УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ЭРИТРОЦИТОВ

Полезная модель относится к медицине и биологии и может быть использовано для определения и регистрации электрических и магнитных свойств эритроцитов.
Известны способы определения и регистрации:
- количества эритроцитов в гемолизированной крови до шести месяцев от времени взятия крови на исследование (патенты РФ №№2.100.807, 2.225.616; ЕР №0536658; Справочник по клиническим лабораторным методам исследования. Под ред. Е.А.Кост. - М.: Медицина, 1975. с.22 и 23 и другие);
- консервированной эритроцитарной массы перед трансфузией (патент РФ №2.157.219; Кушер P.M. Коррекция нарушения биофизических свойств эритроцитов консервированной эритроцитарной массы с помощью гемосорбентов. Биомеханика на защите жизни и здоровья человека. Тезисы докладов. - Н.Новгород, 1992, с.142 и 143 и др.);
- электрического пробоя мембран эритроцитов при контакте с излучаемым объектом (патент РФ №2.083.983, 001 №33/11, 1997 и другие);
+
+
- показателей содержания К и Na в плазме и эритроцитах, показателей СОЭ и рН крови у (патент РФ №2056637001 №33.48, 1996 и другие);
- деформируемости эритроцитов (авт. свид. СССР №1.377.111: патенты РФ №№2.052:194, 2.155.607, 2.197.726; патент США №4.457.915; Васильев А.П. Определение индекса деформируемости эритроцитов. Лабораторное дело, 1991, №9, с.44-46 и др.);
- изменения физико-химических свойств эритроцитов под влиянием 3-адреноблокатора пропранола (обзидана, анаприлина), добавляемого in vitro в исследуемую цитратную кровь (патент РФ №2.120.632, 001 №33/48, 1998; Соминский В.Н. и др. Повышение осмотический резистентности эритроцитов под влиянием пропранола. - Лабораторное дело. 1981, №9, с.525-527 и др.);
- светящихся эритроцитов, которые свидетельствуют о наличии в организме злокачественных образований (патент РФ №2.037.152, 001 №33/48, 1995; Говалль В.И. и др. Снижение содержания малых лимфоцитов в крови больных со злокачественными костными опухолями. Вопросы онкологии, 1987, т.33, №9, с.51 и другие);
- изменения поверхностного заряда эритроцитов (патент №2.027.188, 001 №33/49. 1995 и др.);
- электрических и магнитных свойств эритроцитов (Чижевский А.Л. Электрические и магнитные свойства эритроцитов. Киев, Наукова думка, 1973, с.72-78 и др.).
Из известных способов и устройств для определения и регистрации свойств эритроцитов наиболее близким к предлагаемому является "Способ определения электрических и магнитных свойств эритроцитов" (Чижевский А.Л. Электрические и магнитные свойства эритроцитов. Киев, Наукова думка, 1973, с.72-78, рис.26.), который и выбран в качестве прототипа.
Для реализации способа авторами было использовано устройство для исследования электрических магнитных свойств эритроцитов, содержащее приемное и регистрирующее элементы
Известно, что живые клетки под действием внешнего электрического поля перемещаются в сторону положительного электрода. На основании этого А.Л.Чижевским в конце 50-х годов была рассчитана приблизительная величина электрического заряда эритроцита человека и высказана гипотеза о том, что потоки движущихся по сосудам эритроцитов представляют собой конвекционные электрические токи.
Однако эта гипотеза не была подтверждена экспериментально, т.е. недостатком известного устройства является не высокая степень точности исследования.
Технической задачей полезной модели является экспериментальное подтверждение электрических и магнитных свойств эритроцитов, повышение точности эксперимента.
Поставленная задача решается тем, что устройство для исследования электрических и магнитных свойств эритроцитов, содержащее приемные и регистрирующие элементы, содержит рамочную антенну, геометрические размеры которой меньше длины волны электромагнитных колебаний эритроцитов, с плоскостью витков, размещенных параллельно оси сосуда, по которому движется кровь; антенна связана через согласующее сопротивление с входом осциллографа.
На фиг.1 представлен общий вид устройства.
Устройство содержит рамочную антенну (1), геометрические размеры которой меньше длины волны электромагнитных колебаний эритроцитов, с плоскостью витков (2) размещенных параллельно оси сосуда, по которому движется кровь; антенна связана через согласующее сопротивление (3) с входом осциллографа (4).
Устройство работает следующим образом.
Определения электрических и магнитных свойств эритроцитов, основано на упругих взаимодействиях гидродинамических электростатических и магнитных сил радиально-кольцевой системы эритроцитов. Испытуемого человека усаживают на стул у стола так, чтобы оголенная правая рука свободно лежала на столе, размещают в области лучевой артерии человека антенну (1), размеры которой выбирают много меньше ожидаемой длины волны
электромагнитных колебаний, генерируемых движущимися в потоках крови эритроцитами; располагают плоскость витков (2) рамочной антенны (1) параллельно оси сосуда, по которому движется кровь, синхронизируют изображение на экране осциллографа (4), регистрируют электромагнитные колебания, генерируемые движущимися в потоках крови эритроцитами, при этом рамочную антенну выполняют из четырех витков (2) медного провода диаметром 1,2 мм, помещенного в полихлорвиниловую трубку, и подключают через согласующее сопротивление (3) 75 Ом к стандартному кабелю осциллографа (4).
При движении эритроцитов в кровеносных сосудах наблюдается эффект Бернулли, в результате чего скорость движения плазмы является функцией расстояния от геометрической оси сосуда. Изменение скорости движения плазмы по ортогональному сечению сосуда имеет максимум у геометрической его оси. Разность скоростей движения отдельных слоев плазмы ориентирует эритроциты ортогонально к поперечному сечению сосуда и радиально к его стенкам, создавая значительную разность гидродинамических усилий, приложенных к диаметрально противоположным точкам эритроцита, центр которого находится между геометрической осью и стенкой сосуда.
Гидродинамические усилия, испытываемые эритроцитом при его движении в плазме, стремятся переместить его по радиусу сосуда в направлении к его геометрической оси и тем самым сблизить его с эритроцитами, находящимися на более близких к оси концентрических окружностях. Этим усилиям противодействуют силы электростатического отталкивания, действующие между отдельными эритроцитами, расположенными в разных концентрических кольцах, экваториальная плоскость которых совпадает. Силы электростатического отталкивания, возрастая с квадратом уменьшения расстояния между эритроцитами, создают надежный электростатический распор между отдельными концентрически расположенными кольцами эритроцитов и стабилизируют их расположение при движении в плазме, предохраняя тем самым отдельные эритроциты от взаимного соприкосновения, что имеет кардинальное физиологическое значение.
Гидродинамические усилия, стремясь передвинуть отдельные эритроциты в направлении к оси сосуда, сжимают кольца эритроцитов, чем могут уменьшить диаметр этих колец. Уменьшение диаметра колец влечет за собой уменьшение расстояний между соседними эритроцитами данного кольца, что, в свою очередь, вызывает быстрое возрастание электростатических сил отталкивания, противодействующих гидродинамическим силам, стремящимся сжать кольца.
Силы магнитного притяжения, действующие между отдельными эритроцитами внутри колец, также возрастают, но в меньшей мере, чем электростатические. Величина данных магнитных сил несколько меньше
электростатических. Они примерно уравниваются лишь при значительном числе оборотов эритроцитов.
Взаимодействие эритроцитов в крови, в отличие от взаимодействия заряженных мицелл в растворах обычных электролитов, имеет свою специфику. Эта специфика вытекает из следующих обстоятельств:
1) эритроциты находятся в крови в сравнительно очень большой концентрации, занимая / додрбщего объема крови;
2) эритроциты по размерам значительно превосходят объемы заряженных частиц и имеют специфическую форму, отличную от шарообразной:
3) эритроциты, по сравнению с их размерами, расположены очень близко относительно друг друга на расстояниях, составляющих всего примерно 15% их собственных размеров;
4) эритроциты при своем движении по сосудам располагаются в виде упорядоченной радиально-кольцевой модели, т.е. представляют в движущейся крови упорядоченную структуру.
Геометрические размеры рамочной антенны (1) выбраны много меньше ожидаемой длины волны электромагнитных колебаний, генерируемых движущимися в потоках крови эритроцитами. Это было сделано для того, чтобы уменьшить влияние собственного резонанса антенны на форму регистрируемых колебаний.
4
2
Конструктивно рамочная антенна представляла собой четыре витка (2) медного провода диаметром 1,2 мм, помещенного в полихлорвиниловую трубку. Площадь одного ее витка равна З.8О1 10 м Рамочную антенну через согласующее сопротивление (3) 75 Ом подключали к стандартному кабелю осциллографа (4).
В качестве измерителей и анализаторов принимаемых сигналов были использованы I; стандартные осциллографы С 1-65 и С 1-5 5.
Всего было выполнено 80 измерений от четырех практически здоровых испытуемых. В измерениях использовали постоянный коэффициент усиления осциллографа - 0,05 В/дел.
Каждое измерение проводили следующим образом:
- испытуемого усаживали на стул у стола так, чтобы оголенная правая рука свободно лежала на столе;
- рамочную антенну располагали в области лучевой артерии, причем плоскость ее витков была параллельна оси сосуда;
- экспериментатор удерживал одной рукой антенну в нужном положении, синхронизировал изображение на экране осциллографа в режиме "внутренняя синхронизация".
Статическая достоверность измерений достигалась записью с каждого испытуемого пяти параметров его излучения в течение 1 часа 45 минут с интервалом 5 минут, то есть 20 измерений, с последующим усреднением их по времени для каждого параметра одного испытуемого.
Усредненные значения собственных частот колебаний эритроцитов у испытуемых приведены в таб.1.
:
Осциллограммы 1-4 соответствуют следующим значениям собственных частот колебаний эритроцитов у испытуемых:
осциллограмма - 1,82 МГц,
осциллограмма - 166,6 КГц.
осциллограмма - 3-60,98 КГц,
осциллограмма - 74,1 КГц,
Анализ осциллограмм в процессе проведения опытов показал, что они соответствуют изображениям модулированных сигналов. На осциллограммах 1-4 хорошо видно, что несущая частота, соответствующая собственным колебаниям эритроцитов, промодулирована не только по амплитуде, но и по частоте (фазе). Это выглядит как утолщение изображения гармонического колебания и изменение его по величине.
Эритроциты в крови колеблются синхронно. В самом деле, если бы эритроциты в движущейся крови осциллировали несинхронно, то есть начальные фазы колебаний каждого эритроцита были бы независимыми, случайными величинами, то было бы невозможно синхронизировать их изображение на экране осциллографа в режиме "внутренняя синхронизация", и на нем появилась бы светлая полоса некоторой толщины с примерно одинаковой яркостью во всех ее точках. В нашем случае осциллограммы представляют собой довольно четкие изображения нромодули-рованных гармонических колебаний.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает экспериментальное доказательство явления возникновения нескомпенсированного отрицательного электрического заряда движущихся относительно эндотелия кровеносных сосудов эритроцитов. При этом часть внешних относительно эритроцита положительно заряженных ионов плазмы крови переносится посредством активного транспорта через эндотелиальные клетки в интерстициальную жидкость, неподвижную относительно движущейся крови. Это позволяет объяснить механизмы развития некоторых патологических состояний и пути их коррекции.
Действительно, так как эритроцит имеет нескомпенсировацный отрицательный заряд, то потоки крови, движущиеся по сосудам, являются конвекционными токами, имеющими собственное переменное магнитное поле (переменное - вследствие пульсационного движения крови), которое взаимодействует с внешними постоянными и переменными полями.
В результате этих взаимодействий создаются механические напряжения в тканях, которые могут приводить к нарушениям их функционирования. При этом сосуды, не ориентированные по вектору внешнего поля, обедняются кровью.
Следует также учитывать, что вращающийся эритроцит, обладая нескомпенсированным отрицательным электрическим зарядом, приобретает собственный магнитный момент, совпадающий с осью вращения эритроцита. Воздействие внешнего магнитного поля, не совпадающего по направлению с
собственным магнитным моментом эритроцита, приводит к повороту оси вращения движущегося в потоке крови эритроцита в сторону вектора действующего внешнего магнитного поля, стремясь уменьшить угол между ними (векторами внешнего магнитного поля и собственного магнитного момента эритроцита). Вследствие этого, лобовое сопротивление разворачивающегося эритроцита в потоке крови увеличивается, а скорость перемещения его уменьшается. Таким образом, увеличивается нагрузка на сердечно-сосудистую систему организма.
Вследствие наличия собственного магнитного момента эритроцита возможно резонансное взаимодействие с внешними электромагнитными полями, приводящее к увеличению амплитуды собственных колебаний эритроцита в потоке крови по 4-й и 5-й степеням свободы, что также ведет к увеличению лобового сопротивления эритроцита в потоке крови и возрастанию нагрузки на сердечно-сосудистую систему.
Исходя из этого, можно объяснить благоприятное воздействие на организм человека со стороны определенным образом располагаемых на верхних и нижних конечностях человека постоянных магнитов ("магнитного браслета").
Силовые линии магнитного поля, создаваемые "браслетом", лежат, в основном, в одной плоскости с собственными магнитными моментами эритроцитов, организованных в радиально-кольцевые системы. Угловые колебания эритроцитов выводят их магнитные моменты из этой плоскости, а магнитное поле "браслета" может противодействовать этим колебаниям, уменьшая их амплитуду. Таким образом, может уменьшаться лобовое сопротивление эритроцитов в потоке крови и, соответственно, снижаться нагрузка на сердечно-сосудистую систему организма.