CC BY
14
где L вз — длина взаимодействия волн, а остальные обозначения введены выше. L вз определяется из соображений, что набег фазы, приводящий к существенному изменению направления перекачки энергии (вначале был от Ю3 к , а затем изменился на противоположный), можно найти из условия:
AkL вз = % , (17)
т.е. длина взаимодействия L вз не должна превышать 1/2 длины волны (X) ЭМИ КВЧ-диапазона (дёя fнакачки — 60ГГц , А. /2 2,5 мм ).
5. Выводы
1) Теория параметрического усилителя в гиперзвуковом диапазоне, моделирующая процессы взаимодействия ЭМИ КВЧ-диапазона с биосредой (а точнее, с ее дебаевскими волнами), в данной ситуации оказывается весьма эффективным инструментом анализа взаимодействия акустических волн с волнами другой природы (электромагнитной в данном случае).
2) Модель приемной параметрической антенны, развитая в [5,6], может оказаться весьма эффективной и для описания явления параметрического захвата, имеющего, по-видимому, место в процессе взаимодействия КВЧ ЭМИ с гиперзвуковыми/ дебаевскими волнами биосреды.
3) Таким образом, описанный подход позволяет оценить геометрические размеры области когерентного взаимодействия ЭМИ КВЧ-диапапзона с гиперзвуковыми дебаевскими волнами организма. Они составляют единицы миллиметров!
УДК 539
МАТЕРАЛИ ТА ВЛАСТИВОСТІ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ АПЛІКАТОРНИХ БІОСТРУКТУР
HOBIKOB О.О., HOBIKOBA Л.В.,
ВОРОНЕНКО O.B., КОРОЛЕНКО О.В.__________
Описується структура та властивості багатокомпонентного скла. Встановлюється, що його можливо використовувати для формування цілеспрямованого променевого і теплового полів з метою створення на його основі терапевтичного аплікатора. Пропонуються результати поглинаючої та пропускної дії багатокомпонентного скла.
Вступ
Модель резонансної взаємодії, реалізованої у вигляді плоских матричних аплікаторів, є новою медичною технологією коректування енергетики організму. У запропонованій технології резонансних впливів на організм людини наведений принцип оптимального компонування інформаційного навантаження у над-малому просторі. Перевагою матричного аплікатора є те, що він являє собою плоский зріз схеми просторових зв’язків і одночасно виступає контурним резонатором. Разом з тим елементна насиченість
Литература: 1. Гиперзвук. В кн.:Ультразвук. Маленькая энциклопедия. М.:Сов. энциклопедия, 1979. С.86-89. 2. Фабелинский И.Л. Молекулярное рассеяние света. М.: Наука. 1965. 3. Флери П. В кн.: Физическая акустика / Под ред. У Мэзона, Р. Терстона.: Пер. с англ. / Под ред. ИЛ.Фабелинского. М.: Мир, 1973. Т.6. С.13. 4. Такер Дж, Рэмптон B. Гиперзвук в физике твердого тела. М.: Мир, 1975. 455с. 5. Красильников B.A., Крылов B.B. Введение в физическую акустику. М.: Наука, 1984. 400с.
6. Руденко O.B., Солуян С.И. Теоретические основы нелинейной акустики. М.: Наука, 1975. 288с.
Поступила в редколлегию 16.11.2003
Рецензент: д-р техн. наук, проф. Ляшенко Н.
Човнюк Юрий Васильевич, канд. техн. наук., старший научный сотрудник, доцент, профессор Высшей школы экономики и деловой администрации АЖИО-КОЛЛЕДЖ (г.Киев, Украина). Научно-исследовательский центр квантовой медицины “ВІДГУК” Министерства здравоохранения Украины. Адрес: Украина, 01033, Киев, ул. Владимирская, 61-б, тел. 244-44-39.
Ивановская Алла Владимировна, научный сотрудник-Научно-исследовательского центра квантовой медицины “ВІДГУК” Министерства здравоохранения Украины. Адрес: Украина, 01033, Киев, ул.Владимирс-кая, 61-б, тел. 244-44-39.
Овсянникова Татьяна Николаевна, канд. техн. наук, старший научный сотрудник научно-исследовательского центра квантовой медицины “ВІДГУК” Министерства здравоохранения Украины. Адрес: Украина, 01033, Киев, ул.Владимирская, 61-б, тел. 244-44-39.
Рудько Борис Федорович, канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник, заведующий отделом специальных измерений Научно-исследовательского центра квантовой медицины “ ВІДГУК” Министерства здравоохранения Украины. Адрес: Украина, 01033, Киев, ул.Владимирская, 61-б, тел. 244-44-58.
матриці робить технологію його виготовлення дуже складною. На сьогоднішній день розроблена методика виготовлення тільки однієї з простих схем.
В роботі досліджується можливість використання багатокомпонентного скла для формування визначеного променевого і теплового полів з метою створення на його основі терапевтичного аплікатора.
Методика дослідження
Для дослідження було взято скло двох таких складів (мас. %):
1) титано-боратне х ТіО2 — 40 ВаО — (60-х) В2О3 (х = 5,10,15,20);
2) мідно-ртутно-боратне 10 СиО — 25 ВаО — 55 В2О3 ( 2 ЩО над норми).
Експериментально визначено коефіцієнт теплопровідності з використанням приладу ІТ-2-400; теплоємність визначена на калориметричній установці (з похибкою ±3%) і вивчені спектри поглинання в діапазоні200-1000 нм на установці КВСУ-23, досліджена схема проходження променистої енергії галоге-нової лампи потужністю 100 Вт крізь модельне скло. Фіксування відбитого випромінювання здійснено за допомогою фотодіоду ФД-24ДО. Вимір температури поверхні тіла проведено напівпровідниковим вимірювачем (з похибкою ±0,5%).
РИ, 2004, № 3
115
Результати дослідження
З літератури відомо [ 1], що титано-боратне та мідно-боратне скло оптично прозоре у видимому діапазоні. Це обумовило використання його для створення матричних аплікаторів. Титано - боратна скляна матриця формувалася у вигляді ряду шарів зі зменшеним вмістом концентрації TiO2 від 20 до 59 мас. %. При цьому спостерігалося зменшення коефіцієнта заломлення від 2,32 до 1,92. Променеве поле такої матриці формується для кожного шару як променями прямого відбиття від зовнішньої лінії відображення (із двома переломленнями на зовнішній полірованій поверхні скла), так і променями, що багаторазово відбиваються від зовнішньої та внутрішньої поверхонь кожного шару. У цьому випадку променеве поле поширюється убік нормалі до полірованої поверхні, а також уздовж поверхні шару.
Поздовжньо-поперечна траєкторія поширення променів з багаторазовим відбиттям променів у скляній матриці являє собою променеву хвилю енергетичного інформаційного поля [2]. Безліч променів падаючого пучка світла від джерела випромінювання відбиваються від внутрішніх шарів і, відповідно до законів відображення, поширюються на 3600 від центра плями падіння пучка по ламаних траєкторіях багаторазового відбиття. У кожному наступному шарі у проекції в напрямку нормалі до його зовнішньої і внутрішньої поверхні ці траєкторії створюють відцентрові «промені». При цьому від би -вається тільки частина випромінювання, основний же потік — заломлюється і створює заломлене та минаюче поле променів.
Експериментально встановлено, що через шар проходить до 75% діючого випромінювання, 8% відбивається, а інше випромінювання радіально поширюється.
Поглинання енергії випромінювання в ближній ГЧ області приводить до розподілу температури в склі і, як наслідок, на його зовнішній поверхні, що стикається зі шкірою людини.
На рис. 1 представлені результати зміни температури зовнішньої поверхні скла залежно від його типу, відстані від джерела випромінювання та часу впливу.
Як вцдно з рис. 1, найбільшою поглинаючою здатністю характеризується мідно-ртутно-боратне скло.
Титанове скло поглинає значно менше випромінювання, причому склад його менше позначається на поглинаючих здібностях теплової складової променистої енергії.
Вивчення впливу температури на спектральне поглинання в червоній та ГЧ області (рис.2) свідчить про зріст поглинаючої здатності мідно-ртутно-боратного скла з підвищенням температури.
На поглинаючі властивості титанового скла впливає концентрація оксиду титану в його складі. Зі збільшенням концентрації оксиду титану (рис.3) поглинаючі властивості скла збільшуються. Однак цей вплив незначний.
8
Рис.1.Вплив галогенної лампи на просторово-часову залежність теплового поля зовнішньої поверхні різного скла: 1 —г=2,5 см (у вільному просторі); 2 — г=3 см (у вільному просторі); 3 -г=3 см (скло другого складу);4 —г= 3 см (скло першого складу 20 мас.% TiO2 ); 5 —г =3см (скло першого складу з 15 мас.% TiO2); 6 —г= 10 см (скло другого складу); 7 — г= 10 см (скло першого складу); 8 —г= 14 см (скло друго складу); 9 —г= 14 см (скло другого складу)
t, c
Рис.2. Температурна залежність спектрального поглинання в червоній та ГЧ області спектра для досліджуваного скла: 1 — мідно-ртутно-боратне; 2 — титано-боратне
Рис.3. Концентраційна залежність поглинаючої здатності титано-боратного скла
Зі збільшенням температури підвищується поглинаюча здатність скла, що може означати введення свого роду позитивного зворотного зв’язку по температурі і рівномірному збільшенні енергетичного вкладу поглинання світлового потоку. Тому для підвищення ефективності введення променистої енергії джерела світла через шарувату структуру
116
РИ, 2004, № 3
титанових скляних плівок була виготовлена коміркова структура, що у шаховому порядку оточила титанові області і являє собою області теплового контакту. Для цього використовували мідно-ртут-но-боратне скло, для якого характерна теплопередача завдяки теплопровідності. З метою біоком-фортності визначена оптимальна відстань джерела випромінювання — шкіра, що повинна бути не менш 4 см, при товщині скла 6 мм, для формування температурного поля на фокальній поверхні скла, що має 460С. Експериментально встановлено, що після прогріву оптичної системи оптимальний терапевтичний час впливу складає приблизно 5 хвилин.
Проаналізуємо параметри теплообміну, які передані в шкіру за цей час як від мідно-ртутно -боратного, так і від титано-боратного скла. Вважаємо початкові температури обох тіл рівномірними,
тоді: t ск = t скнач., t шкіри _ t шкіри.нач.
Задача зводиться до рішення системи рівнянь:
Експериментальні та розрахункові результати, що представлені на рис. 4, свідчать, що мідно-ртутно-барієве скло передає значно більше тепла біооб’ек-ту, ніж титано-боратне скло.
Рис. 4. Вплив часу сеансу опромінювання на значення переданого зразкам скла тепла: 1 — скло другого складу; 2 — скло першого складу (20 мас.% TiO2); 3 —скло першого складу (5 мас.% TiO2)
д tск. _ ск.
сх2 аск.3т'
8 2t
шкіри
8t
шкіри
8х2 ашкіри^т
де t, a, т - температура, коефіцієнт теплопровідності і час:
для x = ±да
t ск = t ск.на4., t шкіри _ tшкіри.нач. ; для х = 0
°скла Ошкіри ашкіри (tn скла Іп шкіри),
тут q = -X— — щільність теплового потоку, а X
8х
- коефіцієнт теплопровідності; Екю н. і Іп.скла ^.шкіри і поверхні; tKH. — початкові температури скла і шкіри.
Припустимо, що контакт між шкірою та склом близький до ідеального (акн = да), тоді незважаючи на зміну коефіцієнта теплопровідності ак поверхні скла і шкіри мають постійні температури Іп.скла ф ф.шыри. Таким чином, щільності теплових потоків на цих поверхнях будуть рівні:
Аккл (t склан. t п.скла )
л/дт
єшкіри(tп.шкіри _ tк.н.) .
q шкіри
Передане тепло за час сеансу впливу дорівнює:
Q = 2s
склад/ О-еккла. t п.с..) ,
%
де 8 =
_х_
4~а
q
Склад останнього скла незначно позначається на його теплообмінних характеристиках, але при підвищенні температури збільшується його термопро-зорість на 15%.
Висновки
Таким чином, в результаті проведеної роботи нами було сконструйовано матричний аплікатор, який представляє собою шарувату структуру титанових скляних плівок, виготовлених у вигляді коміркової структури з оточуючими у шаховому порядку областями мідно —титанового скла, які служать для теплового контакту. Такі матричні аплікатори ми рекомендуємо використовувати для терапевтичного впливу на біооб'єкти.
Література: 1. Павлова ТА. Свойство и структура стекол системы SiO-TiO // Физ. и хим. стекла. 1982. № 4. С. 395. 2. ДревалъИ.В., Заслоцкая М.В., Хотимченко В. С. Структурные превращения в титаносиликатных стеклообразных покрытиях под действием высокотемпературной обработки // Физ. и хим. стекла. 1984. № 4. С. 408.
Надійшла до редколегії 20.02.2004
Рецензент: д-р фіз.-мат. наук, проф. Коваленко В. Ф.
Новіков Олександр Олександрович, д-р, професор, зав. кафедрою “Біомедична електроніка”, проректор Херсонського державного технічного університету з виховної роботи. Адреса: Україна, 73008 , Херсон, Берис-лавське шосе, 24б, кв.15, дом.тел. (0552) 32-00-03. E-mail:alexnovikov@lycos.ru
Новікова Лідія Володимирівна, канд.техн.наук, доцент кафедри “Біомедична електроніка” ХДТУ. Адреса: Україна, 73008, Херсон, Бериславське шосе, 24б, кв. 15, дом. тел. 8-(0552) 32-00-03.
Вороненко Олександр Вікторович, зав. лабораторією кафедри “Біомедична електроніка” ХДТУ. Адреса: Україна, 73000, Херсон, вул. 21 Січня, 32, кв.3, дом. тел. 8-(0552) 26-52-95.
Короленко Олександр Валентинович, асистент кафедри “Біомедична електроніка” ХДТУ. Адреса: Україна, 75100, Цюрупинськ, пров. Московський, 5, дом. тел. 8-(05542) 2-18-46.
РИ, 2004, № 3
117
