Анотація до роботи:

Орел О. М. Обгрутування параметрів електромагнітного впливу і технічних засобів для поліпшення відновлення кісткової тканини сільськогосподарських тварин . - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.16 - електротехнології та електрообладнання в агропромисловому комплексі . - Таврійська державна агротехнічна академія, Мелітополь, 2004.

Дисертацію присвячено розв'язанню задачі одержання нових науково-обґрунтованих теоретичних і експериментальних результатів, що в сукупності є істотними для розвитку низькоенергетичної електромагнітної технології та технічних засобів дециметрового діапазону для поліпшення відновлення кісткової тканини при лікуванні кісткової патології у сільськогосподарських тварин. Запропоновано методику одержання величин внутрішнього і зовнішнього полів в ушкодженій кінцівці тварини з кінцевим числом радіальних шарів. Проведені розрахунки показали, що найбільш прийнятним діапазоном частот електромагнітного опромінювання кінцівок різних сільськогосподарських тварин є 3,6...4,0 ГГц. Для розробки помножувачів частоти НВЧ тракту джерел електромагнітного випромінювання, з урахуванням вимог до їх спектральних характеристик, запропоновано методику, що може застосовуватись для широкого класу пристроїв з різними коефіцієнтами множення. Для синтезу кварцових генераторів у діапазоні 200...500 МГц запропоновано методику з розрахунку їх основних параметрів з підстроюванням частоти в межах 2 % від основної частоти. У результаті проведених досліджень показано, що для ефективного впливу на кісткову патологію тварин необхідно застосовувати НВЧ випромінювання з параметрами: частота ±0,15ГГц; щільність потоку потужності P=100±4,9 Вт/м ²; експозиція t= 15,8±0,9 хв.

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню завдання отримання нових науково-обгрунтованих теоретичних і експериментальних результатів, які в сукупності є істотними для розвитку низькоенергетичної електромагнітної дії і технічних засобів дециметрового діапазону для відновлення кісткової тканини сільськогосподарських тварин.

Головними підсумками виконаної роботи є наступні результати.

1. Проведеними дослідженнями встановлено, що одним з перспективних методів для поліпшення відновлення кісткової тканини тварин є метод, заснований на використовуванні низкоенергетичних електромагнітних полів НВЧ діапазону, який дозволяє створити ефективну, енергозберігаючу та екологічно чисту технологію відновлення кісткової тканини.

2. Удосконалено математичну модель процесу взаємодії ЕМП з тканинами кінцівки тварини, яка розглядається як багатошаровий циліндр з різними біофізичними характеристиками шарів ( ^*к.т.=8.35-7.83; ^*к.м.=5.90-4.90; ^*м.т.= 46.50-47.30; ^*к.п.= 43.50-45.20; ^*ш.п.= 4.63-5.36; _к.т.= 1850-1930 кг/м³; _к.м=_. 928 кг/м³; _м.т. = 1033-1048 кг/м³; _к.п. =1250-1270 кг/м³; _ш.п. =1.28-1.33 кг/м³), що дозволяє визначити параметри впливаючого електромагнітного випромінювання (частоту, щільність потоку потужності, діапазон зміни частоти тощо) і розподілу самого поля по поперечному перетину кінцівки, дє викликє необхідний відновний ефект, що зумовлює технічні параметри джерела НВЧ випромінювання.

3. Проведені на підставі математичної моделі розрахунки показали, що найприйнятніший діапазон частот електромагнітного опромінювання кінцівок різних сільськогосподарських тварин є 3,6-4,0 ГГц., у цьому випадку найбільша кількість енергії ЕМП виділяється в шарі кісткової тканини кінцівки тварини ( ^*к.т. = 8.35 -7.83).

4. У результаті експериментальних досліджень отримано регресійні рівняння, які встановлюють залежність показника електрофоретичної рухливості ядер кліток кісткової тканини від експозиції і параметрів впливаючого електромагнітного поля (частота, щільність потоку потужності).

5. Підтверджено принципову можливість регенерації кісткової тканини при дії на неї НВЧ випромінюванням з оптимальними параметрами:

частотою ЕМП f_оп – 3,752 ± 0,15 ГГц;

щільністю потоку потужності Роп – 100.5 ± 4,9 Вт/м²;

експозицією t_оп – 15.8 ± 0,9 хв.

при ^*к.т. = 8,45 – 7,93; _к.т. = 1850 – 1930 кг/м³; d_к.т. = (5-8) 10^-3 м.

6. Проведений аналіз варіантів структурних схем формування коливань у НВЧ діапазоні показав, що за простотою роботи і надійністю, та за об'ємно-ваговими показниками слід надати перевагу схемі з прямим множенням частоти кварцового генератора (подавлення побічних складових у спектрі вихідного сигналу не менше 40 дБ), а за спектрально-флуктуаційними характеристиками (подавлення побічних складових в спектрі вихідного сигналу до 100 дБ) – схемам з фазовим підстроюванням частоти.

7. Теоретичні та експериментальні дослідження підтвердили необхідність і можливість створення джерела НВЧ випромінювання з технічними параметрами:

вихідна частота – 3,75 ± 0,15 ГГц;

щільність потоку потужності – 100 ± 5,0 Вт/м²;

частота задаючого кварцового генератора – 250 МГц;

діапазон перебудови частоти кварцового генератора – 2%;

подавлення побічних гармонік вихідного сигналу – не менше 40 дБ;

довготривала нестабільність частоти генератора –210^-9 за 1 с;

вихідна потужність генератора – 0,1 Вт;

споживана потужність Р _пот. – 30 Вт;

коефіцієнт множення підсилювально-розмножувального каскаду N – 15.

8. Практична значущість отриманих результатів полягає в тому, що на підставі теоретичних і експериментальних досліджень створено передумови для розробки і впровадження у виробництво немедикаментозного способу і технічного пристрою НВЧ випромінювання для поліпшення відновлення кісткової тканини тварин, застосування яких в умовах виробництва підтвердило їх високу ефективність, яка була неможлива із застосуванням традиційних способів дії.

9. Результати досліджень апробовано в господарстві ТОВ «Колос» Харківської області. Економічна ефективність від упровадження електромагнітного методу лікування тварин склала 5,6 тис. грн на рік, від вибраковування було врятовано 10 високопродуктивних корів. На прикладі корівника в 200 голів було показано, що застосування низкоенергетичних ЕМП НВЧ діапазону дозволить одержувати прибуток у розмірі 6700 грн на рік.

10. Результати, отримані в процесі виконання даної роботи, можуть бути використані для розробки нових типів технічних пристроїв для дії на різні органи тварин за допомогою направлених надвисокочастотних низкоенергетичних електромагнітних полів з метою підвищення їх життєдіяльності.

Публікації автора:

1. Яковлєв В.Ф., Орел О.М. Модель травмованої кісткової тканини тварин, що знаходиться під дією НВЧ опромінення // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. - Мелітополь: ТДАТА. - Вип. 12. - 2003. - С. 60 - 67.

Автором запропоновано метод, який дозволяє моделювати розподіл електромагнітних полів усередині травмованої кісткової тканини.

2. Яковлєв В.Ф., Орел О.М. До питання про модель травмованої кісткової тканини тварин, що знаходиться під дією НВЧ опромінення // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. - Мелітополь: ТДАТА. - Вип. 12. - 2003. - С. 68 - 73.

Запропоновано методику одержання розв'язку для математичної моделі, що дозволяє визначити розподіл електромагнітних полів усередині травмованої кінцівки сільськогосподарської тварини/

3. Орел О.М. Аналіз методів та електрофізичних пристроїв для лікування кісткової хвороби тварин // Праці Таврійської державної агротехнічної академії.-Мелітополь:ТДАТА.-Вип.15.-2003.-С.92-98.

4. Орел А.Н., Яковлев В.Ф. Метод расчета кварцевых генераторов СВЧ // Вісник ХДТУСГ. - Харків.-2003.-Вип.19.-С.191-197.

Автором запропоновано один з можливих варіантів методики розрахунку кварцового генератора.

5. Орел А.Н., Яковлев В.Ф. Лечение костной патологии животных низкоэнергетическим электромагнитным излучением СВЧ диапазона // Вісник ХДТУСГ. - Харків.-2003.-Вип.19.-С.197-201.

В роботі описана запропонована та виконана автором методика проведення експериментів з вивчення впливу електромагнітних випромінювань на ушкоджену кісткову тканину.

6. Яковлев В.Ф., Назаренко И.П., Орел А.Н. Высокостабильный источник СВЧ излучения дециметрового диапазона // Праці Таврійської державної агротехнічної академії.-Мелітополь:ТДАТА.-Вип.19.-2004.-С.101-106.

Автором обґрунтовано варіант технічної реалізації високостабільного пристрою НВЧ коливань.

7. Яковлев В.Ф., Орел О.М. Біотропні параметри електромагнітного випромінювання для регенерації травмованої кісткової тканини тварин. // Електрифікація та автоматизація сільського господарства. Науково виробничий журнал №3(8).-2004р.-С.64-68.

Автором обґрунтовано біотропні параметри електромагнітного поля НВЧ діапазону при взаємодії з кістковими тканинами тварин.