Процессы, происходящие при взаимодействии биологических объектов с полупроводниковыми материалами, обладающими свойством отрицательной дифференциальной проводимости, находятся в сфере внимания такой быстро растущей области современной физики, как физика сложных систем, вобравшей в себя достижения нелинейной динамики, теории фазовых переходов и критических явлений, физики неупорядоченных сред.
Исследования российских ученых в середине 90-х годов прошлого века привели к появлению новой медицинской технологии – СЕМ-технологии.
Академик РАМТН и РАЕН, директор ООО "Спинор" А.М. Кожемякин сделал важнейшее научное открытие, на основе которого им разработаны полупроводниковые материалы с управляемой энергетической структурой, способные «запоминать» высокочастотные ЭМИ. Это очень тонкая, ранее использовавшаяся исключительно в оборонной промышленности, технология, которую в ООО "Спинор" под руководством А.М. Кожемякина сумели применить в медицинских и биологических целях.
На основе этой технологии в ООО «Спинор» А.М. Кожемякиным был создан медицинский аппарат КВЧ терапии СЕМ ТЕСН.
КВЧ аппараты серии CEM TECH разрабатывались с учётом анализа известных технических аналогов и результатов медико-биологических исследований применительно к широкому классу методик в области физио- и рефлексотерапии.
Аппарат КВЧ ИК терапии CEM TECH объединил в своей конструкции разработки технических и медицинских специалистов, связанные с излучением на фиксированных частотах КВЧ диапазона 42,2 ГГц (7,1 мм), 53,5 ГГц (5,6 мм), 60,7 ГГц (4,9 мм), в режиме шумовой генерации в диапазоне 42-78 ГГц и инфракрасном (ИК) диапазоне. КВЧ аппарат СЕМ ТЕСН работает в импульсном режиме, что обеспечило, с одной стороны, хорошие результаты его клинического применения, связанные с реализацией режима воздействия, модулированного низкими частотами, а также позволило создать малогабаритное устройство с миниатюрными излучателями.
Специальная конструкция шумового излучателя позволяет осуществить методы терапии, связанные с применением сверхслабых излучений КВЧ диапазона. Объектом взаимодействия выступают клеточные структуры и их белковые составляющие. С 1996 г. проведены обширные микробиологические, физические и клинические исследования, а разработанный метод лечения получил название «терапия фоновым резонансным излучением».
Для понимания действия КВЧ аппарата СЕМ ТЕСН необходимо рассмотреть несколько физических явлений.
Прежде всего, напомним, что ключевой узел аппарата – это генератор на диоде Ганна, который формирует высокочастотные колебания КВЧ диапазона. Эффект Ганна связан с тем, что в полупроводниковом материале диода периодически возникает, перемещается по нему и исчезает область (домен) сильного электрического поля.
Для появления такого домена необходимо, чтобы вольт-амперная характеристика полупроводника имела N-образный участок. Из школьного курса физики следует, что сила электрического тока пропорциональна приложенному к образцу напряжению. Коэффициент пропорциональности при этом – не что иное, как сопротивление материала (стандартная запись U=IR, I=U/R, 1/R= I/U, где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление, 1/R – проводимость). На графике зависимость силы тока от напряжения (вольт-амперная характеристика) имеет
вид прямой линии:Соответственно, N-образная вольт-амперная характеристика некоторых полупроводниковых материалов имеет
следующий вид:Мы видим, что при подаче на полупроводник напряжения, превышающего некое пороговое значение U0, на вольтамперной характеристике наблюдается участок с отрицательной дифференциальной проводимостью – т.е., увеличение напряжения вызывает не увеличение, а, наоборот, уменьшение силы тока.
Что произойдет, если в этот момент полупроводник контактирует с как-либо биологическим объектом? Абсолютная величина отрицательной дифференциальной проводимости нашего диода ∂I/∂U (это запись для переменного тока и напряжения) превышает величину дифференциальной проводимости ρ биологического объекта: |∂I/∂U|>ρ. При наложении на биологический объект нашего полупроводникового прибора и подаче на него напряжения, превышающего пороговое значение U0, происходит формирование единого генераторного контура. Т.е., в этот контур включен биологический объект и полупроводниковый прибор, который находится на объекте. Этот контур генерирует электромагнитные колебания с совершенно определенными частотными характеристиками.
Спектр генерируемого излучения будет определяться реактивной (зависящей от частоты) составляющей полного сопротивления системы «прибор – объект». Поэтому необходимо использовать диод Ганна с таким значением отрицательной дифференциальной проводимости, чтобы ее абсолютная величина превышала дифференциальную проводимость объекта. Благодаря этим условиям в спектр генерируемого излучения системы «полупроводниковый прибор - биологический объект» будут включены собственные частоты электромагнитных колебаний биологического объекта. Это обстоятельство принципиально важно для понимания дальнейшего.
Теперь более внимательно рассмотрим процессы, происходящие в этот момент в нашем полупроводнике.
Генерация электромагнитного излучения обусловлена образованием электронов с повышенной энергией на катоде полупроводникового прибора. Электроны дрейфуют по объему полупроводника и поглощаются на аноде прибора. Дрейф через полупроводник электронов с повышенной энергией сопровождается изменением дипольно-активных состояний полупроводниковой структуры, образованных узлами кристаллической решетки, примесными атомами и границей раздела металл-полупроводник. Т.е., меняется внутренняя электронная структура полупроводника. Эти изменения определяются электромагнитным полем в образце, которое формируется с участием не только самого полупроводника, но и биологического объекта, входящего в генераторный контур системы «полупроводниковый прибор - биологический объект».
В результате происходит формирование нового устойчивого состояния электронной структуры полупроводника с фиксацией в ней характеристик собственных электромагнитных колебаний биологического объекта. Очень важно, что это устойчивое состояние дипольно-активных компонентов структуры, которое после отключения прибора от источника питания сохраняется.
Затем происходит взаимодействие излучения из окружающего пространства с дипольно-активными состояниями полупроводника. Это излучение исходит от Солнца, космических объектов, а также имеет техногенные и природные источники. При воздействии на полупроводниковую структуру квантами внешнего излучения происходит возбуждение собственных электромагнитных колебаний полупроводниковой структуры посредством поляритонного механизма (см. УФН №12, 2002г. Е.А.Виноградов. Поляритоны полупроводниковой микроплоскости). Заметим, что спектр этих колебаний был определён изменением дипольно-активных компонентов полупроводника ранее в момент работы единого генераторного контура спектром собственных частот биологического объекта. В результате наш полупроводник переотражает внешнее излучение на частотах, специфичных биологическому объекту.
Таким образом, процесс преобразования излучения внешней среды (переизлучения) происходит непрерывно. Частотный спектр переотраженного излучения содержит собственные частоты биологического объекта:
Поясним это на близком физическом примере. Почему большинство металлов ярко блестит? Дело в том, что любые электромагнитные волны с частотой ниже т.н. плазменной частоты (эта частота определяется взаимодействием квантов излучения и квазичастиц в металле) отражается от поверхности металла, потому что электроны в металле экранируют электрическое поле электромагнитной волны. Излучение с частотой выше плазменной частоты проходит, потому что электроны «не успевают» экранировать его. В большинстве металлов плазменная частота находится в ультрафиолетовой области спектра, делая их блестящими в видимом диапазоне.
Из приведенного примера ясно видно, что определенным образом организовавшиеся электронные структуры в полупроводниках, металлах позволяют порождать сложные эффекты, используя энергию внешнего электромагнитного излучения в широком диапазоне частот. Уникальность нашего полупроводникового прибора в том, что переотражение электронно-дипольной структурой внешнего излучения позволяет автоматически получать на выходе излучение с частотами, соответствующими собственным колебаниям биологического объекта.
При размерах применяемой нами полупроводниковой структуры за 1 сек на нее попадает не менее 100 внешних фотонов ультрафиолетового диапазона. Естественно, энергия переизлучаемых квантов будет очень низкая.
Поскольку интенсивность излучения мала (плотность потока мощности составляет не более 10-20 Вт/см2), при контакте полупроводниковой структуры с биологическим объектом излучение не подавляет биологическую активность здоровых клеток в биологической субстанции, находящихся в состоянии устойчивого равновесия, но подавляет патологические факторы, находящиеся в стадии развития и подверженные слабому внешнему воздействию.
Взаимодействие источника внешнего излучения и биологического объекта носит резонансный характер не только по частоте, но и по мощности излучения. При увеличении мощности внешнего излучения от нуля до 10-16 - 10-19Вт/см2 наблюдается резонансный отклик биологического объекта (Ю.А.Скрипник, А.Ф.Яненко, В.Ф.Манойлов, 2003), причем для относительно слабых процессов (которыми в частности являются патологические процессы по сравнению с процессами, происходящими в здоровой ткани) максимум данной зависимости сдвинут к началу оси ординат. Именно эта особенность позволяет проводить угнетение патологического процесса на фоне незначительного возбуждения здоровой ткани. Влияние электромагнитного излучения низкой интенсивности на биологический объект позволяет использовать его для физиотерапевтического лечения значительного числа заболеваний человека и животных, для повышения устойчивости биологического объекта к негативным внешним факторам и для адаптации к изменению окружающих условий.
КВЧ аппарат CEM TECH, его применение регламентируется Инструкцией и новыми и усовершенствованными технологиями. За последние пятнадцать лет опубликовано более ста научных работ по клиническому применению аппарата КВЧ терапии СЕМ ТЕСН.
Таким образом, технические решения, заложенные в аппаратах КВЧ терапии серии CEM TECH позволяют реализовать оригинальный режим фонового резонансного воздействия (ФРИ). Широкий арсенал реализуемых методов позволяет при надлежащей подготовке медицинского персонала провести высокоэффективное лечение широкого класса заболеваний без применения жёстких методов воздействия на организм и практически избежать побочных эффектов.
Ссылка на презентацию аппарата CEM TECH