способ управляемого воздействия на биологический объект электромагнитным излучением полупроводникового инжекционного генератора (варианты)
| Классы МПК: | A61N1/06 для высокочастотной терапии |
| Автор(ы): | Степаненко Владимир Дмитриевич (RU), Степаненко Кирилл Владимирович (LT), Кузнецов Андрей Николаевич (RU) |
| Патентообладатель(и): | Степаненко Владимир Дмитриевич (RU), Степаненко Кирилл Владимирович (LT), Кузнецов Андрей Николаевич (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2012-06-01 публикация патента:
10.09.2013 |
Группа изобретений относится к медицине, а именно к средствам воздействия на биологический объект электромагнитным излучением, и может быть использована в области медицины, биологии, ветеринарии для проведения волновой терапии. В соответствии с первым вариантом изобретения предлагается способ, включающий облучение биологических объектов электромагнитным излучением полупроводникового инжекционного генератора. Облучение проводят полупроводниковым инжекционным генератором на основе гетероструктуры А3В5. Для угнетающего воздействия на онкологические клетки облучение проводят поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в правую сторону, частотой электромагнитного излучения в диапазоне от 30 до 220 ГГц, длиной волн электромагнитного излучения от 1,4 до 10 мм, мощностью электромагнитного излучения от 10 Вт/cм 2 до 10-18 Вт/см2 в течение 6-8 минут. Причем электромагнитное излучение проводят активным слоем, который располагают между расположенными с одной стороны двумя выращенными слоями n-типа проводимости и с другой стороны одним выращенным слоем р-типа проводимости, на котором выполняют контактные площадки из драгоценного электропроводного, преимущественно золота или платины, металла. В качестве легирующей примеси n-типа используют Se, Те или Si с концентрацией носителей не менее n0 - 8·1015 см3, а в качестве легирующей примеси р-типа используют - Be, Zn или Cd с концентрацией носителей не менее Р0 - 9·1018 см3. В соответствии со вторым вариантом изобретения способ включает облучение биологических объектов электромагнитным излучением полупроводникового инжекционного генератора. Облучение проводят полупроводниковым инжекционным генератором на основе гетероструктуры А3В5 и для стимулирующего воздействия на онкологические клетки облучение проводят поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в левую сторону. Причем электромагнитное излучение проводят активным слоем, который располагают между расположенными с одной стороны двумя выращенными слоями n-типа проводимости и с другой стороны - одним выращенным слоем р-типа проводимости, на котором выполняют контактные площадки из драгоценного электропроводного, преимущественно золота или платины, металла. В качестве легирующей примеси n-типа используют Se, Те или Si с концентрацией носителей не менее n0 - 8·1015 см3, а в качестве легирующей примеси р-типа используют - Be, Zn или Cd с концентрацией носителей не менее Po - 9·103 см. Группа изобретений позволяет оказать управляемое воздействие на клетки биологического объекта, в частности человека, с обеспечением как угнетающего, так и стимулирующего воздействия. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Формула изобретения
1. Способ управляемого воздействия на культуры неопластической линии клеток электромагнитным излучением полупроводникового инжекционного генератора, заключающийся в облучении клеточных культур полупроводниковым инжекционным генератором на основе гетероструктуры А3 В5, причем для угнетающего воздействия на клетки облучение проводят поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в правую сторону, частотой электромагнитного излучения в диапазоне от 30 до 220 ГГц, длиной волн электромагнитного излучения от 1,4 до 10 мм, мощностью электромагнитного излучения от 10-16 до 10-18 Вт/см2 в течение 6-8 мин, причем электромагнитное излучение проводят активным слоем, который располагают между расположенными с одной стороны двумя выращенными слоями n-типа проводимости и с другой стороны одним выращенным слоем p-типа проводимости, на котором выполняют контактные площадки из драгоценного электропроводного, преимущественно золота или платины, металла, при этом в качестве легирующей примеси n-типа используют Se, Те или Si с концентрацией носителей не менее n о - 8·1015 см3, а в качестве легирующей примеси р-типа используют Be, Zn или Cd с концентрацией носителей не менее Р0 - 9·1018 см 3.
2. Способ управляемого воздействия на культуры неопластической линии клеток электромагнитным излучением полупроводникового инжекционного генератора, заключающийся в облучении клеточных культур полупроводниковым инжекционным генератором на основе гетероструктуры А3В5, причем для стимулирующего воздействия на клетки облучение проводят поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в левую сторону, причем электромагнитное излучение проводят активным слоем, который располагают между расположенными с одной стороны двумя выращенными слоями n-типа проводимости и с другой стороны одним выращенным слоем p-типа проводимости, на котором выполняют контактные площадки из драгоценного электропроводного, преимущественно золота или платины, металла, при этом в качестве легирующей примеси n-типа используют Se, Те или Si с концентрацией носителей не менее no - 8·1015 см 3, а в качестве легирующей примеси р-типа используют Be, Zn или Cd с концентрацией носителей не менее Р0 - 9·1018 см3.
Описание изобретения к патенту
Изобретения относится к медицине, а именно к средствам воздействия на биологический объект электромагнитным излучением и могут быть использованы в области медицины, биологии, ветеринарии для проведения волновой терапии.
Известен способ коррекции направленности и динамики биофизических процессов биологических объектов, включающий облучение биологических объектов электромагнитным излучением от источника электромагнитного излучения, а именно от ахроматического светового излучателя, путем подачи электромагнитного светового потока интракорпорально по световоду (SU № 1761158, 15.09.1989).
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ коррекции направленности и динамики биофизических процессов биологических объектов, включающий облучение биологических объектов электромагнитным излучением полупроводникового инжекционного генератора (RU № 2123869, 27.12.1998).
Однако данный способ оказывает в основном только биостимулирующее действие за счет повышения селективности воздействия на биологические объекты, что сужает область его использования в лечебных целях.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение области использования способа коррекции направленности и динамики биофизических процессов биологических объектов в лечебных целях.
Технический результат заключается в обеспечении управляемого воздействия на клетки биологического объекта, в частности человека, с обеспечением как угнетающего, так и стимулирующего воздействия.
В соответствии с первым вариантом изобретения, предлагается способ, включающий облучение биологических объектов электромагнитным излучением полупроводникового инжекционного генератора, при этом облучение проводят полупроводниковым инжекционным генератором на основе гетероструктуры A3B5 и для угнетающего воздействия на онкологические клетки облучение проводят поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в правую сторону, частотой электромагнитного излучения в диапазоне от 30 до 220 ГГц, длиной волн электромагнитного излучения от 1,4 до 10 мм, мощностью электромагнитного излучения от 10-16 Вт/cm 2 до 10-18 Вт/см2 в течение 6-8 минут, причем электромагнитное излучение проводят активным слоем, который располагают между расположенными с одной стороны двумя выращенными слоями n-типа проводимости и с другой стороны одним выращенным слоем p-типа проводимости, на котором выполняют контактные площадки из драгоценного электропроводного, преимущественно золота или платины, металла, при этом в качестве легирующей примеси n-типа используют Se, Te или Si с концентрацией носителей не менее n 0 - 8·1015 см3, а в качестве легирующей примеси p-типа используют -Be, Zn или Cd с концентрацией носителей не менее P0 - 9·1018 см 3.
В соответствии со вторым вариантом изобретения, способ включает облучение биологических объектов электромагнитным излучением полупроводникового инжекционного генератора, при этом облучение проводят полупроводниковым инжекционным генератором на основе гетероструктуры A3B5 и для стимулирующего воздействия на онкологические клетки облучение проводят поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в левую сторону, причем электромагнитное излучение проводят активным слоем, который располагают между расположенными с одной стороны двумя выращенными слоями n-типа проводимости и с другой стороны одним выращенным слоем p-типа проводимости, на котором выполняют контактные площадки из драгоценного электропроводного, преимущественно золота или платины, металла, при этом в качестве легирующей примеси n-типа используют Se, Te или Si с концентрацией носителей не менее n0 - 8·1015 см 3, а в качестве легирующей примеси p-типа используют - Be, Zn или Cd с концентрацией носителей не менее P0 - 9·103 см.
Оказываемое, воздействие проявляется в возможном изменении хода и направленности процессов метаболизма, пролиферации и изменении структуры клеток, их выживаемости, причем использование в качестве легирующей примеси n-типа Se, Te, Si с концентрацией носителей не менее n0 - 8·10 15 см3, и качестве легирующей примеси p-типа - Be, Zn, Cd с концентрацией носителей не менее P0 - 9·10 см3 в сочетании с выполнением активного слоя на основе InP, который находится между расположенными с одной стороны двумя выращенными слоями n-типа проводимости и с другой стороны одним выращенным слоем p-типа проводимости позволяет получить эффект комплексного, безмедикаментозного, неинвазивного воздействия на биологический объект.
Было установлено, что принцип дифференцированного, избирательного направленного действия по подавлению (угнетению) больных клеток, т.е. когда облучение проводят поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в правую сторону или по стимулированию роста клеток, т.е. когда облучение проводят поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в левую сторону, основан на совпадении (в случае стимулирования) или не совпадении (в случае подавления, угнетения) частотно поляризационных параметров биологического объекта и низкоинтенсивного электромагнитного излучения устройства.
На чертеже (фиг.1) схематически представлен разрез полупроводникового инжекционного генератора на основе гетероструктуры A3B5 с помощью которого осуществляют оба способа коррекции направленности и динамики биофизических процессов биологических объектов.
Полупроводниковый инжекционный генератор на основе гетероструктуры A3B5 содержит активный слой (1) на основе InP, при этом активный слой (1) находится между расположенными с одной стороны двумя выращенными слоями n-типа проводимости (2) и с другой стороны одним выращенным слоем p-типа проводимости (3), на котором выполнены контактные площадки (4) из драгоценного электропроводного, преимущественно золота или платины, металла. В качестве легирующей примеси n-типа могут быть применены Se, Te, Si с концентрацией носителей не менее n0 - 8·1015 см3, а в качестве легирующей примеси p-типа могут быть применены - Be, Zn, Cd с концентрацией носителей не менее P0 - 9·10 18 см3.
После приложения импульсного напряжения через контактные площадки (4) электрический ток вызывает инжекцию неосновных носителей через p-n-переход в активную область, образованную активным слоем (1). В активной области начинается процесс рекомбинации носителей заряда с испусканием квантов спонтанного излучения.
Поскольку данный генератор выполнен на основе гетероструктуры A3B5 он позволяет получить генерирование электромагнитного излучения с возможностью управляемого изменения частоты электромагнитного излучения.
При реализации обоих способов коррекции направленности и динамики биофизических процессов биологических объектов проводят облучение биологических объектов, в частности клеток человека, электромагнитным излучением полупроводникового инжекционного генератора, а именно облучение проводят полупроводниковым инжекционным генератором на основе гетероструктуры A3B5.
Для угнетающего воздействия на жизнедеятельность, например, неопластических, клеток облучение проводят поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в правую сторону.
Для стимулирующего воздействия на жизнедеятельность клеток облучение проводят поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в левую сторону.
В обоих вариантах использования полупроводникового инжекционного генератора облучение проводят при частоте электромагнитного излучения в диапазоне от 30 до 220 ГГц, длиной волн электромагнитного излучения от 1,4 до 10 мм, мощностью электромагнитного излучения от 10-16 Вт/см2 до 10-18 Вт/см2 в течение 6-8 минут.
В Нижегородской государственной медицинской академии министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации были проведены исследования влияния облучения онкологических клеток поляризованным импульсным электромагнитным излучением с вращением вектора электромагнитного излучения в правую сторону и с вращением вектора электромагнитного излучения в левую сторону.
При проведении исследований использовали культуры клеток нормальной и неопластической линий. Это нормальная культура клеток печени человека (Chang liver) и неопластическая - аденокацинома печени человека (SK-HEP-1), нормальная культура клеток эпителия молочной железы человека (HBL-100) и неопластическая - аденокарцинома молочной железы человека (ВТ-20).
Статистическая обработка результатов исследования проводилась с помощью статистических программных пакетов "Stastica 6.0". Результаты представлялись в виде M, SD, Me, SEM, где M - среднее арифметическое, SD - стандартное отклонение, SEM - стандартная ошибка. Степень достоверности (p) между контрольной и опытными группами определяли параметрическими методами статистики, при этом проводили однофакторный дисперсионный анализ, вычисляли критерий Стьюдента для нормального распределения в выборке, для непараметрических данных - точный критерий Фишера. За критерий достоверности была принята величина p<0.05.
В ходе проведенного исследования были получены следующие результаты.
Угнетение пролиферативной активности и снижение способности к выживаемости клеток при воздействии низкоинтенсивным ЭМИ наблюдали в клеточных культурах нормальной линии Chang liver и неопластической линий SK-HEP, ВТ-20, а активацию пролиферацию и повышение способности к выживаемости в культуре клеток HBL-100. Воздействие фоновым излучением способствовало угнетению пролиферативной активности и способности к выживаемости на 50% и более (превышая ED) в клеточных культурах как нормальной, так и неопластической линий.
В ходе исследования было обнаружено, что воздействие фоновым информационно-волновым излучением с инверсией угла поляризации приводит к выраженному угнетению жизнеспособности клеточных культур как нормальной, так и неопластической линий. В то же время воздействие низконтенсивным ЭМИ с инверсией угла поляризации положительно влияет на жизнеспособность клеточных культур неопластической линии, что выражается в активации пролиферации и способности к выживаемости клеток по сравнению с обычным воздействием. Следует отметить, что такой способ воздействия отрицательно влияет на жизнеспособность клеточных культур нормальной линии, способствуя угнетению пролиферативной активности и способности к выживаемости клеток (фиг.2-5).
На рисунках: Контроль 0 - воздействие ЭМИ на культуру клеток не осуществляли; контроль 1 - расположение клеточных культур (разных) одна над другой без воздействия ЭМИ; контроль 2 - расположение клеточных культур (одинаковых) одна над другой без воздействия ЭМИ; опыт 3 - воздействие ЭМИ (режим 4) и фоновым информационно-волновым излучением (режим 3) аппарата с разработанным нами генератором на культуру клеток; опыт 4 - воздействие ЭМИ (режим 4) и фоновым информационно-волновым излучением (режим 3) на культуру клеток с инверсией угла поляризации электромагнитного излучения.
Класс A61N1/06 для высокочастотной терапии
