Аннотация: Число биомедицинских исследований, в которых наблюдаемые эффекты определяются законами квантовой физики, постоянно растет. К ним относятся дыхание, зрение, обоняние, фотосинтез, мутации и др., объединенные единым названием «квантовая биология». Действие на организмы магнитных полей, – в т.ч. ослабленных по сравнению с геомагнитным полем, – одно из таких направлений. Магнитное поле может действовать только на магнитные моменты, важнейшим представителем которых является электрон. Магнитное поле меняет квантовую динамику электронов в организме, что, в конечном счете, приводит к наблюдаемым реакциям на биохимическом и поведенческом уровнях. Организмы на Земле эволюционировали в геомагнитном поле, – значит, его отсутствие может вызвать нарушения в нормальном функционировании организмов. Действительно, на эту тему имеется более двухсот научных публикаций. На сегодня надежно установлено, что гипомагнитное поле может изменять функционирование организмов от бактерий и грибов до млекопитающих и человека. В дальнем космическом полете и в будущих миссиях на Луну и Марс космонавты будут находиться в условиях гипомагнитного поля, – это меньше естественного геомагнитного поля более чем в сто раз. Такое ослабление магнитного поля сопряжено с дополнительным риском. В настоящем миниобзоре дана начальная информация об уровнях магнитного поля на Земле, в ближнем и дальнем космическом пространстве, а также на поверхности Луны и Марса. Приведены сведения о влиянии гипомагнитного поля на характеристики организма человека и о механизмах такого влияния. Сообщается об особенностях исследований в области магнитобиологии, требующих специальных статистических методов обработки результатов. Обсуждается сложность создания гипомагнитного поля в объемах, достаточных для размещения организма человека. Сформулированы первоочередные задачи в этом сравнительно новом направлении магнитобиологии.

Ключевые слова: механизм радикальных пар, магнитобиология, организм, межпланетное магнитное поле, космос, гипомагнитное поле, геомагнитное поле, человек, магнитные биологические эффекты, магнитная навигация животных

Библиография:
Sinčák M., Sedlakova-Kadukova J. Hypomagnetic fields and their multilevel effects on living organisms // Processes. 2023. Vol. 11, № 282.
Никитина Е.А. et al. Слабое статическое магнитное поле: Воздействие на нервную систему // Журнал высшей нервной деятельности. 2022. № 6. P. 783–799.
Sarimov R.M., Serov D.A., Gudkov S.V. Hypomagnetic conditions and their biological action (review) // Biology. 2023. Vol. 12, № 1513.
Binhi V.N., Prato F.S. Biological effects of the hypomagnetic field: An analytical review of experiments and theories // PLoS ONE. 2017. Vol. 12, № 6. P. e0179340.
IARC. IARC Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans, Vol. 80. Non-Ionizing Radiation, Part 1: Static and Extremely Low-Frequency (ELF) Electric and Magnetic Fields. Lyon: IARC Press, 2002.
Холодов Ю.А. Магнетизм в биологии. М.: Наука, 1970.
Бинги В.Н., Рубин А.Б. О квантовой природе магнитных явлений в биологии // Физика биологии и медицины. 2023. № 1. С. 44–73.
Wiltschko

Аннотация: Хеморефлекторная регуляция дыхания играет основную роль в изменениях вентиляции легких человека в ответ на метаболические запросы и изменения парциального давления углексислого газа (CO2) и кислорода (O2) во вдыхаемом воздухе. Влияние экстремальных условий, таких как при аварийных работах в шахтах или при глубоководных погружениях, во время космических полетов, могут изменить реакцию системы дыхания на CO2 и O2. Исследование соответствующих характеристик системы дыхания и является важной фундаментальной и практической задачей. Одним из удобных способов исследований является математическое моделирование, которое позволяет снизить количество экспериментов в экстремальных условиях или при испытании средств индивидуальной защиты, а также оценивать предположительность времени эффективной работы человека в таких условиях. Модель описывает динамику содержания газов в 3-х компартментах биологической системы и внешней среде, представленной 4-ым компартментом. Внешняя среда может быть ограничена объемом устройства, к которому подключен человек, или объемом закрытого гермообъекта или представлена достаточно большим объемом, условно являющимся атмосферой с соответствующими параметрами температуры, давления, влажности, содержанием газов. Использована математическая модель газообмена кардиореспираторной системы человека с внешней средой – атмосферой или любого другого ограниченного пространства, в том числе устройств, предназначенных для исследования регуляции дыхания или средств индивидуальной защиты дыхания.
Впервые получены результаты имитационного моделирования дыхания во время тестов с возвратным дыханием не только в легочном и тканевом компартментах, но и в мозговом компартменте. Представлены вентиляционные реакции на гиперкапнию при возвратном дыхании гипероксической дыхательной газовой смесью. В рамках исследования были промоделированы возвратное дыхание при различных начальных условиях и стационарный метод исследования регуляции вентиляции.
Верификация модели путем сопоставления результатов моделирования с литературными данными показала ее адекватность. В рамках исследования представлена таблица чувствительности поведения математической модели к ее параметрам.

Ключевые слова: газообмен, математическое моделирование, возвратное дыхание, кислород, углекислый газ, дыхание в покое, дыхание под нагрузкой, атмосфера, физиология человека, дифференциальные уравнения

Библиография:
Otis A.R., O. Fenn and H. Rahn. Mechanics of breathing in man // American Physiological Society, 1950. V. 2. № 11. P. 592-607. DOI: 10.1152/jappl.1950.2.11.592.
Read D.J.C. A clinical method for assisting the ventilatory response to carbon dioxide // Australas. Ann. Med., 1967. V. 16. № 1. P. 20-32. DOI: 10.1111/imj.1967.16.1.20
West. J.B. The collaboration of Antoine and Marie-Anne Lavoisier and the first measurements of human oxygen consumption //Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol., 2013. V. 305. P. L775-L785.
Farhi L.E., Rahn H. Dynamics of changes in carbon dioxide stores // Anesthesiology, 1960. V. 21. P. 604-614. DOI: 10.1097/00000542-196011000-00004.
Уэст. Дж. Физиология дыхания. М.: Мир, 1988. С. 196 с.
Cherniack N.S., Longobardo G.S. Oxygen and carbon dioxide gas stores of the body // Physiol. Rev., 1970. V.50. № 2. Р. 196-243.
Zhoua H., Saidel G.M., Cabrera M.E. Multi-organ system model of O2 and CO2 transport during isocapnic and poikilocapnic hypoxia // Respiratory Phy

Аннотация: Согласно данным ВОЗ к 2035 году число онкологических заболеваний вырастет до 25 миллионов случаев в год. Радиотерапия является ключевым элементом в лечении 80 % заболеваний. Ее доступность и развитие являются основой дальнейшего улучшения результатов лечения. В настоящее время большой процент смертности онкологических пациентов связан с отсутствием или неисправностью радиотерапевтического оборудования, что объясняется его начальной ценой, ценой обслуживания и отсутствием технического персонала, способного обслуживать оборудование. Модульный подход к компонованию подобных систем является одним из решений. Объектом исследования, данной работы, является создание модуля на основе компактного, простого в обслуживании ускорителя. Создание подобного ускорителя является важным шагом для устранения экономических и технических причин малой доступности оборудования, а также актуальной научно-прикладной задачей. В статье представлены результаты теоретических исследований, проведенных на основе аналитических формул и численного моделирования, с использованием коммерческого программного продукта CST MW Studio. В статье исследован и представлен концептуальный дизайн ускоряющей секции компактного моноблочного ускорителя, работающего на бегущей волне (12 ГГц) в режиме ограничения тока пространственным зарядом пучка. Проведено исследование ускорительной секции моноблочного ускорителя, состоящей из квазипериодической последовательности ячеек, в которых реализуется постоянное ускоряющее напряжение до 40 МВ/м. Подобная конфигурация структуры позволяет получить энергию пучка до 10 МэВ при длине структуры менее 30 см. В предложенной структуре реализуется эффективный захват (более 80 %) электронов, модуляция инжектируемого пучка постоянного тока и его ускорение. Показано, что основные потери пучка наблюдаются на начальном этапе ускорения. Рассмотрены возможности оптимизации электромагнитной системы проводки пучка.

Ключевые слова: моноблочный линейный ускоритель, радиотерапия, онкология, компактный линейный ускоритель, бегущая волна, пространственный заряд, виртуальный катод, неоднородная ускоряющая структура, постоянный ускоряющий потенциал, ускоритель высокого тока

Библиография:
Jiang W., Kristiansen M. Theory of the virtual cathode oscillator // Physics of Plasmas. 2001. N 8. P. 3781–3787.
Fazio M.V., Kinross-Wright J., Haynes B., Hoeberling R.F. The virtual cathode microwave amplifier experiment // Journal of Applied Physics. 1989. N 66. P. 2675–2677.
Mahaffey R.A., Sprangle P., Golden J., Kapetanakos C.A. High-Power Microwaves from a Nonisochronic Reflecting Electron System // Physical Review Letters. 1977. N 39. P. 843–846.
Dolgashev V., Faillace L., Spataro B., Bonifazi R. Innovative compact braze-free accelerating cavity // Journal of Instrumentation. 2018. N 13. P09017.
Dome G. Electron Bunching by Uniform Sections of Disk Loaded Waveguide. Part A: General Study. W.W. Hansen Laboratories of Physics, 1960. 78 p.
Sullivan M., Jones R.M., Cowie L.S., Brynes A.D., Williams P.H., Yokoya K. X-band linac design // Physical Review Accelerators and Beams. 2021. N 24. 082001.
Dolgashev V.A., Faillace L., Spataro B., Tantawi S., Bonifazi R. High-gradie