УСТАНОВКА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ АКТИВНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Заявляемая полезная модель относится к области сельского хозяйства, предназначена для влияния на активность биологических объектов и может найти применение при предпосевной обработке семян и (или) их проростков. Может также найти и иное применение как в сельском хозяйстве, например, при переработке сахарной свеклы, хранении семян и др., так и в других отраслях промышленности, в которых производится процесс экстракции из биологических объектов.
Известно, что воздействием электромагнитным полем на биологические объекты, можно вызвать ускорение некоторых биохимических реакций и тем самым способствовать изменению ряда биохимических, биофизических и физико-химических показателей. В частности, известно, что воздействием электромагнитным полем, определенных частот, можно увеличить всхожесть прорастания семян и добиться повышения урожайности растений (установки, на которых реализуются эти способы смотри, например, в патентах №№2179792, 2175179, 2175180, 2175181, 2175824, 2175825, 2175826, 2134944 и др.).
Наиболее близким к заявляемой установке является устройство для предпосевной обработки семян, приведенное в патенте №2179792, опубл. 27.02.02. Это устройство содержит заземленную экранирующую камеру, выполненную из ферромагнитного материала, в которой установлен излучатель и в которую помещают биологический объект. Излучатель соединен с расположенным за камерой генератором низкочастотных колебаний.
Однако вышеприведенное устройство, с помощью которого осуществляется воздействие электромагнитным полем на биологический
объект, не предусматривает учета биологических особенностей конкретного объекта и температурных условий, в которых он находится.
Технической задачей заявляемой полезной модели является создание установки, позволяющей с учетом особенностей каждого конкретного биологического объекта, выбирать параметры магнитного поля, которыми затем наиболее эффективно воздействовать на этот объект с целью регулирования (активизации или подавления) в нем биохимических процессов, влияющих на изменение сроков созревания, урожайность, качество сельскохозяйственных культур, на продолжительность их хранения без потери качества и др.
Эта задача решается следующим образом. В установке для регулирования активности биологических объектов, включающей заземленную экранирующую камеру из ферромагнитного материала, в которую помещен излучатель и площадка для размещения на ней биологического объекта, активность которого подлежит регулированию, а излучатель соединен с расположенным за камерой генератором низкочастотных колебаний, при этом внутри экранирующей камеры дополнительно установлена кондуктометрическая ячейка, предназначенная для помещения в нее экстракта биологического объекта, активность которого подлежит регулированию, и эта ячейка соединена с установленным за камерой эмпедансметром, служащим для измерения фазы между током и напряжением, протекающим через кондуктометрическую ячейку с экстрактом биологического объекта, по изменению этой фазы во времени определяют частоты и напряженность магнитного поля, способствующие активизации и подавлению биологической активности для воздействия ими на биологический объект, размещаемый в экранирующей камере.
Техническим результатом является обеспечение эффективного ускорения сроков созревания сельскохозяйственных культур, в том числе их различных сортов, повышение их урожайности, увеличение
сроков хранения, улучшение качества и пищевой ценности и др. свойств путем выявления требуемых параметров стимулирующего либо подавляющего действия на происходящие в конкретных биологических объектах процессы, обеспечивающих требуемые результаты, и воздействие на объект полем с выявленными параметрами.
На фиг.1 приведена блок-схема установки для регулирования активности биологического объекта.
Установка включает генератор низкочастотных электрических колебаний 1, соединенный с излучателем 2, выполненным в виде катушки индуктивности. Кондуктометрическая ячейка 3 предназначена для помещения в нее экстракта обрабатываемого биологического объекта. Она установлена в поле генератора низкой частоты 1 и соединена с импедансметром 4, который служит для определения требуемых параметров магнитного поля. Кондуктометрическая ячейка 3 и излучатель 2 помещены в заземленную экранированную камеру 5 из ферромагнитных материалов. В этой же камере 5 в поле воздействия излучателя 2 установлена специальная площадка 6, на которую помещают емкость с биологическим объектом (мешок с семенами, поддон с проростками и др.), активность которого подлежит регулированию.
Работа установки по регулированию активности биологических объектов осуществляется следующим образом. Получают водный (с использованием дистиллированной воды при температуре от 30°С до 40°С) биологический раствор, оптимальные параметры воздействия на который необходимо установить (экстракт объекта). Его помещают в кондуктометрическую ячейку 3. Включают приборы. На ячейку 3 поступают электрические колебания с импедансметра 4, а с генератора низкочастотных колебаний 1 подается напряжение на излучатель 2. Создается магнитное поле, в силовых линиях которого находится исследуемый экстракт.
В случае резонансного поглощения электромагнитного поля макромолекулами белков происходит перераспределение температурных колебаний этих молекул, что вызывает мгновенное изменение распределения зарядов и изменение конформации макромолекул белков. Это приводит к изменению электрофизических свойств исследуемого раствора, что в свою очередь регистрируется импедансметром как мгновенное изменение сдвига фазы между напряжением и слабым током, протекающим через ячейку. В результате, при определенных частотах магнитного поля происходит скачкообразный сдвиг фазы между током и напряжением. Далее по показаниям импедансметра определяется количества скачков фазы между током и напряжением во времени, то есть частоты изменения сдвига фазы. За временной отрезок, в течение которого учитывалось изменение сдвига фазы, был принимают определенный интервал времени (от 15 до 120 сек). Таким путем устанавливают частоты магнитного поля, приводящие к максимальным изменениям биохимических процессов, протекающих под действием ферментов. Для каждого сорта и состояния сельскохозяйственных культур, в частности семян, находят набор резонансных частот свойственных только этому сорту в определенном температурном интервале. Эти частоты используют для обработки биологического объекта помещенного в камеру магнитным полем с теми или иными параметрами в зависимости от задачи (активизации или подавления активности).
Проводились эксперименты, которые подтвердили эффективность применения предлагаемой установки для повышения урожайности семян. В кондуктометрическую ячейку наливали экстракционный раствор семян подсолнечника получаемый при температуре 30-40°С. Напряженность электрического поля составляла 0,01 мВ/м, напряженность магнитного поля 10 А/м. Устанавливалась частота магнитного поля 3 Гц. Измерения фазы между электрическим током и
напряжением приложенным к ячейке производилось с помощью импедансметр ВМ-507 за интервал времени в 30 с. При подсчете изменений фазы между электрическим током и напряжением приложенным к ячейке учитывались значения величина которых превышала более 10°. Затем устанавливали новое значение частоты магнитного поля. Частота магнитного поля изменялась с шагом в 0,5 Гц в диапазоне от 3 до 50 Гц. После каждого изменения частоты магнитного поля системе было отпущено время на релаксацию в течение 30 сек. Температура растворов контролировалась с помощью термометра с точностью до 0,5°С и составляла 22°С. Строился график зависимости количества изменения фазы между током и напряжение от частоты магнитного поля. На графике были ярко выраженные максимумы и минимумы, соответствующие определенным частотам. Максимумы соответствующие экстракционному раствору семян подсолнечника сорта Юбилейный наблюдались при частоте магнитного поля 12,0 Гц, 18,0 Гц, 19,0 Гц, 23,0 Гц, 31,0 Гц, 37,0 Гц, 44,0 Гц. Минимумы - при частоте магнитного поля 14,0 Гц, 21,0 Гц, 25,0 Гц, 35,0 Гц, 39,0-41,0 Гц, 47,0 Гц.
Определив резонансные частоты, осуществляли воздействие магнитным полем на семена подсолнечника. Для этого семена помещались на поддон в заземленную камеру, выполненную из ферромагнитного материала. В камере имелся излучатель, являющейся катушкой индуктивности, имеющей 2000 витков с индуктивностью L=0,1 Гн, подключенный к генератору низкочастотных колебаний Г3-118. Обработка семян подсолнечника магнитным полем проводилась с параметрами выбранными в соответствии с осуществленным исследованием.
Отбор образцов осуществляли согласно ГОСТ 12036-85 (ГОСТ 12036-85. Семена сельскохозяйственных культур. Методы отбора проб.), то есть выбирали семена, у которых отсутствовали механические
повреждения, размеры семян лежали в пределах 1,4-1,6 см. Отбраковывали также семена, обладающие аномальной окраской, плесенью, поврежденными семядолями, семена без зародыша, проросшие семена, семена, потерявшие 1/2 и более семени, содержащие различные мертвые примеси, комочки земли, обломки стеблей и цветов, голые семена.
Определение всхожести и энергии прорастания семян подсолнечника производили по ГОСТ 12038-84 (ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Метод определения всхожести.).
В результате обработка семян подсолнечника сорта Юбилейный магнитным полем с частотой 31,0 Гц, напряженностью поля 10 А/м, в течении 3 минут привела к увеличению всхожести семян на 12% по сравнению с прототипом. Аналогично обработка семян подсолнечника этого же сорта магнитным полем с частотой 44,0 Гц, напряженностью поля 10 А/м, в течении 3 минут привела к увеличению всхожести на 15%.
Перед проведением исследования производилась оценка электрических флуктуации, влияющих на измерения фазы между током и напряжением, и биений, возникающих между электрическим полем приложенным к кондуктометрической ячейке, магнитным полем создаваемым излучателем, наводками электрической сети и другими источниками электромагнитных помех. Величина биений во всех измерениях не превышала 2°, т.е. этим фактором можно пренебречь.
Таким образом, с помощью предлагаемой установки можно подбирать параметры магнитного поля для каждого конкретного объекта в отдельности (каждого вида сельхоз культуры и даже сорта одного и того же вида) с учетом условий, в которых он находится, и осуществлять воздействие на этот объект магнитным полем, оказывающим наиболее эффективно влияние на активность данного объекта в требуемом направлении (активизации или подавления).