способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы
Классы МПК: | G01N24/14 с использованием диамагнитного (циклотронного) резонанса |
Автор(ы): | Карташов Ю.А., Попов И.В., Смирнов А.П. |
Патентообладатель(и): | Попов Игорь Вадимович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-04-04 публикация патента:
20.07.1997 |
1 Назначение: изобретение относится к области исследования циклотронного резонанса, использования его для исследования объектов живой и неживой природы, содержащих ионы. Сущность изобретения: в способе воздействия на объекты живой и неживой природы, содержащие ионы, путем помещения объекта в коллинеарные постоянное и переменное низкочастотное однородные магнитные поля устанавливают частоты субгармоник после определения спектра циклотронных частот ионов, выбирают диапазон частот с учетом субгармоник, а сканирование частоты осуществляют пропорционально квадрату частоты переменного поля. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы путем помещения объекта в коллинеарные постоянное и переменное низкочастотное однородные магнитные поля, определения спектра циклотронных частот ионов, выбора диапазона частот исходя из спектра циклотронных частот, сканирования частоты в выбранном диапазоне, отличающийся тем, что после определения спектра циклотронных частот ионов устанавливают ближайшие к ним частоты первых трех субгармоник, выбирают диапазон сканирования частот с учетом частот субгармоник, а упомянутое сканирование частоты осуществляют пропорционально квадрату частоты переменного поля.Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к области исследования циклотронного резонанса, использования его для исследования объектов живой и неживой природы, содержащих ионы, который может быть применен в областях: физико-химии, биологии, фармакологии, сельском хозяйстве, ветеринарии, медицине. При этом на объекты живой природы воздействие можно осуществлять как in vivo, так и in vitro. Существует значительное количество экспериментальных работ, в которых показано, что постоянное и переменное низкочастотное магнитные поля, а также их сочетания, вызывают реакции объектов как живой, так и неживой природы [1]Однако реакции объектов на эти поля неоднозначны: в одних случаях проявляется действие магнитных полей, в других реакция объектов на них отсутствует. Отсутствие эффекта на воздействие магнитных полей связано с двумя причинами: либо объективными, когда при определенных значениях полей реакции на них действительно нет, либо субъективными, когда поиск реакции на воздействие полей ведут без уяснения модели воздействия и пропускают эффект. Известна работа [2] являющаяся аналогом изобретения, в которой указывается, что низкочастотное магнитное поле становится биологически активным в присутствии параллельного ему постоянного магнитного поля. Воздействие этих полей В сочетании оказалось способным менять внутри- и внеклеточную концентрацию ионов кальция и пр. При этом было показано, что это воздействие на ионы наблюдается на частоте переменного поля, равной частоте циклотронного резонанса
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084008/969.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084014/183.gif)
Согласно этому способу, воздействие осуществляют путем помещения объекта, содержащего ионы, в коллинеарные постоянное и переменное низкочастотное однородные магнитные поля, определения спектра циклотронных частот ионов, выбора диапазона частот исходя из спектра циклотронных частот и сканирования частоты в выбранном диапазоне. Следует отметить, что в работе не сказано об однородности полей. Однако в работе указаны устройства, в которых создавались поля, по-видимому, однородные. Степень неоднородности полей в устройствах, куда помещались объекты, в работе не сообщается. Недостатком прототипа является его недостоверность и недостаточная экспрессность. Задача данного изобретения состояла в разработке способа воздействия, обеспечивающего достоверность воздействия и повышающего экспрессность его проведения, на объекты живой и неживой природы, содержащие ионы. Поставленная задача решается тем, что в известном способе воздействия на объекты живой и неживой природы, содержащие ионы, путем помещения объекта в коллинеарные постоянное и переменное низкочастотное однородные магнитные поля, определение спектра циклотронных частот ионов, выбора диапазона частот, исходя из спектра циклотронных частот, сканирования частоты в выбранном диапазоне, согласно формуле изобретения, после определения спектра циклотронных частот ионов устанавливают частоты субгармоник, выбирают диапазон с учетом субгармоник, а упомянутое сканирование частоты осуществляют пропорционально квадрату частоты переменного поля. Сущность изобретения состоит в следующем. В качестве объекта исследований были выбраны объекты как живой, так и неживой природы, представляющие собой ионы. Эти ионы двигаются в магнитных полях со скоростями, зависящими от величины, направления и частоты поля. Решение уравнений движения заряженной частицы в коллинеарных постоянном и переменном магнитных полях приводит к выражению для реакции частицы с массой m и зарядом q на воздействие:
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-2t.gif)
где
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-3t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084008/969.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084014/183.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-4t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-5t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-6t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/937.gif)
t текущее время;
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-7t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-8t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-9t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-10t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-11t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-12t.gif)
В результате, при увеличении амплитуды переменного поля эффект сначала увеличивается с ростом поля и достигает максимума, а при дальнейшем росте поля уменьшается и при определенных значениях амплитуды переменного поля совсем пропадает и появляется затем снова при еще больших амплитудах. Из фиг.1 видно, что реакция на воздействие имеет минимальное значение на разных амплитудах переменного поля
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-13t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084874/8810.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084015/964.gif)
WрезDt: Q=K
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/937.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084059/916.gif)
где К некоторая постоянная. Резонансная полоса
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084059/916.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/937.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-14t.gif)
либо через добротность по формуле:
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-15t.gif)
из равенства выражений (2) и (3):
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-16t.gif)
После подставления выражения (4) в формулу (1):
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-17t.gif)
Таким образом, из формулы (5) следует, что если d
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/937.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/937.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/937.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/937.gif)
Согласно изобретению скорость сканирования выбирается
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-18t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/937.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-19t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-20t.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084014/183.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084014/183.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-21t.gif)
1-ая субгармоника V02 V01/2 2,20 Гц,
2-ая субгармоника V03 V01/3 1,67 Гц,
3-ая субгармоника V04 V01/4 1,10 Гц. Тирозин. q 1,6
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084014/183.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-22t.gif)
1-ая субгармоника V02 V01/2 1,03 Гц,
2-ая субгармоника V03 V01/3 0,70 Гц,
3-я субгармоника V04 V01/4 0,52 Гц. Таким образом, частотный диапазон, необходимый для работы с указанными двумя растворами, с учетом субгармоник, оказывается равным (0,4 6) Гц. При постоянной скорости сканирования 0,1 Гц/с, как сделано в прототипе, получаем время сканирования равным:
t1 (6 0,4)/0,1 56 c. Из формулы (9), полагая Qmin=10, находим коэффициент К
K
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/937.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084014/960.gif)
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084014/183.gif)
Отсюда
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-23t.gif)
Тогда их формулы (7) находим:
![способ воздействия магнитными полями на объекты ионной природы, патент № 2084878](/images/patents/388/2084878/2084878-24t.gif)
Таким образом, экспрессность данного способа увеличивается
t1/t2 56/3,7 15,
то есть больше чем на порядок. Сканирование в эксперименте проводилось двумя способами: с постоянной скоростью, как в прототипе, и со скоростью, пропорциональной квадрату текущей частоты. При измерениях обоими способами сканирования наблюдались пики катодного тока приблизительно на частотах:
для тирозина 2,0 Гц; 1,05 Гц; 0,8 Гц; 0,60 Гц;
для аргинина 4,5 Гц; 2,20 Гц; 1,4 Гц; 1,05 Гц. При этом величины пиков токов на обоих циклотронных резонансах оказались близкими в случае, когда скорость сканирования пропорциональна квадрату текущей частоты. Когда же скорость сканирования постоянна, то величина тока для аргинина оказалась в два раза больше, чем у тирозина. Поскольку добротность в предлагаемом способе сканирования остается постоянной для всех циклотронных частот, то поэтому наблюдались все субгармоники. В прототипе субгармоники не наблюдались также, по видимому, из-за малости амплитуды переменной составляющей поля (0,05 мкТл и 0,5 мкТл). В нашей работе использовалась индукция поля, равная 25 мкТл, чтобы выделить субгармоники. Таким образом, эксперимент подтверждает достоверность и экспрессность предлагаемого способа воздействия.