1. Inhalt
  2. Navigation
  3. Weitere Inhalte
  4. Metanavigation
  5. Suche
  6. Choose from 30 Languages

Наука и техника

Защита помещений от электросмога

25.09.2006

В сегодняшнем выпуске нашего радиожурнала речь пойдёт о новом способе защиты помещений от электросмога, о новых электронных устройствах, повышающих безопасность грузового автотранспорта, и о новом методе минимально инвазивной хирургии.

Сотовые телефоны, мобильный Интернет, беспроводная связь системного блока компьютера с периферией – всё больше приборов и устройств общаются между собой без кабелей и проводов, посылая и принимая электромагнитные сигналы. Но такие поля, если они действуют постоянно и повсеместно, могут негативно влиять на здоровье окружающих людей, не говоря уже про наводки и помехи, нарушающие работу другой аппаратуры. Поэтому инженеры уделяют немало внимания защите от этих вредных излучений – так называемого электросмога. Необычное решение проблемы предложил Бернд Хальбэдель (Bernd Halbedel), сотрудник Технического университета в Ильменау. Он взялся за создание специальных защитных обоев:

Мы намерены придать бумаге особые свойства за счёт специальных пигментов, способных абсорбировать электромагнитное излучение.

Эти пигменты представляют собой наночастицы гексаферрита бария (BaFe12O19) – материала, издавна используемого для изготовления постоянных магнитов. Но просто взять кусок этого вещества, размолоть его в мелкодисперсный порошок и нанести на обои не получается. Вернее, получается, но не даёт нужного эффекта – именно потому, что гексаферрит бария относится к наиболее магнитотвёрдым материалам и, соответственно, не реагирует на внешние поля столь ничтожно малой напряжённости как бытовой электросмог. Поэтому Бернд Хальбэдель разработал особую технологию получения наночастиц гексаферрита бария, до некоторой степени напоминающую технологию производства стекла. Сначала смесь, состоящую из оксида железа, оксида бора и карбоната бария, сплавляют в так называемые стеклохлопья. Размерами и формой они несколько напоминают подгоревшие кукурузные хлопья. Коллега Хальбэделя, инженер Штефан Белау (Stefan Belau), поясняет:

Эти хлопья мы нагреваем ещё раз до температуры 800 градусов Цельсия, в результате чего в них образуются нанокристаллы гексаферрита бария.

Эти красно-бурые шестигранные нанокристаллы достигают не более 300-т нанометров в поперечнике. Каждый из них является крошечным постоянным магнитом, диполем:

Это позволяет им реагировать на внешнее слабое электромагнитное поле, то есть они начинают вращаться, а на такое вращение требуется энергия. И эту энергию они отбирают у внешнего электромагнитного поля, что в конечном счёте и проявляется как абсорбция, поглощение.

Нанокристаллы гексаферрита бария способны поглотить до 99-ти процентов внешнего электромагнитного излучения. Конечно, для защиты от паразитных электромагнитных полей, помех и наводок может быть использовано и более традиционное техническое решение – заземлённые экраны на основе металлов с высокой электрической и магнитной проводимостью. Такие экраны способны обеспечить ещё более эффективную, то есть 100-процентную защиту, однако их действие базируется на совершенно ином принципе, поэтому они обладают и целым рядом недостатков. Бернд Хальбэдель поясняет:

Известные материалы отражают электромагнитные волны, а не поглощают их. То есть стена, на которую нанесено металлическое или металлизированное покрытие, выполняет функцию экрана: за ней излучения действительно нет, однако перед ней оно не только по-прежнему присутствует, но и может в некоторых местах даже стать сильнее за счёт интерференции, наложения первичных и отражённых волн. Так что за стеной связанные с электросмогом помехи исчезают, а перед ней – усиливаются.

А нанокристаллы гексаферрита бария абсорбируют электросмог, превращая электромагнитную энергию в механическую и в конечном счёте в тепловую:

Поскольку речь тут идёт об относительно малых значениях энергии, мы можем не опасаться, что эти обои будут выполнять функцию отопления. Развиваемая мощность не превышает нескольких милливатт на квадратный метр: ясно, что такое повышение температуры не поддаётся измерению.

Первые прототипы обоев, не проводящих электрический ток, но эффективно поглощающих электросмог, уже испытаны в лабораторных условиях. Бернд Хальбэдель говорит:

Если такими обоями полностью оклеить помещение, это позволит если и не свести совсем на нет, то уж, во всяком случае, значительно снизить уровень электромагнитного излучения. Сегодня такие тенденции особенно заметны в сфере так называемого экологического строительства. Над этим проектом мы работаем с партнёрами, заинтересованными не только в обоях, но и вообще в самых разных стройматериалах, поглощающих электромагнитное излучение. Это могут быть и теплоизоляционные плиты, и кровельный картон, и толь. Но это – уже следующий шаг. А сегодня наша первоочередная цель состоит в том, чтобы успешно завершить разработку обоев.

Понятно, что такие обои вряд ли целесообразно использовать для отделки офиса или кабинета, поскольку ни сотовый телефон, ни мобильный интернет работать там не будут. Однако для спальни, гостиной или, скажем, детской комнаты такой бумажный экран может оказаться наиболее подходящим техническим решением проблемы элекросмога.

А теперь – другая тема. За последние годы так называемая ассистирующая электроника поистине преобразила автомобилестроение. Умные системы безопасности не без успеха компенсируют многие недостатки мастерства водителя, не говоря уже о его замедленной реакции, вызванной переутомлением. На проходящей сейчас в Ганновере 61-й Международной выставке грузовых автомобилей представлены ассистирующие системы, специально созданные именно для этой категории транспортных средств. Например, система, призванная предупреждать водителя о том, что он устал.

Зарегистрировано утомление. Остановитесь, пожалуйста, и отдохните.

Энно Пфлюг (Enno Pflug), сотрудник компании «Siemens VDO», известного производителя комплектующих для автопромышленности, поясняет:

Тут в кабине расположена камера, инфракрасная камера, объектив которой постоянно следит за лицом водителя. Камера регистрирует движение глаз водителя, то, как он моргает, и на основе этих данных система определяет, следит ли он за дорогой или начинает уставать.

Система состоит из двух компонентов – высокочувствительной инфракрасной камеры, способной надёжно регистрировать лицо водителя даже в условиях низкой освещённости – например, ночью, – и компьютера, анализирующего поступающую информацию. Энно Пфлюг поясняет:

В первую очередь, важно знать, с какой частотой водитель моргает – часто или редко, равномерно или нет. В память компьютера заложены стандартные алгоритмы, с которыми он сравнивает информацию, поступающую от камеры. То есть движение век позволяет системе вполне надёжно судить о степени усталости водителя.

Если компьютер приходит к выводу, что водитель переутомился, он подаёт сигнал тревоги. Вернее, два сигнала. Один – акустический: его вы уже слышали. Второй – механический: сиденье под водителем начинает сильно вибрировать, вынуждая его съехать с автотрассы при первой же возможности. Создатели системы надеются, что их детище позволит значительно снизить количество аварий на дорогах. Пока же в Германии почти каждое четвёртое ДТП с участием грузового автотранспорта так или иначе связано с переутомлением водителя. Сходную задачу призвана решить и ассистирующая система, разработанная для грузовиков и автобусов концерном «DaimlerChrysler». Клаудио Ривас (Claudio Rivas), инженер концерна, поясняет:

У нас здесь имеется видео-камера, встроенная сразу же за ветровым стеклом. С этой позиции камера следит за дорогой, каждые 30 миллисекунд анализирует чёрно-белую картинку: ищет на ней белые разделительные линии. Эти линии позволяют системе определить положение автомобиля внутри выбранного им ряда. Если автомобиль начинает отклоняться от средней оси ряда влево или вправо без того, чтобы обозначить этот манёвр включением поворотника, система поднимает тревогу, то есть включает вибрацию сидения водителя.

Но если системы, предложенные фирмами «Siemens VDO» и «DaimlerChrysler» ограничиваются предостережением водителя, не вмешиваясь в сам процесс управления транспортным средством, то разработка компании «ZF Lenksysteme» действует более активно: она компенсирует отклонения от заданного курса, если они вызваны воздействием внешней силы, например, сильным боковым ветром. Система испытывалась на специальных участках трассы, вдоль которой были установлены мощные ветродуйные машины. Дитмар Вайсс (Dietmar Weiss), разработчик системы, рассказывает:

Когда вы приближаетесь к этой ветродуйной машине, грузовик начинает сносить вбок, и водителю приходится подруливать, чтобы выровнять автомобиль. На практике порывы ветра бывают очень неожиданными и нередко застают водителя врасплох. Это может привести к чрезвычайно опасной ситуации на дороге.

Главным элементом системы является сенсор на основе гироскопа, который регистрирует внезапные смещения автомобиля относительно направления его движения и передаёт эту информацию в компьютер. Тот, в свою очередь, даёт команду исполнительной гидравлике, которая и производит корректировку курса.

И в заключение сегодняшнего выпуска радиожурнала – о новом методе минимально инвазивной хирургии. Вообще её преимущества очевидны: чем меньше разрез, тем проще обеспечить щадящую, но эффективную анестезию, тем меньше крови теряет пациент, тем быстрее идёт заживление раны, тем ниже риск инфекции и связанных с ней осложнений, тем миниатюрнее шрам, наконец. На завершившейся на днях в Ганновере 61-й ежегодной сессии Немецкого общества по изучению нарушений пищеварения и обмена веществ был представлен новый метод проведения хирургических операций на органах брюшной полости, позволяющий вообще обходиться без нарушения целостности кожного покрова. Этот метод, получивший название «трансгастральная лапароскопия», состоит в том, что специальный зонд вводится через ротовое отверстие и пищевод в желудок, а оттуда – в брюшную полость через разрез в стенке желудка. Доктор Аннетте Фритчер-Равенс (Annette Fritscher-Ravens) говорит:

Мы начали разрабатывать этот метод вовсе не для того, чтобы помочь тем молодым пациентам, которые, скажем так, опасаются, что шрам на животе помешает им красоваться на пляже. Мы приступили к этому проекту, имея в виду совсем других пациентов: тяжело больных, для которых необходимость хирургического вмешательства равносильна катастрофе. Например, этот метод сможет помочь людям, страдающим раком поджелудочной железы или кишечника в поздней стадии и уже не способным нормально питаться, потому что опухоль препятствует прохождению пищи по желудочно-кишечному тракту.

До сих пор в случае возникновения у онкологических больных непроходимости кишечника, вызванной разрастанием раковой опухоли, врачи вынуждены были производить обширную полостную операцию. Для многих пациентов, и без того ослабленных болезнью, такая операция заканчивалась летальным исходом. Новый метод операции уже сегодня продлевает жизнь некоторым из таких больных. Доктор Фритчер-Равенс, участвующая в клинической апробации трансгастральной лапароскопии в госпитале Святой Марии в Лондоне, поясняет:

Для этих целей используется инструмент, несколько превосходящий по длине и диаметру стандартный зонд, обычно применяемый для эндоскопии желудка. С помощью специального скальпеля в стенке желудка делается небольшой разрез – с таким расчётом, чтобы через него можно было ввести в брюшную полость этот специальный лапароскоп диаметром 10 миллиметров. С его помощью мы осуществляем визуальный осмотр расположенных в брюшной полости органов, можем на любом из них выполнить необходимые лечебные манипуляции, взять материал для исследования или даже произвести хирургическую операцию. По завершении работы лапароскоп вытягивается обратно, а на стенку желудка накладывается шов.

Пока эта методика была испытана в основном на свиньях. Но есть и исключение: небольшая группа пациентов, страдавших неоперабельным раком кишечника в самой последней стадии. Трансгастральная лапароскопия позволила медикам осуществить щадящую паллиативную операцию, соединив желудок этих больных со здоровой частью их кишечника, после чего они вновь обрели способность нормально питаться и были выписаны домой, чтобы там отойти в мир иной в окружении родных и близких. Та же самая операция, но произведённая стандартным методом, неминуемо завершилась бы смертью пациентов прямо на операционном столе. Но потенциал трансгастральной лапароскопии как метода минимально инвазивной хирургии отнюдь не исчерпывается щадящими операциями смертельно больных пациентов, – говорит доктор Ральф Кизлих (Ralf Kieslich) из университетской клинике в Майнце:

Почему мы хотим производить операции через желудок? Просто потому, что альтернатива – это общий наркоз, это искусственная вентиляция лёгких, это разрез брюшной стенки, сопряжённый с повреждением мышечной ткани, это сильные боли. А трансгастральная операция настолько щадящая, настолько малоинвазивная, что анестезия может ограничиваться погружением пациента в дрёму. Пациент не будет испытывать боли, уже на следующий день после такой операции он трудоспособен. Преимущества настолько очевидны, что этот метод надо осваивать как можно быстрее, тем более что и пациенты становятся всё требовательнее.

Но прежде чем дело дойдёт до широкого применения в клинической практике, медикам предстоит решить ещё немало сложных задач. Например, справиться с повышенным риском проникновения инфекции в операционное поле – он связан с тем, что лапароскоп вводится через рот. В этом вопросе медики надеются на помощь производителей аппаратуры. Но сами уже задумываются над техникой операций на жёлчном пузыре, аппендиксе или яичнике. Доктор Кизлих говорит:

Я полагаю, что такой спрос возникнет сам собой. Пока, правда, мы будем вынуждены отказывать – ведь мы пока находимся в самом начале пути. То, что этот метод позволяет обойтись без шрама, – это, конечно, приятно, но главное всё же то, что мы сможем оперировать тяжело больных, которые иначе считались бы неоперабельными.

До сих пор этот метод был применён лишь в трёх клиниках мира – в США, в Великобритании и в Индии. По мнению экспертов, широкое распространение в клинической практике он получит не раньше 2010-го года.