Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЗДЕЙСТВУЮЩЕГО ФАКТОРА
Разработке физиотерапевтических устройств предшествует определение основных
технических характеристик и режимов работы на базе теоретических и эмпирических
знаний. При разработке медицинских аппаратов, действие которых основано на
влиянии НИФФ на БО, базируются на экспериментальных данных, поскольку механизмы
воздействия таких факторов достаточно дискуссионные и не позволяют применить
точные математические выкладки. Тем не менее, качественное математическое
моделирование предполагаемых процессов в БС, происходящих под действием НИФФ,
является чрезвычайно важной задачей, поскольку дает возможность оценить и
представить поведение БС, разработать методику проведения физиотерапевтической
процедуры, подтвердить возможность тех или иных биологических эффектов.
Эмпирический опыт в большинстве случаев основан на оценке эффективности
воздействия НИФФ на модельные биологические системы. К таким системам относят
различные биологические растворы как низко-, так и высокомолекулярные,
различные растения и животные [89]. Определение эффективности воздействия НИФФ
необходимо по той причине, что биологические системы по свой природе являются
нелинейными динамическими системами с огромным числом обратных связей.
Динамическое поведение молекулярных соединений в целостном биологическом
объекте может быть совершенно отлично от их поведения в in vitro условиях. При
этом качественное поведение всех живых существ под внешним воздействием
практически идентично с отличием во временных и амплитудных соотношениях.
Наиболее устойчивыми к воздействию физических факторов являются одноклеточные
микроорганизмы и растительные клетки. По этой причине эффективное воздействие
НИФФ на эти клетки гарантирует эффективное воздействие на более
высокодифференцированные биологические системы (например, человека). Кроме
того, поскольку фундаментальной единицей всего живого на Земле является вода,
то значительный интерес представляет воздействие НИФФ на водную компоненту БО.
Можно утверждать, что данные, полученные на таких модельных системах, должны
относиться к человеку.
2.1. Реакция водных систем на действие низкоинтенсивных физических факторов.
Качественная математическая модель
Основной особенностью воздействия НИФФ является то, что квант энергии этих
физических факторов нетепловой интенсивности на один - два порядка ниже
тепловой энергии молекул kТ0. Так, для миллиметровых волн (n=30-300 ГГц) это
отношение составляет раз. Такой энергии достаточно для вращения молекул вокруг
связи и, возможно, изменения конформационных состояний, но не достаточно для
разрыва связей в атомно-молекулярных комплексах. Очевидно, что для оказания
влияния на характеристики и свойства материи при воздействии столь низко
интенсивных факторов особенно в низкочастотной области необходимо, чтобы
происходило накопление энергий. Существует несколько гипотез механизма
накопления энергии, рассмотренных в разделе 1.1. В работах [90, 91]
предлагаются модели таких накоплений за счет метаболических процессов на
мембране клеток. В противоположность этому в работах [30, 92] показано, что
вода является преобразователем энергии физического фактора в другие виды
энергии, оказывающие действие на структурные единицы, которые находятся в воде
и не имеют мембраны и клеточного строения.
Для подтверждения и дополнения выводов, приведенных в [30, 92] в данной части
работы проведено теоретическое исследование изменения динамики кластеров воды
под воздействием внешнего физического фактора и экспериментальные исследования
изменения свойств воды под действием НИФФ, опубликованные в [19].
2.1.1. Теоретическая часть
Особым свойством молекул воды является большой дипольный момент и возможность
образования тетраэдрических связей с четырьмя другими молекулами воды. По этой
причине жидкая вода представляет собой сложную ассоциативную систему,
обладающую определенной анизотропией в масштабе, соизмеримом с размерами
молекулы. При этом вода является самоорганизующейся системой, которая образует
кластерные фракталоподобные структуры [93]. Межмолекулярные взаимодействия
молекул воды приводят к образованию поверхностных и объемных структур,
определяющих физические свойства воды как системы: поверхностное натяжение,
вязкость, а также наличие колебательных процессов, вызванных этими структурами
[94].
При приложении сил любой природы, вызывающих сдвиговое смещение структурных
полимерных единиц, происходит течение жидкости и, как следствие,
механо-химическое трение. В свою очередь, механо-химическое трение способствует
разрыву химических связей [19]. Образующиеся в результате разрывов радикалы
аналогичны по природе радикалам, возникающим, например, при радиолизе воды,
естественно, в малых концентрациях.
Следующей важной особенностью воды являются наличие различного рода примесей:
мелкодисперсных частиц, ионов и растворенного газа. В зависимости от природы
примеси образующаяся структура отличается от гексагональных структур воды,
имеющих суммарный дипольный момент D = 0, и обычно имеют пентагональные
структуры с дипольным моментом D № 0 [95].
Взаимодействие водных структур с электромагнитным полем приводит к следующим
последствиям: сильное поле вызывает появление течений и разрушение структур
воды, слабое поле взаимодействует с дипольными моментами молекул воды, не
сдвигая структуру как целое, и смещает входящие в нее молекулы друг
относительно друга, вращая структуру. Слабые электромагнитные поля, меняя
расположение молекул в общей системе, накапливают э
- Київ+380960830922