СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОДЫ Российский патент 2002 года по МПК G01N33/48 

Изобретение относится к медицине и касается способов взаимодействия внешней среды (воды) и микроорганизмов под влиянием музыки.

Известен способ изменения электрических и химических параметров воды, заключающийся в воздействии на воду нереактивными средствами (Стехин А.А., Яковлева Г. В. , Ишутин В.А., Кондратов В.К. Преобразование энергии внешних полей в π,π-комплексах ион-кристаллических ассоциатов воды. Второй международный симпозиум. Электрохимическая активация в медицине, сельском хозяйстве, промышленности. 28-29 октября 1999. Доклады и тезисы, ч. I. - M.: Всероссийский научно-исследовательский институт медицинской техники, с. 112-114).

Недостатком данного способа является то, что он не рассматривает выявленные закономерности в изменении параметров воды в качестве механизма воздействия на организм человека.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по выявлению взаимодействия между дистантно расположенными водой и микроорганизмами. Достигаемый при этом технический результат заключается в установлении неконтактного воздействия микроорганизмов на внешнюю среду (воду) для изменения параметров этой среды и возможности использования данного явления в качестве механизма воздействия на организм человека.

Указанный при этом технический результат достигается тем, что в способе изменения электрических и химических параметров воды, заключающемся в воздействии на воду нереактивными средствами, в качестве нереактивных средств используют музыкально-акустическое воздействие на воду и на микроорганизмы, дистантно находящиеся по отношению к воде, а об изменении параметров воды судят по изменениям концентрации супероксидного и пероксидного ион-радикалов в воде.

Указанные признаки являются существенными с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется рисунками, где
на фиг.1 - схема расположения кювет с водой в двух суховоздушных термостатах при комплексном акустическом и волновом (полевыми структурами микроорганизмов) воздействии.

на фиг.2 - представлен график кинетики изменения концентрации радикалов О₂ ^-(*) в воде под дистантным воздействием бактерий Staphyllococcus (концентрация - 10⁴ клеток/мл).

Согласно изобретения способ изменения электрических и химических параметров воды заключается в воздействии на воду нереактивными средствами. При этом в качестве нереактивных средств используют музыкально-акустическое воздействие на воду и на микроорганизмы, дистантно находящиеся по отношению к воде, а об изменении параметров воды судят по изменениям концентрации супероксидного и пероксидного ион-радикалов в воде.

Настоящий способ подтверждается исследованиями и опытами, проводимыми микроорганизмами Staphyllococcus и Е. Coli.

Было проведено сравнительное изучение влияния различных видов музыки на рост и электрохимическую активность микроорганизмов Staphyllococcus и Е. Coli, относящихся, как известно, к двум различным классам (грам-положительным и грам-отрицательным соответственно).

Подопытные культуры клеток дважды подвергались поочередному 4-кратному воздействию музыкальных тест-программ, записанных на аудиокассеты, продолжительностью 45 мин каждая: 1) инструментальная классическая, 2) средневековые духовные песнопения. Начало эксперимента фиксировалось с момента введения микроорганизмов в питательную среду, помещения их в термостат с одновременным включением акустического генератора. Всего было поставлено 6 серий опытов. Исследование влияния акустических воздействий микроорганизмы проводилось в процессе их роста на стадиях лаг-фазы и фазы предэкспоненциального роста. Выращивание микроорганизмов осуществлялось в суховоздушном термостате (температура 37^oС), в котором размещалась кварцевая кювета (объем 10 мл), содержащая микроорганизмы определенного штамма в мясопептонном бульоне. Концентрация микроорганизмов в исследованиях варьировала в диапазоне (1-3)•10³ клеток/мл. Акустические микрофоны малой мощности (от головных телефонов) устанавливались непосредственно над кюветой с микроорганизмами (на высоте 1 или 18 см от поверхности питательной среды). Акустическое воздействие на культуры микроорганизмов осуществлялось в течение всего времени опыта на одной мощности во всех экспериментальных сериях.

Контрольная кювета с теми же микроорганизмами в аналогичных концентрациях и объемах помещалась параллельно в другом суховоздушном термостате, расположенном на расстоянии 10 см от первого, и не подвергалась акустическому воздействию. Оценка жизнедеятельности микроорганизмов осуществлялась согласно Методических указаний МЗ РФ (МУК 4.2-99) хемилюминесцентным методом по изменению их концентрации в процессе развития, индикатором которой является динамика содержания в среде супероксидного ион-радикала 0₂ ^-(*), высвобождаемого в процессе денатурации клетки в сильнощелочной среде.

Результатами экспериментов установлено, что в динамике роста клеток микроорганизмов и изменения электрохимической активности продуцируемых ими супероксидных ион-радикалов под воздействием акустических сигналов музыкальных ритмов и частот отмечаются существенные отличия. Рост микроорганизмов (как Staphyllococcus, так и Е. Соli) без внешних акустических воздействий характеризуется небольшим уменьшением активности на стадии лаг-фазы и равномерным увеличением концентрации микроорганизмов и соответственно концентрации ион-радикалов на стадии предэкспоненциального и экспоненциального роста.

В опытных образцах на фоне равномерного увеличения сигнала, соответствующего устойчивому росту клеток, под воздействием музыки отмечаются периодические всплески электрохимической активности интенсивностью до одного десятичного порядка, связанные с изменением концентрации и энергии связи ион-радикалов в водно-микробиологической среде (таблица).

Однако резкие всплески интенсивности хемилюминесценции (регистрируемые при 10-секундном накоплении сигнала на его начальной фазе) отмечаются только для клеток Staphyllococcus. После каждого пика активизации жизнедеятельность микроорганизмов возвращалась на уровень, близкий к контрольному, но на несколько более низком уровне. В целом же в экспериментальной группе микроорганизмов Staphyllococcus в результате проведенного анализа была выявлена тенденция к снижению роста и активности жизнедеятельности в среднем на 12%.

Клетки Е. Coli, имеющие двуоболочечную структуру мембраны, проявляют стимулированную акустическим воздействием активность в виде нескольких малоинтенсивных всплесков, усреднение которых позволяет выделить на фоне относительного уменьшения общей активности интервалы времени ее повышения в диапазонах 20-50 мин - для духовной и 90-130 мин - классической музыки соответственно.

В данной серии экспериментов в результате проведенного анализа было выявлено снижение роста и активности жизнедеятельности клеток Е. Coli на 40%.

Результаты сравнительной динамики активности микроорганизмов в зависимости от вида музыки и расстояния воздействия представлены в таблице.

Расчет относительной активности проводился по отношению экстремальных значений к средним значениям величины интенсивности до и после пика активности. По представленным данным видно, что относительная активность микроорганизмов при воздействии классической музыкой, использовавшейся в данных экспериментах, была несколько ниже, чем в случае воздействия духовной музыкой, при условии воздействии с расстояния в 1 см.

Увеличение расстояния от источника звука до объекта воздействия на 17 см, а следовательно, уменьшение мощности воздействия, привело к возникновению экстремальных всплесков интенсивности хемилюминесценции, один из которых достиг значения 9,1 (почти на порядок выше предыдущих значений).

Упорядоченное изменение активности микроорганизмов под воздействием внешних акустических сигналов объясняется как резонансными влияниями на заинтересованные внутриклеточные структуры, так и электромагнитным полевым воздействием.

Механизм трансформации в водной среде акустической волны в электромагнитную связан с преобразованием энергии в джозефсоновских структурах ассоциатов воды в результате возникновения под воздействием акустической волны вырожденных электрон-фотонных состояний. Результирующим действием колебательного возбуждения ассоциатов воды является возбуждение в сверхпроводящих структурах ассоциатов продольных электромагнитных волн, оказывающих на ион-радикалы потенцирующее действие, в результате которого уменьшается энергия связи ион-радикалов в комплексах. Как следствие, в результате изменения энергии связи происходит перераспределение формы импульса хемилюминесценции в сторону меньших времен реакции, что эквивалентно увеличению амплитуды импульса.

Исходя из сказанного малоинтенсивное акустическое воздействие на воду и микроорганизмы следует рассматривать не только как волновое, но и как полевое воздействие.

Если обратиться к известным экспериментальным фактам по полевому воздействию на микроорганизмы, то видно из экспериментов, что магнитные поля малой интенсивности в виде синусоидальных волн частотой примерно 0,01 Гц тормозят накопление числа особей Е. Coli до 37,7% в экспоненциальной фазе размножения. Эффективное торможение развития Е. Coli также отмечается в импульсных полях на частотах 0,02; 1 и 6 Гц.

Если за изменения активности и роста клеток микроорганизмов ответственны возникающие в водных системах поля продольных электромагнитных волн, то данные изменения должны также проявляться в дистантных электрохимических взаимодействиях. Для экспериментального подтверждения этого были проведены исследования по кинетике активных форм кислорода в дистиллированной воде (О₂ ^-(*), HO₂ ^-(*)), изолированной от среды микроорганизмов непроницаемыми для химических соединений стенками (дистантное взаимодействие).

Эксперименты проводились по следующим схемам (фиг.1):
1. Акустическое воздействие.

В суховоздушные термостаты (температура 37^oС) помещались кварцевые кюветы одинакового объема и формы с 10 мл дистиллированной воды. Так же как и при воздействии на микроорганизмы, акустические микрофоны размещались на высоте 1 или 18 см от поверхности воды только в рабочем термостате. Акустическое воздействие осуществлялось в течение всего эксперимента.

2. Комплексное акустическое и полевое воздействие.

В суховоздушный термостат помещалась кварцевая кювета с бактериальной культурой в концентрации 8•10⁶ клеток/мл в мясопептонном бульоне (объемом 10 мл), прогретом перед введением бактериальной культуры до 37^oС в течение 25-30 мин. Кюветы с водой размещались по следующей схеме (фиг.1): одна - вплотную к кювете с микроорганизмами, другая - на расстоянии 25 см от нее и третья кювета - в другом параллельном термостате (без акустического воздействия).

Оценка полевого воздействия микроорганизмов и акустического генератора (музыки) на воду в дистантном эксперименте осуществлялась по изменениям концентрации супероксидного и пероксидного ион-радикалов хемилюминесцентным методом.

В воде, подверженной акустической обработке вне микроорганизмов в течение примерно 100 мин наблюдается уменьшение равновесных значений концентрации ион-радикалов в 2,5 раза (по сравнению с контролем без акустической обработки), что указывает на активную электрохимическую роль малоинтенсивных акустических полей. Одновременно с изменением концентрации ион-радикалов в воде происходит увеличение водородного показателя среды (от 5,39 - в исходной воде до 5,80 - после двухчасового воздействия акустического генератора) и уменьшение величины окислительно-восстановительного потенциала (в среднем от 200 мВ до 80-140 мВ).

Кинетические характеристики изменения концентрации О₂ ^-(*) и НО₂ ^-(*) в воде, подверженной влиянию биополей микроорганизмов в отсутствие акустических воздействий, также свидетельствуют о закономерном и воспроизводимом уменьшении концентрации ион-радикалов практически независимо от материала стенок кюветы (кварц, полипропилен), использованных в эксперименте (фиг.2).

При размещении кювет с водой на некотором удалении от кюветы с развивающимися микроорганизмами (эксперимент 2) выявлен следующий характер происходящих изменений в концентрации ион-радикалов. Имеется начальный участок быстрого уменьшения концентрации и осцилляции концентрации в последующее время роста микроорганизмов. Усредненное значение концентрации О₂ ^-(*) - ион-радикала по истечении ~30 мин от начала эксперимента по данным 10-12-ти параллельных измерений в равномерных интервалах времени находится в следующем соотношении 1: 2: 3= 0,16:0,262:1. При этом вариации концентрации (Var С= С/σ, где σ - дисперсия концентрации) в кюветах на различном удалении от среды микроорганизмов уменьшаются по мере приближения кювет с водой к кювете с микроорганизмами ( 1: 2: 3=0,808:1,064:1,34).

Полученные экспериментальные результаты указывают на значительную роль волновых процессов в метаболизме клеток, идущих в том числе с участием активных форм кислорода воды, не имеющей прямого контакта с клетками. Определяющее значение в динамике активных форм кислорода (соответственно и роста клеток) в воде питательной среды микроорганизмов и в воде, находящейся вне прямого контакта с культурой клетки, играют внутри- и внеклеточные ферменты антиоксидантной системы: супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза. Как следует из экспериментальных данных по дистантным взаимодействиям клеток и воды, механизм их действия с активными ион-радикальными формами кислорода является не контактным, а волновым.

Последнее не противоречит современным представлениям о гетерогенной цепочечной ион-кристаллической ассоциации воды и строения белковых тел, в которых ассоциаты выполняют роль строительного каркаса и энергоинформационного передатчика. Именно гетерофазы (метастабильные фазы с двумерной организацией структуры) жидкостей, к которым относятся, кроме истинных жидкостей, аморфное и металлическое состояния, создают условия для формирования продольных электромагнитных волн и их прохождения во внешней среде. Очевидно, что металлпорфириновые центры коферментов (в рассматриваемом случае) и структуры связанной воды (ассоциаты) в центральной области белка, несущие переменный положительный заряд, формируют продольную волну с поляризацией, соответствующей поляризации волны с дырочной проводимостью (Н+-волны) (Никольский В.В., Никольская Т. И. Электродинамика в распространении радиоволн. - М.: Наука, 1989, с. 542). Встречное взаимодействие подобной волны с волной ассоциатов, содержащих заряды отрицательного знака полярности на возбужденных состояниях кислорода (Н^--волной), должно приводить к переносу электронов по цепочке к белковой макромолекуле. В результате подобных взаимодействий микроорганизмы приобретают отрицательный заряд и энергию распада ион-радикалов, т.е. получают дополнительную энергию, идущую на поддержание своего метаболизма.

Вывод: микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности изменяют электрические и химические параметры не только питательной среды, в которой они культивируются, но и внешней среды (воды), находящейся на расстоянии. Данное явление носит волновой характер и проявляется неконтактно.

Полученные данные позволяют высказать предположение, что дальнейшие исследования клеточных реакций на музыкально-акустические воздействия могут оказаться плодотворными в получении новых технологий акустической регуляции клеточных процессов и в понимании глубинных механизмов воздействия музыки на живые системы.

Изобретение относится к области медицины. Способ изменения электрических и химических параметров воды заключается в волновом воздействии на воду. В качестве волнового воздействия используют прямое или дистантное музыкально-акустическое воздействие, об изменении параметров воды судят по изменениям концентрации супероксидного и пероксидного ион-радикалов в воде. Способ обеспечивает выявление характера музыкально-акустического воздействия на воду. 2 ил., 1 табл.

Способ изменения электрических и химических параметров воды, заключающийся в волновом воздействии на воду, отличающийся тем, что в качестве волнового воздействия используют прямое или дистантное музыкально-акустическое воздействие и по динамике концентрации супероксидного и пероксидного ион-радикалов судят об изменении электрических и химических параметров воды.