CC BY
40
РАДЮЕЛЕКТРОШКА Б1ОМЕДИЧНИХ ТЕХНОЛОГ1Й
УДК 615.471:616
М1КРОХВИЛЬОВ1 ГЕНЕРАТОРИ НА ВЩ'СМНИХ ПОТОКАХ ЕЛЕКТРОМАГН1ТНОГО ВИПРОМ1НЮВАННЯ ДЛЯ МЕДИКО-Б1ОЛОГ1ЧНИХ ЗАСТОСУВАННЬ
Перегудов С.М., Яненко О.П., Б1денко В.А., Панасюк В.С.
Розглянуто новий тип мтрохвильово! л1кувально1 апаратури, оснований на форму-вант вгд 'емних потоюв електромагнтного випромшювання. Показана можливгсть тдвищення стаб1льност1 вих1дних параметр1в генератора, зарахунок введення схем термостатуваня та ¡ндикаци вих1дног потужност1.
Вступ. Постановка задачi
Мiкрохвильовi генератори мм^апазону знайшли широке застосування в технолопях квантово! медицини для лжування тяжких захворювань -виразки шлунку, некрозу головки стегново! юстки, цукрового дiабету та шших [1]. При цьому застосовуються генератори рiзноманiтних конструк-цiй, як монохроматичних, так i шумових сигналiв [2]. Особливютю подiб-них генераторiв з робочою частотою в межах 30...100 ГГц е приналежшсть
!х до мм^апазону та мала потужнiсть вихщних сигналiв (10-6 - 10-1 Вт/см2
10 18 2
для монохроматичних i 10- - 10- Вт/Гц см для шумових сигнашв). Генератори формують додатнi потоки електромагнiтного випромшювання (ЕМВ), оскiльки рiвень !х значно вищий за власний рiвень випромшювання тша людини, який складае 10-13 - 10-14 Вт/см2 [3].
В той же час використання генераторiв з додатними потоками ЕМВ не завжди доцшьно, особливо за локальних больових синдромах, яю характеризуются мiсцевою пiдвищеною температурою. Для таких нозологш бiльш пiдходять генератори вщ'емних потокiв. Подiбнi генератори дозво-ляють зменшити або повнiстю зняти запальш процеси при ортопедичних захворюваннях суглобiв та хребта, а також значно спростити методику ль кування хвороб з больовими синдромами, яю виникають внаслщок травм, дистрофiчних процешв, радикулярних проявiв. Результати лiкування таких категорш хворих впевнено демонструють переваги генераторiв з вiд'емними потоками ЕМВ [4].
Принцип формування вщ'емних потоюв ЕМВ полягае в наступному [5]. Вщомо, що усi нагрт тiла до то! чи шшо! температури випромiнюють ЕМВ в широкому дiапазонi довжин хвиль, в тому чи^ i мiлiметровому, для якого спектральна щiльнiсть потоку потужностi випромшювання у вщповщносп до закону Релея-Джинса мае вигляд:
2 {2
/„=— №, (1) с
де /ю - спектральна густина потоку потужност випромiнювання, тобто по-
106 В^ник Нацюнального техтчного утверситету Украши "КП1"
Серiя -Радютехтка. Радюапаратобудування.-2008.-№37
тужшсть ЕМВ в смузi частот, рiвнiй 1 Гц, що випромiнюeться з одиницi поверхш тiла; f - частота випромшювання; Ь - коефiцieнт що враховуе випромiнюючу здатнiсть тiла; к - постшна Больцмана; Т - температура тша в Кельвiнах; с - швидюсть свiтла. Якщо до тша пацieнта, що мае температуру Т0 = 309,5 К(I = 36,5 °С) i коефiцiент Р0, пiднести генератор шуму, температура робочого тiла якого дорiвнюе Т1, а коефiцiент, що враховуе випромшюючу здатнiсть, Р1, то щшьшсть потоку ЕМВ, яким опромшю-еться тiло людини, у вщповщност з формулою (1) буде дорiвнювати:
2 {2
ВДТ -ЬоТо), а при р1 =ро А/ш
2 f2
кро(Т1 - То)
(2)
А4
с с
Рiвнiсть р1 = Ьо досягаеться завдяки вибору матерiалу i форми робочого тша генератора. При Т < То отримуемо режим вiд'емного потоку, тобто тшо пацiента вiддаватиме ЕМВ генератору безпосередньо опромшенням. Чим бшьша рiзниця температур (Т1- То), тим ефективнiше апарат дiе на зону шюрно! поверхнi людини. В якост такого генератора використовуеться розробка науково-дослщного центру квантово! медицини "Вщгук" - "По-рiг-НТм [6]. Робота генератора основана на охолодженнi робочого тша, що може бути досягнуто рiзними способами. Контроль i регулювання темпе-ратури робочого тiла вщбуваеться за допомогою блока управлiння (БУ). Для вiзуального контролю працездатностi апарат оснащений свгглодюдом (СД). Блок живлення забезпечуе необхщш електричнi параметри БУ i га-льванiчну розв'язку низькотемпературного генератора шуму вщ мережi живлення. Недолжом такого варiанту генератора е вщсутшсть можливостi регулювання вихщно! потужност та И шдикаци. Опис структурно'1 схеми генератора Авторами запропонована структурна схема генератора, яка дозволяе позбутись вказаних недолтв.
Структурна схема розробле-ного генератора (рис.1) мютить генераторну головку (поз. 1-8), яка керуеться блоком управлш-ня, а також шдикатор температури Рис. 1.
(1Т) та блок живлення (БЖ). Генераторна головка складаеться з короткоза-мкнутого вiдрiзку прямокутного хвилеводу 1, всередиш якого знаходиться навантаження у виглядi клину з радiопоглинаючого матерiалу 2 (робоче тiло - джерело електромагштного випромiнювання). До навантаження за-крiплено елемент Пельт'е 3 з радiатором 8. Для забезпечення постшно! температури джерело шуму розмщене у термостатi 4. Контроль температури
В^ник Нащонального техшчногоутверситету Украши "КП1" 107 Серiя -Радютехтка. Радюапаратобудування.-2008.-№37
<Н8 О—
вщбуваеться за допомогою давача 5. Теп^золюючий фiльтр 6 забезпечуе передачу максимально!' потужност вiд джерела шуму на вихщ генератора 7. Температура нагр1вача задаеться за допо- /„-кн\вт/гц могою блока управлiння, а значення, спектрально! щшьност потужностi шуму, яке пропо-рцiйне температурi /ю = кТ виводиться на рь динно-кристалiчний iндикатор блоку 1Т.
Характеристика залежност вихiдноi по-тужностi вщ температури робочого т1ла наведена на рис. 2. Штрихова вертикальна лш1я роздiляe межi додатних (область В) i вiд'eм- Рис. 2.
них (область А) потоюв ЕМВ по вщношенню до температури тша людсь-кого оргашзму (36.5°С).
Температура термостата до якого вход] яз
джуючим рад1атором 8, задаеться схем( включена до складу БУ. В якост1 давача температури 5 (рис.1) викорис-товуеться терморезистор ^ (рис.3), що мае тепловий контакт з робочим тшом i входить в плече КД3 мiстка К2-КД3-Я4УБ2. Сигнал пропорцш-ний вiдхиленню температури вщ но-мiнального значення, зшмаеться з дiагоналi мiстка i поступае на вхщ операцiйного пiдсилювача БЛ. Якщо вiн додатнiй, вiдкриваеться вщповь дно транзистори УТ1, УТ2. Через елемент Пельт'е (ЕП) протiкатиме струм i робоче тiло буде охолоджува-тись. Якщо сигнал в^илення температури буде вщ'емний, то транзистори УТ1 та УТ2 закриваються i ЕП перестае охолоджувати робоче тшо. Значення робочо!' температури визначаеться но-мiналом опору Я2. Контроль температури в блощ 1Т здшснюеться за допо-могою електронного термометра, схема якого наведена на рис.4. До його складу входять операцшний шдсилювач БЛ, на один з входiв якого подаеться опор-
на напруга iз стабiлiтрона УБ1, а дру- рис 4
гий вхщ з'еднаний з ланцюгом Я2Я3.
При змiнi температури ЕП, змшюеться опiр терморезистора, який кондук-
У
1 -у- у»
Рис. 3
108 В^ник Нащонального техшчного утверситету Украши "КП1"
Серiя -Радютехтка. Радюапаратобудування.-2008.-№37
тивно з ним зв'язаний, що приводить до змши опору плеча R2R3 та змши коефщента зворотного зв'язку. Змшюеться коефщент пiдсилення опера-цiйного пiдсилювача, сигнал з виходу якого, разом з опорним сигналом ланцюга R4VD2R5, подаеться на вхщ АЦП, а попм на перетворювач двш-кового коду в семисегментний та на шдикатор. Змшним резистором R6 ка-лiбруеться опорний до АЦП сигнал. Схема вибрана таким чином, щоб на виходi отримували залежнiсть змiни вихщно! напруги в 10 мВ/°С, а оскшь-ки температура пропорцiйна потужносп, то шкала iндикатора градируеть-ся в показниках потужность
Висновки
Запропоноваш схеми управлiння параметрами генератора вщ'емних поток1в забезпечують формування стабiльних лжувальних характеристик та дозволяють оперативно змшювати !х пiд час процедур лжування в тех-нологiях квантово! медицини, що значно розширюе можливостi апаратури.
Лггература
1.Ситько С.П., Мкртчян Л.Н. Введение в квантовую медицину, Киев: Патерн, 1994 146 с
2.Ситько С.П., Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф. Аппаратурное обеспечение современных технологий квантовой медицины. - К.: ФАДА, ЛТД, 1999 - 199 с.
3.Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф., Манойлов В.Ф., др. Микроволновая радиометрия физических и биологических объектов. - Житомир: Изд. "Волынь", 2003 -406 с.
4.Горбань Е.Н., Грубник Б.П., Перегудов С.Н. и др. Применение низкотемпературных генераторов шума в практической медицине // Украшський журнал медично! техшки i технологий - № 1-2, 2005 - С. 15-23.
5.Степанов Б.И. Основы спектроскопии отрицательных световых потоков. -Минск.: Бел. Ушверситет - 1961 - 124 с.
6.Патент № 53743 (Украша A61N5/02) вщ 17.02.2003. Пристрш для мшрохвильово!
тераппУ/С.М. Перегудов, А.П. Яненко та ш. // «Промислова власшсть», 2003 № 2.
Ключов1 слова: квантова медицина, мшрохвильова тератя, медична апаратура
Перегудов С.М., Яненко О.П., Биденко В. А., Панасюк В. С. Микроволновые генераторы на отбираемых потоках электромагнитного излучения для медико-биологических применений Рассмотрен новый тип микроволновой лечебной аппаратуры, основанный на формировании вычитаемых потоков электромагнитного излучения. Показана возможность повышения стабильносты параметров генератора за счет введения схем термостатирова-ния и индикации выходной мощности Peregudov S.M., Janenko O.P., Bidenko V.A., Panasjuk V.S. Microwave generators on deducted flows of electromagnetic radiation for medical and biological applications The new type of the microwave medical equipment based on formation of deducted flows of electromagnetic radiation is considered. The opportunity of increase craGn-nbHocrbi of parameters of the generator is shown at the expense of introduction of the circuits TepMocraTnpo-BaHHfl and indication of target capacity
BicHUK Нащонального техтчногоутверситету Украши "КП1" 109 Серiя -Радютехтка. Радюапаратобудування.-2008.-№37
