CC BY
55
Краткое сообщение
Рис.2 Гистограммы распределения: а) численности населения в сельских округах; б) сельских населённых пунктов в сельских округах
модели структуры», СЭ-версия этих материалов. Альбом может быть прототипом для официального издания атласа для системного подхода в оценке демографических и социальных явлений.
Литература
1. Социальная статистика: Учебник / Под ред.
И.И.Елисеевой.- М.: Финансы и статистика, 2003.- 480 с.
2. Медков В.М. Демография: учебник.- М.: ИНФРА-М, 2004.- 576с.
3. Бахметова Г.Ш. Сбор и обработка данных о населении.-М., 2000.- С. 89-111.
4. Типология и классификация в социологических исследованиях.- М.: Наука, 1982.- 296 с.
5. Берлянт А.М. / В кн. Пути развития картографии.- М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975.- С.98-106.
6. Салищев К.А. Картоведение.- М.: Изд. Моск. ун-та, 1976.- 437с.
Поэтому задачей биотехнической системы с ОС является динамическое отслеживание изменения var Sn{A, œ, t} и динамическая же автоматическая перестройка характеристик излучаемого
эмп {E, H } (P, f F, % t), где P - мощность излучения, f — частота излучения (несущей), F — частота модуляции, % — кираль-ность, то есть правая или левая поляризация, с тем, чтобы изменение var Sn{A, œ, t} не выходило за диапазон нормы А Sn{A, œ, t} физиологических показаний.
Таким образом, работа биоуправляемой биотехнической системы волновой терапии описывается следующей схемой:
{ E, H }(P, f, F, x, t) ^ БО ^ var SN{Â, ю, t} ^ Soc{A, ю, t} ^
^ (Устройство управления) ^ var { E, H }(P, f, F, x, t) ^
(2)
^ БО ^ A Sn{A, ю, t} = Sn{A, ю, t}.
Общие принципы технической реализации (2) рассмотрены в [1]; в [2] разработана конструкция биоуправляемой системы КВЧ-терапии, в которой сигнал Soc снимается с электроэнцефалографа (по а-Л-ритмам и p-ритмам), подключенного к пациенту в течение всего сеанса терапии. Используя разработанные в [1] методы проектирования биоуправляемой аппаратуры полевой терапии и технические решения датчиков [1, 3], ниже рассматриваются наиболее эффективные способы организации ОС и реализации схемы (2). На рис. приведена функциональная схема био-управляемого аппарата КВЧ-терапии и диагностики с температурной ОС. Аппарат работает в режиме локального излучения, то есть излучающая система (аппликатор) контактирует с поверхностью БО. Подобные устройства могут быть использованы в КВЧ-терапии, СВЧ-диагностике и СВЧ-гипертермии.
УДК 614.89:537.868
ОРГАНИЗАЦИЯ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ БИОУПРАВЛЯЕМОЙ ВОЛНОВОЙ ТЕРАПИИ
Ю. А. ЛУЦЕНКО*
В настоящее время магнито- и КВЧ-терапия широко применяется в медицинской практике. Однако применение волновой терапии должно быть строго индивидуализировано для конкретного пациента с точки зрения используемой частоты излучения, продолжительности сеанса, мощности излучения, частоты и вида модуляции и т.д. Учесть индивидуальные особенности пациента можно введением обратной связи (ОС). Наиболее эффективно соответствующие процедуры реализуются в виде биотехнической системы «аппарат - биообъект (БО)», замкнутой по излучению ЭМП и ОС от БО на аппарат, излучающий ЭМП. Сигнал ОС есть электрический сигнал с датчика, установленного на БО, адекватный по частоте, форме изменения сигнала и пр. физиологическим показаниям организма, чаще всего - основным биоритмам, температуре тела и пр.
Сигнал ОС £0с{А, ю, ?}, где А - амплитуда, ю - частота, X -текущее время, характеризует в динамике степень отклонения от нормы N физиологических показаний организма БО при воздействии внешнего ЭМП: ____
5ос {.4. {А, со,?} (1)
Рис. Функциональная схема биоуправляемого аппарата высокочастотной терапии и диагностики с температурной обратной связью: 1 - коаксиальный резонатор (КР); 2, 3 - элементы настройки КР; 4 - генераторный диод; 5 - вентиль; 6 - коаксиальная линия передачи (КЛП); 7 - термоохладитель на эффекте Пельтье; 8 - контактные пластины; 9 - изолирующие пластины; 10 - металлический экран; 11 - диэлектрическая подложка; 12 - элемент связи; 13 - температурный датчик; 14 - усилитель постоянного тока (УПТ); 15, 16 - регуляторы тока на «-р-«-транзисторах; 17 - фазоинверсный усилитель на МОП-транзисторе; 18-22 - резисторы схемы; 23 - источник питания; 24 - радиатор
Устройство управления по сигналу температурной ОС обеспечивает контроль и автоматическое регулирование температуры облучаемого участка тела пациента в достаточно широком диапазоне изменений уровня мощности излучения. В конструкции в качестве генераторного диода используется диод Ганна или лавинно-пролетный диод (в зависимости от диапазона используемых частот: СВЧ или КВЧ). Микрополосковый аппликатор состоит из экрана 10, подложки 11 и элемента связи 12; последний имеет кольцевую форму, то есть аппликатор есть кольцевая микрополосковая антенна. При подаче на генераторный диод 4 от источника 23 питания номинального питающего напряжения в КР возбуждаются СВЧ-колебания, оптимальный по частоте и мощности режим которых устанавливается с помощью элементов 2 и 3 настройки. Через элементы развязки (вентиль, циркулятор) СВЧ-энергия поступает в КЛП 6, центральный проводник которой соединен с элементом 12 связи аппликатора, а наружный проводник линии - с металлическим экраном 10 аппликатора. Диэлектрическая подложка 11 аппликатора, расположенная между элементом 12 связи и экраном 10 аппликатора, выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например, из берил-лиевой керамики. С помощью аппликатора СВЧ-энергия вводится в БО, при этом аппликатор имеет непосредственный контакт с
Краткое сообщение
облучаемым участком тела. Датчик 13 температуры, выполненный, например, в виде термопары, расположен на элементе 12 связи в плоскости его контакта с облучаемым участком тела, и, таким образом, регистрирует изменения температуры тела, вызванные нагревом СВЧ-энергией, в месте контакта. Ввиду высокой теплопроводности диэлектрической подложки температура на поверхности БО одинакова по всей площади аппликатора. Усиленное с помощью УПТ 14 напряжение сигнала с датчика 13 температуры поступает на затвор МОП-транзистора 17 фазоинверсного усилителя. Выходные напряжения с фазоинверсного усилителя, равные по величине, что достигается при равенстве сопротивлений резисторов 18 и 20, и противоположные по фазе, снимаемые с резисторов 18 (истоковый выход) и 20 (стоковый выход), поступают соответственно на базы n-p-n-транзисторов 15 и 1б, выполняющих функции управляемых регуляторов тока. При этом на истоковом выходе напряжение находится в фазе с входным сигналом, а на стоковом - в противофазе. Режимы работы транзисторов 15 и 1б устанавливаются с помощью регулируемых резисторов 21, 22, и с помощью выбора резисторов 18 и 20, величины сопротивлений которых должны быть равны, чтобы обеспечить равенство выходных напряжений с фазоинверсного усилителя на МОП-транзисторе 17. Регулятор тока на транзисторе 1б включен параллельно с соединенными последовательно регулятором тока на транзисторе 15 и термоэлектрическим охладителем 7. В цепи диода 4 протекает ток, соответствующий оптимальному генераторному режиму, и этот же ток протекает через транзистор 15 и термоэлектрический охладитель 7.
В рабочем режиме, когда температура облучаемого участка БО находится в пределах допустимой величины, через транзисторы 15 и 1б протекают токи, величины которых зависят от величины напряжения, подаваемого на их базы, а сумма указанных токов равна величине рабочего тока диода 4. При росте температуры облучаемого участка тела, вызванного нагревом СВЧ-энергией, напряжение сигнала датчика температуры увеличивается, изменится и величина напряжений, поступающих на базы транзисторов 15 и 1б с выходов фазоинверсного усилителя 17. Раз напряжение, поступающее на базу транзистора 15, синфазно с напряжением датчика температуры, а напряжение, поступающее на базу транзистора 1б, противофазно ему, то, соответственно, ток, протекающий через транзистор 1б, уменьшится, а ток, протекающий через транзистор 15, увеличиться на такую же величину. Соответственно, увеличится и ток, протекающий через термоэлектрический охладитель, а так как температура «холодной» стороны термоэлектрического охладителя, обращенной к участку БО, пропорциональна протекаемому току, то облучаемый участок тела охладится, а величина тока генераторного диода 4 не изменится, заданная частота генерации также не изменится. При достижении нижнего допустимого значения температуры тока произойдет обратный процесс: напряжение, снимаемое с датчика температуры, уменьшится, величина тока, протекающего через транзистор 15 и термоэлектрический охладитель, уменьшится, что приведет к росту температуры стороны охладителя, обращенной к БО. При этом все вариации токов обеспечивают постоянство тока (через генераторный диод) и частоты генерации. Съем тепла с горячей стороны термоэлектрического охладителя ведется радиатором 24.
При всех достоинствах данного устройства биоуправляемой терапии, надо помнить, что температура тела является интегративным показателем функциональной деятельности БО. Поэтому более информативными в этом смысле сигналы ОС должны быть адекватными основным биоритмам организма. К таковым относятся частота сердечных сокращений и внешнее дыхание.
Литература
1. Электромагнитная терапия в стоматологии: Моногрфия / Ю. А. Луценко и др.- Тула: Изд-во ТулГУ ,2002.- 228с.
2. Крысь В.В. и др. // ВНМТ.- 2000.- T.VII, №2.- С.125-127.
3. Кузнецов Д. А. и др. //Физика волновых процессов и радиотехнические системы.- 2001.- Т.4,№1.- С.б9-73.
4. Архипов М.Е. и др. //Физика волновых процессов и радиотехнические системы.- 1999.- Т.2,№ 3-4.- С.5б-б8.
УДК 614.89: 537.868
ПСЕВДОШУМОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ В КВЧ -ТЕРАПИИ
*
Ю.А.ЛУЦЕНКО
В настоящее время существует несколько концепций, теорий и гипотез, объясняющих механизм взаимодействия ЭМИ КВЧ с живым веществом [1]. Но в любом из этих вариантов признается однозначно информационный характер воздействия ЭМИ КВЧ, то есть этот сигнал имеет минимальный энергетический уровень. Теоретические соображения о ничтожно малой энергетической базе инициации биопроцессов в организме ЭМИ КВЧ объективно подтверждаются клинической практикой КВЧ-терапии; например, в технологиях «Ситько-МРТ»в КВЧ-терапии используются интенсивности ЭМИ порядка 10"2°^10"21Вт /Гц-см2 [2,3], где уже даже гипотетически не может идти речи о каком-либо тепловом воздействии, даже учитывая рассеяние на выраженных неоднородностях биоткани. В то же время конечный эффект терапевтического воздействия ЭМИ КВЧ, когда восстановительные процессы ликвидируют патологию клетки, несомненно достигается энергозатратными биофизикохимическими реакциями. Речь идет однозначно об инициировании внешним, биоинформационным сигналом ЭМИ КВЧ соответствующих клеточных энергетических процессов.
При рассмотрении вопросов, связанных с воздействием ЭМИ КВЧ на живой организм, большое внимание уделяется стохастическому резонансу (СР). Применительно к воздействию ЭМИ КВЧ на живой организм явление СР рассмотрено в [4]. Как известно [4], СР реализуется исключительно в нелинейных системах, генерирующих собственный шум. С этих позиций воздействие низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ на биосистему с собственным шумом - стохастическим интегральным ЭМП клеточных агрегаций - создает оптимальные условия для возникновения СР, учитывая выраженную нелинейность живого вещества в физическом плане, динамичность организующих его биофизикохимических процессов. Явление СР в биосистеме может возникать при воздействии КВЧ-сигнала даже в варианте монохроматического облучения [1]. При объяснении этого эффекта надо помнить, что на «аппаратурный» сигнал ЭМИ КВЧ, учитывая его сверхнизкую мощность, равнодействующе накладываются другие сигналы - от индустриальных помех до переизлучений поля на поверхности кожного покрова в точках акупунктуры и рефлексогенных зонах.
В естественном биоценозе мы наблюдаем внешнее полевое воздействие, а значит, и эффект СР по типу «хаос+хаос». Следовательно, можно утверждать, что внешний шумовой сигнал низкой интенсивности, природный или генерируемый техническими устройствами, при его воздействии на живой организм с собственным шумовым полем является информационным инициатором упорядоченности биоинформационных сигналов биосистемы, инициирующих при этом посредством СР интенсификацию процессов, связанных с превращением сводной энергии в клетках, в итоге приводящих к коррекции и восстановлению физиологических норм жизнедеятельности организма. Для моделирования СР в биосистеме в режиме «хаос+хаос» и для экспериментальной проверки эффективности данного вида КВЧ-терапии была разработана аппаратура многофункционального назначения, включая и модуляцию шумоподобными сигналами (ШПС). Для генерации псевдослучайного цифрового сигнала применяется сдвиговый регистр, охваченный обратной связью. Наибольшую длину периода повторения кодовой комбинации имеет М-последовательность, или последовательность максимальной длины [5]. Такая последовательность имеет наиболее плотный спектр и представляет для нас наибольший интерес. Электрическая принципиальная схема генератора ШПС приведена на рис. 1.
Для генерации М-последовательности с шириной базы 1023 применяется 10-разрядный сдвиговый регистр, реализованный на микросхемах ЭЭ1, ЭЭ2 и ЭЭ3. Обратная связь берется с 7 и 10 разряда сдвигового регистра и через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выполненный на микросхеме ЭЭ6.1 подается на вход регистра. Схема защиты от нулевого состояния реализована на двух элементах 5 ИЛИ-НЕ микросхемы ЭЭ4 и одном 2 ИЛИ-НЕ микросхемы ЭЭ5. 1. Инвертирование и логическое суммирование
