СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ Российский патент 1998 года по МПК A61N5/06 A01C1/00 A01G7/04 A61H39/06 

Изобретение относится к человеческой деятельности, имеющей дело с объектами живой природы, в частности, к медицине и сельскому хозяйству.

Известен способ воздействия на биологические объекты, включающий их облучение низкоинтенсивным непрерывным оптическим излучением [1]. Недостатком способа является слабый биостимулирующий эффект, так как вне непосредственного воздействия оптическим излучением оказываются многочисленные биорезонансные структуры.

Известен способ воздействия на биологические объекты частотно-модулированным лазерным излучением (путем сканирования частоты модуляции на 20-30% относительно центральной) [4] . Модуляция такого типа названа авторами шумоподобной или квази-шумоподобной. Недостатком такого способа также является слабый биостимулирующий эффект.

Известен способ воздействия на биологические объекты амплитудно-модулированным лазерным излучением, частота модуляции которого выбирается в диапазоне частот 10^-1-10⁶ Гц [5]. Этому способу присущ тот же недостаток, что и двум вышеназванным.

Наиболее близким к предложенному является способ воздействия на биологические объекты, включающий их облучение импульсным оптическим излучением при средней плотности падающей на биологические объекты мощности 10^-6 - 2•10^-1 Вт/см² [2] . Недостатком способа-прототипа является слабый биостимулмирующий эффект, обусловленный тем, что дискретный спектр модулирующего сигнала, занимающий относительную полосу частот до двух порядков, оказывает по отношению к непрерывному оптическому излучению дополнительное воздействие только на те биоструктуры, резонансные частоты которых совпадают или близки к спектральным составляющим сигнала или кратны им.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предложенное решение, является усиление биостимулирующего эффекта (за счет ускорения и нормализации процессов в биологических объектах).

Это достигается тем, что в известном способе воздействия на биологические объекты, включающем их облучение модулированным оптическим излучением при средней плотности падающей на них мощности 10^-6 - 2•10^-1, модуляцию осуществляют нерегулярными аналоговыми колебаниями, спектральные составляющие которых находятся в диапазоне частот 10^-4 - 10⁶ Гц. В качестве нерегулярных аналоговых колебаний в частных случаях используют напряжения или токи переходных, например, экспоненциальных, процессов в электрических цепях или усиленные случайные процессы в электрических цепях, например, фликкер-шум.

Значение нижней граничной частоты спектра модулирующего сигнала - 10^-4 Гц - выбрано из того соображения, что для большинства биообъектов, в частности семян, не требуется времени стимулирующего воздействия большего, чем 2,5-3,0 ч (длительность воздействия определяет нижнюю граничную частоту спектра). Более длительное воздействие в большинстве случаев затруднено и по технологическим соображениям. Значение верхней частоты спектра модулирующего сигнала - 10^-6 Гц - выбрано потому, что частоты конформационных изменений структуры белков, в том числе ферментов, достигают 10⁶ Гц [3]. Спектральные составляющие модулирующего сигнала, совпадающие с частотами конформационных колебаний ферментов, усиливают активность последних.

Выделяемые (детектируемые) в биообъектах составляющие спектра модуляции (биообъекты являются нелинейными системами) влияют на протекающие в них физико-химические процессы, изменяя, в частности, эффективную скорость протекания реакций. Они способны приводить к перестройке кинетического режима, к открыванию и/или закрыванию определенных частных путей реакций и к качественным изменениям получающихся в результате этих реакций продуктов.

Нерегулярные аналоговые колебания взяты в качестве модулирующих потому, что они имеют непрерывный амплитудно-частотный спектр и воздействуют на все биоструктуры, резонансные частоты которых находятся в области спектра модулированных колебаний.

Воздействие нерегулярного аналогового сигнала происходит в определенных частотных диапазонах (частотных "окнах"), распределение которых на оси частот носит индивидуальный характер для каждой биоструктуры. Биоструктура "выбирает" нужные ей для активации составляющие колебаний. Чем ниже частота "окна", тем требуется большее время для получения одного и того же результата при одинаковых амплитудах воздействующих сигналов (составляющих спектра) или большая амплитуда сигнала при одинаковых временах воздействия. Этому условию в значительной степени удовлетворяют экспоненциальные колебания и фликкер-шум, амплитуды спектральных составляющих которых растут с уменьшением частоты.

Устройства, реализующие предложенный способ, могут выполняться на основе лазеров или светодиодов видимого и/или инфракрасного диапазонов. В качестве генератора нерегулярных колебаний, используемых для модуляции интенсивности излучения, могут использоваться генераторы линейно нарастающего, синусоидально нарастающего или экспоненциально нарастающего напряжения, генератор фликкер-шума и другие устройства. В качестве источника фликкер-шума могут использоваться стабилитроны тлеющего и коронного разряда и полупроводниковые стабилитроны (при работе последних на начальной части обратной ветви вольтамперной характеристики).

Использование предложенного способа для целей фототерапии и ускорения роста и развития растений не отличается от использования способов-аналогов.

Было изготовлено устройство для реализации предложенного способа на основе излучающих полупроводниковых диодов; трех красного и одного инфракрасного диапазонов. Модуляция излучения на сверхнизких частотах осуществлялась за счет фликкер-шума сети переменного тока (для питания устройства использовался нестабилизированный источник постоянного напряжения), на низких и высоких частотах - за счет усиленного фликеер-шума полупроводникового стабилитрона.

При помощи устройства в июле-августе 1996 г. производилось облучение семян огурцов урожая 1993 г. в течение одного часа при средней плотности потока мощности около 5•10^-4 Вт/см². Испытания показали статистически достоверное повышение всхожести семян на 20 - 30% по отношению к облучению семян устройством с импульсной модуляцией оптического излучения (к способу-прототипу). В настоящее время устройство передано в Сибирский госмедуниверситет для определения оптимальных терапевтических методик для облучения тканей человека.

Технический эффект от предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом состоит в усилении терапевтического воздействия при его использовании в медицине и повышении продуктивности растений при его использовании в растениеводстве.

Использованная литература.

1. Козлов В.И., Буйлин В.А. Лазеротерапия с применением АЛТ "Мустанг". М.: Аспект Пресс, 1995, с. 27.

2. Там же, с. 28 (прототип).

3. Там же, с. 13.

4. Антонов С. Н. Проблемы низкоинтенсивной лазерной терапии и новые тенденции в развитии аппаратуры, Laser Market, 1994, N3, с. 17.

5. Лазерные терапевтические аппараты серии "Луч" (информационное сообщение о новой технике и ее применение), Laser Market, 1994, N1, с.9.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве и медицине. Биологические объекты облучают модулированным оптическим излучением при средней плотности падающей на них мощности 10^-6 - 2•10^-1 Вт/см². Модуляцию осуществляют нерегулярными аналоговыми колебаниями, спектральные составляющие которых находятся в диапазоне 10^-4 - 10^-6 Гц. В качестве нерегулярных аналоговых колебаний в частных случаях используют напряжения или токи переходных процессов в электрических цепях или, например, фликкер-шум. Это усиливает биостимулирующий эффект, обуславливает рост продуктивности растений и улучшает терапевтическое воздействие. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ воздействия на биологические объекты, включающий облучение биологических объектов модулированным оптическим излучением при средней плотности падающей на них мощности 1 • 10^-6 - 2 • 10^-1 Вт/см², отличающийся тем, что модуляцию осуществляют нерегулярными аналоговыми колебаниями, спектральные составляющие которых находятся в диапазоне частот 10^-4 - 10⁶ Гц. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нерегулярных аналоговых колебаний используют напряжения или токи переходных, например экспоненциальных, процессов в электрических цепях. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нерегулярных аналоговых колебаний используют усиленные случайные процессы в электрических цепях, например фликкер-шум.