Газоразрядное свечение биологических объектов и воды
Авторы:
© Игнатов И., Мосин О.В.
Перепечатка только с согласия авторов.
В статье приводятся данные о применении эффекта газоразрядного свечения биологических объектов в переменных электрических полях высокой электрической напряженности и частоты (эффект Кирлиан) в биомедицинской диагностике органов человека и изучение биоэлектрических свойств биологических объектов и воды. В ходе работы получены и анализированы газоразрядные снимки пальцев рук человека и образцов воды различного происхождения и степени водоочистки. Комбинацией методов цветного Кирлиан-анализа и дифференциального неравновесного энергетического спектра (ДНЭС) анализированы структурные свойства воды. Рассчитана средняя энергия водородных связей между молекулами H2O в процессе формирования элементарных кластеров воды (димер, тример), которая составляет -0,1067±0,0011 эВ.
Введение
Эффектом Кирлиан обозначается плазменное свечение электрического разряда (лавинное, коронное, стримерное) на поверхности предметов, находящихся в переменном электрическом поле высокой частоты 10…150 кГц, при котором между электродом и исследуемым объектом возникает поверхностное напряжение величиной от 5…30 кВ [1]. В большинстве случаев развиваются две формы газового электрического разряда: лавинный разряд в узком зазоре, ограниченном диэлектрическими поверхностями исследуемого объекта и носителем изображения – зоне ионизации и возбуждения лавинами электронов нейтральных частиц газа, а также скользящий по поверхности диэлектрика коронный разряд, возникающий в неоднородном электрическом поле вблизи электродов с малым радиусом кривизны [2]. При уменьшении степени неоднородности электрического поля (радиус кривизны электрода 1…3 мм), а также с повышением электрического напряжения коронный электрический разряд приобретает не однородную, а стримерную (иногда факельную или кустовую) форму. В этом случае активные процессы выносятся на расстояния 10…20 см от поверхности электрода. Наблюдаемый эффект подобен плазменным явлениям (молнии) и электростатическому разряду на поверхности любых биологических, органических объектов, а также на неорганических образцах различного характера.
В научной литературе наряду с кирлианографией используются термины биоэлектрография, газоразрядная (ГРВ) визуализация [3], электрический высокочастотный (ЭВР) разряд [4], селективный высокочастотный (СВЧР) разряд [5].
Для визуализации ГРВ-свечения на один электрод подается высокое переменное электрическое напряжение высокой частоты 15 кГц и напряженностью 15 кВ (в других методах ГРВ эти значения принимаются равными 0,2…15 кГц и 5…30 кВ соответственно), а другим электродом служит сам изучаемый объект. Если объектом является человек или его органы, то он не заземляется. Если объект представляет собой предмет неживой природы, то его заземляют с помощью проводника. Электрод и изучаемый объект разделены между собой изолятором – диэлектриком и тонким слоем воздуха, молекулы которого подвергаются диссоциации под действием генерируемого электродом электромагнитного поля, возникающего между электродом и объектом. В этом тонком слое воздуха, толщиной 10…100 мкм, находящемся между объектом и электродом, происходят три основных процесса:
- возбуждение, поляризация и ионизация электрическим полем высокой частоты молекул азота (78 масс.% N2), кислорода (21 масс.% O2) и двуокиси углерода (0,046 масс.% СO2) – основных компонентов воздуха. В результате образуется ионизированный газ, т.е. газ с отделенными электронами, обладающими отрицательными зарядами, создающими электропроводящую среду наподобие плазмы;
- образование слабого тока в виде отделившихся от молекул N2, О2 и СО2 свободных электронов – газового разряда между исследуемым объектом и электродом. Форма ГРВ-свечения, плотность, яркость и поверхностное распределение определяются, в основном, электромагнитными параметрами объекта;
- переход электронов с низших на высшие энергетические уровни и обратно, в процессе которого происходит излучение дискретного кванта света – фотона в виде излучения. Энергия перехода электрона зависит от величины внешнего электрического поля, так и от электронного состояния изучаемого объекта. Поэтому в различных областях окружающего объект электрического поля электроны получают разные импульсы энергии, т. е.
перескакивают
на разные энергетические уровни, что приводит к испусканию квантов света разной длины волны (частоты) и энергии. Последний факт регистрируется датчиком, светочувствительной фотобумагой или фотопленкой в виде различных цветов, которые в зависимости от электропроводящих свойств объекта окрашивают контур ГРВ-свечения в различные цветовые гаммы.
Обозначенные выше процессы в своей совокупности дают общую картину эффекта Кирлиан, который позволяют изучать биоэлектрические свойства объекта при взаимодействии с внешним электромагнитным полем, а также взаимодействие электромагнитного поля с другими полями – тепловыми в ИК-диапазоне и др. Газоразрядное свечение различных биологических объектов различается по характеру и интенсивности свечения, размерам контура свечения и цветовой гамме. Существуют другие принципиальные схемы визуализации данного эффекта, подробно описанные в работе [6].
Эффект Кирлиан находит все более широкое научно-практическое применение в клинической диагностике и медицине – диагностике общего психофизического состояния человека, определения биологической активности лекарств, выявления признаков переутомления и перегрузки организма, а также выявления болезней и патологий различных органов и систем, включая онкологические заболевания [7]. ГРВ-снимки пальцев рук и ног человека также позволяют судить об общем уровне и характере его физиологической активности и функционирования нервной системы, проводить классификацию состояния по характеру ГРВ-свечения, оценивать энергетику и состояние отдельных органов и систем организма в соответствии с распределением характеристик ГРВ-свечения и следить за влиянием на организм различных воздействий: аллопатических и гомеопатических препаратов, КВЧ-терапии, аутотренинга и т. п. Применение ГВР целесообразно для мониторинга эффективной коррекции взаимодействия функциональных систем организма в процессе лечения и реабилитации, при анализе лечебного действия и для профилактики побочных эффектов различных видов терапии, для определения дополнительных показаний к аллопатическим методам лечения и объективизации их действия и др.
В настоящее время метод ГРВ является одним из немногих инструментальных методов, позволяющих быстро, эффективно и безопасно исследовать общее и психоэмоциональное состояние человека, выявить болезнь до ее клинического проявления, а также подобрать индивидуальные методики лечения и оздоровления, проконтролировать их эффективность и динамику развития [8]. Данный метод можно проводить среди здорового контингента населения в рамках профессиональных осмотров в школах, на предприятиях и т. д. Это позволяет в некоторых случаях выявить проблемные (на момент обследования), а также потенциально опасные зоны организма и проводить экспресс-анализ оценки состояния больных в стационарах, поликлиниках, диспансерах, санаториях, позволяющий существенно ограничить круг диагностического поиска. Кроме этого, данный метод является индикатором психофизиологических процессов, протекающих в организме человека. Таким способом можно зафиксировать малейшие колебания психофизического эмоционального состояния человека.
К преимуществам методов ГРВ относятся неинвазивность, безопасность и полная стерильность, отсутствие особых требований к помещению и условиям окружающей среды, низкая себестоимость обследования, наглядность и интерпретируемость получаемых данных, удобство их хранения и последующей компьютерной обработки, возможность слежения за развитием процессов во времени, сопоставления структурных, функциональных и временных процессов в организме и др.
Современные приборы и оборудование позволяют регистрировать развитие ГРВ-изображения в реальном масштабе времени: прямой ввод ГРВ-изображений в ЭВМ дает возможность проводить качественную и количественную обработку параметров ГРВ-изображений, для их более точной оценки [9]. Это дает возможность оценить структурно-функциональное состояние исследуемого органа с получением стабильных воспроизводимых результатов в реальном масштабе времени. Воспроизводимость результатов зависит от внешних условий (температура, влажность воздуха и др.).
Значительный научно-практический интерес для биомедицинской диагностики и клинических исследований предоставляют исследования медицинской визуализации данного эффекта – газоразрядное свечение биологических объектов, в основном, организма человека и его органов и воды, как основной субстанции жизни.
Целью работы являлось изучение принципиальной возможности использования цветного спектрального Кирлиан анализа в биомедицинской диагностике органов человека и анализе характера и параметров ГРВ-спектров биологических объектов и воды.
Методика эксперимента
Эксперименты по определению влияния на размеры и характер ГРВ-свечения частоты электрического тока, подаваемого на электрод, получены методом селективного высокочастотного разряда (СВЧР) на приборах Kirlian Videografie B9 (Biomed, Германия) и ГРВ-камера
(МедЭО
, Россия) с электродом из полиэтилентерефталата (ПЭТФ, хостафан) (электрическая прочность – 160…200 кВ/мм, плотность – 1,38…1,4 г/см3, температура плавления – 260 0С) с электрическим напряжением на электроде 15 кВ, длительностью электрического импульса 10 мкс и частотой электрического тока 15 кГц. В экспериментах использовались четыре частоты электрического тока – 6, 12, 15, 24 кГц. Наряду с видимым диапазоном, для данного метода получены цветные Кирлиан-спектры и ГРВ-граммы в УФ- и ИК-диапазоне.
Регистрация ГРВ-свечения проводилась в темной комнате при красном светофильтре. На диэлектрическую пластину из хостафана, служащую электродом, создающим поле высокого напряжения, помещался лист чувствительной к излучениям фотобумаги или фотопленки. Исследуемый объект (большой палец руки человека, капли воды) устанавливался сверху листа фотобумаги или фотопленки. Между исследуемым объектом и диэлектрической пластиной подавались импульсы электрического напряжения от генератора электромагнитного поля напряженностью 19,5 В/м при частоте электрического тока – 15 кГц, для чего на обратную сторону пластины наносилось прозрачное проводящее электрический ток медное покрытие. При заданной напряженности поля в газовой среде пространства контакта объекта и пластины развивался газовый разряд в виде характерного свечения вокруг объекта – коронного разряда в диапазоне длин волн l = 280…490 нм и l = 560…780 нм засвечивающего цветную фотобумагу или фотопленку, по которому судили о биоэлектрических свойствах изучаемого объекта.
С помощью цветного спектрального Кирлиан анализа были проанализированы снимки ГРВ-свечения пальцев рук 750 пациентов, страдающих заболеваниями опорно-двигательного аппарата, позволяющие анализировать характеристики ГРВ-свечения отдельных зон пальцев рук. Также методом цветного спектрального Кирлиан анализа с комбинацией методов ИК-спектроскопии и дифференциального неравновесного энергетического спектрального анализа (ДНЭС) исследованы образцы воды различного происхождения и различной степени водоочистки.
ИК-спектры образцов воды регистрировали на Фурье-ИК спектрометре Brucker Vertex (Brucker, ФРГ) (спектральный диапазон: средний ИК – 370…7800 см-1; видимый – 2500…8000 см-1; разрешение – 0,5 см-1; точность волнового числа – 0,1 см-1 на 2000 см-1).
Оценка характеристических параметров изображений методом ГРВ производилась на основании анализа полученных ГРВ-изображений, обработанных стандартным пакетом программ.
Для регистрации ГРВ свечения, сохранения в памяти ЭВМ файлов ГРВ-грамм и последующей их обработки использовалась программа "GDV Capture" в двух режимах – для статической (покадровой) съемки, и для динамической (видеосъемки).
Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с помощью программы статистического пакета STATISTIСA 6, используя критерий t-Стьюдента (при р < 0,05).
ГРВ-свечение биологических объектов
Как показали исследования, для биологических объектов интенсивность характеристики свечения газового электрического разряда зависит как от его собственного электромагнитного излучения, так и от электропроводности организма и кожных покровов, что обуславливается многими параметрами – в том числе и психоэмоциональным состоянием человека и функционированием нервной системы. Интенсивность ГРВ-свечения прямо пропорциональна приложенному на электрод напряжению электрического тока. Необходимо подчеркнуть, что при низком напряжении электрического тока ГРВ-свечения не возникает, а при слишком высоком напряжении возникает угроза пробоя диэлектрика, что крайне нежелательно в экспериментальных исследованиях. Малые частоты электрического тока также могут стать причиной пробоя диэлектрика. Оптимальная нижняя граница частоты электрического тока в ГРВ-диагностике принимается равной 500 Гц и зависит от разницы электрических потенциалов между электродом и диэлектриком. Так, для стандартного стеклянного электрода (стекло в качестве диэлектрика) возможно при низких напряжениях электрического тока получить характерное ГРВ-свечение при нижнем пределе частоты тока в 200 Гц. Верхняя частотная граница электрического тока лежит в пределах 15…20 кГц, в зависимости от материала электрода. Между нижней и верхней границей имеются два характерных интенсивных пика: при 650 Гц и 7000 Гц. В первом случае, при низкой частоте электрического тока, большую роль играет электропроводимость объекта. Во втором случае – при высокой частоте электрического тока, электрическая проводимость объекта не играет существенной роли, а на первый план выступает собственное электромагнитное поле объекта, которое является неоднородным, и не находится в прямой зависимости с электрической проводимостью. В качестве электрода может быть использована пластина из твердого полимерного материала (эпоксид, ПЭТФ, хостафан, лавсан), покрытая с одной стороны проводящим электрический ток тонким медным слоем. Функции диэлектрика в данном случае выполняет полимерный материал. Чтобы не возникало пробоя на краях диэлектрика, слой меди на 10 мм от края электрода удаляется. Обработанный таким образом электрод пригоден для работы с высокими напряжениями электрического тока. Принципиальная схема типового прибора для визуализации ГРВ-свечения показана на рисунке 1.
Рис. 1. Принципиальная схема прибора для визуализации ГРВ-свеченияНаряду с обозначенными выше эффектами, существенную роль в возникновении эффекта Кирлиан играет электрическая проводимость (электропроводность) исследуемого объекта – величина, обратная электрическому сопротивлению, выражаемая в сименсах (Ом-1).
Зависимость удельной электрической проводимости σ (Ом-1.м-1) и коэффициента теплопроводности K (Вт/м.К) определяется законом Видемана-Франца:
где k – постоянная Больцмана (1,380662.10-23 Дж/K), e – заряд электрона (-1,602176.10-19 Кл), T – температура (К).
В ходе экспериментов было показано, что электрическая проводимость (электропроводность) объекта практически не отражается на формирование электрического изображения. Формирование последнего зависит от диэлектрической проницаемости.
Для расчета основных физических параметров эффекта Кирлиан используют полученную А. Антоновым И Юскесилиевой [10] экспериментальную зависимость удельной электрической проводимости на единицу площади записывающей среды от следующих параметров электрического разряда:
где: 
α – крутизна фронта электрического импульса;
T – продолжительность электрического импульса;
Up – пробивное напряжение воздушного промежутка между объектом и записывающей средой;
d1 – ширина объекта;
d2 – ширина зоны воздействия электромагнитного поля;
ε1 – диэлектрическая проницаемость объекта;
d3 – ширина записывающей среды;
ε3 – диэлектрическая проницаемость записывающей среды;
ε0 – диэлектрическая проницаемость воздуха, ε0 = 1,00057 Ф/м.
Для расчета пробивного электрического напряжения в воздушном промежутке используется формула:
Up = 312 + 6,2d2 , (3)
В результате математических преобразований получается квадратное уравнение ширины воздушного промежутка:
6,2d22 + (αT – 6,2δ – 312)d2 + 312δ = 0, (4)
Которое сводится к стандартному квадратному уравнению:
ax2 + bx + c = 0, (5)
где a = 6,2; b = αT – 6,2δ – 312; c = 312δ.
Данное квадратное уравнение имеет два решения:
Соответственно:
Вышеприведенные уравнения позволяют рассчитывать максимальную и минимальную ширину воздушного промежутка для возникновения ГР-разряда, при котором формируется электрическое изображение объекта.
Человеческий организм представляет собою проводник, окруженный слоем диэлектрика (кожей), генерирующий биопотенциалы, связанные с электрической активностью данного органа. Как известно, в поверхностных слоях кожи находятся особые электрические биорецепторы, выполняющие важные функции распознавания различных сигналов (воздействий) и связанные через нервную систему с мозгом и внутренними органами. В пользу этого предположения свидетельствует детектируемый в поверхностных слоях кожи слабый электрический потенциал величиной ~0,05 В. Большие электрические потенциалы, вплоть до ~10 В могут быть результатом внешней электризации, например, при растирании ладоней одной о другую (трибоэлектрический потенциал) [11]. Кроме этого, поверхность человеческого тела излучает тепловое излучение, детектируемое в ИК-диапазоне при длинах волн от 8 to 14 мкм.
При наличии сравнительных таблиц и данных электрического состояния кожного покрова в нормальном и патологическом состоянии можно использовать ГРВ-визуализацию как возможный способ ранней диагностики различных заболеваний и патологий в клинической диагностике и медицине. В развитии заболевания выделяются три основных стадии, отчетливо проявляющиеся на ГРВ-граммах – информационная, промежуточная и симптоматическая. Во время информационной стадии клинические симптомы проявляются редко, в основном, как случайные проявления. Во второй промежуточной стадии развития заболевания проявляются клинические симптомы, еще не имеющие четкого клинического соответствия. В третьей, симптоматической стадии, симптомам соотносятся с топографическими контурами ГРВ-свечения. Эта стадия характеризуется различными клиническими проявлениями, о которых можно судить по характеристикам ГРВ-свечения. Данные, полученные методом ГРВ, могут не совпадать с результатами клинических исследований, поскольку они отражают разные уровни проявления (визуализации) тех или иных биологических процессов (патологий) в организме. В соответствии с этим основная цель исследования заключалась в получении достоверных данных и их сравнительном анализе разными методами – ГРВ и цветным Кирлиановым анализом.
Основная информация в ГРВ-диагностике извлекается из параметрических характеристик ГРВ-свечения, которое представляет собой пространственно распределенную группу участков различной плотности и яркости [12]. ГРВ-свечение с помощью оптической системы и ПЗС-камеры преобразуется в видеосигналы, которые затем записываются в виде одиночных кадров (ГРВ-грамм) или AVI-файлов в блок памяти ЭВМ, связанный с процессором обработки видеокадров – специализированный программный комплекс, позволяющий производить вычисление целого ряда параметров, на основе анализа которых делаются определенные диагностические заключения. Это позволяет осуществлять статическую съемку ГРВ-грамм 10 пальцев рук человека и проводить статическую съемку серии (до 100) ГРВ-грамм жидкостей.
Компьютерный анализ ГРВ-грамм включает в себя секторную диагностику и параметрический анализ. Секторная диагностика основана на диагностической таблице, которая связывает характеристики свечения отдельных зон пальцев рук с функциональным состоянием органов и систем организма. Параметрический анализ основан на оценке более 30 параметров ГРВ-грамм, факторном и корреляционном анализе. Рассматриваются геометрические, яркостные, структурные, фрактальные, вероятностные и другие группы параметров. Пустоты или, наоборот, вспышки на ГВР-грамме могут быть свидетельством патологий в данной области тела. Эти факторы являются общими при оценке газоразрядных снимков органов человека разными методами ГРВ-визуализации.
В Болгарском Научно-исследовательском центре медицинской биофизики (НИЦМБ) для визуализации газоразрядного свечения разработан и используется на практике метод селективного высокочастотного разряда (СВЧР) на электроде из полимерного материала хостафана, характеризующегося большой электрической прочностью (160…200 кВ/мм) и отличающегося от обычного ГРВ-метода тем, что электропроводность изучаемого объекта не оказывает существенного влияния на формирование ГРВ-изображения [13–15]. Его формирование зависит в основном от диэлектрической проницаемости. Фотографирование Кирлианового спектра в данной методике является одним из физических методов, при которых качество изображения при использовании фотопленки выше, чем при использовании фотокамеры Полароид
или цифровых методов ЭВМ. Электрическое напряжение, подаваемое на электрод прибора, составляет 15…30 кВ при частоте электрического тока 15 кГц. В ходе экспериментов было получено 2500 ГРВ-грамм различных биологических объектов и проведен их параметрический анализ. Также получены ГРВ-граммы в УФ и ИК-диапазоне, сравнение которых позволяет проводить анализ проблемных областей на ГРВ-граммах.
Исследования, проведенные в НИЦМБ (г. София, Болгария) показали, что интенсивность, характер (цветовая гамма) и структура ГРВ-свечения живых тканей в переменном электрическом поле зависит от исходного состояния объекта (уровня его метаболических процессов, функционального состояния отдельных органов и тканей, специфики протекания патологических процессов и др.).
В процессе регистрации черно-белых Кирлиановых фотографий выделяются три вида газоразрядной визуализации биологических объектов (пальцы рук человека), наблюдающихся при применении метода СВЧР: корона
(а), галo
(б) и точкообразный
(в) (рис. 2). В результате статистической обработки полученных данных с помощью критерия Стьюдента (p < 0,05) показано, что минимальная ширина ореола вокруг большого пальца руки составляет 6,3±0,09 мм, а максимальная ширина – 8,7±0,1 мм.
Рис. 2. Виды черно-белых ГРВ-фотографий (большой палец руки человека) методом СВЧР (получены на приборе с электродом из полимера хостафана с электрическим напряжением на электроде 15 кВ и частотой электрического тока – 15 кГц): корона (corona) (а), галo (halo) (б) и точкообразный (spotted) (в) (данные И. Игнатова).
Также проведены эксперименты для изучения влияния на размеры и характер ГРВ-свечения частоты электрического тока, подаваемого на электрод. Для этого использовались четыре частоты электрического тока – 6, 12, 15, 24 кГц. Как показали исследования, контуры ГРВ-свечения при 12 кГц и 15 кГц однородны. Контур ГРВ-свечения при частоте 6 кГц составляет 55 % от контура при 15 кГц, а при 24 кГц – всего 15 % от контура при 15 кГц, что важно для дальнейшего анализа и идентификации снимков. Согласно полученным данным, падение биоэлектрической активности тела способствует уменьшению интенсивности ГРВ-свечения. Патологии в человеческом организме также изменяют биоэлектрическую активность и изменяют форму и цветовую гамму ГРВ-свечения, которая определяется, в основном, энергией излучения фотонов при переходе электронов с высших энергетических уровней на низшие при возбуждении электрическим полем. При красном цвете эта энергия составляет 1,82 эВ, при оранжевом цвете – 2,05 эВ; при желтом – 2,14 эВ, при сине-зеленом – 2,43 эВ, при синем – 2,64 эВ, а при фиолетовом – 3,03 эВ. Таким образом, чем больше преобладают в спектре желтые, оранжевые, синие, сине-зеленые и фиолетовые цвета, тем ярче выражена газорарядная визуализация и биоэлектрические свойства объекта. Согласно полученным данным, падение биоэлектрической активности тела способствует уменьшению интенсивности ГРВ-свечения. Исследования проводились на 750 пациентах. Показано, что падение общей биоэлектрической активности тела, а также патологии в человеческом организме изменяют биоэлектрическую активность и уменьшают видимые размеры ГРВ-свечения. ГРВ-свечение больного (а) и здорового (б) человека различаются (рис. 3). Эта зависимость закономерна для многих заболеваний (болезни суставов, болезни позвоночника, онкологические заболевания и др.).
Рис. 3. ГРВ-свечение большого пальца руки здорового (а) и больного (б) человека: электрическое напряжение на электроде – 15…30 кВ, частота электрического тока – 15 кГц (данные И. Игнатова).
Метод цветного спектрального Кирлиан анализа был также апробирован для изучения свойств воды, из которых на 70…80 % состоят биологические объекты [16]. В соответствии с современными представлениями вода рассматривается как ассоциированная жидкость, состоящая из отдельных ассоциированных элементов – полиэдрических кластеров общей формулы (Н2О)n, где n = 3…21, в которых молекулы связаны Ван-дер-ваальсовыми, диполь–дипольными и другими силами и взаимодействиями с переносом заряда, включая водородную Н…О-связь. Отличительной особенностью водородной связи является сравнительно низкая прочность; она в 5…10 раз слабее химической ковалентной связи [17, 18]. По энергии водородная связь занимает промежуточное положение между химической связью и Ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, удерживающими молекулы в твердой или жидкой фазе. Энергия водородной связи составляет 5…10 ккал/моль, в то время как энергия ковалентной О–Н-связи в воде – 109 ккал/моль. В то же время энергия ковалентной O–H-связи в 200 раз больше тепловой энергии. Поэтому, водородные связи в жидком состоянии относительно слабы и неустойчивы: предполагается, что они могут легко возникать и разрушаться в результате тепловых флуктуаций. Изменение положения одного структурного элемента (молекулы воды) под действием любого внешнего фактора или изменения ориентации окружающих соседних молекул воды обеспечивает высокую чувствительность структурных элементов воды к различным внешним воздействиям (электромагнитные, тепловые, звуковые поля, биовоздействие и др.). Молекулы воды в жидком состоянии в нормальных условиях (1 атм, 22 0С) способны совершать колебательные движения, вращения вокруг своей оси, а также хаотические и направленные перемещения, за счет чего отдельные молекулы могут перескакивать
из одного места в другое в объеме воды за счет кооперативных взаимодействий. В результате в водных растворах возможен аутопротолиз, т. е. отрыв протона H+ от одной молекулы воды с последующим перемещением и присоединением Н+ к соседней молекуле Н2О, приводящие к делокализации протона в пределах кластера с образованием ионов гидроксония состава: Н3О+, Н5О2+, Н7О3+, Н9О4+ и др. Это свойство объясняет чрезвычайно лабильный, подвижный характер взаимодействия ассоциатов друг с другом. В математической модели воды предполагается, что вода, состоящая из множества ассоциативных элементов – нейтральных кластеров (Н2О)n и заряженных кластерных ионов [(Н2О)]+n и [(Н2О)]-n различных типов, способна образовать подобие иерархической пространственной квазикристаллической структуры, где n в математических расчетах может достигать десятков и даже сотен единиц. Это свойство объясняет чрезвычайно лабильный, подвижный характер взаимодействия ассоциативных элементов воды друг с другом. Природа этого феномена обусловлена дальними кулоновскими силами, определяющими особый вид зарядово-комплементарной связи, за счет которого осуществляется построение структурных элементов воды в ячейки (клатраты) размером до 0,5…1,0 мкм [19].
Молекулы воды являются полярными диполями и ориентируются упорядоченно при воздействии внешнего электрического поля. При исследовании Кирлиан спектра водных капель было обнаружено, что электрическое свечение связано с полярностью водных молекул и их ориентацией под воздействием внешнего электрического поля.
Поляризация – явление, связанное с электромагнитными волнами, когда электромагнитное поле осциллирует (колеблется) в одной определенной плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. У воды высокая диэлектрическая проницаемость и это важно для ее свойств как растворитель. Кирлиановые фотографии капель воды различного происхождения и степени водоочистки указывают на то, что разная вода по-разному взаимодействует с электрическим полем. Кроме этого вода является источником сверхслабого и слабого переменного электромагнитного излучения. В этом случае возможна индукция соответствующего электромагнитного поля и резонансные эффекты совмещения (суперпозиции) электромагнитных полей, способных изменять структурно-функциональные характеристики биологических объектов, на 70…80 % состоящих из воды. Воздействие на воду высокочастотного электрического разряда возможно детектировать методом кирлианографии в виде характерного газоразрядного свечения вокруг капли воды. С физической точки зрения этот процесс характеризуется как процесс неравновесного переноса электрического разряда в примыкающем к объекту исследования ионизированном электрическим полем воздухе. Как показали наши исследования, на характер ГРВ-свечения капель воды в переменном электрическом поле высокого напряжения и частоты оказывает влияние вид воды, способ и уровень водообработки и водоочистки, наличие в воде примесей и другие факторы.
Метод цветного Кирлиан анализа хорошо зарекомендовал себя в комбинации с другими физическими методами исследования структурных свойств воды, одним из которых являются неравновесный энергетический (НЭС) и дифференциальный неравновесный энергетический спектральный анализ (ДНЭС). Физическая сущность этих методов заключается в том, что при испарении капли воды, угол смачивания θ уменьшается дискретно до нуля, причем диаметр капли изменяется незначительно [20]. Путем измерений этого угла через равные интервалы времени определяется функциональная зависимость f(θ), которая обозначается энергетическим спектром состояния воды. Для практических целей за счет измерения энергетического спектра состояния воды возможно получить информацию об усредненном значении энергии водородных связей между индивидуальными молекулами Н2О в пробе воды и по нему судить о структурных изменениях в воде. В расчетах используется модель, рассматривающая воду как ассоциированную жидкость, состоящую из О–Н…О–Н групп [21]. Большая часть этих групп определяется энергией водородных связей (-E), а остальные свободны (E = 0). Функция распределения по энергиям f(E) измеряется в электронвольтах (эВ-1) и может изменяться под воздействием различных внешних воздействий на воду.
Для практических расчетов функции f(E) используется экспериментальная зависимость между поверхностным натяжением воды (θ) и энергией водородных связей между ее молекулами (E):
где b = 14,33 эВ-1
Соотношение между углом смачивания (θ) и энергией водородных связей между ее молекулами (E) рассчитывается по формуле:
θ = arcos (-1 – 14,33E), (9)
Энергия водородных связей (Е) измеряется в электронвольтах (эВ) и определяется спектром распределения по энергиям. Спектр воды характеризуется неравновесным процессом испарения капель воды, поэтому используется термин неравновесный энергетический спектр воды
(НЭС).
Разница: ∆f(E) = f (пробы воды) – f (контрольной пробы воды) – обозначается дифференциальный неравновесный энергетический спектр воды
(ДНЭС).
ДНЭС является мерой изменений структуры воды в результате внешних воздействий. Совокупное влияние всех остальных факторов одинаково для контрольной пробы воды и пробы воды, на которую оказывается данное воздействие.
Методом ДНЭС в комбинации с Фурье ИК-спекроскопией были измерены величины средней энергии (∆EH...O) водородных Н…О-связей между молекулами H2O в процессе формирования кластерных ассоциатов формулы (H2O)n, составляющие –0,1067±0,0011 эВ, что совпадает с основным пиком в дифференциальном неравновесном энергетическом спектре анализируемого образца воды (рис. 4). При изменении температуры воды средняя энергия водородных H...O связей в ассоциатах молекул H2O изменяется. Проведенный анализ образцов воды методом ДЭНС показал процесс ориентации (структурирования) молекул воды в результате поляризации водных кластеров, что видно из ДНЭС-спектра воды (рис. 4). Верхняя часть ДНЭС-спектра показывает окно прозрачности земной атмосферы для электромагнитного излучения в среднем ИК-диапазоне.
Рис. 4. Неравновесный энергетический спектр (НЭС) контрольного образца воды (хим. чистота 99,9 %, рН = 6,5…7,5, общая минерализация – 400 мг/л, удельная электропроводность – 10 мк·См/см). По оси абсцисс показана энергия водородных H...O связей в ассоциатах молекул H2O – E (эВ). По оси ординат – функция распределения по энергиям – f (эВ-1). k – пространственная частота (волновое число) (cм-1); λ – длина волны (мкр).Структурированное состояние воды оказалось чувствительным датчиком различных полей и воздействий – электромагнитных, акустических, энерго-информационных и др. Кроме этого вода является источником сверхслабого и слабого переменного электромагнитного излучения. В этом случае возможна индукция соответствующего электромагнитного поля и резонансные эффекты совмещения (суперпозиции) электромагнитных полей, способных изменять структурно-функциональные характеристики биологических объектов, на 70…80 % состоящих из воды. Как показали исследования, на характер ГРВ-свечения капель воды в переменном электрическом поле высокой частоты оказывает влияние вид воды, способ и уровень водообработки и водоочистки, наличие в воде примесей и другие факторы.
Авторы считают, что воздействия на воду факторов различной природы – электромагнитных, акустических полей, биовоздействий и др., оказывая определенное направленное воздействие на воду, изменяют посредством изменения водородных связей между молекулами воды структуру водных ассоциатов так, что в них кодируется информация об этих воздействиях, которую можно детектировать в т. ч. методом цветного спектрального Кирлиан анализа и ГРВ-визуализации. Современные технологии цветного спектрального Кирлиан анализа и ГРВ-визуализации позволяют детектировать эту информацию в виде характерного газоразрядного свечения капель воды в переменном поле высокой напряженности и частоты. С физической точки зрения ГРВ-свечение воды характеризуется как процесс переноса электрического разряда в примыкающем к объекту исследования ионизированном воздухе. Авторы считают, что возникновение ГРВ-свечения вокруг капли воды может быть объяснено с учетом энергии электрического поля и изменения за счет воздействия электрического поля структуры воды, которая в свою очередь может быть обусловлена межмолекулярными перестройками внутри водных ассоциатов. Этот факт может свидетельствовать о том, что вода обладает информационными свойствами.
В настоящее время проводятся модификации метода цветного спектрального Кирлиан анализа и программного обеспечения для его реализации, что дает авторам основание надеяться, что данный метод визуализации получит новый этап своего развития в медицинской диагностике.
Выводы
В результате работы получены и анализированы 2500 цветных Кирлиан снимков пальцев рук больных заболеваниями опорно-двигательного аппарата (остеоартроз, ревматоидный артрит, заболевания позвоночника) и образцов воды различного происхождения и степени водообработки. С научной точки зрения, данные исследования могут служить основой для понимания происхождения и функционирования различных биоэлектрических процессов в организме человека при их взаимодействия с внешним электрическим полем, что может служить индикатором различных заболеваний и патологий. С технологической точки зрения разработана научно-материальная база для совершенствования новых методов ГРВ-диагностики и цветного Кирлиан анализа, заключающиеся в использовании метода селективного высокочастотного разряда (СВЧР) на электроде из ПЭТФ и хостафана с электрической прочностью 160…200 кВ/мм, плотностью 1,38…1,4 г/см3, температурой плавления 260 0С. Полученные данные цветного спектрального Кирлиан анализа и ГРВ-диагностики могут использоваться совместно с традиционными методами клинической диагностики.
Список литературы
1. Кирлиан С.Д. Метод фотографирования объектов в высокочастотном электрическом разряде. авт. свид. СССР. № 106401. 1949.
2. Иванов Э. В., Журавлёв А. И. О свечении биологических объектов в импульсном высоковольтном разряде. Сверхслабые свечения в биологии. – Москва: Медицина, 1972. 109 с.
3. Коротков К. Г, Ратман П. А., Гоголадзе Г. И. Экспериментальная установка для исследования применения метода поверхностной газоразрядной визуализации (эффект Кирлиан) // Известия ЛЭТИ. 1991. № 428. С. 83–88.
4. Adamenko V. G. Objects moved at a distance by means of a controlled bioelectric field / in: International Congress of Psychology, Tokyo: Elsevier, 1972, 54 c.
5. Antonov A. N., Yuskeselieva L. I. Research of Electrical Discharge of Biological Objects, Moscow: Signal AM, 1979. 54 c.
6. Коротков К. Г. Эффект Кирлиан. – СПб: изд. Ольга
, 1994. 47 с.
7. Гурвиц Б. Я., Крылов Б. А., Коротков К. Г. Использование метода ГРВ для разработки нового подхода к ранней диагностике онкологических заболеваний. Биомедприбор-98
/ Тез. докл. межд. конф. – Москва, 1998. С. 106–107.
8. Коротков К. Г., Малышев В. Э. Экспресс-диагностика физического и психологического состояния человека с помощью метода газоразрядной визуализации / Мат. научно-практич. конф. Экология, здоровье, безопасность
. – СПб: Наука, 1998. 52 с.
9. Korotkov K .G., Krizhanovsky Е. V. The dynamic of the Gas Discharge around drops of liquids. Measuring Energy Fields: State of the Science. – New York: Backbone Publ. Co., USA, 2004, 123 p.
10. Antonov A., Yuskesselieva L. Selective High Frequency Discharge (Kirlian effect) // Acta Hydrophysica. Vol. 3. 1985. P. 29–30.
11. Ignatov I., Mosin O.V., Niggli H., Drossinakis Ch. Evaluating of possible methods and approaches for registering of electromagnetic waves emitted from human body // Advances in Physics Theories and Applications. 2014. Vol. 30. P. 15-33.
12. Korotkov K. G., Kaariainen P. GDV applied for the study of a physical stress in sportsmens Journal of Pathophysiology. 1998. Vol. 5. P. 53-57.
13. Ignatov I., Marinov M. Color Kirlian Spectral Analysis. Color Observation with Visual Analyzer. – Hanover: Euromedica, 2008. 96 p.
14. Zellner A. Energy, Color Kirlan Analysis of Ignat Ignatov // Die Ingenieurin. 2009. № 89. P. 23-29.
15. Ignatov I. Energy Biomedicine, Biophysical and Medical Effects in Cases of Bioresonance of Biophysical Fields. – Sofia: Gea Libris, 2005. 112 p.
16. Игнатов И., Мосин О.В. Эффект Кирлиан в изучении свойств биологических объектов и воды // Биомедицинская радиоэлектроника, Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2012. № 12. C. 13–21.
17. Мосин О. В., Игнатов И. И. Структура воды и физическая реальность // Сознание и физическая реальность. 2011. Т. 16. № 9. С. 16–31.
18. Мосин О.В., Игнатов И. Структура воды // Химия. 2011. № 11. C. 24–27.
19. Игнатов И., Мосин О. В. Математические модели, описывающие структуру воды и нанокластеры / Наноинженерия. 2013. Т. 8. № 26. С. 26–38.
20. Ignatov I., Mosin O. V. Structural mathematical models describing water clusters // Journal of Mathematical Theory and Modeling. 2013. V. 3. № 11. P. 72–87.
21. Ignatov I., Mosin O. V., Naneva K. Water in the Human Body is Information Bearer about Longevity. – Hanover: Euromedica, 2012.
На самом деле всё не так )
Похоже, это завершение развития технологии ГРВ/Кирлиан. Ничего принципиально нового больше не будет.