Thiết kế, chế tạo hệ đo bức xạ điện từ và bước đầu ứng dụng trong nghiên cứu môi trường và trong Y học

- Mai Hữu Thuấn THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ ĐO BỨC XẠ ĐIỆN TỪ VÀ BƯỚC ĐẦU ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG VÀ TRONG Y HỌC Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số TÓM TT LUN ÁN TIT LÝ K THUT Hà Nội - 2012 Công trình được hoàn thành tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
- Thit k và ch to thit b ông sut bc x vi ba c i Ngh khoa hc k thung toàn quc ln th 5, tháng 5/2010-Hà Ni, Tr 527- 534.
- 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ảnh hưởng của vi ba đối với sức khoẻ con người cũng là mối quan tâm đặc biệt của nhiều ngành khoa học và đặc biệt là công đồng dân cư.
- Đây là một vấn đề nghiên cứu mới, hiên đại và có tính thời sự.
- Căn cứ vào kết quả nghiên cứu bước đầu và kinh nghiệm thực tế trong những năm gần đây, các viện nghiên cứu và các nhóm chuyên gia đang hướng trọng tâm nghiên cứu ảnh hưởng của vi ba đối với sức khoẻ con người vào các vấn đề cụ thể như: ảnh hưởng của vi ba lên hệ thần kinh trung ương, hệ tuần hoàn máu, chuyển hóa, miễn dịch…khả năng kích thích tăng trưởng các khối u và ung thư.
- Tình hình thực tế là kết quả nghiên cứu khoa học cho đến thời điểm hiện nay chưa thể giải đáp đầy đủ mối quan tâm của mọi người: Chưa minh chứng được là vô hại, nhưng cũng chưa xác định rõ có hại như thế nào.
- Việc nghiên cứu một cách cơ bản, thực tế, liên ngành và toàn diện về ảnh hưởng của vi ba đối với cơ thể sống chỉ mới thực sự bắt đầu từ những năm gần đây (không chỉ ở Việt Nam mà cả trên thế giới cũng ít các công trình nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực này) và chưa đi đến hồi kết thúc [65].
- Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài này “Thiết kế, chế tạo hệ đo bức xạ điện từ và bước đầu ứng dụng trong nghiên cứu môi trường và trong y học” Mục đích nghiên cứu của luận án.
- Thiết kế và chế tạo hệ đo lường vi ba.
- Nghiên cứu sự phụ thuộc công suất bức xạ vi ba môi trường (một số khu vực trên địa bàn Hà Nội) và của một số loại điện thoại di động.
- Bước đầu nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng nhiệt và phi nhiệt lên cơ thể sống.
- Đối với hệ não - thần kinh, hệ tuần hoàn máu và một số ứng dụng trong điều trị, khảo sát sự phụ thuộc của hiệu ứng vào các thông số chủ yếu của vi ba như tần số, cường độ bức xạ vi ba, thời gian chiếu.
- Phát hiện một số hiệu ứng vi ba tác dụng lên thỏ và bệnh nhân.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án: 1) Hệ truyền dẫn đo lường vi ba.
- 2) Công suất bức xạ vi ba.
- Công suất phơi nhiễm bức xạ vi ba tại một số khu vực trên địa bàn thành phố Hà Nội.
- 2 + Công suất bức xạ vi ba của một số loại điện thoại di động.
- 3) Ảnh hưởng của bức xạ vi ba trên cơ thể sống.
- Ảnh hưởng của hiệu ứng phi nhiệt từ bức xạ vi ba phơi nhiễm và điện thoại di động lên thỏ và tình nguyện viên Phạm vi nghiên cứu rộng (liên ngành) có tính ứng dụng trong cộng đồng dân cư, trong giáo dục, trong y tế.
- nên luận án tập trung vào thiết kế và chế tạo thiết bị chính xác để hoàn thành hệ truyền dẫn và đo lường công suất bức xạ vi ba để nghiên cứu sự phân bố công suất bức xạ vi ba môi trường và bước đầu nghiên cứu một số hiệu ứng của vi ba trên cơ thể sống như thỏ và người.
- Phương pháp nghiên cứu: Thiết kế, chế tạo, đo công suất bức xạ vi ba và một số xét nghiệm sinh hóa.
- 1) Nghiên cứu thực hiện dựa trên các thiết bị tiêu chuẩn đã có trong phòng thí nghiệm và các trung tâm y tế hàng đầu.
- Thiết bị được thiết kế và chế tạo dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, truyền dẫn và thu phát vi ba.
- Các thiết bị này đã được Viện đo lường Việt Nam kiểm định, đạt độ chính xác, ổn định cao và được phép sử dụng để đo bức xạ vi ba môi trường (cường độ điện trường, công suất vi ba) và sự phụ thuộc của nó vào thời gian và không gian, để xác định mức độ phơi nhiễm bức xạ vi ba từng vùng, từng thời điểm và so sánh các kết quả ở những khu vực nội và ngoại thành Hà Nội.
- 2) Nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ vi ba của điện thoại di động khi thực hiện cuộc gọi và tin nhắn, bằng cách đo công suất bức xạ vi ba ở chế độ tức thời, trung bình của các bức xạ vi ba từ điện thoại di động, đồng thời kiểm tra những biến đổi trên hệ thần kinh trung ương bằng điện não đồ của các tình nguyện viên trước và sau khi tiến hành các cuộc gọi.
- 3) Nghiên cứu hiệu ứng phi nhiệt và hiệu ứng nhiệt trên thỏ.
- Thực nghiệm với liều phơi nhiễm (tần số 200 MHz và 218 MHz) và liều cao trên các sóng ngắn ứng dụng trong y tế, quan sát biểu hiện toàn cơ thể thỏ và làm xét nghiệm máu, hóa sinh trước và sau khi chiếu các liều vi ba.
- 4) Khảo sát hiệu ứng nhiệt của bức xạ vi ba, ứng dụng trong điều trị trên các bệnh nhân điều trị tại bệnh viện trung ương Quân đội -108 và bệnh viện K- Hà Nội.
- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án: Ý nghĩa khoa học: 1) Đây là một vấn đề nghiên cứu mới, hiện đại và có tính thời sự, đặc biệt 3 lần đầu tiên ở Việt Nam “đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của của bức xạ vi ba lên môi trường sống và cơ thể sống” được đưa vào luận án tiến sỹ.
- Các kết quả nghiên cứu đã khẳng định rõ về định tính và định lượng giữa các đại lượng đặc trưng cho bức xạ vi ba (cường độ bức xạ vi ba, vùng tần số, thời gian phơi nhiễm, v..v.) và các thông số sinh học như điện não, xét nghiệm máu, hóa sinh, v..v.
- 2) Mở đầu cho một hướng nghiên cứu có tính chất cơ bản (tìm ra các cơ chế, hiệu ứng có lợi và hiệu ứng có hại trong tương tác BXĐT với cơ thể sống) trong điều kiện Việt Nam.
- Ý nghĩa thực tiễn: 1) Thiết kế, chế tạo thành công hệ đo lường truyền dẫn vi ba cho các thực nghiệm, nghiên cứu về tác dụng của vi ba lên cơ thể sống, đặc biệt là chế tạo thành công thiết bị đo công suất bưc xạ vi ba có chế độ trung bình và tức thời.
- 2) Cung cấp thông tin đo đạc: Một khối lượng lớn số liệu về công xuất bức xạ vi ba môi trường phơi nhiễm trên 5 khu vực (gồm 198 điểm đo) thuộc địa bàn thành phố Hà Nội và công suất của 7 loại (38 chiếc) điện thoại di động khi gọi, nghe và nhắn tin.
- 3) Bước đầu nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng nhiệt và phi nhiệt từ bức xạ vi ba tác dụng lên cơ thể sống (thỏ, tình nguyện viên, bệnh nhân).
- Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra một số ảnh hưởng có lợi và có hại của bức xạ vi ba (phơi nhiễm, bức xạ vi ba điện thoại di động, vi ba trong y tế), đưa ra một số khuyến cáo cho những người thường xuyên tiếp xúc bức xạ vi ba nhằm giảm thiểu các ảnh hưởng có hại (giảm thiểu thời gian phơi nhiễm, tần suất tiếp xúc với bức xạ vi ba).
- Chương II Phương pháp nghiên cứu.
- Chương III Chế tạo và hoàn thiện hệ đo lường vi ba.
- Chương IV Đo công suất bức xạ vi ba môi trường và điện thoại di động.
- Chương V Bước đầu nghiên cứu ảnh hưởng của BXCT lên cơ thể sống.
- Tóm tắt tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài luận án “Thiết kế, chế tạo hệ đo bức xạ điện từ và bước đầu ứng dụng trong nghiên cứu môi trường và trong y học” 1.1 Sơ lược các công trình liên quan trên thế giới - Về thiết bị đo lường công suất bức xạ vi ba, đã có rất nhiều các hãng điện tử sản xuất và đưa ra thị trường các thiết bị đo lường về vi ba chủ yếu phục vụ trong công nghệ viễn thông, an ninh quốc phòng như Simen, Sony, ETS-Lindgren,… nhưng phần lớn các thiết bị chỉ đo ở chế độ trung bình, ở chế độ tức thời hiện tại trên thị trường có một số hãng có sản xuất nhưng chỉ đạt cỡ 0,1 giây đến 0,01 giây.
- Để nghiên cứu sâu hơn về lĩnh vực cao tần trong y tế và các nghành liên quan thì cần có phương tiện, thiết bị chính xác hơn nữa.
- Về an toàn của bức xạ vi ba môi trường (từ các đài cơ sở, các trạm BTS và điện thoại di động) đã có nhiều công trình công bố nhưng chưa đi đến kết luận cuối cùng, nhất là về an toàn bức xạ vi ba từ điện thoại di động.
- Có nghiên cứu đã chứng minh được sự liên quan giữa bệnh ung thư não với việc sử dụng điện thoại.
- Bức xạ chỉ cần đi qua khoảng 2 inches (khoảng 5cm) để vào não bộ của một người trưởng thành sẽ vào sâu hơn ở não bộ của trẻ con vì xương bé mỏng hơn và não bộ chứa nhiều chất lỏng hấp thu hơn .
- Nghiên cứu lớn nhất về việc sử dụng điện thoại di động và ung thư não đã được trung tâm nghiên cứu Interphone International Case-Control Study tiến hành, nghiên cứu được tiến hành tại 13 nước phát triển.
- Tác giả nghiên cứu đưa ra một vài dữ kiện trong bản phụ lục (an appendix available only online) cho thấy rằng những người sử dụng điện thoại từ 10 năm trở lên có nguy cơ phát triển u thần kinh đệm (một dạng u bất thường .
- "Chúng tôi rất muốn nói rằng điện thoại di động an toàn", Olga Naidenko, tiến sỹ khoa học phụ trách nhóm nghiên cứu nói trên của EWG, phát biểu.
- Những nghiên cứu khoa học gần đây nhất, dù chưa mang tính kết luận, đã cho thấy những vấn đề khá nghiêm trọng về nguy cơ ung thư do sử dụng điện thoại di động, và điều này cần tiếp tục được kiểm chứng bằng những nghiên cứu sâu hơn .
- 1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Ở nước ta hiện nay, BXĐT HF cũng ngày càng tràn ngập môi trường sống của con người, Vấn đề sức khỏe HF cũng đang là mối quan tâm sâu rộng của các cộng đồng dân cư và đông đảo những người hàng ngày sử dụng máy điện thoại di động cầm tay.
- Báo chí và công luận cũng đã đưa tin nhiều về sự bức xúc của các cộng đồng dân cư đang trực tiếp trải nghiệm hiệu ứng của bức xạ HF lên cơ thể họ.
- Về thiết bị đo lường chưa thấy có cơ sở nào sản suất các thiết bị nói trên.
- Do đặc thù lĩnh vực tần số cao các thiết bị đo lường cao tần được chế tạo ở dạng ống sóng hoặc ống đồng trục bằng cộng nghệ cao rất chính xác và giá thành rất cao.
- Hiện tại trong nước chỉ có một số cơ sở nghiên cứu cho các mục đính an ninh, quốc phòng, hàng không và hàng hải mới được trang bị.
- Về ứng dụng trong y tế đã có các trung tâm y tế lớn ở trong nước nhập các thiết bị cao tần về và ứng dụng điều trị trên bệnh nhân, nhất là từ đầu năm 2000 trở lại đây như bệnh viện K-Hà Nội, Bạch Mai, Bệnh Viện Chợ Rẫy, Quân y 108,… Nhưng chỉ có một số cơ sở trên công bố một số kết quả ứng dụng điều trị, chưa có nhiều công bố nghiên cứu cơ bản trong lĩnh vực này.
- Chính vì thế chúng tôi thực hiện một số nghiên cứu với mục đích trên của đề tài luận án, qua đó nhằm mở ra một hướng nghiên cứu về vấn đề này và tìm hiểu sâu hơn một số hiệu ứng tác dụng của vi ba lên cơ thể sống.
- Cơ sở lý thuyết của đề tài luận án 2.1 Phương trình cơ bản của nguyên lý vi ba trong các hệ truyền dẫn - Xét một hệ tổng quát: Sóng trên đường dây tải dài và không tổn hao (L1>>R1, C1>>G1), phương truyền sóng z, trên đường dây không chứa nguồn phát.
- (1.1) Hệ thức (1.5) chính là hệ phương trình cơ bản của nguyên lý vi ba.
- Các đại lượng đặc trưng * Trở kháng đặc trưng của môi trường 6 Trong trường hợp sóng phẳng, điều hòa và lan truyền trong môi trường không tổn hao σ = 0 thì từ phương trình thứ nhất Maxwell có thể viết theo định luật Ampere và Faraday giải ra ta được: Trở kháng đặc trưng trong chân không Zck có giá trị.
- Công suất truyền Công suất truyền của bức xạ vi ba điện từ tại mặt phẳng z là công suất thực sự truyền tới phụ tải được tính theo công thức Re)( zIzUzP)1(21)(22pWUzPt.
- Cường độ BXĐT Trong kỹ thuật đo, giá trị cường độ BXĐT được lấy trung bình theo thời gian: 22ν m m1 ε 1 μI = u (z).v = P = E = H2 μ 2 ε (1.10) 7 Môi trường không khí khô ta có: 1r và 1rsuy ra.
- Theo tính toán của nhiệt động học bức xạ vi ba, khi công suất vi ba tác dụng bằng ~ 80mW/kg thể trọng thì hiệu ứng nhiệt sẽ làm nóng mô cơ thể lên 10C.
- Các electron chỉ lưu lại ở trạng thái kích thích một khoảng thời gian rất ngắn (cỡ s) sẽ chuyển về trạng thái cơ bản hoặc trạng thái năng lượng thấp là chuyển dời không bức xạ vi ba bằng cách trao lại cho mạng một phonon, tức là truyền nhiệt cho mạng.
- Hệ quả Kết quả của BXĐT – KC: Khi electron nhận năng lượng photon, sẽ có 8 các hệ quả sau.
- Hệ quả 1: Phát bức xạ vi ba cơ sở cho nguyên lý lazer.
- Hệ quả 2: Hiệu ứng nhiệt.
- Hệ quả 3: Hiệu ứng phi nhiệt.
- Chương II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng - Sự phân bố cường độ phơi nhiễm bức xạ vi ba tại một số khu vực trên địa bàn thành phố Hà Nội - Ảnh hưởng của bức xạ vi ba trên cơ thể sống.
- 2.2 Phương pháp nghiên cứu * Hệ truyền dẫn và đo lường công suất bức xạ vi ba.
- Hoàn thiện hệ truyền dẫn trên một số thiết bị có sẵn.
- Thiết bị BK-HF-01 Thiết kế.
- Dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ và nguyên lý truyền dẫn vi ba.
- Kiểm định các thông số của thiết bị: Dải tần làm việc, điều kiện, chế độ làm việc và độ tin cậy của thiết bị.
- Nghiên cứu sự phân bố công suất bức xạ vi ba môi trường các khu vực trên địa bàn Hà Nội (xung quanh nơi có các trạm BTS và đài truyền hình) sử dụng thiết bị HI – 4455.
- Khảo sát điểm: Xác định cường độ BXĐT và sự phụ thuộc của cường độ BXĐT theo thời gian và không gian tại các địa điểm trong khu vực nội và ngoại thành Hà Nội để so sánh kết quả.
- Nghiên cứu thực nghiện trên thỏ.
- Trình tự thí nghiệm trên các thỏ để nghiên cứu hiệu ứng phi nhiệt.
- Lần lượt lấy các mẫu máu và làm xét nghiệm máu trước khi chiếu và sau khi chiếu vi ba liều thấp (PH  5 mW).
- Tương tự với thí nghiệm trên các thỏ nghiên cứu hiệu ứng nhiệt: Làm các xét nghiện máu và hóa sinh ngay sau khi chiếu.
- Thực hiện một số phép đo trên điện thoại di động.
- Khảo sát cộng suất bức xạ vi ba điện thoại ở trạng thái nghỉ, khi gọi và khi nhận cuộc gọi, đo công suất bức xạ vi ba khi gửi tin và nhận tin nhắn.
- Chương III KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ HOÀN THIỆN HỆ ĐO LƯỜNG TRUYỀN DẪN vi ba 3.1 Kết quả chế tạo hệ đo công suất bức xạ vi ba.
- Hệ thống chiếu xạ và thiết bị BK-HF-01 (hình 3.1) đã được chế tạo bao gồm: 3.1.1 Hệ chiếu BXHF + Bộ phối hợp trở kháng /4 Bộ PHTK /4 sử dụng dây bản song hành có thể thay đổi được khoảng các giữa hai bản dây phẳng để phối hợp trở kháng với các tần số khác, cho hiệu quả truyền sóng tốt và có hệ số sóng đứng S + Ống chiếu : là ống sóng đồng đồng trục được làm bằng đồng có đường kính : 2a = 22,2 cm, chiều dài 44 cm.
- Công suất BXHF từ hệ truyền dẫn qua ống chiếu là: P = 0,0127 mW/cm2.
- Kết quả kiểm tra trên thiết bị HI- 4455 là: P = 0,0125 mW/cm2.
- Thỏa mãn cho điều kiện thí nghiệm chiếu bức xạ vi ba phơi nhiễm lên thỏ.
- 3.1.2 Kết quả chế tạo thiết bị BK-HF-01 - Thiết bị BK-HF-01 gồm: Đầu dò điện từ, bộ chuyển đổi Cassy và máy tính (hình 3.1).
- Hình 3.1 Hệ thống chiếu xa và thiết bị BK-HF-01 10 * Kết quả chuẩn BK- HF-01 với HI-4416 (đo E) trên đồ thi 3.1 Đồ thị 3.1 Kết quả đo cường độ điện trường (BK-HF-01 và HI -4416) Cường độ điện trường của bức xạ vi ba môi trường đo trên máy HI-4416 là: EHI V/m.
- Như vậy kết quả đo được của BK-HF-01 trên đồ thị 3.1 là E V/m và E V/m.
- Kết quả chính xác đến 0,7% còn với máy HI-4416 cho kết quả chính xác đến 1.
- Kết quả chuẩn thiết bị đo công suất bức xạ vi ba từ xa HF-BK-01 với máy HI-4416 đo công suất bức xạ vi ba điện từ (đồ thị 3.2) Đồ thị 3.2 Kết quả đo công suất của (BK-HF-01) Giá trị công suất trung bình đo trên máy BK-HF-01 là: P mW/cm2.
- Kết quả có giá trị chênh lệch so với máy HI-4416 là: 3.10-6 mW/cm2 tương đương 0.002.
- Thiết bị BK-HF-01 đã được kiểm định tại viện đo lường Việt Nam, đạt tiêu chuẩn: TCVN-3718-2.
- Các thông số của thiết bị BK-HF-01 Dải đo:1-150 V/m.
- Môi trường hoạt động: Nhiệt độ: 5oC đến 45oC .
- Độ ẩm: 5% đến 90% 11 Chương IV KHẢO SÁT CÔNG SUẤT BỨC XẠ VI BA MÔI TRƯỜNG VÀ ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 4.1 Khảo sát công suất bức xạ vi ba phơi nhiễm tại một số khu vực trên địa bàn Hà Nội 4.1.1 Khảo sát tại khu vực Bách Khoa Hà Nội Khu vực Bách Khoa tập trung nhiều trạm BTS và là khu vực tập trung nhiều trường đại học.
- Để khảo sát chi tiết công suất bức xạ vi ba của môi trường ban đầu chúng tôi dùng thiết bị BK-HF-01 đo chế độ tức thời và đo trung bình, được kết quả trên các đồ thị .
- Đồ thị 4.1.1 Công suất bức xạ vi ba tức thời của môi trường tại: ĐHBK HN + Kết quả đo P ở chế độ đo trung bình, từ 7h ÷ 17h25’ tại điểm trên.
- Đồ thị 4.1.2 Công suất bức xạ vi ba trung bình của môi trường tại: ĐHBK HN Từ đồ thị 4.1.1và 4.1.2 cho thấy công suất bức xạ vi ba đo trên thiết bị BK-HF - 01 ổn định (P mW/cm2).
- Đồ thị 4.1và 4.2: có kết quả đo tại 11 điểm trên khu vực Bách khoa cho giá trị công suất bức xạ vi ba thay đổi từ mW/cm2.
- 12 4.1.2 Khảo sát tại khu vực Phạm Ngọc Thạch – Chùa Bộc – Tôn Thất Tùng – Đông Tác Kết quả điều đo tại 120 điểm khác nhau tại khu vực ngã tư Phạm Ngọc Thạch – Chùa Bộc – Tôn Thất Tùng cho thấy cường độ bức xạ vi ba tại các điểm đo có giá trị trong khoảng mW/cm2, cụ thể như sau cmmWPcmmWPcmmWPTTTCBPNT

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt