоров'я люоб'єкту, яка досліджується 27 не дорівнює темпедини та є, в значній мірі, показником його життєратурі хвилевідного навантаження 6 термостатоздатності Тому в медичній практиці рівень бюінваного генератора шуму 7, то різницева напруга за формаційного випромінювання можна допомогою термобатареї 24 нагріває або охоловикористовувати як діагностичний параметр, а в джує це навантаження в залежності від напрямку сільському господарстві як показник біологічної струму через спаї термоелементів батареї Таким активності насіння та рослин чином автоматично зрівнюється температура об'єкту та температура навантаження генератора Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for measuring power of the information component of biological object radiation and the device for realization of the method
Автори англійськоюSitko Serhii Panteleimonovych, Skrypnyk Yurii Oleksiiovych, Yanenko Oleksii Pylypovych
Назва патенту російськоюСпособ измерения мощности информационной составляющей излучения биологического объекта и устройство для осуществления способа
Автори російськоюСитько Сергей Пантелеймонович, Скрипник Юрий Алексеевич, Яненко Алексей Филиппович
МПК / Мітки
МПК: G01R 29/08, G01N 22/00
Мітки: пристрій, вимірювання, випромінювання, здійснення, спосіб, складової, електромагнітного, біоінформаційної
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-56208-sposib-vimiryuvannya-bioinformacijjno-skladovo-elektromagnitnogo-viprominyuvannya-ta-pristrijj-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб вимірювання біоінформаційної складової електромагнітного випромінювання та пристрій для його здійснення</a>
Попередній патент: Пристрій для кріплення та звільнення інструмента у шпинделі верстата
Наступний патент: Заміщені 4-бензоїл-піразоли
Випадковий патент: Шихта скла для виготовлення елементів переключення та пам'яті