CZ153294A3 - Apparatus for influencing low-frequency electric and magnetic field - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro ovlivňování lokálních střídavých elektrických a magnetických polí o nízkém kmitočtu, která působí na vodivé struktury nacházející se v ohraničeném prostoru, jako je organická hmota živého organismu, sestávající ze snímacího zařízení, které v ohraničeném prostoru snímá tato pole ve formě složek orientovaných podle karteziánské soustavy souřadnic, přičemž z takto zjištěných prostorových složek se odvozují pole pro kompenzaci zmíněných střídavých polí.

Zmíněná pole jsou vyvolávána především vysokonapětovými vedeními, trakčními vedeními a elektrickou rozvodnou sítí v budovách, a dále elektrickými přístroji připojenými k této elektrické rozvodné síti.

Dosavadní stav techniky

Jak je již dlouho známo, mají elektrická a magnetická pole o nízkém kmitočtu nikoliv nepodstatný vliv na organickou hmotu, a to zejména na průběh biologických procesů v této organické hmotě. Příčina spočívá mimo jiné v působení těchto polí na ionty v těchto vodivých strukturách. Aby se na tomto místě předešlo opakování, lze odkázat na popis provedení vynálezu. Významná jsou přitom nejen pole o základním kmitočtu, ale i vyšší harmonické těchto polí. Při rozboru kmitočtového spektra jsou totiž patrné základní kmitočty a jejich harmonické složky. Nejčastěji jsou zajímavé nejvýše třetí harmonické základního kmitočtu.

Zařízení pro kompenzaci rušivých magnetických polí jsou všeobecně známa, a to také pro kmitočty elektrické rozvodné sítě, například z německých zveřejněných patentových přihlášek DE-OS 32 07 708 AI a DE-OS 32 09 453 AI. Tato zařízení pracující při kompenzaci trojrozměrně a používají se v nich mimo jiné Helmholtzovy cívky. Chybějí jim však znaky charakteristické pro předmětný vynález. Totéž platí také pro zařízení pro neutralizaci geologických vlivů, popřípadě vlivů rušivých zón, které je popsáno v rakouském spisu AT 393 084 Β. V německé zveřejněné patentové přihlášce DE-OS 41 01 481 AI a evropské zveřejněné patentové přihlášce WO 92/18873 je dále popsána kompenzace rušivých magnetických polí u přístrojů, které slouží k měření jaderné rezonance, popřípadě elektronové spinové rezonance.

Úkolem vynálezu je přinejmenším podstatné omezení vlivu takových polí v ohraničeném prostoru a současně záměrné ovlivňování organické hmoty nacházející se v tomto ohraničeném prostoru.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých řešení do značné míry odstraňuje zařízení pro ovlivňování lokálních střídavých elektrických a magnetických polí o nízkém kmitočtu, která působí na vodivé struktury nacházející se v ohraničeném prostoru, jako je organická hmota živého organismu, sestávající ze snímacího zařízení, které v ohraničeném prostoru snímá tato pole ve formě složek orientovaných podle kartezlánské soustavy souřadnic, přičemž z takto zjištěných prostorových složek se odvozují pole pro kompenzaci zmíněných střídavých polí, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ke snímacímu zařízení je připojeno měřicí zařízení pro stanovení amplitudy, kmitočtu a orientace složek pole snímaných snímacím zařízením, ke kterému je přes regulační člen připojen vysilač, který prostřednictvím dalšího zařízení vytváří v ohraničeném prostoru protipóle, přičemž regulační člen, vysilač a zařízení vytvářející protipóle jsou v závislosti na naměřených hodnotách z měřicího zařízení nastavitelné co se týká kmitočtu, sily a orientace souřadnic protipóle tak, že protipóle vytvářené v ohraničeném prostoru interferencí s lokálními poli alespoň přibližně kompenzuje jejich vliv na vodivé struktury, přičemž vysilač přes k němu připojené zařízení kromě kompenzačního protipóle s kmitočtem odpovídajícím základnímu kmitočtu kompenzovaného lokálního pole vytváří v ohraničeném prostoru ještě další střídavé pole s kmitočtem nižším než je základní kmitočet kompenzovaného pole, s výhodou s kmitočtem v rozsahu přibližně 1 Hz až 8 Hz nebo přibližně 10 Hz až 3 0 Hz, nebo střídavé protipóle, jehož kmitočet je vůči základnímu kmitočtu lokálních polí posunut o takovou hodnotu kmitočtu, že v ohraničeném prostoru vzniká interferenční střídavé pole s kmitočtem nižším než je kmitočet lokálních polí, s výhodou s kmitočtem v rozsahu přibližně 1 Hz až 8 Hz nebo přibližně 10 Hz až 30 Hz.

Je výhodné, jestliže zařízení je opatřeno kmitočtovým filtrem omezujícím vyhodnocování složek lokálních polí, zejména dolní propustí, protože takto se účinně předejde rozkmitání celého zařízení. Toho lze dosáhnout také tak, že zařízení je opatřeno zpětnovazební smyčkou, která v určitých časových odstupech po krátkou dobu podle předem zadaných kriterií kontroluje nastavení regulačního členu a při splnění těchto kriterií vždy odpojuje vysilač od snímacího zařízení.

Dále je výhodné, jestliže zařízení je opatřeno druhým snímacím zařízením pro snímání intenzity a prostorové orientace stejnosměrného magnetického pole působícího v ohraničeném prostoru, zejména zemského magnetického pole, přičemž signály z prvního snímacího zařízení a druhého snímacího zařízení se vedou do zařízení pro stanovení rezonancí vyskytujících se ve vodivé struktuře.

Kromě toho je výhodné, jestliže kmitočet interferenčního pole a vysílací energie jsou v závislosti na stejnosměrném magnetickém poli působícím v ohraničeném prostoru, například zemském magnetickém poli, nastavitelné tak vysoko, že interferenční pole v součinnosti se stejnosměrným magnetickým polem splňuje podmínky pro vznik cyklotronové rezonance iontů, zejména iontů vápníku (Ca^^) , draslíku (K *) nebo sodíku (Na*^-) nebo podmínky pro vznik jaderné magnetické rezonance NMR v organické hmotě.

U zařízení obsahujícího snímací zařízení pro snímání složek pole v karteziánské soustavě souřadnic se dále osvědčilo, jestliže toto zařízení je opatřeno snímačem elektrického pole a snímačem magnetického pole pro každou ze souřadnic a tyto snímače jsou připojeny ke vstupům multiplexeru, jehož výstup je, s výhodou přes filtrační větev vymezující vyhodnocovaný kmitočtový rozsah, zejména dolní propust, propojen s měřicím zařízením. K výstupu multiplexeru je s výhodou připojena řada filtračních větví pro různá kmitočtová pásma a měřici zařízení je připojeno ke každé z těchto filtračních větví. Měřicí zařízení je s výhodou tvořeno sledovacím filtrem provedeným jako PLLobvod, který obsahuje obvod pro generování signálu odpovídajícího zjištovanému kmitočtu a obvod pro generování signálu odpovídajícího zjištované amplitudě. Provedení s multiplexerem snadno a jednoduše umožňuje, aby tento multiplexer byl opatřen dalším vstupem pro signál odpovídající elektrickým polím vybuzovaným kapacitně na organické hmotě, popřípadě ještě dalším vstupem pro signál odpovídající polím vznikajícím v organické hmotě.

Dále je výhodné, jestliže výstupy jednotlivých měřicích zařízení jsou propojeny s odpovídajícími vstupy dalšího multiplexeru, k jehož výstupu je připojen s výhodou digitálně pracující mikroprocesor, kterým jsou řízeny regulovatelné útlumové členy pro jednotlivé složky pole vytvářeného zařízením v ohraničeném prostoru.

Snímací zařízeni pro elektrická pole působící kapacitně na vodivou strukturu nebo vznikající v této vodivé struktuře je s výhodou tvořeno galvanickými elektrodami přiložitelnými na tuto vodivou strukturu. Pomocí takových elektrod lze ze živého organismu získat například signály odpovídající elektroencefalogramu a z takto získaných signálů odvodit kriteria pro nastavení kmitočtu a amplitudy zmíněného interferenčního pole. Jako snímací zařízení pro magnetická pole působící indukčně na vodivou strukturu se doporučují cívky a pro měření zemského magnetického pole působícího v ohraničeném prostoru se doporučuje trojrozměrně měřící magnetofluxmetr nebo s výhodou teplotně kompenzovaný Hallův generátor.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je dále objasněna na neomezujících příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují :

na obr. 1 principiální zapojení zařízení podle vynálezu pro kompenzaci rušivého pole v prostoru, například v obytném prostoru, na obr. 2 principiální zapojení zařízení podle vynálezu pro indukování střídavého pole, například v ložnici, za účelem podpoření spánku, na obr. 3 principiální zapojeni další obměny zařízení podle vynálezu pro indukování střídavého pole, například v ložnici, za účelem podpoření spánku, na obr. 4 principiální zapojení zařízení podle vynálezu pro snímáni polí vyskytujících se nebo vyvolávaných v organické hmotě, které je vhodné rovněž pro snímání náboje indukovaného kapacitně v organické hmotě, který se nachází na povrchu této organické hmoty, zařízení rovněž umožňuje měření indukovaných polí, na obr. 5 příklad provedení zařízení podle vynálezu pro kompenzaci střídavého pole o kmitočtu 50 Hz, jak se toto často vyskytuje v bytech, na obr. 6 diagram znázorňující známou závislost mezi hustotou magnetického toku měřenou v Gaussech a kmitočtem v Hz, při které dochází k iontové rezonanci nebo jaderné magnetické rezonanci (NMR), a sice pro ionty hořčíku, sodíku a vápníku, na obr. 7 zapojení pro bezrozptylový fázový posuv známé z přenosové techniky, jak je toto zapojení použitelné k invertování signálu v zařízeních podle vynálezu, na obr. 8 další příklad provedení zařízení podle vynálezu pro stanovení složek stejnosměrného magnetického pole působícího v ohraničeném prostoru, složek střídavého magnetického pole, složek indukovaných elektrických polí a polí vznikajících nebo vyvolávaných v organické hmotě nacházející se v tomto ohraničeném prostoru, a konečně na obr. 9 přehled polí vyskytujících se v organické hmotě lidského těla.

Protože vynález a zařízení podle vynálezu se týkají především přístrojů, které souvisejí s ovlivňováním organické hmoty elektrickými a magnetickými poli, budou nejdříve probrány skutečnosti, ze kterých lze tyto souvislosti seznat.

Tělo živého organismu lze například v prvním přiblížení považovat za prostor vyplněný elektrolytem. Toto platí zejména pro oblast hlavy, která v podstatě představuje kouli vyplněnou elektrolytem. Zásluhou toho tento prostor, zejména oblast hlavy, představuje pro elektrická a magnetická pole určitý druh kulové antény. V mozkovém elektrolytu dislokovaném v oblasti hlavy se nachází splet nervových buněk a nervových zakončení, to jest neuronů. Jestliže jsou tyto nervové buňky ve stavu aktivní komunikace, stávají se samy zdroji elektrických a magnetických polí. Tato pole jednotlivých nervových buněk navzájem interferují a skládají se v součtová pole, která lze v oblasti hlavy elektricky snímat a zaznamenávat jako elektroencefalogram (EEG). Jestliže bludná lokální vnější pole kolem oblasti hlavy dosáhnou určité kritické intenzity, dojde k jejich interferenci s poli vytvářenými v mozku. Může přitom dojít k amplitudové nebo kmitočtové modulaci polí vytvářených v mozku, která může mít biologické zpětné účinky. Kritická intenzita těchto rušivých vnějších poli, při které byl uvedený jev zjištěn, začíná podle výsledků současných výzkumů u hodnoty přibližně 0,4 mikrotesla fyuT) pro střídavá magnetická pole, popřípadě u hodnoty přibližně 5 V/m pro střídavá elektrická pole. Kapacitně vnášená pole se v hloubce mozku živého organismu projevují především jako posuvové a vyrovnávací proudy v elektrolytu, zatímco indukčně přenášená a vnucovaná pole mohou měnit součtové pole prakticky v každé vrstvě směrem ke středu mozku. Jak kapacitní, tak i indukční složka takových lokálních polí může vyvolat biologické průvodní jevy. Z mnoha vyšetření se mohlo zjistit, že určité hormony, například melatonin, kterým se připisuje velký význam z hlediska spánku a tím regenerace organismu a jeho schopnosti obrany například proti rakovinovým onemocněním, se v noci za působení vnějších rušivých polí nevytvářejí v dostatečném množství. Dále bylo zjištěno, že tak zvaná epifýza, která se nachází v mozku a která v mozku za normálních okolností produkuje melatonin a dva další hormony, je mimořádně citlivá na zemské magnetické pole a jiná podobně slabá stejnosměrná magnetická pole. Stejnosměrná magnetická pole v součinnosti se střídavými elektrickými poli ovlivňují aktivity enzymů (SŇAT = Serotonin-NAcetyl-Transferase a HIOMT = Hydroxyindol-O-Methyl-Transferase) v epifýze. Oba enzymy reagují na elektrická a magnetická pole a jejich specifické kmitočty. Hladina serotoninu závisí mimo jiné na tom, kolik tryptopanu představujícího předstupeň pro serotonin přejde z potravy do krve a je touto krví transportováno do mozku. Serotonin je přitom rozhodující měrou spoluzodpovědný za pocit psychické pohody živého organismu, především člověka. Jestliže je během dne kolem živého organismu mnoho světla, je obsah serotoninu v mozku vyšší. Tento serotonin se v noci přeměňuje v melatonin, nejvyšší hladina melatoninu je kolem druhé hodiny z rána. Melatonin pak zprostředkovává tvorbu vasotoninu, který podporuje osvěžující spánek. Důležitým centrem celého popsaného procesy přeměny hormonů a jejich transportu je tedy epifýza, která je tvořena malým mozkovým přívěskem v centru mozku.

Epifýza může zřejmě přijímat magnetická pole o nepatrné intenzitě a odebírat z těchto polí informace. Tento proces je dobře zdokumentován u zvířat, například ryb, obojživelníků a ptáků. Důvod, proč k ovlivňování organismu postačí již pole o poměrně minimální síle, spočívá v tom, že jako spoušt zde působí elektromagnetické rezonance, například spinová elektronová rezonance a jaderná magnetická rezonance. Všechny takové rezonance předpokládají, že na atom, elektron nebo na molekulu působí stacionární magnetické pole, například zemské magnetické pole nebo magnetické pole železných těles, topných potrubí a podobně, spolu s elektrickým nebo magnetickým polem o určitém specifickém kmitočtu. U člověka jsou v tomto směru na rezonanci mimořádně citlivé ionty vápníku (Cá**), sodíku (Na*) a hořčíku (Κ'Η , tedy právě nejdůležitější buněčné ionty.

Jak již bylo uvedeno, střídavá elektrická pole, která se doplňují se zemským polem a vedou takto ke vzniku rezonancí, jsou vytvářena již vlastním organismem, a to především nervovými buňkami. Je to již dlouhou dobu známo především o mozku, který téměř výlučně sestává z nervových buněk. Takto vyzařované elektrické pole je měřeno jako elektroencefalogram (EEG), popřípadě magnetické pole je měřeno jako magnetoencefalogram (MEG). Jestliže je živý organismus, například člověk, během dne aktivní, má toto mozkové pole, které představuje součtové pole všech aktivních nervových buněk, kmitočet přibližně 20 až 25 Hz. V noci za hlubokého spánku má toto mozkové pole kmitočet hluboko pod 10 Hz, často až v blízkosti hodnoty 3 Hz. Z dalších výzkumů vyplynulo, že tyto kmitočty spolu s přirozeným zemským polem jsou během dne v kmitočtové oblasti cyklotronových rezonancí, zatímco v noci se vyskytující nižší kmitočty mozkového pole, které leží v oblasti přibližně 3 až 7 Hz, za normálních okolností nevyvolávají žádné rezonance.

Elektroencefalogram, který jak známo představuje záznam unipolárně nebo bipolárně snímaných kolísání potenciálu z pokožky hlavy, lze při analýze jeho průběhu podle rychlosti pohybu klasifikovatelných vln vyhodnotit následovně:

alfa-vlny - 9	až	12 (13)	zakolísání	za	sek.
beta-vlny = 14	až	30 (50)	zakolísání	za	sek.
delta-vlny = 0	,5	až 3,5	zakolísání	za	sek.
theta-vlny = 4	až	7	zakolísání	za	sek.

při amplitudě napětí v rozsahu 10 až 100 ^V, přičemž spolu s pokračujícím zpomalováním roste velikost napětí těchto vln.

Přehled o naměřených rezonancích cyklotronového typu a jaderných magnetických rezonancích je patrný z obr. 6, zatímco z obr. 9 je patrný přehled EEG-spektra normálního člověka spolu s přibližnými amplitudami a příslušnými kmitočty.

Absence rezonancí, ke které za normálních okolností dochází v noci a která je spojena se životně důležitým uvolňováním hormonů, však může být rušena lokálními poli. Příčinou je taková deformace efektivního stejnosměrného magnetického pole, jako je zemské pole, že především v mozku se vyskytují, popřípadě jsou vytvářena vyšší nebo také nižší lokální pole. Toto je způsobováno zejména přítomnosti feromagnetických kovů, například spirálových pružin v lůžku, kovového nábytku, topných těles a přístrojů napájených stejnosměrným proudem. Pole vytvářená elektrickou rozvodnou soustavou kromě toho vedou k bludným magnetickým polím, která v oblasti mozku indukují elektromotorické síly, které mohou řádově spadat do rozsahu přirozených polí mozku nebo mohou být větší. Totéž platí pro rozptylová pole vysokonapětových vedení a prakticky všech elektrických přístrojů, zejména v domácnostech.

Je tedy mimořádně důležité, aby se pokud možno úplně kompenzoval vliv lokálních polí v ohraničeném prostoru a/nebo aby se přirozená pole podporovala nebo vytvářela poli popřípadě oscilacemi s již uvedeným kmitočtovým rozsahem, to jest přibližně 1 až 8 Hz a přibližně 10 Hz až 30 Hz.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je naznačen ohraničený prostor 1, například obytný prostor, ve kterém je elektrorozvodnou sítí vytvářeno střídavé magnetické pole o kmitočtu 50 Hz. Toto střídavé magnetické pole může také obsahovat vyšší harmonické základního kmitočtu. Zmíněné střídavé magnetické pole je snímáno snímacím zařízením 2, které sestává z cívek. Snímání se provádí po prostorových složkách, které jsou orientovány podle ka.rteziánské soustavy souřadnic x, y, z. Ve snímacím zařízení 2 nebo v měřicím zařízení připojeném k tomuto snímacímu zařízení 2 se určí amplituda a kmitočet těchto x, y a z signálů. V invertoru 3 se obrátí fáze těchto signálů a signály se přes zesilovač 4 s regulovatelným vysílacím napětím svého výstupního signálu, který pracuje jako vysilač pro jednotlivé složky pole, a pomocí neznázorněných cívek vysílají ve formě jednotlivých složek zpět do ohraničeného prostoru 1. Amplitudy a fáze složek pole vytvářených zesilovačem 4 jsou nastaveny tak, že je téměř úplně kompenzováno původní pole o kmitočtu 50 Hz. Nastavení zesilovače 4 co se týká amplitud a fází složek pole lze provádět manuálně nebo automaticky pomocí regulačního obvodu.

Na obr. 2 je znázorněn princip zařízení podle vynálezu, u kterého mají složky x, y, z pole vyzařované do ohraničeného prostoru 1 vysilačem 6 o malou hodnotu odlišný kmitočet od kmitočtu pole panujícího v ohraničeném prostoru 1. Jestliže například v ohraničeném prostoru 1 působí lokální pole o kmitočtu 50 Hz, mají složky pole vyzařované vysilačem 6 kmitočet například 46 Hz. V ohraničeném prostoru j. takto kromě periodicky se kompenzujících polí o kmitočtu 50 Hz a 46 Hz vzniká pulzující pole o kmitočtu 4 Hz. Zmíněné pulzující nebo interferenční pole lze využít pro záměrné ovlivňování vodivé hmoty nacházející se v ohraničeném prostoru 1. Toto provedení zařízení podle vynálezu je určeno především pro ložnice, protože interferenčním polem lze příznivé ovlivnit proces usínání a vlastní spánek.

Jedna z výhodných obměn principu podle obr. 2 spočívá v tom, že složky pole snímané cívkami snímacího zařízení 2 se ve směšovacím obvodu směšují s oscilacemi místního vysilače 6, který je známým způsobem proveden jako oscilátor se řízeným výstupním napětím. Takto vznikající spodní kmitočtové pásmo se pak přes dolní propust spolu s kmitočtem kompenzujícím lokální pole podle obr. 1 vysílá do ohraničeného prostoru 1.

Z jištování cyklotronových a jaderných magnetických rezonancí (NMR) lze podle principiálního zapojeni na obr. 3 provádět tak, že pomocí magnetofluxmetru nebo Hallova generátoru 2^z se ve formě prostorových složek měří stacionární magnetické pole v ohraničeném prostoru i a v počítači Ί_ srovnává se složkami střídavého pole snímanými a/nebo vytvářenými podle předchozích příkladů provedení a přiváděnými na vstup 9 tohoto počítače 7. Výsledek se pak znázorňuje na indikačním zařízení 8.

Signály, které se například v důsledku kapacitního rozptylu vyskytují na povrchu lidského těla, mohou být podle obr. 4 měřeny pomocí galvanického elektrodového snímače 2^{z z} . jehož elektrody se přiloží na organickou hmotu. Totéž platí také pro pole vytvářená nebo vybuzovaná v organické hmotě, která lze na způsob elektroencefalogramu měřit přiložením těchto elektrod k pokožce hlavy 1'.

V zařízení podle obr. 5 je použit Hallův generátor nebo magnetofluxmetr 51 jako snímač stacionárního magnetického pole, galvanická ruční elektroda 52 jako snímač lokálního elektrického střídavého pole indukovaného kapacitně do neznázorněného lidského těla, vzduchová cívka 53. místo které lze opět použít magnetofluxmetr, jako snímač lokálního magnetického pole působícího na lidské tělo v ohraničeném prostoru 1 a konečně soustava 54 galvanických elektrod jako snímač mozkových proudů lidského těla. Hallův generátor nebo magnetofluxmetr 51 a galvanická ruční elektroda 52 snímají příslušné pole vždy trojrozměrně. Z důvodu přehlednosti je na obr. 5 znázorněno zapojení vždy jen pro jednu ze tří prostorově orientovaných složek pole snímaných každým ze snímačů 51, 52. Signály z galvanické ruční elektrody 52.

vzduchové cívky 53 a soustavy 54 galvanických elektrod jsou přes zesilovače 55, 56., 57 přiváděny na vstupy multiplexeru 58., který tyto signály předává k sériovému zpracováni do dvojice PLL-obvodů 510. 511. Oba tyto PLL-obvody jsou běžné konstrukce a slouží spolu s multiplexerem 58 jako sledovací filtry k měření amplitudy a kmitočtu signálů snímaných galvanickou ruční elektrodou 52. vzduchovou cívkou 53 a soustavou 54 galvanických elektrod. PLLobvod 510 určuje hodnotu kmitočtu a vede tuto hodnotu přes převodník 522 kmitočet/napětí do indikátoru 527. V obvodu 526 se provádí kontrola synchronizace. Podobně, z PLL-obvodu 511 je příslušná hodnota amplitudy vedena do indikátoru 529. V obvodu 530 se opět provádí příslušná kontrola synchronizace. Příslušná PLL technika je podrobně popsána například v knize Geschwinde Einfuhrung in die PLL-Technik, nakladatelství Vieweg-Verlag, Braunschweig 1978, mimo jiné v kapitolách 2.2.1 a 2.2.2, takže zde není bližší popis zapotřebí.

Z PLL-obvodu 511, který slouží pro měření amplitudy, je signál veden také do komparátoru 525. na jehož druhý vstup je přes zesilovač 524 s vlastnostmi dolní propusti přiváděn zesílený signál z Hallova generátoru nebo magnetofluxmetru 51. Výstupní signál z tohoto zesilovače 524 je kromě toho veden do indikátoru 528. který slouží k přesné indikaci velikosti amplitudy stacionárního magnetického pole v ohraničeném prostoru 1 z obr. 1, která je snímána Hallovým generátorem nebo magnetofluxmetrem 51. Komparátor 525 porovnává navzájem oba do něj přiváděné signály a při výskytu hodnot, které odpovídají cyklotronové rezonanci a/nebo jaderné magnetické rezonanci NMR, vyvolá rozsvícení příslušné LED-diody v LED-displeji 523. Horní tři LEDdiody na výkresu jsou určeny pro indikaci cyklotronových rezonancí iontů vápníku, sodíku a hořčíku, zatímco spodní tři LED-diody jsou určeny pro indikaci jaderné magnetické rezonance NMR těchto tří prvků.

Oscilátor 532 se řízeným výstupním napětím generuje střídavé napět! potřebné pro vytváření protipóle, toto střídavé napětí se přes regulátor 533 amplitudy provedený jako regulovatelný útlumový člen vede do cívky 535 vytvářející v ohraničeném prostoru 1 střídavé magnetické pole a současně na kapacitní nebo galvanické elektrody 534. které podle principu popsaného v souvislosti s obr. 1 a 2 vytvářejí v ohraničeném prostoru 1 střídavé elektrické pole. Také zde je znázorněno zapojení vždy pouze pro jednu ze tří prostorových složek každého z obou polí. Nastavení kmitočtu, fáze a amplitudy vysilače, to jest oscilátoru 532 se řízeným výstupním napětím a regulátoru 533 amplitudy, by se v zásadě mohlo provádět ručně o sobě známými ručními stavěcími prvky. Praktičtější je však automatická regulace. Například, kmitočet oscilátoru 532 se řízeným výstupním napětím lze ve srovnávacím obvodu 531 srovnávat s kmitočtem lokálního pole a takto získaný signál, který je měřítkem pro eventuelní rozdíl těchto kmitočtů, se známým způsobem použije jako regulační veličina pro řízení oscilátoru 532 se řízeným výstupním napětím. Podobně lze hodnotu amplitudy lokálního pole získanou příslušným PLL-obvodem využít k nastavení regulátoru 533 amplitudy.

Kmitočet oscilátoru 532 se řízeným výstupním napětím lze nastavit buď přesně na základní kmitočet lokálního střídavého pole, nebo může být za účelem vytváření interferenčního pole popsaného již v souvislosti s obr. 2 o určitou předem zadanou hodnotu rozdílný od zmíněného základního kmitočtu lokálního střídavého pole. Oscilátor 532 se řízeným výstupním napětím také může být nahrazen generátorem, který podle alternativy popsané v souvislosti s obr. 2 vytváří přesně kompenzující střídavé pole a přídavné střídavé pole, které slouží jako náhrada za interferenční pole popsané v souvislosti s obr. 1.

Na obr. 6 je znázorněn diagram závislosti mezi rezonancemi v Hz iontů vápníku, sodíku a hořčíku a hustotou magnetického toku v Gaussech. Tři průběhy označené značkami prvků Ca, Na a K popisuji cyklotronové rezonance iontů těchto prvků. Zbylé průběhy popisují čistou jadernou magnetickou rezonanci iontů hořčíku K a směsnou rezonanci.

Zapojení pro posuv fáze, které je schematicky znázorněno na obr. 7, pracuje na digitální bázi a je známo přibližně již od roku 1970. Používá se například v paměťových osciloskopech pro bezrozptylové zpožďování signálů. Zpožďovaný signál ES je vzorkován vzorkovacím obvodem 71. Jednotlivé vzorky amplitudy jsou ve sledu vzorkování v analogově-číslicovém převodníku 72 přeměněny ve sled PCM-signálů, které pak procházejí digitálně pracujícím řetězcem 73 zpožďovacích obvodů. Na výstupu tohoto řetězce 73 zpožďovacích obvodů je sled PCM-signálů přeměněn pomocí číslicově-analogového převodníku 74 opět ve sled amplitudových vzorků, ze kterého lze tvarováním v dolní propusti 75, která slouží k potlačení nežádoucích kmitočtů, opět získat původní spojitý signál, který je však oproti zcela původnímu signálu zpožděn. Časové zpoždění je dáno taktovacím kmitočtem taktovacího generátoru 76 a počtem zpožďovacích obvodů uspořádaných ve směru přenosu za sebou v řetězci 73 zpožďovacích obvodů. Ve zjednodušeném provedení mohou oba převodníky 72., 74 odpadnout a řetězec 73 zpožďovacích obvodů může být proveden jako řetězec článků s přenosem náboje typu CCD. Použitelný je také obvod bucket-bridge-delay (zpožďovací člen s postupným přenosem náboje) nebo tak zvaný Eimerketten obvod, stejně jako analogový posouvač fáze provedený jako Allpass.

V příkladu provedení podle obr. 8 mají snímače 81, 82., 83. 84. 85. 86. 87. 88 následující určení:

je snímač složky x zemského pole je snímač složky y zemského pole je snímač složky z zemského pole je snímač složky x lokálního střídavého magnetického pole je snímač složky y lokálního střídavého magnetického pole je snímač složky z lokálního střídavého magnetického pole je snímač střídavého elektrického pole působícího na lidské tělo kapacitní indukcí je snímač součtového pole vznikajícího v lidském těle, zejména v mozku (EEG)

Výstupní signály snímačů 81, 82., 83., 84, .85, 86, 87, 88 jsou v prvním multiplexeru 89 sdruženy v časovém sledu. Z prvního multiplexeru 89 jsou napájeny tři paralelní větve, na jejichž vstupu je vždy zařazena dolní propust 810. 811. 812 pro potlačení nežádoucích vyšších kmitočtových složek, které vznikají při vzorkováni a které by při nepříznivých fázových podmínkách mohly vést k rozkmitáni celého zařízení. Předpokládá se, že základní kmitočet kompenzovaného lokálního střídavého pole je kolem 50 Hz. Má se také dosáhnout střídavého pole o nižším kmitočtu, to jest s interferenčním kmitočtem pod 10 Hz ve smyslu popsaném v souvislosti s obr. 2 a má se také zohlednit stacionární magnetické pole, to jest zemské magnetické pole a jiná případné přítomná stejnosměrná magnetická pole. Pro pole s kmitočtem 50 Hz je určen sledovací filter 813 typu popsaného v souvislosti s obr. 5, před kterým je předřazena dolní propust 810 s mezním kmitočtem 50 Hz. Pro střídavé pole s relativně nižším kmitočtem je určen příslušný sledovací filtr 814 s předřazenou dolní propustí 811 s mezním kmitočtem ležícím kolem 10 Hz. Pro signál odpovídající stacionárnímu magnetickému poli je ve třetí paralelní větvi zařazena dolní propust 812 s mezním kmitočtem kolem 1 Hz. PLL-obvody sledovacích filtrů 813. 814 zjištují při sériovém zpracování amplitudu a kmitočet příslušných polí a to v časovém sledu odděleně vždy všech tří prostorových složek těchto polí podle karteziánské soustavy souřadnic x, y, z. Výsledky z výstupů sledovacích filtrů 813. 814 jsou spolu se signály odpovídajícími složkám stejnosměrného magnetického pole, které jsou přiváděny přes dolní propust 812. přiváděny na vstupy druhého multiplexeru 815. který tyto signály předává k sériovému zpracování do mikroprocesoru 816.

Oscilace se v tomto provedení zařízení podle vynálezu vytvářejí podobně jako v provedení podle obr. 5 oscilátorem 817 se řiditelným výstupním napětím, jehož kmitočet je řízen řídicím napětím. Nastavení kmitočtu oscilátoru 817 se řiditelným výstupním napětím se provádí mikroprocesorem 816. který za tím účelem vyhodnocuje signály přiváděné do něj přes druhý multiplexer 815 ze sledovacích filtrů 813. 814. Z oscilátoru 817 se řiditelným výstupním napětím jsou přes regulovatelné útlumové členy 818. 819. 820 napájeny vysílací cívky X, Y, Z, které v ohraničeném prostoru 1 z obr. 1 vytvářejí kompenzační a/nebo interferenční protipóle. Nastavení útlumových členů 818. 819. 820 a tím hodnot amplitudy jednotlivých složek protipóle se opět provádí mikroprocesorem 816. a to na základě signálů, které jsou do něj ze sledovacích filtrů 813. 814 přiváděny přes druhý multiplexer 815. Řídicí vedení pro oscilátor 817 se řiditelným výstupním napětím a všechny tři útlumové členy 818, 819. 820 jsou na obr. 8 naznačena čárkovaně.

Protože do mikroprocesoru 816 se navíc přivádějí signály odpovídající prostorovým složkám stacionárního magnetického pole a elektroencefalografické (EEG) signály, mohou být v tomto mikroprocesoru 816 vyhodnocovány také případně se vyskytující rezonance cyklotronového typu a jaderné magnetické rezonance a indikovány na indikačním displeji 823, který může být sestaven z LED-diod. Z výstupního signálu mikroprocesoru 816 lze také odvodit signály pro indikátor 821 kmitočtu a indikátor 822 amplitudy lokálního střídavého pole a jiných střídavých polí, jako je protipóle a interferenční pole.

20.06.94

Zastupuje:

U N I P AT E N T

Ing. Jiří Chlustina patentový zástupce

j. Masaryka 43-47,120 00 Praha 2

Fal. 255404. 2S2739 Fa*

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro ovlivňování iekáln-íalj-fritřldayýcA elektrických a magnetických polí o nízkém kmitočtu, která působí na vodivé struktury nacházející se v ohraničeném prostoru, jako je organická hmota živého organismu, sestávající ze snímacího zařízení, které v ohraničeném prostoru snímá tato pole ve formě složek orientovaných podle karteziánské soustavy souřadnic, přičemž z takto zjištěných prostorových složek se odvozuji pole pro kompenzaci zmíněných střídavých polí, vyznačující se tím, že ke snímacímu zařízení (2, 51, 52, 53, 54, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88) je připojeno měřicí zařízení (510, 511, 525, 816) pro stanovení amplitudy, kmitočtu a orientace složek pole snímaných snímacím zařízením (2, 51, 52, 53, 54, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88), ke kterému je přes regulační člen (533, 818, 819, 820) připojen vysilač (534, 535, 817), který prostřednictvím dalšího zařízení (X, Y, Z) vytváří v ohraničeném prostoru (1) protipóle, přičemž regulační člen (533, 818, 819, 820), vysilač (534. 535, 817) a zařízení (X, Y, Z) vytvářející protipóle jsou v závislosti na naměřených hodnotách z měřicího zařízení 510, 511, 525, 816) nastavitelné co se týká kmitočtu, síly a orientace souřadnic protipóle tak, že protipóle vytvářené v ohraničeném prostoru (1) interferencí s lokálními poli alespoň přibližně kompenzuje jejich vliv na vodivé struktury, přičemž vysilač (534, 535, 817) přes k němu připojené zařízení (X, Y, Z) kromě kompenzačního protipóle s kmitočtem odpovídajícím základnímu kmitočtu kompenzovaného lokálního pole vytváří v ohraničeném prostoru (1) ještě další střídavé pole s kmitočtem nižším než je základní kmitočet kompenzovaného pole, s výhodou s kmitočtem v rozsahu přibližně 1 Hz až 8

   Hz nebo přibližně 10 Hz až 30 Hz, nebo střídavé protipóle, jehož kmitočet je vůči základnímu kmitočtu lokálních polí posunut o takovou hodnotu kmitočtu, že v ohraničeném prostoru (1) vzniká interferenční střídavé pole s kmitočtem nižším než je kmitočet lokálních polí, s výhodou s kmitočtem v rozsahu přibližně 1 Hz až 8 Hz nebo přibližně 10 Hz až 30 Hz.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že je opatřeno kmitočtovým filtrem omezujícím vyhodnocování složek lokálních polí, zejména dolní propustí (810, 811, 812).
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je opatřeno zpětnovazební smyčkou, která v určitých časových odstupech po krátkou dobu podle předem zadaných kriterií kontroluje nastavení regulačního členu (533, 818, 819, 820) a při splnění těchto kriterií vždy odpojuje vysilač (532, 817) od snímacího zařízeni (2, 51, 52, 53, 54, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88).
4. 4. Zařízení podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je opatřeno druhým snímacím zařízením (51, 81, 82, 83) pro snímání intenzity a prostorové orientace stejnosměrného magnetického pole působícího v ohraničeném prostoru (1), zejména zemského magnetického pole, přičemž signály z prvního snímacího zařízení a druhého snímacího zařízení se vedou do zařízení pro stanovení rezonancí vyskytujících se ve vodivé struktuře (1').
5. 5. Zařízení podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že kmitočet interferenčního pole a vysílací energie jsou v závislosti na stejnosměrném magnetickém poli působícím v ohraničeném prostoru (1), například zemském magnetickém poli, nastavitelné tak vysoko, že interferenční pole v součinnosti se stejnosměrným magnetickým polem splňuje podmínky pro vznik cyklotronové rezonance iontů, zejména iontů vápníku (Ca++·) , draslíku (K'*') nebo sodíku (Na *·) nebo podmínky pro vznik jaderné magnetické rezonance NMR v organické hmotě.
6. 6. Zařízení podle některého z předchozích nároků obsahující snímací zařízení pro snímáni složek pole v karteziánské soustavě souřadnic, vyznačující se tím, že je opatřeno snímačem (87) elektrického pole a snímačem (81, 82, 83, 84, 85, 86) magnetického pole pro každou ze souřadnic a tyto snímače (81, 82, 83, 84, 85, 86, 87)jsou připojeny ke vstupům multiplexeru (89), jehož výstup je, s výhodou přes filtrační větev vymezující vyhodnocovaný kmitočtový rozsah, zejména dolní propust (810, 811, 812) , propojen s měřicím zařízením (816).
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že k výstupu multiplexeru (89) je připojena řada filtračních větví (810, 811, 812) pro různá kmitočtová pásma a měřicí zařízeni (816) je připojeno ke každé z těchto filtračních větví (810, 811, 812).
8. 8. Zařízení podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že měřicí zařízení je tvořeno sledovacím filtrem (813, 814) provedeným jako PLL-obvod, který obsahuje obvod pro generování signálu odpovídajícího zjišťovanému kmitočtu a obvod pro generování signálu odpovídajícího zjišťované amplitudě.
9. 9. Zařízení podle některého z nároků 6 až 8, vyznačuj ícíse tím, že multiplexer (89) je opatřen dalším vstupem pro signál odpovídající elektrickým polím vybuzovaným kapacitně na organické hmotě.
10. 10. Zařízení podle některého z nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že multiplexer (89) je opatřen dalším vstupem pro signál odpovídající polím vznikajícím v organické hmotě.
11. 11. Zařízení podle některého z nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že výstupy jednotlivých měřicích zařízení (813, 814) jsou propojeny s odpovídajíčími vstupy druhého multiplexeru (815), k jehož výstupu je připojen s výhodou digitálně pracující mikroprocesor (816), kterým jsou řízeny regulovatelné útlumové členy (818, 819, 820) pro jednotlivé složky pole vytvářeného zařízením v ohraničeném prostoru (1).
12. 12. Zařízení podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že snímací zařízení pro elektrická pole působící kapacitně na vodivou strukturu nebo vznikající v této vodivé struktuře je tvořeno galvanickými elektrodami (2'' , 52, 54, 87, 88) přiložitelnými na tuto vodivou strukturu.
13. 13. Zařízení podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že snímací zařízení pro magnetická pole působící indukčně na vodivou strukturu je tvořeno cívkami (53, 84, 85, 86).
14. 14. Zařízení podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že snímací zařízení pro zemské magnetické pole působící v ohraničeném prostoru (1) je tvořeno trojrozměrně měřicím magnetofluxmetrem nebo s výhodou teplotně kompenzovaným Hallovým generátorem (2',