Способ коррекции функционального состояния биологического объекта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к биологии и физиологии, а именно к методам и средствам физического воздействия на биологические структуры любого типа. В процессе осуществления способа на биологическую структуру осуществляют электрическое и/или магнитное, и/или электромагнитное воздействие. Для увеличения эффективности воздействия по крайней мере одно из воздействий модулируют музыкальным фрагментом. Устройство включает средство для создания упомянутого воздействия или совокупности таких воздействий, которое имеет узел для измерения по крайней мере одного из параметров, по крайней мере одного из воздействий. Устройство также имеет блок для подачи музыкального фрагмента, в том числе и в акустическом диапазоне, выход которого подключен к соответствующему входу модуляции упомянутого средства. Модуляция амплитудная, частотная, фазовая или широтно-импульсная позволяет за более короткий срок и с высокой степенью достоверности осуществлять изменение заданных параметров функционального состояния биологического объекта. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к биологии и физиологии, а именно к методам и средствам физического воздействия на биологические структуры любого типа.

В настоящее время широко используются методы и средства воздействия на биологический объект любого вида с целью изменения его функционального состояния, в большинстве случаев такого рода воздействия относится к области коррекции функционального состояния биологического объекта, которое под воздействием внешних и внутренних факторов находится в неоптимальном состоянии или имеет тенденцию к дальнейшему ухудшению данного состояния.

Из уровня техники известны многочисленные химические методы коррекции этого состояния, однако они не являются оптимальными, поскольку, воздействуя на один механизм метаболизма, неизбежно негативно влияют на другой его механизм. Многочисленные эксперименты показали, что более приемлемыми в данном случае являются физические методы воздействия, которые позволяют более избирательно влиять на регуляторные функции. Кроме того, физические воздействия на клеточном уровне имеют определенный механизм действия, т.е. такого рода воздействия по конечным результатам одинаковы для любого типа биологических воздействий, т.е. можно вести речь об общих закономерностях, присущих такого рода воздействиям.

Экспериментальные исследования, проведенные на различного рода биообъектах, например, на растениях, показывают, что применение электрического [1] , электромагнитного [2] или магнитного [3] воздействий позволяет эффективно корректировать функциональное состояние таких объектов. Исследования на животных показали [4] , что перечисленные воздействия также можно эффективно использовать как альтернативу воздействия химическими средствами, в ряде случаев упомянутые воздействия более прочны, легко дозируемы и контролируемы. Комбинации некоторых воздействий позволяют получить улучшенные результаты [5, 6] , добиться более быстрого перехода показателей функционального состояния биообъекта к требуемым уровням. Например, для высших животных или человека наравне с перечисленными типами воздействий и соответственно аппаратов могут использоваться устройства, представленные в [5, 6, 7]. Однако, несмотря на перспективность применения перечисленных физических методов воздействия электрической, магнитной и электромагнитной природы, все они еще недостаточно эффективны.

Наиболее близким к заявленному в отношении способа является способ коррекции функционального состояния биологического объекта, включающий электрическое и/или магнитное, и/или электромагнитное воздействие на объект и/или его часть [8]. В результате действия какого-либо одного фактора или сочетания двух или всех трех факторов осуществляется коррекция состояния биообъекта любой степени сложности, на что указывает автор. Однако в данном случае недостатком способа является его невысокая эффективность.

Наиболее близким к заявленному относительно устройства является устройство для коррекции функционального состояния биологического объекта, включающее по крайней мере одно средство для создания электрического и/или магнитного, и/или электромагнитного воздействия на объект, имеющее узел для изменения по крайней мере одного из параметров по крайней мере одного упомянутого воздействия [8]. Оно имеет те же недостатки, что и способ.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности действия как способа, так и устройства.

Указанная задача относительно способа решается тем, что по крайней мере один из параметров по крайней мере одного из упомянутых воздействий дополнительно модулируют музыкальным фрагментом. А также тем, что объект воздействует акустическими колебаниями упомянутого музыкального фрагмента.

Относительно устройств она решается тем, что по крайней мере одно упомянутое средство снабжено блоком для подачи музыкального фрагмента, выход которого подключен к соответствующему входу модуляции упомянутого средства, причем блок для подачи музыкального фрагмента может быть выполнен в виде проигрывателя музыкального фрагмента, выход которого связан с соответствующим согласующим блоком, выход которого является выходом данного узла.

Известно применение музыкотерапии [9], в процессе которой акустическое музыкальное воздействие опосредуется через слуховой анализатор и изменяет функции гипоталамуса как центра регуляции вегетативных функций организма, однако эффективность такого рода воздействий еще более низкая, чем от упомянутых физических воздействий.

Поиск, проведенный по патентной и иной технической литературе, показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. она соответствует условию изобретения "новизна".

Поскольку способ реализуется посредством известных приемов, а устройство - на основе известных узлов, то заявленное соответствует условию "промышленная применимость".

А поскольку в результате реализации способа при работе устройства реализуется поставленная техническая задача и имеет место новый результат, неочевидный для специалиста в данной области техники, то заявленное соответствует условию изобретения "изобретательский уровень".

Таким образом, физические факторы электрической и/или магнитной, и/или электромагнитной природы, промодулированные музыкальным фрагментом, воспринимаются не слуховым анализатором, а могут оказывать прямое воздействие, например, на клетки коры головного мозга и подкорковых структур, в том числе и гипоталамуса, например, в случае расположения электродов на голове. Кроме того, например, сочетание воздействий указанных физических факторов можно осуществлять как на голову, так и на грудину посредством облучения грудины электромагнитным потоком, в частности, потоком лазерного излучения в инфракрасной области спектра.

На чертеже представлено устройство для реализации заявленного способа.

Устройство, при помощи которого реализуется способ, включает средство или средства 1 для создания электрического и/или магнитного, и/или электромагнитного воздействия на объект, имеющее узел для изменения по крайней мере одного из параметров по крайней мере одного упомянутого воздействия (не показан), блок 2 для подачи музыкального фрагмента, выполненный в виде, например, клемм для подключения к соответствующему входу модуляции блока 1 электрического сигнала музыкального фрагмента, причем в частном случае блок 2 может быть выполнен в виде проигрывателя музыкального фрагмента 3, например, плеера или постоянного запоминающего устройства с преобразователем, выход которого посредством соответствующего согласующего блока 4 связан с упомянутым входом модуляции средства 1. В качестве блока 4 можно использовать, например, регулируемый эмиттерный повторитель и т.д. Кроме того, устройство может содержать блок 5 для подачи акустического сигнала, выполненный, например, в виде наушников, динамика, колонок т.д. В качестве средств 1 может использоваться блок подачи постоянного или переменного тока, токовых посылок, блок создания в необходимой зоне постоянного или переменного, в том числе импульсного магнитного воздействия на объект, блок создания постоянного или переменного, в том числе импульсного электромагнитного воздействия на объект, например, в виде потока СВЧ или КВЧ, лазерного излучения. Все перечисленные средства 1 или некоторые из них выполнены с возможностью модуляции по крайней мере одного из параметров выходного сигнала, например, модуляции может быть амплитудной, частотной, широтно-импульсной. Модулироваться может амплитуда сигнала, воздействующего на биообъект, частота посылок сигнала, длительность посылок и т.д., в том числе и их комбинация. В большинстве экспериментов в качестве музыкальных фрагментов использовались части произведений композитора Гудолла. Кроме того, электромагнитные воздействия применялись в основном нетеплового уровня мощности, т. е. даже длительное воздействие такого рода не приводило к коагуляции белковых структур, т.е. температура зоны, на которую осуществлялось воздействие, не увеличивалась за счет подвода энергии от этого воздействия.

Примеры реализации способа.

Ряд экспериментов был проведен на растениях. Так, согласно известным разработкам [1-3] через растение пропускался ток, как импульсный, так и постоянный (величиной в несколько микроампер), растение помещалось в магнитное поле, как постоянное, так и переменное (величиной в единицы миллитесла), на срезы растения воздействовали потоком лазерного излучения мощностью от единицы до сотни микроватт на квадратный сантиметр. Как контрольные, так и опытные экземпляры подвергали воздействию стрессового фактора, т.е. увеличению перепадов температур. При этом в опытной партии соответствующее воздействие модулировали как по амплитуде, так и по частоте, что привело к более стабильному состоянию опытных растений, которое выразилось в уменьшении числа опавших листьев на 20-25%, причем применение сочетанных воздействий, по крайней мере одно из которых промодулировано музыкальным фрагментом, позволило несколько улучшить результат. При акустическом воспроизведении музыкальных произведений ускорение прорастания семян пшеницы по сравнению с контролем было 15-20%, а при электромагнитном "воспроизведении" оно было 30-50%. Также был проведены эксперименты по использованию как сочетанных воздействий, так и сочетания воздействия (разнесенных по времени), промодулированных музыкальными фрагментами на семена, проростки и сами растения и их фрагменты. Результаты экспериментов показали, что сочетание воздействия и сочетание воздействий дают практически одинаковый эффект. Проводились эксперименты по сочетанию всех видов воздействий как попарно друг с другом, так и всех трех воздействий одновременно, причем, если при каком-либо одном виде воздействия модулированное воздействие было эффективнее немодулированного в среднем на 30-50%, при сочетанном или при сочетании воздействий, одно из которых промодулировано на 40-60%, когда оба промодулированы на 50-70%, при комплексном применении всех трех воздействий и модуляции соответственно одного из них, двух или всех трех эффективность возрастала в среднем на 45-65, 50-70 и 55-75%. Добавление акустического воздействия в данных случаях в среднем на 5-7% повышало эффективность воздействия, которую определяли по всхожести, силе роста, тургору и т.д. в соответствии с выбранным растительным объектом. Использование амплитудной, частотной, фазовой, широтно-импульсной модуляции показало, что для электрического и магнитного воздействия более эффективны амплитудная и широтно-импульсная модуляции, для электромагнитного воздействия наиболее эффективны частотная, амплитудная и широтно-импульсная модуляция, хотя в ряде случаев использования лазерного излучения эффективны фазовая и частотная модуляции, иногда широтно-импульсная, а иногда их сочетание.

Аналогичные исследования были проведены на микроорганизмах, на которые воздействовали как магнитным полем, так и потоком электромагнитного излучения в вариантах сочетанного и последовательного воздействия. Воздействие на опытную партию проводили модулированным как по амплитуде, так и по мощности электромагнитным излучением (использовалась широтно-импульсная модуляция). Параметры воздействия были нетеплового уровня. Эксперименты показали более высокий рост микроорганизмов опытной партии по сравнению с контрольной, в которой воздействие либо было немодулированным, либо модулировалось стандартным известным способом. Исследования повышения эффективности модулированного воздействия одиночного, парного и трех воздействий совместно относительно таких же воздействий немодулированных показали повышение эффективности соответственно от 25-30 до 75% при тех же способах модулирования каждого из этих воздействий, которые приведены для опытов с растениями.

Исследовалось также воздействие на животных. При этом для трансцеребрального применения по лобно-сосцевидной методике после воспроизведения иммобилизационного стресса использовалась электрическая составляющая музыкально-модулированного сигнала. Электрические сигналы с выхода устройства подавались на парные электроды, контактирующие через увлажненную прокладку с лобными и сосцевидными участками головы. Напряжение составляющей не превышало 35 B. Для модуляции использовались музыкальные фрагменты из композиций Гудолла. Животным начинали проводить соответствующее электрическое воздействие в течение 20 мин, при этом одной группе крыс воздействие осуществлялось ежедневно в течение 10 сеансов, другой - в течение 5 сеансов. Контрольной группе животных, таким же образом подвергшейся воздействию стресса, проводили "ложные" процедуры, заключающиеся или просто в фиксации на них аналогичным образом электродов, и в том числе осуществлении соответствующего или соответствующих немодулированных воздействий, аналогичных воздействиям, которые осуществлялись в опытных группах. Эффективность действия оценивали по содержанию в сыворотке крови "стрессорных" гормонов, уровню процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в органах-мишенях стресса, содержанию белка и нуклеиновых кислот в этих тканях, активности соответствующих клеток и систем организма через сутки после окончания всех воздействий. После выработки у животных мобилизационного стресса путем помещения их на 6 сут в индивидуальные тесные клетки они теряли в весе, становились малоподвижными и агрессивными. При этом почти вдвое уменьшался уровень кортикостероидов и тиреоидных гормонов, втрое - тестостерона, инсулина - на 40%. Уровень процессов свободнорадикального окисления в миокарде и коре головного мозга был повышен в 2,7 и в 2,2 раза соответственно, указанные данные приведены по сравнению с группой животных, на которых осуществлялось "ложное" воздействие. При немодулированных воздействиях результаты были снижены на 25-45%. В группе крыс, которым были проведены 10 процедур (по 5 ежедневных с 2-дневным перерывом между ними), повышенный уровень кортикостероидов в сыворотке крови снизился на 38,5% произошло восстановление уровня инсулина, тестостерона и тиреоидных гормонов, снизился уровень перекисного окисления липидов в миокарде и повысилось содержание белка в нем в 1,6 раза, активировался геном тимоцитов, почти полностью восстановилась масса крыс и масса их тимуса. В другой группе крыс после окончания 6-дневного курса иммобилизации проводились процедуры музыкально-модулированного электрического воздействия импульсами электрического тока по лобно-сосцевидной методике. Парные электроды располагались на симметричных участках головы в области лба и сосцевидных отростков, контактируя с участками кожи через увлажненные прокладки. Длительность воздействия была 20 мин, на курс применялось ежедневно 5 процедур. В результате восстановительного лечения активировался геном клеток тимуса, повысилось содержание белка в миокарде в 2,5 раза, а в коре головного мозга - в 1,3 раза. Произошло восстановление массы животных и массы их тимуса. Остальные показатели отличались от контрольных величин. В данном случае приведены результаты сравнения опытной группы животных и контрольной группы с "ложным воздействием" по сравнению с группой, на которую осуществляли аналогичное или аналогичные немодулированные воздействия, где результаты были меньше на указанный выше процент. При применении ИК-лазерного излучения, модулированного музыкальными фрагментами, для заживления кожно-мышечных ран и язв отмечена более выраженная активация регенераторных процессов в коже и мышце и стимуляция иммунных реакций по сравнению с немодулированными ИК-воздействиями. Последовательной применение физических факторов с модуляцией одного иди всех воздействий музыкальным фрагментом дают более эффективные результаты. Так, упомянутое электрическое модулированное воздействие в сочетании с воздействием на тимус лазерного ИК излучения позволяет на 12-13% повысить эффективность реабилитации, а в сочетании с магнитным воздействием - на 10-12%. В каждом случае, однако, необходимо индивидуально подбирать характеристики исходных воздействий. Дополнительное акустическое воздействие на объект музыкальным фрагментом, которым модулируют по крайней мере одно электрическое, магнитное, электромагнитное воздействия, позволяет на 3-5% улучшить показатели этих воздействий.

Таким образом, в результате экспериментов было подтверждено, что предлагаемое воздействие на биообъект носит общий характер и не зависит от вида самого биообъекта. Для подтверждения данного факта были проведены также эксперименты на испытуемых добровольцах. При применении им "электромагнитной музыки" по описанной выше методике отмечалась стимуляция альфа-ритма электроэнцефалограммы и увеличение кровенаполнения сосудов органов малого таза, что является показателем стресслимитирующего воздействия и важно для восстановления нарушенной гемодинамики при урологических, гинекологических и гастроэнтерологических заболеваниях воспалительного характера, при диабетической ангиопатии.

Исследования, проведенные на испытуемых добровольцах при различных патологиях и после развития различного рода стрессовых состояний, дали результаты, которые в пределах ошибки эксперимента соответствуют вышеприведенным, что свидетельствует о едином механизме воздействия на биологические структуры.

Исследования относительно применения данного способа и соответственно устройства проводились на биообъектах различного уровня организации: микроорганизмах, семенах, растениях, животных, рыбах, людях, причем, как и в указанных выше случаях, использовались амплитудная, частотная, фазовая, широтно-импульсная и сочетание этих видов модуляций, причем наиболее выгодный вид модуляции для каждого вида воздействия выбирался из условий, представленных выше (для растений), поскольку данные экспериментов практически обосновывают целесообразность такого вида выбора для любого типа биообъектов. Добавление акустического воздействия позволяет увеличить эффективность максимум на 10-12% относительно перечисленных модулированных музыкальным фрагментом воздействий, которые в свою очередь позволяют относительно соответствующих немодулированных воздействий более эффективно (согласно общепринятым методикам обследования) - более чем на 70-80% - осуществлять регуляторные функции. Причем, чем ниже уровень организации биологического объекта, тем выше эффективность воздействия или воздействий отмечается в экспериментах. Отметим, что в каждом конкретном случае очень важно подобрать оптимальное сочетание этих воздействий и определить необходимый спектральный диапазон электромагнитного воздействия. Так, при использовании ИК и "красного" диапазона оптического спектра отдельно или в сочетании можно в случае необходимости добавить воздействия в УФ-области спектра. Возможно использование перекрестной модуляции и т. п. , что в каждом отдельном случае составляет "know-how" авторов.

Применение данного способа и устройства позволяет высокоэффективно осуществлять коррекцию функционального состояния биологического объекта, как растительного, так и животного происхождения, при малых затратах времени и высокой экономичности осуществлять направленное воздействие на выбранные структуры организма без нарушения функционирования других структур.

Источники информации 1. Авт. свид. СССР, 697096, кл. A 01 G 7/04, 1979.

2. Авт. свид. СССР, 1159512, кл. A 01 G 7/04, 1985.

3. Европейская заявка, 196976, кл. A 01 G 7/04, 1986.

4. Белановский А.С. Основы биофизики в ветеринарии.- М.: ВО Агропромиздат, 1989.

5. Патент США, 3915151, кл. A 61 N 1/42, 1975.

6. Европейская заявка, 377284, кл. C 12 N 13/00, 1990.

7. Авт. свид. СССР, 1711914, кл. A 61 N 1/34, 1992.

8. Прищеп Л.Г. Электроманитная эволюция сознания и сущность чародейства. - М.: РУ ВНИИМ, 1993.

9. Шмоль С.Э., Замятин А.А. Музыка, молекулы, биология.- Знания - сила, 1968, N 9, с. 43-46.

Формула изобретения

1. Способ коррекции функционального состояния биологического объекта, включающий электрическое, и/или магнитное, и/или электромагнитное воздействие на объект и/или его часть, отличающийся тем, что по крайней мере один из параметров по крайней мере одного из упомянутых воздействий дополнительно модулируют музыкальным фрагментом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на биологический объект воздействуют акустическими колебаниями упомянутого музыкального фрагмента.

3. Устройство для коррекции функционального состояния биологического объекта, включающее по крайней мере одно средство для создания электрического, и/или магнитного, и/или электромагнитного воздействия на объект, имеющее узел для изменения по крайней мере одного из параметров по крайней мере одного упомянутого воздействия, отличающееся тем, что по крайней мере одно упомянутое средство снабжено блоком для подачи музыкального фрагмента, выход которого подключен к соответствующему входу модуляции упомянутого средства.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что блок подачи музыкального фрагмента выполнен в виде проигрывателя музыкального фрагмента, выход которого связан с соответствующим согласующим блоком, выход которого является выходом данного узла.

РИСУНКИ

Рисунок 1