Введение к работе
Актуальность проблемы
«Международная организация здравоохранения» (ВОЗ) очень остро воспринимает проблему возможных негативных эффектов от воздействия электромагнитных полей (ЭМП). Предполагается, что постоянно возрастающий уровень облучения ЭМП может служить причиной рака, изменения поведения, потери памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера и многих других болезней. Сегодня каждый человек в мире подвергнут влиянию ЭМП различных частот в диапазоне от 0 до 300 ГГц. Достоверно установлено влияние ЭМП на иммунную систему живых существ. Отечественные и зарубежные ученые экспериментально доказали высокую биологическую активность ЭМП практически во всех частотных диапазонах, в том числе и на частоте 1800 МГц. Наиболее распространенными источниками излучения на данной частоте являются устройства сотовой связи. Можно сделать вывод, что впервые за время существования человечества люди стали находиться под постоянным воздействием электромагнитного излучения (ЭМИ), созданным в непосредственной близости от человека. При работе мобильного телефона ЭМИ воспринимается не только приемником базовой станции, но и телом пользователя, и в первую очередь его головой. Установлено, что ЭМИ разрушительно воздействует на нервные клетки, это характерно и для стандарта сотовой связи GSM. Телефон как источник излучения на частоте 1800 МГц создает возле головы напряженности электрических и магнитных полей, соизмеримые с уровнем фона, создаваемым естественными и техногенными источниками, например солнцем, электроприборами. Кроме того, низкие частоты сотовых аппаратов совпадают с частотами естественной биоэлектрической активности головного мозга человека, которые регистрируются на электроэнцефалограмме (ЭЭГ). Следовательно, в головной мозг человека поступают сигналы, которые способны взаимодействовать с процессами, определяющими биоэлектрическую активность головного мозга и, тем самым, нарушать его функции. Такие изменения фиксируются на ЭЭГ и не исчезают длительное время после окончания разговора. Оценка поглощенной энергии в головном мозге при использовании сотового телефона показывает, что сигнал от него, по данным американских исследователей, проникает до 37,5 мм в мозг. Влиянию излучения на частоте 1800 МГц подвержен также хрусталик глаза. Из-за выполнения своих физиологических функций - поддержания прозрачности и аккомодации зрения - к нему затруднен кровоток, и поэтому результатом действия электромагнитного излучения может стать значительное снижение остроты зрения.
Проведенные в России исследования показали также безусловное влияние на ЭМИ частоте 1800 МГц на хрусталик глаза, состав крови и половую функцию мелких животных (мышей и крыс), причем эти изменения носили необратимый характер при длительном (более двух недель) воздействии.
Международный Комитет Здравоохранения стран Европы на заседании с участием министров иностранных дел и министров здравоохранения, в том
числе и России, обратился ко всем странам мира с рекомендациями: предупредить население об опасности, исходящей от сотовой связи. В России принята национальная программа по изучению влияния мобильных телефонов на здоровье человека. С 1 июня 2003 г. Министерство здравоохранения России ввело в действие Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы ("Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи"), где рекомендуется проведение целого ряда мероприятий защиты. В частности, пользователям мобильными телефонами предлагается: максимально сократить время пользования мобильной радиостанцией; ограничить использование подвижных радиостанций лицами младше 18 лет, женщинами в период беременности, людьми, имеющими имплантированные водители ритмов (кардиостимуляторы). Выдвинув такие гигиенические нормативы, Министерство здравоохранения тем самым признало, что мобильные телефоны как источники излучения на частоте 1800 МГц могут быть небезопасны для здоровья пользователя.
Приведенные примеры отрицательного воздействия ЭМИ на частоте 1800 МГц на живые объекты и здоровье человека являются достаточным основанием для проведения дальнейших научных исследований и разработки средств профилактики.
На основе вышесказанного была сформулирована цель диссертационной работы: проведение исследования воздействия ЭМИ на частоте 1800 МГц на биообъекты (тест-объект дафнию), на физиологическое состояние человека: на деятельность сердечнососудистой системы и биоэлектрическую активность мозга человека; реализация нового способа защиты от ЭМИ на частоте 1800 МГц, изготовление и апробация защитных устройств от ЭМИ на частоте 1800 МГц, исследование характера изменений тонуса регулятор-ных систем по данным электрокардиограммы (ЭКГ), ЭЭГ, в ходе биометрического мониторинга физиологических параметров человека в процессе воздействия на обследуемых ЭМИ на частоте 1800 МГц при применении защитных устройств и в их отсутствии.
В задачи исследования входило следующее:
Исследование влияния ЭМИ на частоте 1800 МГц на частоту сердцебиения (ЧСС) биообъекта - дафнии.
Исследование влияния ЭМИ на частоте 1800 МГц на деятельность сердечнососудистой системы по данным ЭКГ.
Исследование влияния ЭМИ на частоте 1800 МГц на биоэлектрическую активность мозга человека по данным ЭЭГ.
Исследование влияния ЭМИ на частоте 1800 МГц на скорость распространения пульсовой волны (СРПВ).
Исследование характера изменений тонуса регуляторных систем под воздействием ЭМИ на частоте 1800 МГц в ходе биометрического мониторинга дыхательных движений и сердечных сокращений.
Разработка и апробация защитных устройств от ЭМИ сотовых телефо-
нов.
Исследование эффективности применения разработанных защитных устройств с целью снижения плотности потока мощности (ППМ).
Исследование уменьшения теплового эффекта, возникающего при работе источника излучения на частоте 1800 МГц при применении защитного устройства и в его отсутствии с помощью тепловизионнои системы ThermaCAM SC3000.
Исследование эффекта изменения диаграммы направленности и картины распределения ближнего поля источника излучения ЭМИ на частоте 1800 МГц при применении защитного устройства.
Исследование влияния ЭМИ на частоте 1800 МГц при применении защитного устройства на ЧСС биообъекта - дафнии.
Исследование влияния ЭМИ на частоте 1800 МГц при применении защитного устройства на деятельность сердечнососудистой системы по данным ЭКГ, на биоэлектрическую активность мозга человека по данным ЭЭГ, наСРПВ.
Исследование характера изменений тонуса регуляторных систем под воздействием ЭМИ на частоте 1800 МГц при применении защитного устройства в ходе биометрического мониторинга дыхательных движений и сердечных сокращений.
Новизна исследований, проведенных в ходе диссертационной работы, состоит в следующем:
Установлено влияние ЭМИ на частоте 1800 МГц на ЧСС биообъекта -дафнии.
Показано влияние ЭМИ на частоте 1800 МГц на деятельность сердечнососудистой системы по данным ЭКГ, на биоэлектрическую активность мозга человека по данным ЭЭГ, на СРПВ.
Исследован характер изменений тонуса регуляторных систем под воздействием ЭМИ на частоте 1800 МГц в ходе биометрического мониторинга дыхательных движений и сердечных сокращений.
Показан тепловой эффект, возникающий при работе источника излучения ЭМИ на частоте 1800 МГц, с помощью тепловизионнои системы ThermaCAM SC3000.
Впервые предложен новый способ защиты от ЭМИ сотовых телефонов.
Установлен эффект снижения предложенными защитными устройствами ППМ.
Показан эффект изменения диаграммы направленности и картины распределения ближнего поля источника излучения ЭМИ на частоте 1800 МГц при применении защитного устройства.
Эффективность разработанных защитных устройств подтверждена в ходе исследований с помощью: измерителей плотности потока энергии ПЗ-18 и ПЗ-33; электроэнцефалографа «Нейрон-Спектр» на основе программного обеспечения (ПО) "СПЭГ-НСФТ"; тепловизионнои системы ThermaCAM
SC3000; электрокардиографа "Полиспектр"; установки для регистрации дыхательных движений и сердечных сокращений (СВЧ - автодин на диоде Ганна); установки для мониторинга СРПВ (Установки для диагностики упруго-вязких свойств с блоком ЭКГ «Волготех 8/12-01»), установки для биометрического мониторинга ЧСС биообъекта - дафнии на основе специализированного ПО heartbeating.exe, диода ДК-В(11) и др.
Достоверность экспериментальных результатов обеспечена применением стандартной измерительной аппаратуры, обработкой экспериментальных данных с помощью современных методов с использованием ЭВМ:
электрокардиографа «Полиспектр 8/12»,
электроэнцефалографа «Нейрон-Спектр-5» на основе ПО "СПЭГ-НСФТ",
установки для регистрации СРПВ (установки для диагностики упруго-вязких свойств с блоком ЭКГ «Волготех 8/12-01»),
установки для биометрического мониторинга физиологических параметров человека (СВЧ-автодина на диоде Ганна),
измерителя плотности потока энергии ПЗ-18,
измерителя плотности потока энергии ПЗ-33,
тепловизионной системы ThermaCAM SC3000,
диода ДК-18,
установки для биометрического мониторинга ЧСС биообъекта - дафнии на основе специализированного ПО heartbeating.exe.
Практическая значимость полученных результатов: Предложен новый способ защиты от ЭМИ сотовых телефонов. Разработанные защитные устройства, принцип действия которых основан на изменении диаграммы направленности и картины распределения ближнего поля, успешно апробированы. Предложенные устройства позволяют резко уменьшить воздействие ЭМИ сотовых телефонов на основные характеристики жизнедеятельности человека. Разработка защищена двумя патентами (Патент на полезную модель РФ №68186 от 10 ноября 2007. Устройство защиты биообъекта от электромагнитного излучения сотового телефона / Усанова Л.Д., Усанова А.Д., Патент на ПМ РФ №108697 от 20 сентября 2011. "Защитное покрытие от электромагнитного излучения устройств сотовой связи" / Усанова Л.Д., Усанова А.Д.).
Положения, выносимые на защиту:
Воздействие ЭМИ на частоте 1800 МГц приводит к изменениям в биоэлектрической активности мозга человека, нарушению исходной картины распределения ритмов по поверхности головы, увеличению амплитуды альфа-ритма в спектрах электроэнцефалограммы.
Воздействие ЭМИ на частоте 1800 МГц приводит к изменениям параметров, характеризующих деятельность сердечнососудистой системы и со-
стояние регуляторных систем, проявляющимся в изменении длительности соответствующих участков электрокардиограммы и их амплитудных значений, а также амплитуды шумовой составляющей ЭКГ, увеличению частоты сердцебиения в среднем на ~8 уд./мин, к увеличению скорости распространения пульсовой волны в среднем на 8-9 см/с, к учащению дыхания.
Воздействие ЭМИ на частоте 1800 МГц вызывает увеличение частоты сердцебиения живых организмов, используемых в качестве биообъектов.
Разработанные защитные устройства, принцип действия которых основан на изменении диаграммы направленности и распределения картины ближнего поля, позволяют практически полностью предотвратить изменения в ЭЭГ, в ЭКГ, параметрах дыхания человека и скорости распространения пульсовой волны, вызванные влиянием ЭМИ на частоте 1800 МГц, снижают значение плотности потока мощности до принятой по России нормы, уменьшают тепловой эффект и практически полностью исключают эффект увеличения частоты сердцебиения биообъекта.
Апробации работы. Работа выполнена на кафедре медицинской физики Саратовского государственного университета в 2008-2011 гг. Часть диссертационной работы проводилась в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы. ГК П711.
Основные положения и достигнутые в ходе выполнения диссертационной работы результаты отмечались медалями, грантами и премиями конкурсов, салонов и выставок инноваций и инвестиций Международного и Всероссийского уровня, среди которых 2 гранта, 2 премии, 2 спецприза, 3 золотые, 2 серебряные медали Международных выставок-салонов инноваций и др.
Личный вклад соискателя выразился в постановке основных задач исследований, обосновании методов их решения, разработке алгоритмов и проведении экспериментальных измерений, участии в формулировании научных выводов.
Публикации. По материалам исследований, опубликовано 24 научных работы, в том числе статьи в реферируемых журналах, центральных научно-технических журналах, включая 3 публикации в журналах списка ВАК, 2 патента на ПМ РФ и 19 публикаций в сборниках трудов и тезисов научных конференций, выставок и салонов изобретений республиканского, всероссийского и международного уровня.
Диссертация состоит из введения, семи разделов, имеющих подразделы, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 163 страницы машинописного текста, включая 32 рисунка, 18 таблиц. Список литературы содержит 192 наименования и изложен на 18 страницах.
