RU66883U1

RU66883U1 - DEVICE FOR PROCESSING BIO-OBJECTS WITH LOW-INTENSITY MICROWAVE RADIATION

Info

Publication number: RU66883U1
Application number: RU2007111431/22U
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Орлов; Анна Александровна Гаврилова; Александр Васильевич Чурмасов; Михаил Анатольевич Кревский
Original assignee: ФГОУ ВПО "Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия" (НГСХА)
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2007-10-10

Abstract

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и пищевой промышленности, а именно, к процессам электромагнитной обработки различных видов растительных и животных объектов. Устройство для обработки биообъектов низкоинтенсивным СВЧ излучением состоит из блока питания и управления, антенны и генератора СВЧ, включающего усилитель на биполярном транзисторе и цепь обратной связи на переменной емкости (варакторе), выполненные в интегральном исполнении, что позволяет получать СВЧ излучение с диапазоном частот 2000-4000 МГц в сочетании с низкой выходной мощностью излучения 10^-5-10^-3 Вт и делает возможным повышение продуктивности сельскохозяйственных животных и растений за счет регуляции (активизации или подавления) их физиологических ритмов.The utility model relates to agriculture and the food industry, namely, to the processes of electromagnetic processing of various types of plant and animal objects. A device for processing bioobjects with low-frequency microwave radiation consists of a power supply and control unit, an antenna and a microwave generator, including an amplifier on a bipolar transistor and a feedback circuit on a variable capacitance (varactor), made in an integrated design, which allows you to receive microwave radiation with a frequency range of 2000- 4000 MHz in combination with a low output power emission 10 ^-5 10 ^-3 W and makes it possible to increase the productivity of agricultural animals and plants by regulating (activating or inhibiting) and physiological rhythms.

Description

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.The utility model relates to agriculture and the food industry, namely, to the processes of electromagnetic treatment of various types of plant and animal objects at different stages of their development, including valuable species of farm animals and plants in order to increase their productivity.

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.Known devices (Aut. Certificate. No. 1766294, А01С 1/00, 1992; Aut. Certificate. No. 1787346, А01С 1/00, 1993) for pre-sowing microwave treatment of seeds, including a metering device, a source of microwave energy and a working chamber made in the form volume resonator, at the input and output of which transcendental waveguides are located, inside it is a hollow dielectric insert with pitched trays. As a source of microwave energy in these devices, a continuous generation magnetron with a frequency of 915 MHz and a wavelength of 32 cm was used.

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.The disadvantages of these analogues are the excessive intensity of the electromagnetic wave, which leads to heating of the biological material and masking the information component of the microwave effect and high energy consumption, lack of autonomy, significant mass and dimensional (length more than 2 m) characteristics of the installation, as well as a fixed radiation frequency that is not part of the biologically effective range of solar radiation.

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 Known microwave installation (ed. Certificate. No. 1822630, А01С 1/00, Н05В 6/68) designed also for pre-sowing seed treatment, which, in addition, can be used in food, medical and light industry, in particular, for food processing microwave energy products to sterilize or heat them. Installation contains

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.a microwave generator with a magnetron coupled to a working chamber and a protection device consisting of a primary converter in the form of an antenna, two rectifiers, a comparison element, a voltage divider and a relay coil, which serves to increase the efficiency and reliability of the microwave generator.

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.Despite the wider scope of the installation, its disadvantages include the nature of microwave processing, which leads to heating of the processed objects and the associated design solution in the form of a magnetron generator, which, in turn, leads to the bulkiness and complexity of the design, an increase in energy and economic costs necessary for its implementation.

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.A device is known (RF patent No. 2143840, 7 АВВ 5/05, А61 No. 5/02, А61Н 39/00, 2000) for the diagnosis and treatment of certain diseases associated with the state of biologically active points (BAP), selected as a prototype, and containing a microwave generator of low power, the frequency of which varies in the range of 300-600 MHz manually or automatically using a control sawtooth voltage generator using a constant current source. The device also contains such specific elements as two antenna applicators (transmitting and receiving), a microwave power detector, a microwave power amplifier, a channel selector, an indicator of the level of energy state of the channels, a memory and averaging unit, a unit for determining the deviation from the average value and an indicator of deviation from the average values.

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.The disadvantages of the prototype are the structural features of its constituent elements: the presence of a microwave radiation generator with a frequency range different from natural solar radiation, its narrow purpose (in the field of medicine for the diagnosis and treatment of BAP channels) and the related complexity of the design, consisting of 12 elements, which in turn, it leads to an increase in economic costs and complicates its maintenance.

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^-9-10^-6 Вт/м²), 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.The task to which the claimed utility model is directed is to create a device for controlling the vital processes of biological objects by irradiating the microwave field with an ultra-weak non-thermal intensity (10 ^-9 -10 ^-6 W / m ² ), comparable with natural solar radiation. By acting on a living organism with microwave radiation, similar in its parameters to solar radiation, it is possible to stimulate or inhibit physiological processes in the body (Orlov B.N., Borisov D.S. Biorhythms can be controlled. In the book Scientific works of the International Slavic Academy. - N Novgorod, 2004, p. 63-67). Thus, new perspectives are opened for the purposeful management of vital processes. By adjusting biorhythms by directing the physiological process along the desired path using information microwave exposure, it seems possible to increase the productivity of farm animals and plants.

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^-5-10^-3 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.This task is achieved by the fact that in our utility model for microwave processing of biological objects, continuous microwave radiation is generated with a frequency range lying in the range of 2000-4000 MHz in combination with low non-thermal intensity and output radiation power of the order of 10 ^-5 -10 ^-3 W, carrying an information load for living objects processed by this radiation. The utility model is an installation for irradiating biological objects with low-intensity electromagnetic radiation of the microwave range. The main element of the installation is an ultra-wideband generator of electrical oscillations with a frequency of 2-4 GHz.

Сущность полезной модели поясняется блок-схемой (фиг.1).The essence of the utility model is illustrated by a block diagram (figure 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. The solution to this problem becomes possible due to the fact that the installation contains a power supply and control unit and an antenna-emitter, connected in series with connecting wires with a microwave generator. The microwave generator controlled by the voltage on the varactor is an amplifier with a tunable circuit in the feedback circuit.

Настройка частоты выполняется вручную. На блоке питания и управления расположены индикаторы подачи питания, регуляторы частоты и уровня выходной мощности.Frequency tuning is done manually. On the power and control unit are indicators of power supply, frequency and output power level controllers.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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).The microwave signal through a coaxial cable enters the planar antenna, which emits a weak electromagnetic field with a power of not more than 1 μW. The radiation intensity can vary depending on the distance to the object, which can vary from 0.5 to 2 m. The antenna is mounted on a flexible tripod, which allows you to orient it so that the biological object has a uniform effect. The necessary frequency and power of the oscillations are set using the appropriate regulators on the power supply and control unit. To irradiate biological objects, the power supply is included in the network, and the “Power” indicator lights up. The installation is autonomous and is powered by a battery located in the power supply and control unit. The installation is simple and reliable in operation, has small dimensions (10.0 × 7.5 × 5.0 cm) and weight (not more than 0.5 kg).

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. Based on the analysis of an ultra-wideband voltage-controlled transistor generator for given microwave radiation parameters, the Microwave Office program developed electrical schematic, topological and wiring diagrams of a transistor amplifier made on a bipolar transistor and an oscillatory circuit with varactor frequency tuning. As a result of the studies, the optimal design of the installation was designed for the universal use of low-intensity microwave radiation in agriculture and the food industry, which makes it possible to increase the productivity of farm animals and plants by regulating (activating or suppressing) their physiological rhythms.

Claims

A device for processing biological objects with low-frequency microwave radiation, including a low-power microwave generator, a power supply and control unit and an antenna, characterized in that in order to obtain the desired biological effect, an amplifier on a bipolar transistor and a feedback circuit on a variable capacitance are installed in an ultra-wide-band semiconductor microwave microwave generator (varactor), made in the integral design and allowing to obtain a range of adjustable frequencies of electromagnetic radiation 2000-4000 MHz super battle thermal intensity, comparable to the range and intensity of the natural solar radiation, which allows you to control the biorhythms of living organisms to increase their productivity.