Спосіб ідентифікації спектральних характеристик біологічних і неживих об’єктів та їхньої корекції

Корисна модель відноситься до медицини, а конкретно до методів дослідження та вимірювання хвильових характеристик об'єктів, переважно біологічних, для діагностичних цілей. Запропонований спосіб може бути використаний для неінвазійного дистанційного виявлення функціональних і органічних змін у передпатологічних і патологічних процесах організму людини та інших біологічних об'єктів і їхніх причинах з конкретним визначенням локалізації на доклінічних і клінічних стадіях із забезпеченням здійснення медикаментозного тестування та виявлення найбільш ефективно діючих лікарських засобів. Відомі пристрої для електромагнітної діагностики і терапії людини, за допомогою яких здійснюється вплив електромагнітним випромінюванням (ЕМВ) на біологічно активні точки (БАТ), які функціонально пов'язані з органами людини і інформаційному рівні відображають їхній стан [1; 2; 3]. Наслідком взаємодії ЕМВ пристроїв із власним ЕМВ БАТ є їхня синхронізація. Це дозволяє з одного боку за допомогою приладової бази пристроїв одержувати інформацію про стан організму за рахунок виділення синхронізованої частоти зі спектру взаємодіючих ЕМВ, а з іншого боку - здійснювати цілеспрямовану електромагнітну терапію організму шляхом приладового аналізу відповідних реакцій на вплив електромагнітного випромінювання. Відомі також способи електромагнітної діагностики і терапії людини описані в патентах [4; 5; 6]. Найближчим аналогом технічного рішення, що заявляється, обраний спосіб виявлення функціональних і органічних змін у передпатологічних і патологічних процесах біологічних об'єктів, що реалізується в комплексі спектральної корекції «БАРС» [7], при якому використовують процесор, який перетворює сигнали, що надходять від датчика, з аналогової форми в цифрову, а результуючий вихідний сигнал подає на датчик в аналоговій формі, а також проводять порівняння й аналіз однорівневого одномірного вейвлет-перетвореного вхідного інформаційного сигналу з еталонною базою даних. Недоліком даного способу є те, що він не забезпечує медикаментозне тестування лікарського препарату та виявлення найбільш ефективно діючих лікарських засобів. В основу корисної моделі поставлено задачу у відому способі виявлення функціональних і органічних змін у передпатологічних і патологічних процесах біологічних об'єктів шляхом спеціальної обробки досліджуваного інформаційного сигналу забезпечити медикаментозне тестування лікарських препаратів та виявлення найбільш ефективно діючих лікарських засобів для корекції спектральних характеристик, а також терапії біологічних об'єктів. Поставлена задача досягається тим, що в способі ідентифікації спектральних характеристик біологічних і неживих об'єктів та їхньої корекції, при якому використовують процесор, який перетворює сигнали, що надходять від датчика, з аналогової форми в цифрову, а результуючий вихідний сигнал подає на датчик в аналоговій формі, а також проводять порівняння й аналіз однорівневого одномірного вейвлет-перетвореного вхідного інформаційного сигналу з еталонною базою даних, перед обробкою для виключення впливу факторів часу зняття спектрів і географічного розташування досліджуваних об'єктів інформаційний сигнал нормують по амплітуді, при цьому використовують математичне забезпечення, що базується на багаторівневому вейвлет-аналізі з використанням статистичних і стохастични х характеристик та енергетичних спектрів. Причому, вейвлет-аналіз проводять в середовищі системи комп'ютерної математики (MATLAB) і розробки віртуальних приладів (LAB VIEW). Вище перераховані нові ознаки (нормують інформаційний сигнал по амплітуді, використовують математичне забезпечення, що базується на багаторівневому вейвлет-аналізі в середовищі MATL AB і L ABVIEW с використанням статистичних і сто хастичних характеристик та енергетичних спектрів) при взаємодії з відомими ознаками (перетворюють сигнали з аналогової форми в цифрову, подають результуючий ви хідний сигнал на датчик в аналоговій формі, проводять порівняння й аналіз однорівневого одномірного вейвлет-перетвореного вхідного інформаційного сигналу з еталонною базою даних) забезпечують виявлення нових те хнічних властивостей корисної моделі і одержання технічного результату - медикаментозне тестування лікарських препаратів і, в результаті, отримати споживчі властивості способу, пов'язані з технічним результатом - виявлення найбільш ефективно діючих лікарських засобів для корекції спектральних характеристик, а також терапії біологічних об'єктів, в т.ч. для діагностики та лікування складних патологічних процесів організму людини. На Фіг.1 приведена функціональна система кореляційного зв'язку між порушеннями функцій організму й патологією його клітин - спектри випромінювань власних електромагнітних полів (ЕМП) клітин у нормі (а) і патології (б); на Фіг.2 - структурна схема діагностико-терапевтичного пристрою одержання інформації про процеси в організмі з виводом через БАТ; на Фіг.3 - схема організації біокібернетичного контуру процесу лікування з використанням Комплексу спектральної корекції «БАРС». До традиційних методів апаратурного медичного контролю фізіологічного стану організму людини відносяться електроенцефалографія, рентгенографія, рентгеноскопія, електрофотографія, ультразвукова діагностика, комп'ютерна і ЯМР томографія й ін. У той же час інтенсивно розробляються нові, більше досконалі методи контролю й дослідження. Спонукальною причиною пошуків нових методів є прагнення до більше ефективної оцінки найбільш тонких процесів гомеостазу. Наприклад, установленим фактом є кореляція між порушеннями функцій організму й патологією окремих, складових його клітин, зокрема, клітин крові, як тільки мова йде про загальне захворювання. Тому будь-яке захворювання організму змінює протікання метаболічних процесів у клітинах, ініціюючи тим самим процеси функціональної перебудови клітин і варіації спектрів випромінювань власних ЕМП клітин (Фіг.1) [8, 9]. Наприклад, у псевдошумовому спектрі, що характеризує сумарне ЕМП власних випромінювань клітин, наявність патології проявляється зміною ділянки спектра в околиці деякої частоти wпат (Фіг.1,б). У той же час ці точки, зони й області в електрофізичному трактуванні є нелінійними системами. Це означає, що при подачі ЕМП на БАТ або рефлексогенну зону відбувається процес взаємодії ЕМП із власним ЕМП точки, зони, області. Наслідком подібної взаємодії є модуляція зовнішнього ЕМП на випромінювальній частоті БАТ. Виділення цієї частоти зі спектра модульованої відбитої хвилі, її аналіз (амплітудно-частотний) дозволяють одержати інформацію про стан організму й оцінити відповідні реакції на зовнішні впливи на організм, зокрема, фізичних полів. Разом з тим рівень потужності клітинного сигналу становить 10-12Вт/м 2 [10], що значно знижує можливості прямої реєстрації цього сигналу сучасною апаратурою радіофізичних вимірів. Тому вихід може бути знайдений у розробці й створенні нових методів й апаратури. Використовуючи біокібернетичний підхід і радіофізичні аналогії, можна стверджувати про можливості одержання інформації про процеси в організмі людини за умови захисту каналу передачі інформації від перешкод, створюваних елементами вимірювального ланцюга або терапевтичними електричними і/або електромагнітними сигналами. Відповідні пристрої і їхній зв'язок з БАТ повинні відповідати структурній схемі [11], показаної на Фіг.2. З наведеної схеми Фіг.2 видно, що тестовий сигнал підводять до БАТ деякого певного (j-го) меридіана, а інформацію про реакції відповідного органа або системи знімають з інших БАТ даного (j-гo) або пов'язаних з ним (j+k, ..., N) меридіанів. Крім того, у тестовому сигналі в р учному і/або автоматичному режимі варіюється частота w, амплітуда А и форма Ф сигналу. Передбачено можливість синтезу тестових сигналів (через підбор параметрів w, А и Ф), адекватні моделі сигналу з параметрами здорового організму. Численні досліди по впливу ЕМП на людей і тварин показали, що існують виділені частоти, що викликають різкі зміни у функціонуванні організмів [12]. Такі частоти назвали біоефективними або резонансними. Дослідженнями з розчинами препаратів у різних потенціях було встановлено, що різні гомеопатичні засоби і їхні окремі потенції мають неоднакові резонансні відгуки на коливання струму у вимірювальному ланцюзі на різних частота х. Так основна резонансна частота гомеопатичного препарату Aurum metallicum (золото) склала 6,0Гц, препарату Belladonna 9,2Гц, препарату Arnica - 8,3Гц [13]. Існування біоефективних частот може пояснюватися вимушеним або параметричним резонансом із власними частотами мікро-резонаторів організму (молекул, елементів крові, кліток, мембран, ДНК). З теорії параметричних коливань виходить, що найбільш ефективними для розвитку параметричного резонансу є коливання із частотами накачування wн=2w0/n [14], де w0 - власна частота осцилятора, n - ціле число. Тому відгук біооб'єктів на параметричне розгойдування осцилятора зовнішніми силами варто очікувати в ближній околиці wн. Як відомо, власна частота осцилятора визначається характерним часом поширення збудження (Т) у цьому осциляторі, що у свою чергу залежить від лінійних розмірів і швидкості поширення (V). А саме: w0=2p/Т~V/L, де L довжина осцилятора. Тому частоти найбільшого відгуку потрібно шукати в околиці (wн=4pV/n, і резонансний ефект повинен бути найбільш яскравим при n=1; 2; 3. Оцінка характерних частот "великомасштабних" об'єктів: периферичної нервової, кровоносної і серцевосудинної систем людського організму дозволила одержати наступні результати [14]: 1) кровоносна система - див. Табл. 1; 2) периферична нервова система - див. Табл. 2; 3) резонансні частоти серця: обчислене значення - w0=10-15Гц, експериментальні дані - wн=10Гц при n=2[12]; 4) ритми головного мозку - див. Табл. 3; 5) автоколивання мембран: їхня частота, відповідно до [18, с.367], виражається як 1/ 3 æ p 2n2 r M2 ö ÷ , n = 12, K w 0 = Uç 2 , ç l r h 1 - M2 ÷ è 0 ø У нашому випадку швидкість потоку U - є швидкість кровотоку (U=5 10-4¸2 10-3м/с ), М - число Маха (M=U/a), a - швидкість поширення акустичних хвиль (для мембран a=400м/с); h=3×10-9м ; l=0,5×10-6¸10-3м - відповідно товщина й довжина мембрани; r=750кг/м 3 - густина крові, r 0=кг/м 3 - густина ліпідного шару. Обчислення показують, що власні частоти автоколивань мембран в інтервалах 0,029-2,15Гц (n=1) і 0,0463,42Гц (n=2). Відповідно, можливі біоефективні частоти варто шукати в діапазоні значень 0,02-6,8Гц. На підставі вище сказаного можна зробити наступні висновки: 1. Знання власних частот даної системи або органу дає можливість визначити біоефективні для даного організму частоти зовнішнього середовища. 2. Частота є носієм інформації. 3. Власні частоти залежать від лінійних розмірів L осцилятора (наприклад серця). 4. Всі автоколивальні системи організму - системи із жорстким режимом збудження, коли коливання можуть наростати, тільки починаючи з якоїсь граничної амплітуди. 5. Відгук біооб'єктів на зовнішні коливання середовища повинен з'являтися в ближній околиці значень wн=2w0/n, ширина цієї околиці тим більше, чим більше амплітуда зміни параметра. Тому для аналізу терапевтичного впливу ЕМП, варто досліджувати спектри випромінювання клітин по фізичних ефектах їхньої взаємодії із зовнішнім (терапевтичним) ЕМП [11]. А контроль впливу здійснювати по основних функціональних параметрах клітинної суспензії. Удосконалена схема процесу показана на Фіг.3. Головною перевагою Комплексу спектральної корекції «БАРС» [7] є радіофізична спеціалізація, що відкриває значні можливості у використанні специфічних властивостей БАТ на шкірі людини, рефлексогенних зон й областей. Ці точки й зони є джерелами радіочастотного випромінювання в інфранизькому f