PL201794B1 - Analizator elektromagnetyczny anizotropii i izotropii uporządkowanych układów chemicznych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest analizator anizotro- pii i entropii uporz adkowanych uk ladów chemicznych zawieraj acy koherentny nadajnik-odbiornik pola elektromagnetycznego sprz ezony z analizatorem widma. Analizator charakteryzuje si e tym, ze kohe- rentny nadajnik-odbiornik jest nadajnikiem do gene- rowania, po uaktywnieniu, jednej lub wi ecej linii wid- mowych w postaci wzoru wielocz estotliwo sciowego zawieraj acego informacj e dotycz aca interakcji po- mi edzy koherentnym elektromagnetycznym sygna- lem odniesienia wypromieniowywanym przez kohe- rentny nadajnik-odbiornik a badanym, uporz adkowa- nym uk ladem chemicznym. Analizator jest analizato- rem widma dla cz estotliwo sci radiowych wy swietlaj a- cego linie widmowe, do analizy zmian linii widmo- wych i procesu rozwoju stanów strukturalnej anizo- tropii i entropii badanego uporz adkowanego uk ladu chemicznego. Koherentny nadajnik-odbiornik zawie- ra wn eke (21), z któr a jest sprzezony modu l (27) oscylatora koherentnego i modu l (22) wst epnego pobudzania. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest analizator elektromagnetyczny anizotropii i izotropii uporządkowanych układów chemicznych. Tego typu urządzenie jest stosowane zwłaszcza do diagnoz w dziedzinie medycyny, takich jak wczesne diagnozy nieprawidłowości w tkankach ludzkich (na przykład tkance piersi czy organach rozrodczych), oraz wielu innych biologicznych nieprawidłowości tkanek ludzkich i zwierzęcych. Z opisu zgłoszeniowego WO 9930608 znane jest urządzenie do badania tkanki i wyznaczania jej charakterystyk przy użyciu techniki anizotropii biegunowej. Urządzenie zawiera laser, wykrywacz i analizator widma dla sygnału świetlnego. Emiter urządzenia nie jest tu wykorzystany, jako odbiornik. Ponadto, analizator pracuje w zakresie innych fal niż radiowe.

Z opisu patentowego USA 4493039 znane jest urzą dzenie wytwarzają ce obraz materiał u przy użyciu środków wytwarzających pole elektromagnetyczne.

Opis patentowy USA 5435309 ujawnia urządzenie optyczne do wyznaczania w biologicznym materiale, jedną lub więcej, nieznanych wartości, co najmniej jednej znanej charakterystyki na przykład koncentracji analitu takiego jak glukoza we krwi.

Znane prototypy generatora koherentnej oscylacji elektromagnetycznej, mają częstotliwości działania zawarte w zakresie 450-480 MHz i jego wielokrotnościach, które wynoszą 900, 1350, 1800 etc. z możliwością auto dopasowania w górę lub dół, w celu wykrycia anizotropii organizmów biologicznych, zawartej w dowolnej części widma elektromagnetycznego, dla testów wykonywanych na dowolnym złożonym układzie chemicznym, dla parametrów, które mogłyby wykazywać różnicę w porównaniu z przykładem i w funkcji składników materiałów analizowanych.

Z opisu patentowego US 3707718 znane jest system radarowy zawierają cy elementy transmitujące sygnały o częstotliwości radiowej do obserwowanego obszaru, przy czym wspomniany obszar zawiera tarcze, odbijające sygnały. Urządzenie ponadto zawiera odbiornik z mikserem oraz wzmacniacz częstotliwości pośredniej IF i szereg kanałów sygnału połączonych ze wzmacniaczem.

Analizator anizotropii i entropii uporządkowanych układów chemicznych, według wynalazku, zawierający koherentny nadajnik-odbiornik pola elektromagnetycznego sprzężony z analizatorem widma, charakteryzuje się tym, że koherentny nadajnik - odbiornik jest nadajnikiem do generowania, po uaktywnieniu, jednej lub więcej linii widmowych w postaci wzoru wieloczęstotliwościowego zawierającego informację dotyczącą interakcji pomiędzy koherentnym elektromagnetycznym sygnałem odniesienia wypromieniowywanym przez koherentny nadajnik - odbiornik a badanym, uporządkowanym układem chemicznym, zaś analizator jest analizatorem widma dla częstotliwości radiowych wyświetlającego linie widmowe, do analizy zmian linii widmowych i procesu rozwoju stanów strukturalnej anizotropii i entropii badanego uporządkowanego układu chemicznego, przy czym koherentny nadajnikodbiornik zawiera wnękę, z którą jest sprzężony moduł oscylatora koherentnego i moduł wstępnego pobudzania.

Korzystnym jest, gdy z koherentnym nadajnikiem-odbiornikiem są sprzężone elementy do demodulowania odbieranego sygnału.

Koherentny nadajnik-odbiornik jest nadajnikiem do promieniowania koherentnego elektromagnetycznego sygnału odniesienia na pasmach absorpcji biologicznej.

Sprzężony z koherentnym nadajnikiem - odbiornikiem moduł wstępnego pobudzania jest modułem wstępnego wprowadzania impulsu elektromagnetycznego.

Zaletą proponowanego rozwiązania jest to, że może być użyte do analizy określonych obszarów zewnętrznych i wewnętrznych na przykład do badania zewnętrznego lub wewnętrznego tkanki ludzkiej, przy użyciu promieniowania pola elektromagnetyczne w zakresach stosowanych dla tego rodzaju badań, czyli o niskim natężeniu. Zastosowane elementy kontrolne badanego obszaru pola, nie tylko połączone ze źródłem promieni za pomocą przewodu, analizują zmiany i absorpcję zakresów emitowanej częstotliwości fali elektromagnetycznej i w tym samym czasie, analizują ją w szczegółach za pomocą koherentnego nadajnika-odbiornika.

Kolejną zaletą rozwiązania według wynalazku jest, to, że może mieć zastosowanie także w terapii zmienionych stanów zdrowia, dla których może być zastosowana terapia elektromagnetyczna, na przykład takie jak cukrzyca, reumatyczne zapalenie stawu lub problemy związane ze słabym obiegiem naczyniowym, które do tej pory nie mogły być leczone zwyczajną terapią elektromagnetyczną. Takie badanie może być już obecnie przeprowadzone, gdyż urządzenie według wynalazku, może dostarczać koherentny elektromagnetyczny sygnał wybiórczo w zależności od organizmu.

PL 201 794 B1

Mając takie rozpoznanie, czas leczenia jest przyspieszony, a napromieniowanie jest bardzo ograniczona, przez to mniej szkodliwa.

Należy pokreślić, że analizator według wynalazku może mieć zastosowanie nie tylko w medycynie, ale również w przemyśle do analizy anizotropii zróżnicowanych materiałów, nie tylko tkanek ludzkich lub zwierzęcych, ale materiałów takich jak piasek, beton, opony, etc. oraz może być użyty jako wykrywacz obecności obiektów na określonych obszarach, do wykrywania obecności płynów i gazów, takż e ekstremalnie rozrzedzonych i usytuowanych w pustych przestrzeniach.

Dużą zaletę wynalazku stanowi fakt, że jest niemożliwym zakłócenie lub przerwanie działania urządzenia bez włączenia alarmu.

Urządzenie według wynalazku, może być stosowane, jako analizator anizotropii materiałów różnych typów i składników jak na przykład cegieł, pustaków i tym podobnych, ścian, ziemi o różnym składzie, piaszczystych nabrzeży, płynów, gazów i w próżni. Wynalazek może być użyty, jako wykrywacz podziemnych metalicznych, przewodzących lub dielektrycznych obiektów o różnym składzie, działający na specyficznych kompatybilnych zakresach częstotliwości, powiązanych z promieniowaniem. Wynalazek mógłby mieć doskonałe zastosowanie także w archeologii, w technikach poszukiwań geologicznych i wielu innych dziedzinach jak fizyka atmosfery, systemy prognozy pogody, jak wielozakresowy koherentny oscylator miejscowy w nowoczesnym syntetycznym radarze poszukiwawczym (SAR), urządzeniach telekomunikacyjnych i technologii przestrzeni powietrznej.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na podstawie rysunku, na którym fig. 1, 2, 3 przedstawiają obrazy widmowe pochodzące z analizatora widmowego sygnałów emitowanych i opracowywanych w szczegółach przez sondę koherentnego nadajnika-odbiornika, według wynalazku, fig. 4 przedstawia schematycznie moduł oscylatora, fig. 5 - układ bloków wewnątrz sondy, fig. 6 przedstawia alternatywny układ koherentnego nadajnika-odbiornika.

Fig. 1, 2, 3 przedstawiają przykładowy wykres odnoszący się do zakresów absorpcji pola, wypromieniowanego w kierunku pacjenta przez koherentną sondę urządzenia według wynalazku, przy czym badana jest tkanka okrężnicy. Fig. 1 ilustruje typowy wykres uzyskiwany na wyświetlaczu analizatora widmowego dla zdrowej tkanki. Fig. 2 przedstawia przykład zmian wykresu świadczący o zmianie w okrężnicy (druga i trzecia linia wpadają w szum tła), co oznacza, że istnieje ostry stan przemiany tkanki okrężnicy. Fig. 3 przedstawia wykres zmian odcinka okrężnicy, charakteryzujących się ostrym stanem zapalnym, gdyż fragmenty linii wykazują tendencje do opadania.

Fig. 4 przedstawia moduł oscylatora, według wynalazku.

Fig. 5 przedstawia schematyczny blok generatora elektromagnetycznego, wyposażony w moduł oscylatora koherentnego i moduł 22 wstępnego pobudzenia, który jest modułem wstępnego wprowadzenia impulsu elektromagnetycznego 25 do obwodu zapłonowego. Generator ponadto zawiera łączniki i elementy 28 do demodulowania odbieranego sygnału połączone ze wzmacniaczem, zawarte w uchwycie 19, oraz osłonę głowicy poszukującej 20.

Natężenie napromieniowania związane z rozwiązaniem według wynalazku jest minimalne, co gwarantuje niewielki wpływ na środowisko w porównaniu z wielkością pola wypromieniowanego przez dowolny telefon komórkowy GSM (1 Wat w stosunku do 1 mW według wynalazku).

Natężenie wypromieniowana przez sondę koherentnego nadajnika-odbiornika jest minimalne, niższa niż 0 dBm na 10 cm z sondy.

Urządzenie według obecnego wynalazku zapewnia wypromieniowanie elektromagnetycznej koherentnej energii, emitowanej przez sondę koherentnego nadajnika-odbiornika hybrydowego, charakteryzujące się wieloczęstotliwościowym wzorem zawierającym informacje dotyczące interakcji pomiędzy koherentnym elektromagnetycznym sygnałem odniesienia wypromieniowanym prze koherentny nadajnik - odbiornik a badanym uporządkowanym układem chemicznym, dla określonych materiałów lub biologicznych tkanek oraz obserwowanie poprzez elementy analizatora widma dla częstotliwości radiowych wyświetlającego linie widmowe linii absorpcji i/lub zmian częstotliwości, wywołanych na skutek oddziaływania na testowaną strukturą. Te same sygnały mogą być także odczytywane cyfrowo skomputeryzowanym miernikiem częstotliwości, selektywnymi woltomierzami lub specyficznymi odbiornikami radiowymi, każdy różnie zestawiony do analiz.

Dla specjalnych celów, jest także możliwym demodulowanie sygnałów, otrzymywanych i przekazywanych przez głowicę analizatora. W tym przypadku koherentna sonda wieloczęstotliwościowa jest bezpośrednio połączona z demodulatorem lub obwodem wzmacniającym, który zapewnia dalsze połączenie do oscyloskopów i innych elementów obrazujących, i/lub do dogodnych przetworników akustycznych. Dla niektórych szczególnych zastosowań, sonda może być zamocowana w soczewce

PL 201 794 B1 anteny parabolicznej lub innym dogodnym elemencie, dla zogniskowania pola elektromagnetycznego, tak aby analizować nieprawidłowości pola, także na oznaczonej odległości.

Urządzenie nie wykonuje badań oznaczenia strukturalnego poprzez obrazy jak na przykład tomografia promieniami rentgena, ultrasonografii lub jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR), ale analizuje funkcyjność i jakość budowy, czyli różnice wzoru elektromagnetycznego badanych struktur. Urządzenie przeznaczone jest do analizy zmian linii widmowych i procesu rozwoju stanów strukturalnej anizotropii i entropii badanego uporządkowanego układu chemicznego. Dane do takiej analizy otrzymuje się poprzez proste przesuwanie sondy na analizowanym materiale lub na tkankach biologicznych lub odwrotnie. W odniesieniu do właściwości rozdzielczości lub innymi słowy możliwości wykrycia nieprawidłowej tkanki lub struktury, w odniesieniu do nowoczesnego sprzętu diagnozy mikrofalowej, urządzenie może dokonać tego, dla zwykłego układu. Jest ono w stanie identyfikować wśród normalnej tkanki, te cząstki rakowate tkanki, które mają większy rozmiar niż ćwierć długości fali. Jak wiadomo, każda złożona struktura charakteryzuje się stanem specyficznego porządku, który mógłby być wyrażony w kategoriach stopnia nachylenia entropowego. Kiedy struktura wchodzi w stan przemiany, w przypadku żywego organizmu, złożone mechanizmy sprzężenia zwrotnego i regulacji, w przypadku skompensowania zmienionego statusu, wykorzystują zasoby energetyczne, które są bezpośrednio związane ze wzrostem entropii badanej struktury.

Taki stan zachwiania porządku mógłby być także ujawniony, jako wzrost szumu tła aktywności elektromagnetycznej. Należy zauważyć, że w badanej całości, zmiana strukturalna charakteryzuje się pewną formą anizotropii, która jest łatwo wykrywana poprzez sondę koherentnego nadajnikaodbiornika oraz analizator widma lub inny element wykorzystany, jako urządzenie kontrolne.

Sonda koherentnego nadajnika-odbiornika działa w trybie odwrotnym, to jest analizuje ciągłość poprzez samodostrajanie się do koherentnego trybu drgań, powstających ze złożonego długo zakresowego procesu elektromagnetycznego (EM) i wykrywa nieprawidłowości ciągłości elektromagnetycznej lub krzywienia, bez względu na ułamki użytej długości fali. Aby lepiej wyjaśnić koncepcje wynalazku, zastosowano skaner koherentny, który jest zdolny do działania, jako wieloczęstotliwościowy, izotropowy analizator ciągłości, mogący wykrywać wzorzec rozprowadzania energii. Wykonane doświadczenia są w stanie to potwierdzić.

W obecnym stanie badań, w przypadku biomedycznych zastosowań urzą dzenia według wynalazku, parametry analizowane za pomocą urządzenia dotyczą zróżnicowań amplitudy czterech linii emisji widma: pierwsza linia odnosi się do struktur charakteryzujących się wysoką zawartością wapna (struktury kościste etc), druga linia widma dostarcza dane odnoszące się do miękiszu i miękkiej tkanki, trzecia linia odpowiada nieprawidłowością funkcjonowania układu limfatycznego i krążenia krwi.

Czwarta linia widma, czasami nieużywana, charakteryzująca się wysoką częstotliwością, wybiórczo odpowiada strukturom wiązadłowym i tkance chrzestnej stawów. Obserwacje przeprowadzone do tej pory przez fizyków sugerują takie porównanie. Fotografie obrazów analizatora widma dostarczają wyczerpującą interpretację (patrz fig. 1, 2, 3).

Na podstawie wyników możliwe jest podczas sortowania ogólne oszacowanie, nagłego obniżenia sygnału, otrzymywanego przez analizator widma, lub innymi słowy osłabienia jednej lub więcej linii widmowych dostarczanych do bazy do diagnozy budowy i/lub napromieniowanych tkanek. Wykryte dane są natychmiast i łatwo interpretowane, co umożliwia lekarzom wykonanie szybkie badanie całego ciała w wielu fazach przemian, także tych bezobjawowych. Aby otrzymać te dane, sonda koherentnego nadajnika-odbiornika, jest przesuwana po powierzchni testowanego korpusu ciała, bez potrzeby usuwania jego okrycia. Analizator widma znajduje się zazwyczaj w odległości 1,5 do 2 m od pacjenta, i otrzymuje dane do oszacowania za poś rednictwem krótkiej anteny (czę stotliwość radioelektryczna sniffer), bezpośrednio przyłączonej do wejścia urządzenia łączącego. Ten aspekt zapewnia, urządzeniu według wynalazku, elastyczność wykorzystania i wielką łatwość przenoszenia, przez co może być używany przez lekarzy rodzinnych lub gdziekolwiek w Centrum Diagnostycznym oraz w miejscach gdzie nie jest możliwe, aby był użyty na przykład na pokładzie statku, na pokładzie stacji kosmicznych (w celu oszacowania zmian biofizycznych ciała ludzkiego z powodu zmniejszonej grawitacji lub promieniowania kosmicznego), etc. W wyniku różnych wstępnych badań i doświadczeń, urządzenie według wynalazku wykazało, że może ujawnić wiele stanów zmian tkanek, nawet poprzedzając badania kliniczne patologii, zanim mogą one zostać wykryte sprzętem diagnostycznym. Korzystnie urządzenie według wynalazku okazało się szczególnie przydatne do badania przemian biofizycznych. To pokazuje zdolność wynalazku w dziedzinie działań zapobiegawczych. Interesującym zastosowaniem wynalazku mogłoby być zastosowanie w dziedzinie medycyny sądowej i innych.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1.Analizator anizotropii i entropii uporządkowanych układów chemicznych zawierający koherentny nadajnik-odbiornik pola elektromagnetycznego sprzężony z analizatorem widma, znamienny tym, że koherentny nadajnik- odbiornik jest nadajnikiem do generowania, po uaktywnieniu, jednej lub więcej linii widmowych w postaci wzoru wieloczęstotliwościowego zawierającego informację dotyczącą interakcji pomiędzy koherentnym elektromagnetycznym sygnałem odniesienia wypromieniowywanym przez koherentny nadajnik - odbiornik a badanym, uporządkowanym układem chemicznym, zaś analizator jest analizatorem widma dla częstotliwości radiowych wyświetlającego linie widmowe, do analizy zmian linii widmowych i procesu rozwoju stanów strukturalnej anizotropii i entropii badanego uporządkowanego układu chemicznego, przy czym koherentny nadajnik-odbiornik zawiera wnękę (21), z którą jest sprzężony moduł (27) oscylatora koherentnego i moduł (22) wstępnego pobudzania.
2. 2. Analizator według zastrz. 1, znamienny tym, że z koherentnym nadajnikiem-odbiornikiem są sprzężone elementy (28) do demodulowania odbieranego sygnału.
3. 3. Analizator według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że koherentny nadajnik-odbiornik jest nadajnikiem do promieniowania koherentnego elektromagnetycznego sygnału odniesienia na pasmach absorpcji biologicznej.
4. 4. Analizator, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że sprzężony z koherentnym nadajnikiem-odbiornikiem moduł (22) wstępnego pobudzania jest modułem wstępnego wprowadzania impulsu elektromagnetycznego.
5. 5. Analizator według zastrz. 3, znamienny tym, że sprzężony z koherentnym nadajnikiem-odbiornikiem moduł (22) wstępnego pobudzania jest modułem wstępnego wprowadzania impulsu elektromagnetycznego.