Grubnyk B. P., Kaduk B. A., Onopriyenko V. V., Vodolazskaya Ye. B., Yanenko A. F.

‘Vidguk’ Quantum Medicine Research Centre Kiev, Ukraine, 01033 phone +380 (44) 2200997

Abstract In assessing the influence of weak mm-wave electromagnetic radiation (EMR) upon a human psychophysiologic state certain subjective sensations along with microconcentrations of hydrogen, methane, CO and NO in the expired air have been registered; the percentage of active electronegative nuclei in buccal epithelium cells and the intensity of mmrange human self-EMR were determined.

In particular, those subjective sensations were studied that occur in the process of applying monochromatic 48-78GHz EMR on biologically active points (BAP) of human skin. Sensory reactions were observed in 70-80% of the cases; their nature and content depending on the stage and phase of the disease, the initial psychoemotional state of a patient, frequency of the applied EMR, and BAP. Under the EMR of the same range, but in the white noise mode, sensory reactions were observed for 42% of the patients. Several levels of reaction build-up were determined, beginning with the local and system reactions and ending with the generalized ones having peculiar psychoemotional coloring. Frequency variations within fractions of a single percent change the character of sensory responses or result in their disappearance. The EMR frequencies that cause sensory reactions are used for therapeutic purposes, which essentially enhances clinical efficiency compared to the fixed-frequency and white noise modes.

ВИМІР МАЛИХ ЗНАЧЕНЬ СВЧ-ПОТУЖНОСТІ ВИПРОМІНЮВАНЬ біооб’єктів

Скрипник Ю. А., * Яненко А. Ф., * Торбань Е. Н., *** Куценко В. П. Київський національний університет технологій та дизайну Київ 01010, Україна тел: (044) 256-21-30

* Науково-дослідний центр квантової медицини «Відгук» М3 Україна Київ 01033, Україна тел: (044) 220 -87-81, факс: (044) 227-44-82, ** Інститут геронтології АМН України Київ 01001, Україна тел.: (044) 253-72-54 *** Госпіталь «Сітько-МРТ» ЗАТ «Асоціація« ТЕМП »Донецьк 83114, Україна тел : (062) 337-75-16


Анотація Розглянуто спосіб вимірювання потужності електромагнітного випромінювання КВЧ-діапазону, що забезпечує підвищення точності і чутливості оцінки мікрохвильових сигналів від біооб’єктів і людини.

I. Вступ

Частоти власних коливань мембран клітин живих систем знаходяться в діапазоні 101 …1011 Гц. Наявність зарядів на мембранах при їх коливаннях перетворює їх на джерела електромагнітних хвиль мм-діапазону (30 … 300 ГГц), а тотожність генома всіх клітин даного організму – в активні центри, які забезпечують виникнення і функціонування власного когерентного поля організму у мм-діапазоні електромагнітних хвиль (“електромагнітного каркасу”). Через це поле і реалізується спадкова інформація цілісного організму [1].

Потужність випромінювання від біологічних об’єктів надзвичайно мала (10 “13… 10"16 Вт / см2), Що значи

тельно менше потужності власних шумів електронної вимірювальної апаратури.

Для вимірювання малих потужностей електромагнітного випромінювання надвисоких частот, використовують модуляційний радіометр [2].

Однак модуляційним радіометра надвисоких частот властиві великі похибки изза модуляції власних шумів в процесі переривання сигналу антени і неідентичності коефіцієнтів передач двох ключів, які створюють перемикач-модулятор радіометра. Похибка виникає також через незадоволеною розв’язки відкритого та закритого ключів в діапазоні надвисоких частот [3].

В роботі [4] описаний метод вимірювання потужності електромагнітного випромінювання надвисоких частот на частотах вище 40 … 50 ГГц. Через труднощі здійснення еталонної резистивної навантаження еквівалентної антени по опору і шумів через неідентичності коефіцієнтів передачі та відображення двох ключів, які створюють перемикач, і паразитних зв’язків між каналами перемикача, що виконує роль модулятора, виникає велика похибка вимірювання потужності прийнятого випромінювання. Нестабільність рівня власних шумів антени і мінливості параметрів радіометра також обумовлюють додаткові похибки вимірювання потужності.

II. Основна частина

Авторами розроблено новий метод вимірювання потужності електромагнітного випромінювання надвисоких частот, що дозволяє виключити вплив шумів антени і самого радіометра на значення сигналу і тим самим забезпечити підвищення чутливості і точності вимірювання потужності, яка порівнянна з потужністю шумів вимірювача [5].

Рівень шумів на вході балансного змішувача U2 (рис. 1) залежить від величини опору, на яке навантажений його вхід. При замкнутому ключі модулятора U1 вхід балансного змішувача U2 навантажений на низькоомний вихідний опір аттенюатора А1. У розімкнутому положенні ключамодулятора вхідний опір змішувача зростає і визначається його власним вхідним опором.

Вихід змішувача U2 підключається до стандартного радіометричному каналу, що складається з підсилювача проміжної частоти, квадратичного детектора, підсилювача частоти комутації, синхронного детектора і фільтра нижніх частот [4].

Рис. 1. Схема реалізації методу вимірювання Fig. 1. Measurement technique implementation

В модуляційному гетеродином радіометрі ключ U1 управляється напругою генератора G1 низької частоти, що викликає періодичне відкривання і закривання ключа. Відповідно до цього на виході квадратичного детектора радіометричного каналу формується послідовність відеоімпульсів. З урахуванням дисперсій сигналів і шумів на виході ключа-модулятора U1 за період комутації усереднені амплітуди відеоімпульсів приймають вил

де S0 чутливість модуляційного радіометра; 1 /32, 1/42 дисперсії вхідних шумів змішувача U2 при відповідно відкритому і закритому модуляторі U1;, SX1 дисперсія шумів і чутливість антени; Рх потужність вхідного сигналу; 1 / |2 потужність сигналу гетеродина, а –

коефіцієнт передачі аттенюатора А1.

На першому етапі змінюють коефіцієнт передачі аттенюатора А1 до отримання нульового показника індикатора РА, який відповідає виконанню умови

де ал коефіцієнт передачі аттенюатора, при нульовому значенні РА.

Фіксують значення коефіцієнта передачі ал

аттенюатора А1. Після цього антена Х1 направляється на джерело зразкового випромінювання G3, в якості якого використовується випромінювання АЧТ в заданому температурному діапазоні. Показання модуляційного радіометра в цьому випадку беруть значення

де Р0 потужність випромінювання АЧТ при відомій

температурі Т0.

Змінюють коефіцієнт передачі аттенюатора А1 до досягнення нульового показання індикатора РА. При цьому виконується умова

де а2 друге значення коефіцієнта передач!

аттенюатора, яке відповідає нульову відмітку індикатора.

Фіксують значення коефіцієнта передачі а2

аттенюатора А1. Потім екранують антену Х1 від зовнішніх випромінювань, після чого показання модуляційного радіометра стає рівним

Змінюють коефіцієнт передачі аттенюатора А1 до третього значення а3, При якому знову відновлюється нульове показання індикатора РА. Це відповідає умові

Фіксують значення коефіцієнта передачі а3

аттенюатора А1.

Прирівнюючи ліві частини рівнянь (4) і (6), отримуємо

Підставляючи в рівняння (9) значення дисперсії шумів антени (8), остаточно отримаємо значення вимірюваної потужності випромінювання

З рівняння (7) визначають дисперсію шумів антени

Прирівнявши ліві частини рівнянь (2) і (4), отримаємо

З отриманого виразу (10) видно, що на результат вимірювання потужності випромінювання не впливають шуми антени (WX1), Шуми радіометра (L /32, У42),

нестабільність параметрів радіометра (коефіцієнтів передачі та перетворення), мінливість чутливості антени (SX1), А також варіації

потужності гетеродина при його перебудові (L / |2).

Похибка вимірювання залежить тільки від похибки градуювання аттенюатора, яка для вимірювальних атенюаторів СВЧ-діапазону (ДЗ-37, ДЗ38) не перевищує +0,1 дБ в діапазоні до 10 дБ і +0,018 А в діапазоні до 50 дБ (де А смужка аттенюатора).

Перебудовуючи частоту гетеродина можна визначити спектральну щільність потужності досліджуваного об’єкта в широкому діапазоні надвисоких частот.

III. Висновок

Досліджувалося електромагнітне випромінювання людини в діапазоні надвисоких частот 53-78 ГГц за допомогою модуляційного гетеродинного радіометра, який мав флуктуаційні поріг чутливості по потужності не менше 10 ‘14Вт або 10 ‘21 Вт / Гц при смузі пропускання 107 Гц. Як ключамодулятора використаний стандартний хвилеводний модулятор типу М347, виконаний на варакторних діодах. В діодному балансному змішувачі втрати на перетворення НВЧ-сигналів становили від 6 до 8 дБ на крайніх частотах робочого діапазону, розв’язка сигнального і гетеродинного входів -20 дБ, КСВ <2,0, придушення шумів гетеродина -25 дБ, потужність гетеродина 10-15 мВт.

Підсилювач проміжної частоти виконаний на польових транзисторах з бар’єром Шотки (ПТШ) з коефіцієнтом посилення до 80 дБ з коефіцієнтом шуму не більше 2 дБ.

Дослідження і розрахунки потужності показали, що тіло людини випромінює електромагнітні хвилі мм-діапазону різної інтенсивності від різних ділянок тіла. Так, найбільша потужність випромінювання властива долонь, ділянках грудей і живота людини. Рівень випромінювання істотно залежить від стану людини. Так стресові стани істотно знижують рівень випромінювання (на 2-3 дБ), а запальні процеси підвищують рівень випромінювання (на 4-5 дБ). Спектральна щільність випромінювання складає (1-5) -10 ‘21 Вт / Гц-см2. Лікувальне голодування протягом 24 або 36 годин призводить до зниження рівня випромінювання в 1,5-2 рази. Прийом їжі (після годинного інтервалу після голодування) підвищує рівень випромінювання до середнього рівня, характерного для цієї людини. Відзначено ослаблення рівня випромінювання у пацієнтів з хронічними захворюваннями. Наприклад, при порушеннях в шлунково-кишковому тракті це ослаблення становить 3 дБ. Таким чином, рівень випромінювання людини [■ 1д (Рх/ Ро)] може бути використаний в медицині в якості діагностичного параметра.

IV. Література

1. Сітько С. П. Фундаментальні проблеми біології з позиції квантової фізики живого. Фізика живого, 2001, т. 9, № 2, с. 5-17.

2. Скрипник Ю. А., Перегудов С. Н., Яненко А. Ф. Радіометрична система для дослідження випромінювань біологічних об’єктів. Фізика живого, 1988, т. 6, № 1. с. 19-22.

3. Скрипник Ю. О., Яненко О. П. ОцИка похибка модуляцмного Перетворювач в режім1 перемікача. Вюнік нацюнального уиверсітету “Льв1вська пол1техн1ка” (Автоматика, вім1рювання та Керування), 2002, № 445, с. 42-45.

4. Головко Д. Б., Скрипник Ю. О., Яненко О. П. У кн.: Модуляцми НВЧ-вім1рювач1 електричних та неелектрічніх величин. К.: “МП Леся”, 2001, с. 65-67.

5. Скрипник Ю. О., Яненко О. П., Горбань С. М., Куценко В. П. Cnoci6 вім1рювання потужност1 електромагнтного віпромИювання Надзвичайно високих частот. Заявка на вінахщ № 2003021189 вщ 10.02.2003 р.

MEASUREMENTS OF LOW SHF RADIATION POWER OF BIOLOGICAL OBJECTS

Skrypnyk Yu. A., *Yanenko A. F.,

**Gorban Ye. N., ***Kutsenko V. P.

Kyiv National University of Technologies and Design Kyiv, Ukraine, 01010 phone +380 (44) 2562130

*  ‘Vidguk’ Quantum Medicine Research Centre, Ministry of Public Health of Ukraine Kyiv, Ukraine, 01033 phone +380 (44) 2208781, fax +380 (44) 2274482 ** Gerontology Institute,

Academy of Medical Sciences of Ukraine Kyiv, Ukraine, 01001 phone +380 (44) 2537254 *** ‘Sitko-MRT’ Hospital,

‘TEMP Association’ Close Company Donetsk, Ukraine, 83114 phone +380 (62) 3377516

Abstract A method of measuring the power of EHF-range electromagnetic radiation is considered. The method provides for more accurate and sensitive estimates of microwave signals generated by biological objects and human beings.

I.  Introduction

The frequencies of eigen-oscillations for cell membranes in living organisms lie within the 1010… 1011 Hz range. During oscillations the membrane charges turn into sources of mmrange (30…300GHz) EM waves, while the identity of genome for all cells of any given organism turns them into active centers that bring about a coherent eigen-field of the organism within the mm-range of EM field (‘EM framework’). Hereditary information of the entire organism is transferred via this field [1].

Radiation power of biological objects is extremely low:

10 …10 W/cm , which is considerably smaller than the power of eigen-noises of electronic measuring equipment.

II.  Main part

A new technique of measuring the power of extremely high frequency (EHF) EM radiation has been developed. This method eliminates the influence of antenna and radiometer noises on the received signal and thus ensures improved sensitivity and accuracy of power measurements comparable to the noise floor of a measuring unit.

The noise floor at the balanced mixer input U2 (Fig. 1) depends on the value of resistance on which its input is loaded. With the key of the modulator U1 closed, the input of the balanced mixer U2 is loaded on the low-ohm output resistance of the attenuator A1. In the open position of the modulator-key the input resistance of the mixer increases and is defined by its input eigen-resistance.

The output of the mixer U2 is coupled to a standard radiometric channel comprising an IF amplifier, square-law detector, switching frequency amplifier, synchronous detector and low pass filter [4].

After successive transformations in the radiometric channel we receive at its output the value of a biological object’s radiation power.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.