Теоретичні основи ресурсозберігаючих електротехнологій та системи контролю біооб'єктів при обробці їх низькоенергетичними електромагнітними полями у сільськогосподарському виробництві

2. Для визначення діапазону змін біотропних параметрів і характеру взаємодії низькоенергетичних ЕМП із біооб'єктами необхідна розробка математичних моделей для течії крові тварин, для молекулярних процесів у біологічних мембранах і моделей для радикальних реакцій на основі взаємодії квантової системи з зовнішнім ЕМП.

3. Біофізичний аналіз процесів на молекулярному рівні показав, що інформаційна дія низькоенергетичних ЕМП спрямована на азотисті основи ДНК, із якими пов'язаний механізм спадкоємності і мутації, причому граничне значення енергії ЕМП повинно перевищувати рівень слабких нековалентних зв'язків у макромолекулі: іонних взаємодій, водневих зв'язків і вандерваальсових взаємозв'язків, тобто рівні енергії повинні знаходитися в інтервалі від одиниць мкВт/см² до десятків мВт/см².

4. Інтенсифікація електротехнологічних процесів сільськогосподарського виробництва на основі застосування інформаційних ЕМП можлива лише із впровадженням у технологічний цикл автоматизованих систем для контролю хемілюмінесценції, що визначає характер взаємодії ЕМП із біологічними об'єктами.

5. Встановлено, що для руйнації мембран клітин крові шкідливих комах сільського господарства варто застосовувати електромагнітне випромінювання з амплітудою 20-25 мВ/мм у діапазоні частот 34-36 ГГц. При цьому показано, що середній час життя біологічних мембран клітин крові комах, що знаходяться під впливом зовнішнього електромагнітного поля з параметрами: частота 35 ГГц і амплітудою мВ/мм, складає 6-10 мкс.

6. На підставі розв'язання диференційних та інтегро-диференційних рівнянь, що описують процеси в нестаціонарній течії крові при наявності зовнішнього електромагнітного поля, виявлено, що низькоенергетичні ЕМП можуть впливати на кровоносну систему тварин.

7. Для одержання терапевтичного ефекту, при лікуванні маститу у корів, варто використовувати низькоенергетичні ЕМП із параметрами: частота 3,1 ГГц, щільність потоку потужність 10 мВт/см², експозиція 10 хв.

8. Виходячи з уявлень про квантово-механічну цілісність біологічних об'єктів, отримано розв'язок рівняння Шредингера для дворівневої системи, що дозволяє розраховувати біотропні параметри низькоенергетичних електромагнітних полів при їхній взаємодії з біологічними об'єктами сільськогосподарського призначення.

9. По зміні можливостей рекомбінації пар вільних радикалів знайдено, що для вимірювання хемілюмінесценції біологічних об'єктів варто застосовувати низькоенергетичні ЕМП із параметрами:

частота f = 3,199015 ГГц, щільність потоку потужності Р= 10 мВт/см² - для крові тварин;

частота f = 31,38026-38,88215 ГГц, щільність потоку потужності Р = 0,4-0,5 мВт/см² - для шкідливих комах;

частота f = 51,790265 ГГц, щільність потоку потужності Р = 20 мВт/см² - для насіння квасолі.

10. Для одержання цілеспрямованих змін у біологічних об'єктах, при обробці їх низькоенергетичними ЕМП, необхідні джерела НВЧ-коливань із відносною стабільністю частоти 10^-7…10^-9...

11. Теоретично обгрунтовані і розроблені вимірювальні перетворювачі на основі двох розсіювачів для виміру хемілюмінесценції біооб'єктів, індукованої низькоенергетичними ЕМП. Для вирішення теоретичної задачі використані інтегральні рівняння, еквівалентні рівнянням Максвелла, розв'язання яких знайдено за допомогою функцій Гріна і ньютонівського потенціалу для біооб'єктів різноманітної форми: еліпсоїда, сфери, циліндра.

12. Вирішення цієї задачі дозволило визначити відстань між біологічним об'єктом і металевою сферою із метою одержання максимальної амплітуди напруженості ЕМП у місці розташування біологічного об'єкта для довжин хвиль 5...11 мм і змін від 4 до 28, відстань при цьому змінюється в інтервалі від 0,5 мм до 6 мм. Вимірювальні перетворювачі цього типу доцільно використовувати у селекційних методах у рослинництві.

13. Для реєстрації надслабких випромінювань біологічних об'єктів порядку 10¹-10³ імп./с варто застосовувати схему рахунку одиничних імпульсів, для якої гранична швидкість рахунку фотоелектронів буде визначатися постійною часу RC анодного кола ФЕП. Світлові потоки біологічних об'єктів, що індуковані низькоенергетичними ЕМП, амплітуда яких порівняна з рівнем власних шумів ФЕП, варто виділяти за допомогою оптимального фільтра на основі зворотного зв'язку і внутрішнього контуру.

14. Встановлено, що для визначення біотропних параметрів ЕМП, використаних для опромінення біологічних об'єктів сільськогосподарського призначення, варто застосовувати розроблену систему контролю хемілюмінесценції об'єктів із параметрами: область спектральної чутливості 300-830 нм, чутливість по зміні інтенсивності хемілюмінесценції біооб'єктів - 2 імп./с, відносна похибка не більш 2 %.

15. Показано, що передпосівна обробка насінь квасолі “Харківська - 8” низькоенергетичними ЕМП на частоті 51,7 ГГц, із щільністю потоку потужністю 20 мкВт/см² та експозицією 25 хв. призводять до збільшення довжини стебла на 8-11 см і врожайності на 1,4-1,6 ц/га в порівнянні з контролем.

16. Опромінення личинок і лялечок борошняного хрущака ЕМП із параметрами: частота 38,7 ГГц, щільність потоку потужності 400 мкВт/см², експозиція 10 хвилин - призводить до зменшення кількості лялечок під час окуклювання до 82,8 % стосовно контролю, окуклювання відбувається з затримкою на 5-6 днів, вихід імаго личинок, що окуклились, із дефектом складає 100 %.

17. Встановлено, що вихід імаго кільчастого шовкопряда з патологіями, при впливі ЕМП на частоті 31,3 ГГц із щільністю потоку потужності 1 мВт/см², склав 75 штук або 93,7 % стосовно контролю.

18. Доведено, що немедикаментозне лікування маститу у корів можна здійснювати на основі застосування низькоенергетичних ЕМП із параметрами: частота 3,1 ГГц, потужність потоку потужності 10 мВт/см², експозиція 10 хв. із дворазовим опроміненням у добу.

Основні публікації з теми дисертації

1. А.Д. Черенков, Е.Л. Пиротти. Технические средства контроля СВЧ воздействий на биологические объекты. - Научная монография. -Харьков.: Крок, 1999. -182с.

Проведено теоретичний аналіз систем вимірювання. Особистий внесок - 90%.

2. Черенков А.Д. Анализ параметров оптимального фильтра для регистрации сверхслабых световых потоков от биообъектов // Механіка та машинобудування. - 1998. - №2. - С. 252-256.

3. А.Д. Черенков, Е.Л. Пиротти. Рассеяние электромагнитных волн на биологическом объекте в волноводе // Механіка та машинобудування. - 1999. - №1. - С.128-132.

4. Черенков А.Д., Пиротти Е.Л. Изменение мембранного потенциала клеток биологических объектов, находящихся во внешних электромагнитных полях // Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 92. - С. 96 - 100.

Розв'язана теретична задача. Особистий внесок - 90 %.

5. Черенков А.Д. Анализ кровотока животных при лечении их низкоэнергетическими электромагнитными волнами СВЧ-диапазона // Зб. наук. праць "Питання електрифікації сільського господарства". - Харків: ХДТУСГ. - 1999. - С. 137 - 142.

6. Черенков А.Д. Математическая модель кровотока в нестационарном режиме для сельскохозяйственных животных. - Сб. научн. тр.: Проблемы бионики. - Харьков, ХГТУРЭ. - 1999. - Вып. 51. - С. 116 - 121.

7 .Черенков А.Д., Пиротти Е.Л. Моделирование процесса хемилюминесценции биологических объектов под воздействием внешних ЭМП // Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 93. - С. 81 - 86.

8. Черенков А.Д. Теоретический анализ измерительных преобразователей для контроля сверхслабых свечений биологических объектов. - В сб. научн. тр. Радиотехника. - Харьков: ХГТУРЭ, вып. 102, 1997, с.145-151.

9. Черенков А.Д., Пиротти Е.Л. Использование электромагнитного излучения в сельском хозяйстве для угнетения вредных насекомых. - Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 88. -С.75-78.

10. Черенков А.Д., Косулина Н.Г., Пиротти Е.Л. Определение интенсивности электромагнитного излучения животных в зависимости от скорости движения кровотока. - Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 47. -С. 94-97.

11. Пиротти Е.Л., Черенков А.Д., Зотова З.И. Определение оптимального расположения биологических объектов в волноводе. - В науч. сб. распространение радиоволн в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. - Харьков.: ИРЭ АН Украины, 1996. - С.212-225.

Розв'язано задачу розміщення біооб'єктів у хвилеводі. Особистий внесок - 75%.

12. Черенков А.Д., Пиротти Е.Л., Косулина Н.Г. Влияние низкоэнергетических ЭМП на вероятность рекомбинации радикальных пар в биологических объектах // Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 105. - С. 137-140.

13. Черенков А.Д. Синтез фильтра методом пространства состояний для измерения сверхслабого свечения биообъектов // Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 1998. - Вып. 37. - С.67-70.

14. Черенков А.Д. Анализ систем измерения сверхслабого свечения биообъектов в пространстве состояний. - Научн. сб. Питання електрифікації сільського господарства. - Харків: ХДТУСГ, 1998. - С.30-33.

15. Черенков А.Д., Пиротти Е.П. Применение информационных ЭМП в технологических процессах сельскохозяйственного производства. // Вестник ХГПУ. - Харьков.: ХГПУ. - 1999. - Вып. 62 - С.72-77.

16. Кучин Л.Ф., Черенков А.Д. Роль низкоэнергетических ЭМП миллиметрового диапазона в метаболических процессах биообъектов. - Вестник науки и техники. - Харьков: Дом науки и техники. - 1999. - № 3. - С.44-46.

17. Л.Ф. Кучин, А.Д. Черенков, В.А. Грабина. Некоторые проблемные вопросы применения электромагнитных излучений в медицине и сельском хозяйстве. //Вопросы электрификации сельского хозяйства. - Харьков.: ХГТУСХ. -1996. - С.10-13.

Размещено на Allbest.ru