Wersja twojej przeglądarki jest przestarzała. Zalecamy zaktualizowanie przeglądarki do najnowszej wersji.
Charakterystyka dorobku naukowego

Charakterystyka dorobku naukowego

W początkowym okresie mojej działalności naukowej, przed uzyskaniem stopnia doktora, zajmowałem się wyłącznie badaniem wpływu układu ekspozycyjnego na obiekt, który jest w nim umieszczony. Zająłem się tą tematyką, ponieważ o ile rezultaty analiz i eksperymentów pochłaniania energii pola elektromagnetycznego (PEM) przez obiekty materialne, w tym biologiczne, znajdujące się w swobodnej przestrzeni były znane z literatury, to korelacja absorpcji w swobodnej przestrzeni z wynikami w zamkniętych układach ekspozycyjnych nie była dotychczas przedmiotem badań. W ramach rozprawy doktorskiej na podstawie analizy absorpcji mocy przez obiekt umieszczony w PEM linii TEM (ang. Transverse ElectroMagnetic) wykazałem, że istnieje wzajemny wpływ układu ekspozycyjnego na badany w nim obiekt. Z uzyskanych rezultatów jasno wynika, że wpływ takiego układu jest znaczny, kiedy jego rozmiary są porównywalne z rozmiarami testowanego obiektu. Dopiero przy spełnieniu określonych warunków otrzymuje się zbieżność uzyskiwanych wyników z wynikami otrzymywanymi w warunkach swobodnej przestrzeni. 
Po uzyskaniu stopnia doktora nauk technicznych kontynuowałem tematykę wpływu układu ekspozycyjnego na badany obiekt, uzupełniając ją o dodatkowe i bardziej szczegółowe elementy. Uzyskane wyniki analiz numerycznych porównałem za pomocą różnych metod numerycznych, dzięki czemu uzyskałem potwierdzenie, że moje założenia są prawidłowe.
Dodatkowo poza badaniem wpływu układu ekspozycyjnego na obiekt, rozpocząłem badania oddziaływań międzyobiektowych, do których dochodzi, jeśli w układzie ekspozycyjnym umieścimy większą liczbę badanych obiektów, a jak pokazuje moje doświadczenie (wyniki prezentowane w czasopismach i podczas konferencji) taka praktyka często ma miejsce. Związane jest to z oszczędnością czasu i kosztów eksperymentu. Na podstawie przeprowadzonych oszacowań wykazałem, że w rezultacie występowania sprzężeń wzajemnych i międzyobiektowych powstają błędy pomiarowe, które mogą przekraczać nawet 100%! Jednoznacznie udowodniłem, że występujące tu zjawisko może prowadzić do znacznych różnic w wynikach badań laboratoryjnych prowadzonych w różnych ośrodkach, a uznawanych za prowadzone w identycznych warunkach i należy je uwzględniać w postaci stosownych poprawek. W celu zniwelowania efektu sprzężeń wzajemnych zaproponowałem nowe urządzenie do ekspozycji obiektów biologicznych, które jest przedmiotem zgłoszenia patentowego.
Tematykę źródeł niepewności występujących w badaniach biomedycznych kontynuowałem badając wpływ polaryzacji PEM na wyniki badań. Bardzo często w tego typu badaniach wykorzystywane jest PEM o polaryzacji liniowej, a to w efekcie prowadzi do znacznego zróżnicowania wyników, które zależą od chwilowego położenia badanego obiektu. W swoich publikacjach przedstawiłem analizy wpływu położenia obiektu i polaryzacji na absorbowaną moc i w celu wyeliminowania tego zjawiska zaproponowałem wykorzystanie układu ekspozycyjnego z wykorzystaniem PEM o polaryzacji eliptycznej i quasi-sferycznej. Rozwiązania, o których tu mowa, są nowymi na rynku i zostały zgłoszone do Urzędu Patentowego.
W swojej pracy naukowej wykazałem, że na niedokładność przeprowadzanych badań bioelektromagnetycznych składają się nie tylko efekty wzajemnych oddziaływań, o których napisałem powyżej, ale także błędy związane z wytwarzaniem PEM oraz z jego pomiarem.
W celu zwiększenia dokładności wytwarzania wzorcowego PEM zaproponowałem układ, który to umożliwia. Nowe rozwiązanie jest bardzo korzystne ze względu na niezależność natężenia wytwarzanego pola od częstotliwości w szerokim zakresie częstotliwości, możliwość uzyskiwania stosunkowo dużych natężeń pola przy stosowaniu niewielkich mocy pobudzających, izolacja środowiska wewnątrz linii od otoczenia i in. Proponowane rozwiązanie w znacznym stopniu ogranicza efekt „wypychania" linii sił pola na zewnątrz, na krawędziach linii, co w sposób istotny poprawia jednorodność pola wewnątrz linii. Na zaproponowane rozwiązanie uzyskałem już ochronę patentową. 
Kolejny czynnik wpływający na ostateczną dokładność badań biomedycznych, to pomiar PEM i kalibracja anteny w układzie ekspozycyjnym, które również obarczone są pewnym błędem. W swojej pracy naukowej przeanalizowałem i wykazałem, w jakim stopniu jest ograniczona dokładność wzorcowania i pomiarów PEM oraz jak ją można poprawić przez stosowanie odpowiednich współczynników korekcyjnych (innych dla każdego czujnika i geometrii wzorcowania. Wyniki, jakie uzyskałem, otrzymałem na podstawie obliczeń analitycznych, symulacji komputerowych oraz pomiarów. Warto podkreślić, że uzyskałem bardzo dużą zbieżność wyników. Ze względu na deterministyczny charakter omawianego błędu jego wpływ może być uwzględniony w trakcie wzorcowania w postaci odpowiednich poprawek. Wniosek, który wynika z przedstawionych analiz, pokazuje, że wzorcowanie czujnika powinno odbywać się w warunkach, gdzie jego impedancja wzajemna jest jak najmniejsza, a najlepiej, gdy jest równa zeru. Praktyka ta jest na bieżąco stosowana m. in. w akredytowanym Laboratorium Wzorców i Metrologii PEM Politechniki Wrocławskiej.
Moje zainteresowania ostatnio ukierunkowały się również na pola niestacjonarne. Wykazałem, że sytuacja dokładności pomiarów PEM i badań bioelektromagnetycznych dramatycznie pogarsza się, jeżeli wzięte zostaną pod uwagę pola niestacjonarne, np. pomiar natężenia PEM wiązki radaru omiatającej obszar i oświetlającej punkt obserwacji przez krótki okres. Tu dokładność przestaje istnieć, a pomiar z ilościowego zmienia się na jakościowy. W swoich publikacjach po raz pierwszy w skali światowej zaprezentowałem koncepcję wzorca niestacjonarnego PEM i zaproponowałem rozwiązania mające na celu zwiększenie dokładności w omawianym obszarze. Koncepcja wzorca opiera się o założenie, że sygnał wykorzystywany do wzbudzenia PEM w standardowym zestawie wzorca powinien być podobny do sygnału źródła, które będzie mierzone za pomocą kalibrowanego urządzenia
W wielu publikacjach zajmowałem się również modelowaniem struktur elektromagnetycznych. Powszechnie wiadomo, że podstawowym narzędziem poznania ilościowego wielkości fizycznych są pomiary. Niestety nie zawsze są możliwe do wykonania, co może być spowodowane dużym stopniem złożoności badanych obiektów, brakiem odpowiednich czujników pomiarowych, czy też ich niedostateczną dokładnością, co przede wszystkim w pomiarach PEM ma bardzo duże znaczenie. Wystarczy wspomnieć, że pomiary wielkości fizycznych (np. częstotliwości) wykonywane są z dokładnością 10-10%, natomiast błąd wytwarzania wzorcowych PEM wynosi 5% - 10%, a to z kolei wpływa na dokładność narzędzi pomiarowych, która w rezultacie nie może być większa . Idąc dalej można wymienić uwarunkowanie etyczne takich pomiarów. Eksperymenty badające wpływ PEM na człowieka są dopuszczalne, ale tylko za jego zgodą i nadal budzą kontrowersje. Podobnie jest w przypadku wykorzystywania zwierząt do tego typu badań. Jak wynika z wymienionych powyżej argumentów, przeprowadzenie badań bioelektromagnetycznych stanowi duże wyzwanie, a bardzo często jest wręcz niemożliwe do wykonania. W takich właśnie przypadkach korzysta się z modeli matematycznych i programów komputerowych opartych na metodach numerycznych, które jako rezultat dają pewien pogląd na wyniki, jakich z danego eksperymentu można oczekiwać. W swoich pracach wykazałem, że zbieżne wyniki otrzymane różnymi metodami numerycznymi można traktować jako wzorcowe i w pełni wiarygodne.

Głównym efektem moich prac jest opracowanie metodologii postępowania, która ma na celu ograniczenie występowania błędów w badaniach bioelektromagnetycznych.