Рассматриваем ритмы, колебания тела с последующим их анализом с помощью получения отражённой электромагнитной волны с демодуляцией и выделением низкочастотных составляющих.
Детектируемые биосигналы ниже в тексте распределены по группам, — с указанием частот и механизмов детектирования. Существует патент на устройство обнаружения живого существа по характерным ритмам RU2162235C2, такой способ используется и в многочисленных устройствах «съема информации» (аппаратура прослушивания помещений и пр.). Есть системы, использующие микроволновое излучение для мониторинга параметров тела (например, в области радиометрии). Поскольку целью эксперимента является обнаружение превышений средних для человека значений в случае сверхспособностей, то недостаточно просто детектирования изменения колебаний тела и их визуализации, но необходима и адекватная интерпретация результатов измерений.
1. Дыхательные движения
- Частота: 0,1–0,5 Гц (6–30 дыханий в минуту).
- Механизм: изменение объёма грудной клетки и живота модулирует фазу и амплитуду отражённого сигнала.
- Особенности: самый сильный сигнал из всех биомеханических колебаний, легко детектируется даже на расстоянии нескольких метров.
2. Сердечные сокращения и пульсовая волна
- Частота: 1–1,2 Гц (60–70 ударов в минуту).
- Механизмы:
- микросмещения грудной клетки от ударов сердца;
- расширение артерий (пульсовая волна) вызывает локальные изменения диэлектрических свойств тканей;
- изменение объёма крови в капиллярах модулирует отражённый сигнал.
- Особенности: сигнал слабее дыхательного, но имеет характерные гармоники.
3. Микровибрации тела (тремор)
- Частота: 8–12 Гц.
- Механизм: непроизвольные сокращения мышц вызывают высокочастотные колебания поверхности тела.
- Особенности: может использоваться для диагностики неврологических заболеваний.
4. Движения конечностей и тела
- Частоты: 0,1–5 Гц в зависимости от типа движения.
- Механизм: большие смещения тела вызывают заметные изменения в отражённом сигнале.
- Применение: мониторинг активности, распознавание падений у пожилых людей.
5. Глотание и перистальтика ЖКТ
- Частота глотания: 0,01–0,1 Гц.
- Частота перистальтики: 0,01–0,03 Гц (3–5 циклов в минуту).
- Механизм: механические движения органов ЖКТ модулируют отражённую волну.
- Перспективы: неинвазивная диагностика нарушений пищеварения.
6. Глазные движения (саккады)
- Частота быстрых движений: 2–4 Гц.
- Механизм: быстрые смещения глазного яблока вызывают локальные изменения в отражённом сигнале в области головы.
- Применение: системы отслеживания взгляда без контактных датчиков.
7. Голосовые вибрации
- Частоты: 85–255 Гц для голоса взрослого человека.
- Механизм: колебания голосовых связок и грудной клетки модулируют отражённый сигнал.
- Особенность: может детектироваться даже при шёпоте или беззвучной артикуляции.
Более тонкие биосигналы
8. Колебания кожи и подкожных тканей
- Частоты: 10–100 Hz.
- Механизм: микроциркуляция крови, лимфоток и мышечный тонус вызывают микроколебания поверхности тела.
- Потенциал: оценка состояния микроциркуляции, диагностика сосудистых заболеваний.
9. Изменения диэлектрических свойств тканей
- Частоты: от 0,001 Гц и выше.
- Механизм: изменения гидратации тканей, концентрации электролитов, кровенаполнения влияют на диэлектрическую проницаемость.
- Пример: отёк тканей изменяет локальную диэлектрическую постоянную.
10. Тепловое излучение и конвекция
- Частоты: 0,01–1 Гц.
- Механизм: локальные изменения температуры тела и движение тёплого воздуха около кожи модулируют отражённый сигнал на миллиметровых волнах.
- Применение: бесконтактная термография.
11. Нейрофизиологические процессы
- Частоты:
- дельта-ритм: 0,5–4 Гц;
- тета-ритм: 4–8 Гц;
- альфа-ритм: 8–13 Гц;
- бета-ритм: 13–30 Гц.
- Сложности: прямое детектирование ЭЭГ-сигналов через отражённую волну крайне затруднительно из‑за их малой амплитуды. Однако можно регистрировать вторичные эффекты — микроколебания головы, связанные с нейронной активностью.
12. Электродермальная активность (ЭДА)
- Частоты: 0,01–0,1 Гц.
- Механизм: изменения потоотделения и проводимости кожи влияют на отражение сигнала на СВЧ-частотах.
- Применение: детекция стресса, эмоциональных реакций.
Факторы, влияющие на детектирование
Параметры, определяющие возможность детектирования:
- Амплитуда колебаний: чем больше смещение поверхности тела, тем легче детектировать сигнал.
- Частота сигнала: очень низкие частоты (<0,01 Гц) могут теряться из‑за дрейфа параметров системы.
- Глубина источника: поверхностные процессы (движения кожи) детектируются легче, чем глубокие (перистальтика).
- Диэлектрические свойства тканей: кровь, мышцы, жир имеют разные коэффициенты отражения.
- Рабочая частота системы:
- низкие частоты (УВЧ) проникают глубже, но имеют меньшее разрешение;
- высокие частоты (СВЧ, КВЧ) дают лучшее разрешение, но поглощаются поверхностными тканями.