ВЛИЯНИЕ МИЛЛИМЕТРОВЫХ ВОЛН
НА МИКРОФЛОРУ ВОЗДУХА ПОМЕЩЕНИЯ

[Электронная техника, Сер.1. Электроника СВЧ, 1966, вып. 12, с. 132-136]

В.Г.Адаменко, Р.Л.Виленская, М.Б.Голант, И.Н.Кирюшина, А.Я.Шустрова

Приведены результаты экспериментального исследования возможности стерилизующего воздействия милли- метровых волн на микрофлору воздуха лабораторного помещения. Показана зависимость бактерицидного эффекта электромагнитных полей миллиметрового диапазона от длины волны и времени излучения.

1. ВВЕДЕНИЕ

В литературе имеются сведения о бактерицидном и бактериостатическом действии электромагнитных полей в широком диапазоне радиочастот — от низких до сверхвысоких ^[1-7]. Результаты в основном получены при облучении бактерий, находящихся в жидкой среде (в виде микробной взвеси).

Влияние электромагнитных полей миллиметрового диапазона на микрофлору воздуха начали исследовать сравнительно недавно. В результате исследований было обнаружено уменьшение количества бактерий в воздухе при работе генератора миллиметровых волн.

Настоящая работа посвящена исследованию влияния электромагнитного поля миллиметрового диапазона волн на микрофлору воздуха лабораторного помещения с целью выяснения возможности бактерицидного действия миллиметровых волн.

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Для облучения микрофлоры воздуха лабораторного помещения объемом 50 м³ использовалась лампа обратной волны ОВ-612, работающая в непрерывном режиме. Дисперсионная характеристика лампы приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Зависимость длины волны от напряжения замедляющей системы.

Широкий диапазон электронной перестройки лампы (5,7-8,0 мм) позволяет с помощью одного генератора исследовать воздействие различных частот на микрофлору воздуха.

На нужную частоту лампа настраивалась изменением напряжения на замедляющей системе. Длина волны измерялась резонансным волномером с точностью 0,3 %. Мощность измерялась при помощи термисторного моста, подключенного на выход СВЧ тракта через градуированный ослабитель. Контроль мощности в процессе измерения осуществлялся индикатором, включенным через направленный ответвйтель. Величина колебаний мощности во время эксперимента не превышала 10%. Блок-схема установки приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Блок-схема установки для облучения микрофлоры воздуха.

Облучение микрофлоры воздуха помещения проводилось на разных длинах волн (от 5,7 до 7,1 мм) из открытого конца стандартного волновода сечением 2,6 x 5,2 при приблизительно одинаковом уровне мощности (Р ~ 100 мвт).
Работающий вентилятор (производительностью 40 м³/ч) и конвекция создавали непрерывную смену воздуха, попадающего в зону облучения

Изучалась общая бактериальная обсемененность воздуха. Исследования проводились одновременно двумя методами — седиментационным (чашечный метод Коха) и аспирационным (с использованием аппарата типа прибора Кротова *). Пробы брались в разных точках помещения на расстоянии 2-5 м от источника излучения. В качестве питательной среды использовался 4-процентный мясопептонный агар. Экспозиция чашек при седиментационном методе составляла 30 мин, а при аспирационном - 1 мин. За это время через прибор проходило от 45 до 50 л воздуха.

Отбор проб (по несколько чашек каждым методом) проводился до облучения, а затем через каждые 30 мин после включения генератора в течение 2—4 ч. В некоторых случаях бралась дополнительная проба через 15 мин после начала облучения. Чашки Петри с посевом помещались в термостат на 24 ч при температуре 37° С. Затем в течение cyток их выдерживали при комнатной температуре и после этого подсчитывали число выросших колоний микроорганизмов. Вычислялись средние результаты, полученные в нескольких параллельных пробах (отдельно по седиментационному и аспирационному методам). По данным аспирационного метода рассчитывалось количество бактерий в 1 м³ воздуха.

Движение людей в помещении во время опыта ограничивалось. Регистрировались температура, влажность и атмосферное давление.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Влияние миллиметровых волн на микрофлору воздуха помещения было исследовано:
- в зависимости от продолжительности облучения при постоянной длине волны и постоянной мощности,
- в зависимости от длины волны при постоянной мощности и одинаковом времени облучения.

Опыты показали, что при облучении помещения миллиметровыми волнами количество бактерий в воздухе резко снижается, особенно в течение первого часа (рис. 3, кривая 1).
Число бактерий после 1,5 ч облучения значительно уменьшается; дальнейшее изменение числа бактерий применяемыми методами достоверно определить затруднительно.

Для сравнения эффективности облучения и внесения поправки на естественное осаждение бактериального аэрозоля были проведены контрольные опыты (без облучения) в тех же условиях. Уменьшение количества микроорганизмов в воздухе закрытого помещения в контрольном опыте идет более плавно (рис. 3**, кривая 2).

В ходе экспериментов было обнаружено, что бактерицидное действие миллиметровых волн не одинаково на участке от 5,7 до 7,1 мм.: Наблюдалось несколько максимумов и минимумов.

Рисунок 3. Уменьшение микроорганизмов в воздухе лабораторного помещения в зависимости от времени (седиментационный метод):
1 - опыт с облучением (λ = const, Р = const), 2 - κонтроль без облучения.
^{S обл}/_{S к} – отношение количества микроорганизмов после облучения к исходному.

На рис. 4 *** приведена зависимость бактерицидного действия миллиметровых волн от их длины в диапазоне 6,3 − 6,9 мм (время облучения 1 ч, мощность около 100 мвт). Более коротковолновый (5,7 − 6,3 мм) и более длинноволновый (6,9 − 7,1 мм) участки были обследованы недостаточно. Здесь наблюдались также максимумы и минимумы эффективности, но отдельные точки были получены в результате однократных замеров и требуют дальнейшего уточнения. Поэтому кривые для этого участка на рисунке не приведены.

Рис. 4. Зависимость бактерицидного действия миллиметрового излучения от длины волны:
1 и 2 - опыт с облучением (Р = 100 мет, время облучения 1 ч). 3 и 4 - контроль без облучения; сплошные кривые — аспирационный метод, пунктир — седиментационный метод.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенной работы установлено следующее:

1) Миллиметровые волны обладают бактерицидным действием в отношении микрофлоры воздуха лабораторного помещения;

2) Эффективность бактерицидного действия зависит от длины волны и времени облучения.

Полученные результаты фиксируют основной характер воздействия миллиметровых волн на микроорганизмы, но они еще нуждаются в уточнении, так как на характеристики, снятые в помещении, накладываются многие побочные факторы: величина исходного фона бактерий, изменение количественного состава микроорганизмов из-за естественного оседания и обратной диффузии бактериального аэрозоля, изменение качественного состава микрофлоры, колебания влажности и температуры воздуха, передвижение людей в помещении и другие. Многие вопросы можно уточнить при проведении работы на чистых бактериальных культурах. С этой точки зрения проведенную работу можно рассматривать как первый этап большого цикла исследований.

ЛИТЕРАТУРА

1. Fleming Н., Effect of high-frequency fields on micro-organisms, Electr. Eng., 1944, vol. 1, pp. 18-21.
2. Nyrop J.E., A specific effect of high frequency electric currents on biological objects, Nature, 1946, vol.157, p 51.
3. Глибин В.Ф., Обеззараживание воды токами УВЧ, “Гигиена и санитария”, 1952, № 11, стр. 41.
4. Brown G.-H., Morrison W.H., An exploration of the effects of strong radio-frequency fields on micro-organisms in aqueous solutions, Food Technology, 1954, vol. 8, pp. 361-366.
5. Счастная Н.И., Действие электромагнитных волн сверхвысокой частоты на микроорганизмы, Труды Харьковского медицинского института, 1957, т. 15, вып. 30, стр. 239.
6. Счастная Н.И., Влияние радиоволн СВЧ на кишечную палочку, Труды Харьковского медицинского института, 1958, вып. 46, стр. 359.
7. Barber D.E., The reaction of luminous bacteria to microwave radiation exposures in the frequency range of 2608.7-3082.3 Me, Trans. IRE, Biomed. Electr., 1962, BME-9, No 2, p. 77.

Статья поступила в редакцию журнала .17 мая 1966 г.

*Была использована чешская модификация прибора Кротова — аэроскоп Chirana type S.

** На рисунке приведены результаты опытов с облучением и без облучения, усредненные по пяти измерениям. Исследования проводились на длине волны 6 мм.

***Кривые 1 и 2 — результат нескольких замеров по каждой точке. Кривые 3 и 4 — средние данные пяти контрольных опытов без облучения, характеризующие величину.