Бытовая электроника.
Обучайтесь на здоровье.  В.Д.Бородай, г.Запорожье.
Физиотерапевтический метод оказывает многоплановое оздоровляющее воздействие на организм при различных заболеваниях, сопровождающихся вялотекущими воспали¬тельными процессами в организме. Метод не новый и уже апробирован на многих медицинских учреждениях, но в статье пред¬лагается оригинальное объяснение механиз¬ма воздействия этого диапазона электромаг¬нитного излучения на организм.
Изобретенный в 50-е годы лазер уже давно и прочно вошел в арсенал средств, используемых медициной, сначала в хирур¬гии, а затем и в физиотерапии. Однако широкому применению лазера как физио¬терапевтического средства препятствует его высокая стоимость. Если учесть, что лазер является всего лишь источником электромаг¬нитного излучения оптического диапазона, существует его альтернативный вариант - светодиодные излучатели, стоимость кото¬рых в сотни раз меньше лазерных. В мето¬дических рекомендациях по лазерной тера¬пии плотность потока мощности светового излучения составляет единицы и десятки Вт/ см2. Выбор таких уровней мощности излуче¬ния легко объяснить, если принять во внимание интенсивность светового потока солнечного излучения, которому подверга¬ется человек и другие биологические объек¬ты в естественных условиях. Логично пред¬положить, что за множество лет эволюции должна была произойти адаптация к облу¬чению такой интенсивности. В яркий солнеч¬ный день при наиболее благоприятных ус¬ловиях плотность потока мощности солнеч¬ного излучения, попадающего на тело чело¬века, составляет 110 мВт/см2 [ 1 ]. Если учесть, что это излучение распределено приблизи¬тельно равномерно во всем спектральном диапазоне солнечного излучения (инфракрасный, видимый, ультрафиолетовый), то применяемое в настоящее время в лазер¬ной терапии узкополосное излучение по интенсивности (1...50 мВт/см2) соизмеримо с этой величиной. Организмы живых существ за время эволюции не просто приспособи¬лись к существованию при таких уровнях фоторадиации, на ана стало неотъемлемой, биологически необходимой дозой для нор¬мального функционирования, а на здоровье человека, вынужденного в силу погодных условий полгода и более носить теплую одежду, недостаток фоторадиации может сказы¬ваться отрицательно. Этот недостаток можно компенсировать, применяя фототерапию лазерную и нелазерную.
Очевидно, в ближайшем будущем появят¬ся дешевые светодиодные источники света, использование которых в качестве физиоте¬рапевтического средства представляется весьма привлекательной перспективой. Кро¬ме того, уровень современной технологии позволит создать светящиеся пленки и тка¬ни, используя которые, можно изменять как форму, так и спектр излучающих поверхнос¬тей. Их излучение, направленное на кожу пациента, будет способствовать укреплению здоровья, иммунитета, повышению работо¬способности, излечению многих заболеваний, позволит уменьшить потреб¬ление антибиотиков и, как следствие, пони¬зить уровень «аллергизации» пациентов.
Широкому внедрению лазерной и нела¬зерной фототерапии в значительной мере препятствует ложное представление об онкогенных свойствах всякого рада электро¬магнитного излучения. Онкогенными свойст¬вами обладают только рентгеновское, гамма- излучение, оптическое излучение ультрафи¬олетового диапазона. А облучение гелий- неоновым лазерам (632 нм) оказывает дей¬ствие, в какой-то мере защищающее орга¬низм от последствий ионизирующего облу¬чения [2]. Объясняют это тем, что излучение этога диапазона стимулирует иммунную сис¬тему.
Механизм высокой терапевтической эф¬фективности излучения оптического диапазона заключается в "резонансном"' характере взаимодействия внутриклеточных структур организма с этим излучением, что становится очевидным фактом, если принять во внимание совпадение длин волн оптичес¬кого диапазона и размеров клеток и внут¬риклеточных структур организма. Оптичес¬кая область электромагнитного излучения лежит в пределах длин волн от 5x1 O'6 до 0,1 нм (рентгеновское и гамма-излучение -10'2 - 10'5 нм). Диапазон видимого света занимает область 400 - 700 нм. Ионизирующей спо¬собностью обладают лишь ультрафиолето¬вые лучи, в особенности коротковолновые. Сравним эти величины с размерами биоло¬гических «атомов».
Размеры клеток лежат в пределах 5 - 200 мкм, размеры внутриклеточных структур от 0,1 до 1,5 мкм. Например, размеры лей¬коцитов нейтрафильных 12 мкм с гранула¬ми 0,2 - 0,5 мкм, лейкоцитов эозинофиль¬ных 12-15 мкм с гранулами 0,5-1,0 мкм, лейкоцитов базофильных 8-10 мкм с зер¬нами 0,8-1,0 мкм. Размеры лимфоцитов 4,5- 6,5 мкм, некоторые достигают размеров 13-18 мкм, гранулы 0,3-0,5 мкм. Эритро¬циты человека имеют размеры 7,2-7,5 мкм, тромбоциты - безъядерные тельца диамет¬ром 2-5 мкм. Размеры структур нервных клеток имеют большой разброс, например, диаметр нейрофибрилл 20-25 нм, нейрофиламвнтов 100 нм, диаметр аксона (от¬росток нервной клетки) - несколько мик¬рон, а длина может достигать 1 м.
Размеры митохондрий (они обычно кон¬центрируются в функционально активных зонах клетки) 0,5 - 1,5 мкм, а кристы (склад¬ки, вдающиеся в полость митохондрий) име¬ют размеры около 160 ангстрем и с усиле¬нием энергетического обмена число кристаллов увеличивается. Предполагается прямая за¬висимость между числом Kpnct и активнос¬тью окислительных процессов в митохонд¬риях, возможно, это связано с тем, что с увеличением числа кристаллов увеличивается пло¬щадь поверхности митохондрии. Размеры миофибрилл мышечных клеток 1 - 2 мкм.
При таком соотношении размеров и длин волн оптического излучения внутриклеточные структуры и клетки можно рассматривать как элементарные диполи или вибраторы (полу¬волновые, четвертьволновые), настроенные в резонанс для эффективного приема и из¬лучения электромагнитных волн оптического диапазона с наибольшей чувствительностью. Для терапии это может означать, что наибольший эффект на единицу поглощенной энергии может оказаться именно у фототе¬рапии (по сравнению с другими традицион¬ными видами физиотерапии: УВЧ , ультра¬звуковой, магнитной и т. п.). а расчет коли¬чество энергии, поглощаемой клеткой в про¬цессе облучения, можно выполнить по фор¬мулам, известным из теории антенн. Напри¬мер, интенсивность ультразвуковых колебаний, применяемых при терапии 0,5- 1,0 Вт/см2, что на порядок выше интенсив¬ности терапии излучением оптического диапазона. Отметим, что диапазон длин волн при ультразвуковой терапии 0,5-1,5 мм, т.е. область резонансных явлений относится не к клеткам, а к мелким сосудам диаметром 0,25-1,0 мм и аналогичным по размерам конгломератам биологических тканей. Возможно появится необходимость ввести новый термин - энергетический коэффици¬ент терапевтической эффективности, вели¬чину которого можно определить из отно¬шения:
объем (площадь) облучаемой части организма/энергия облучения (при одинаковом терапевтическом результате).
С этих же позиций нетрудно объяснить явление высокой адаптируемости тканей организма к различным уровням интенсив¬ности (дозам) облучения. Эта адоптируемость заключается в том, что одинаковый тера¬певтический эффект наблюдается при интен¬сивностях (дозах) облучения, отличающихся на порядок. Если рассматривать внутрикле¬точные структуры в качестве антенн для при¬ема фотоизлучения, то при изменении поло¬жения этих структур относительно направления распространения излучения изменит¬ся доза энергии, получаемой клеткой. Меха¬низм адаптации заключается в том, что при превышении оптимальной дозы, несмотря на хаотичность движения внутриклеточных струк¬тур, более вероятными становятся положе¬ния, при которых клетка получает минимум проходящей через нее электромагнитной энергии, а при пониженной интенсивности облучения все происходит наоборот - в про¬цессе адаптации более вероятными стано¬вятся такие положения внутриклеточных структур, при которых в клетке увеличивается поглощение электромагнитной энергии.
Некоторая взаимосвязь длин волн опти¬ческого диапазона и размеров внутрикле¬точных структур прослеживается и в зависи¬мости глубины проникновения излучения в биологические ткани от длины волны этого излучения [3].
Приведенные выше факты указывают на то, что наиболее благоприятный диапазон длин волн для терапии 0,5 - 2,0 мкм. При этом следует учесть, что максимальную глу¬бину проникновения в мягкие ткани организма обеспечивает диапазон 0,8 - 1,5 мкм. Некоторые считают, что в этом диапазоне влияние электромагнитного излучения на процессы, происходящие в организме, ми¬нимально [5], но такой недостаток превра¬щается в преимущество, когда необходимо получить терапевтический эффект на боль¬шой глубине неинвазивным методом, т.е. через поверхность кожи облучать суставы и внутренние органы. А для облучения поверх¬ностных участков (кожи, раневых поверхнос¬тей, поверхности слизистых оболочек), по¬жалуй, больше подходит диапазон 0,5 - 0,8 или 1,5 - 2,0 мкм.
Учитывая, что такие отличительные осо¬бенности лазерного излучения, как когерент¬ность и поляризованность, полностью теря¬ются при прохождении 200 - 500 мкм живой ткани [2], напрашивается вывод о том, что для наружного облучения предпочтительнее использовать светодиодные источники излу¬чения ближнего инфракрасного диапазона - вследствие их дешевизны, доступности, распространенности. Мощность излучения до 50 мВт, а в импульсном режиме может быть но порядок выше, что позволит прово¬дить облучение тканей, расположенных на глубине нескольких сантиметров. А, кроме того, сами излучающие кристаллы светоди¬одов имеют размеры менее 1 мм и в комби¬нации с микропроводами могут быть выпол¬нены в микронном исполнении - для исполь¬зования при терапии внутренних полостей организма, поскольку напряжение питания этих кристаллов не превышает 1,3 В. Возможна также реализация излучающего прибора в виде капсулы-таблетки, содержа¬щей элемент питания, излучающий кристалл и схему управления, срабатывающую при достижении определенного участка в орга¬низме. Таким образом, существует реальная возможность во многих случаях заме¬нить дорогостоящие лазерные источники из¬лучения на светодиодные.
Освободившись от гипнотического влия¬ния слово 'лазер', некоторые исследовате¬ли [2, 6] экспериментально проверили и ус¬тановили, что применение некогерентных источников света и лазеров в клинических условиях приводило к мало отличимым ре¬зультатам.
Все эти соображения были приняты во внимание при разработке простого и деше¬вого малогабаритного (карманного типа) физиотерапевтического прибора, так как состоит он из обычного источника питания, в нагрузку которого включены цепочка из инфракрасных светодиодов и резистор. Для регулировки мощности излучения к вышеупо¬мянутому резистору добавлено переменное сопротивление. Несложно реализовать и вариант прибора, работающего в импульс¬ном режиме. Такой прибор разработан и проходит испытания.
Поскольку длины волн электромагнитного излучения оптического диапазона совпада¬ют с размерами внутриклеточных структур, а в инфракрасной области и с размерами клеток, это означает, что энергетический обмен при облучении идет в резонансном режиме, т.е. интенсивнее в несколько раз, к тому же под воздействием инфракрасного облучения с длинами волн, близких к диа¬метрам микрокаппилляров и мелких сосудов, динамическое сопротивление кровотоку в этих капиллярах должно резко уменьшаться и тем самым способствовать ускорению обменных процессов в облучаемом участке организма - возможно именно этим объяс¬няется улучшение микроциркуляции крови в тканях, наблюдаемое при лазеротерапии [4].
Механизм активизации биологических объектов (клеток и внутриклеточных струк¬тур) при отсутствии эффекта фотонного воз¬буждения электронов с переходом на верх¬ние орбиты, возможно, заключается и в том, что соизмеримое по длине волны электро¬магнитное излучение вызывает процессы притяжения-отталкивания зо счет наведенной разности потенциалов или переменных маг¬нитных полей, полюса которых поочередно меняются на полярных поверхностях этих структур. Логично предположить, что при этом интенсивнее работают ионные насосы и ионные каналы на поверхности клеточных мембран, что в конечном итоге приводит к увеличению интенсивности обменных процес¬сов и сказывается положительно на состоя¬нии здоровья пациентов.

Схема простого и дешевого прибора, который, возможно, окажется в будущем неплохим 'домашним' те¬рапевтическим средством, альтернативным дорогостоящим лазерным медицинским ус¬тановкам, показана на рисунке. Прибор состоит из мультивибратора на транзисто¬рах р-п-р и п-р-п типа, индикатора излуче¬ния (HL3 и VD6), двух излучателей с инфракрасными светодиодами VD1 .. VD5 с инди¬кацией излучения (HL1 и HL2). Для подклю¬чения излучателей к прибору предусмотре¬но гнездо XI. Переключателем SA1 выбира¬ют режимы излучения - импульсный или не¬прерывный. В импульсном режиме обеспе¬чивается более глубокое проникновение из¬лучения в организм, и такой режим реко¬мендуется для терапии внутренних органов. Регулятором частоты (резистор R8) выбирают частоту оптических импульсов (10 ... 150 Гц), скважность можно изменять резистором R5. Непрерывный режим больше подходит для облучения поверхности кожи при травмах и ранах.
Резюмируя изложенное выше, хотелось бы обратить внимание на перспективную воз¬можность создания: серии дешевых и доступных приборов, эффективных для терапии многих заболеваний и проведения процедур оздоровительно-профилактического характера; светящихся пленок и тканей, появление которых может сыграть значительную роль как в области медицины, ток и в других об¬ластях (реклама, художественно-оформитель¬ские роботы и т.д.).
В соответствии с объективными законами развития технических систем в настоящее время в области терапии электромагнитным излучением оптического диапазона начался процесс перехода от незначительных по чис¬ленности случаев экспериментального при¬менения к широкомасштабному использо¬ванию. Разработка и массовое изготовле¬ние недорогих и малогабаритных приборов для этой цели становится актуальной и при¬влекательной задачей, хочется надеяться, что настоящая работа будет способствовать ускорению ее решения.

Литература
1 Баробой В А. Популярная родиобиология. - К.: Ноук.думка, 1988. - 190с.
2. Крылов О .А О путях изучения механизмо действия лазерного облучения //Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. - 1989. - N6. - С 1-5.
3.Современные возможности и перспективы использования газовых лазеров в медицине, лазерная хирургия / В.САлейников, В.П.Беляев, Н.Д.Девятков, В.И.Мосычев // Медицинская техника - 1986. - N4. - С 3-14
4.Корочкин  Н.М., Бобенко Е. В. Механизмы терапевтической эффективности излучения гелийнеонового лазера //Сов.медицина. - 1990. - N3. - С.3-8.
5.  Белов В.К., Змиевской Г. Н , Кретнова Е Л. Физико-технические и медицинские аспекты терапевтического воздействия электромагнитного излучения // Медицинская техника. -1991. - N5. - С 28-30.
6. Монич В.А. Перспективы создания физиотерапевтических источников люминесцентного монохроматизированного излучения // Медицинская техника. -1993. - N5. - С. 17-20.

Транзистор КТ815, лучше заменить на КТ972.
Всё собрать в одном корпусе с светодиодами, подводить только питание.
Или использовать схему Исаева, импульс в 3 Ампера на ИК, добавив простой генератор от 10 до 200Гц или просто его фиксированные частоты.
Подавать на схему головки.