УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ БИООБЪЕКТОВ НИЗКОИНТЕНСИВНЫМ СВЧ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и пищевой промышленности, а именно, к процессам электромагнитной обработки различных видов растительных и животных объектов на разных стадиях их развития, в том числе ценных видов сельскохозяйственных животных и растений с целью повышения их продуктивности.
Известны устройства (Авт. свид. №1766294, А01С 1/00, 1992; Авт. свид. №1787346, А01С 1/00, 1993) для предпосевной СВЧ обработки семян, включающие дозатор, источник СВЧ энергии и рабочую камеру, выполненную в виде объемного резонатора, на входе и выходе которого расположены запредельные волноводы, в внутри его находится полая диэлектрическая вставка со скатными лотками. В качестве источника СВЧ энергии в указанных устройствах использован магнетрон непрерывного генерирования с частотой 915 МГц и длиной волны 32 см.
Недостатками этих аналогов являются чрезмерная интенсивность электромагнитной волны, приводящая к нагреву биологического материала и маскирующая информационную составляющую СВЧ воздействия и большие энергозатраты, отсутствие автономности, значительные массовые и габаритные (длина более 2 м) характеристики установки, а также фиксированная частота излучения, не входящая в биологически эффективный диапазон излучения Солнца.
Известна СВЧ установка (авт. свид. №1822630, А01С 1/00, Н05В 6/68) предназначенная также для предпосевной обработки семян, которая, кроме того, может быть использована в пищевой, медицинской и легкой промышленности, в частности, для обработки пищевых продуктов СВЧ энергией с целью их стерилизации или нагрева. Установка содержит
генератор СВЧ с магнетроном, сочлененным с рабочей камерой и устройством защиты, состоящем из первичного преобразователя в виде антенны, двух выпрямителей, элемента сравнения, делителя напряжения и катушки реле, служащей для повышения эффективности и надежности СВЧ генератора.
Несмотря на более широкую область применения установки, к ее недостаткам можно отнести характер СВЧ обработки, приводящей к нагреву обрабатываемых объектов и связанное с этим конструктивное решение в виде генератора на магнетронах, что, в свою очередь, обуславливает громоздкость и сложность конструкции, увеличение энергетических и экономических затрат, необходимых для ее осуществления.
Известно устройство (патент РФ №2143840, 7 А61В 5/05, А61 №5/02, А61Н 39/00, 2000) для диагностики и лечения некоторых заболеваний, связанных с состоянием биологически активных точек (БАТ), выбранное в качестве прототипа, и содержащее СВЧ генератор малой мощности, частота которого изменяется в диапазоне 300-600 МГц вручную либо автоматически с помощью генератора управляющего пилообразного напряжения при помощи источника постоянного тока. Устройство содержит также такие специфические элементы как две антенны-аппликатора (передающую и приемную), детектор СВЧ мощности, усилитель СВЧ мощности, переключатель каналов, индикатор уровня энергетического состояния каналов, блок запоминания и усреднения, блок определения отклонения от среднего значения и индикатор отклонения от среднего значения.
Недостатками прототипа являются конструктивные особенности составляющих его элементов: наличие генератора СВЧ излучения с отличным от естественной солнечной радиации диапазоном частот, узкое его предназначение (в области медицины для диагностики и лечения каналов БАТ) и связанное с этим усложнение конструкции, состоящее из 12 элементов, что, в свою очередь, ведет к увеличению экономических затрат и затрудняет его обслуживание.
-9
-6
2
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства для управления процессами жизнедеятельности биообъектов путем облучения электромагнитным полем СВЧ диапазона сверхслабой нетепловой интенсивности (10-10 Вт/м), сопоставимой с естественной солнечной радиацией. Воздействуя на живой организм СВЧ излучением, аналогичным по своим параметрам излучению Солнца, можно стимулировать или ингибировать физиологические процессы в организме (Орлов Б.Н., Борисов Д.С. Биоритмами можно управлять. В кн. Научные работы Межд. Славянской академии. - Н.Новгород, 2004, с.63-67). Таким образом, открываются новые перспективы целенаправленного управления процессами жизнедеятельности. Регулируя биоритмы посредством направления физиологического процесса по желаемому пути с помощью информационного СВЧ воздействия представляется возможным повышать продуктивность сельскохозяйственных животных и растений.
-5
-3
Указанная задача достигается тем, что в предлагаемой нами полезной модели для СВЧ обработки биообъектов генерируется непрерывное СВЧ излучение с диапазоном частот, лежащим в пределах 2000-4000 МГц в сочетании с малой нетепловой интенсивностью и выходной мощностью излучения порядка 10-10 Вт, несущим информационную нагрузку для обрабатываемых данным излучением живых объектов. Полезная модель представляет собой установку для облучения биообъектов низкоинтенсивным электромагнитным излучением СВЧ диапазона. Основным элементом установки является сверхширокополосный генератор электрических колебаний с частотой 2-4 ГГц.
Сущность полезной модели поясняется блок-схемой (фиг.1).
Решение поставленной задачи становится возможной благодаря тому, что установка содержит блок питания и управления и антенну-излучатель, последовательно соединенных соединительными проводами с генератором СВЧ. СВЧ генератор управляемый напряжением на варакторе представляет собой усилитель с перестраиваемым контуром в цепи обратной связи.
Настройка частоты выполняется вручную. На блоке питания и управления расположены индикаторы подачи питания, регуляторы частоты и уровня выходной мощности.
Устройство работает следующим образом.
СВЧ сигнал через коаксиальный кабель поступает к планарной антенне, которая излучает слабое электромагнитное поле мощностью не более 1 мкВт. Интенсивность излучения может меняться в зависимости от расстояния до объекта, которое можно варьировать в пределах от 0,5 до 2 м. Антенна закреплена на гибком штативе, что позволяет сориентировать ее таким образом, чтобы на биологический объект оказывалось равномерное воздействие. Необходимые частоту и мощность колебаний устанавливают с помощью соответствующих регуляторов на блоке питания и управления. Для облучения биообъектов блок питания включают в сеть, при этом загорается индикатор «Питание». Установка является автономной и питается от аккумулятора, расположенного в блоке питания и управления. Установка проста и надежна в эксплуатации, имеет незначительные габариты (10,0×7,5×5,0 см) и массу (не более 0,5 кг).
На основе анализа сверхширокополосного транзисторного генератора управляемого напряжением при заданных параметрах СВЧ излучения в программе Microwave Office были разработаны электрические принципиальные, топологические и монтажные схемы транзисторного усилителя, выполненного на биполярном транзисторе и колебательного контура с варакторной пересторойкой частоты. В результате проведенных исследований спроектирована оптимальная конструкция установки для универсального применения СВЧ излучения низкой интенсивности в сельском хозяйстве и пищевой промышленности, что делает возможным повышение продуктивности сельскохозяйственных животных и растений за счет регуляции (активизации или подавления) их физиологических ритмов.