B/019: Psychotronika '87. Materiały na IV Ogólnopolską Konferencję PTP
Wstecz / Spis
Treści / Dalej
Ireneusz Janczarski, Lech J.Radwanowski (Warszawa)
ELEKTROCHEMICZNA METODA BADANIA BIORYTMÓW
Podczas badania potencjału utleniająco-redukcyjnsćjo krwi ludzkiej metodą
elektrochemiczną zaobserwowano ciekawe zjawisko zmiany wartości potencjału
wskutek działania bliżej nieznanego czynnika. Po wprowadzeniu złotej elektrody
do osocza pojawiała się po pewnym czasie powolna oscylacja potencjału
mierzonego względem elektrody kalomelowej. Badany układ elektrochemiczny
był termostatowany i osłonięty zarówno od wszelkich źródeł świetlnych,
jak i elektromagnetycznych mogących wpływać na zmiany oznaczeń. Wymienione
oscylacje wzbudziły wśród nas duże zainteresowanie i w czasie dłuższych
ich obserwacji przekonały nas, że wywoływane one były przez bliżej nieznany
egzogenny parametr i mają charakter biorytmów [autorzy używają w pracy
terminu "biorytm", ale obserwowane ogniwo nie jest układem żywym, nazwa
jest więc metaforą (przyp. red)].
W dalszych elektrochemicznych badaniach biorytmów zaniechano używania
biologicznych ogniw, ponieważ płyny biologiczne jako elektrolity były
niestabilne i podczas długotrwałych badań one same ulegały biochemicznym
zmianom wpływając jednocześnie na zmiany mierzonych różnic potencjałów.
Ta niestabilność stosowanych płynów biologicznych uniemożliwiała długotrwałą
obserwację biorytmów. Dlatego zaniechano używania biologicznych ogniw
do badań, a zbudowano nowe ogniwo różniące się od poprzedniego tym, ze
zamiast osocza użyto jako elektrolitu trójetanoloaminy. Próby te okazały
się pozytywne i w niniejszej pracy przedstawiono elektrochemiczny układ,
przy którego użyciu można w sposób ciągły badać zjawiska biorytmów.
Metodyka
Budowa ogniwa: Propylenową probówkę (a): długości 40 cm i o średnicy
10 mm napełniono świeżo przedestylowaną trójetanoloaminą (b). Następnie
zatkano ją korkiem teflonowym (c) dokładnie wymytym kolejno w: chloroformie
i stężonym kwasie azotowym, a następnie wielokrotnie płukanym wodą destylowaną.
W korku tym były zamocowane dwie elektrody platynowe (d) o długości 40
mm i średnicy 1 mm. W czasie zamykania naczynia (a) nadmiar trójetanoloaminy
wypływał otworem (e). Po zamknięciu probówki otwór (e) zatkano kawałkiem
drutu platynowego (f). Do długoterminowych badań stosowano tylko nie zapowietrzone
ogniwa.
Do wystających końcówek elektrod platynowych przylutowywano przewody
elektryczne, które łączyły je z układem zasilającym i rejestrującym pomiarowe
wyniki wg schematu rys.II.
Analizowany układ składał się z szeregowo połączonych dwójników A i B
oraz oporu R0 zamykającego obwód elektryczny. Miernik napięcia
U przyłączony był równolegle do zacisków dwójnika A. Jeżeli przyjąć, że
opór wejściowy miernika Rw był znacznie większy od oporu R0
(Rw>>R0), to można w rozważaniach teoretycznych
pominąć opór Rw. Dwójnik A składał się z naczynia zawierającego
elektrolit organiczny, do którego zanurzono dwie elektrody zbudowane z
metalu szlachetnego, to znaczy nie biorącego udziału w reakcjach chemicznych
z elektrolitem, w którym są one zanurzone (Rys.I). Szeregowo był również
z układem A połączony układ B, składający się z baterii elektrycznej i
potencjometru, pozwalającego dowolnie regulować napięcie na zaciskach
wyjściowych dwójnika B, w zakresie od 1,5 do 0,5 woltów.
Z układu na rys.2, na podstawie praw Kirchhoffa, wynikają bezpośrednio
następujące zależności:
I = (Ep
E) / (Rp + R0
+ R) (1)
U = IR = (Ep
E)R / (Rp + R0 +R) (2)
Ryc. I. Schemat budowy ogniwa, a
probówka plastikowa, b
elektrolit
(trójetanoloamina), c
korek teflonowy, d
elektrody platynowe, e
otwór do odpowietrzania ogniwa, f
platynowy trzpień do zamykania
ogniwa
Ryc. II. Schemat blokowy układu pomiarowego. A
dwójnik bierny o przewodnictwie
elektrolitycznym, B
dwójnik czynny, źródła prądu o regulowanym napięciu,
C
miernik napięcia o dużym oporze wejściowym (Rw rzędu
1012 ohma), E
siła przeciwelektromotoryczna dwójnika A,
R
rezystancja ogniwa, Ep
siła elektromotoryczna źródła
napięciowego dwójnika B, Rp
rezystancja wewnętrzna źródła
napięciowego dwójnika B, R0
rezystancja obciążenia układu
równa 108 ohma, równoległa do dwójnika A i B, U
napięcie
na wejściu miernika C, I
natężenia prądu płynącego w obwodzie układu
A, B i R0.
Ryc. III. Hipotetyczna struktura elementu A.
Wzory (1) na prąd płynący w obwodzie oraz (2) na napięcie na zaciskach
opornika R0 są wzorami ogólnymi, to znaczy słusznymi niezależnie
od wartości poszczególnych wielkości w układzie pomiarowym. Elektrometr
był miernikiem napięcia o oporze wejściowym rzędu 1012 oma,
więc to, co mierzyło się bezpośrednio, było zawsze napięciem na zaciskach
przyrządu pomiarowego (wzór 2).
Zastosowany układ pomiarowy zbliżony był do układów pomiarowych kompensacyjnych.
Tego rodzaju układy pomiarowe aa bardzo czułe, obarczone jednak dużymi
błędami, jeżeli nie przedsięweźmie się odpowiednich środków ostrożności
eliminujących, względnie zmniejszających wpływ zakłóceń zewnętrznych na
układ pomiarowy.
Układ pomiarowy (ogniwo) w czasie badań był przechowywany v stałej temperaturze
25 ą 0,1 C. Termostat stanowił kostkę żelazną, uziemioną. W żelaznej
kostce były wywiercone otwory, w których były umieszczone: ogniwo elektrolityczne,
regulator temperatury i spirale ogrzewcze. V ten sposób zabezpieczony
układ niewrażliwy był na takie zmiany fizyczne. jak temperatura czy inne
zjawiska elektryczne.
Ze schematu i danych pomiarowych wynika, ze ogniwo (dwójnik A) jest zasilane
prądem stałym o natężeniu około 10-8 ampera i różnicy potencjałów
na elektrodach nie większej niż 251 mV.
Stosowana aparatura pomiarowa: elektrometr o oporze wejściowym rzędu
1012 oma, a rejestrator o czułości zapisu 0,1 mV.
Kontrola układu pomiarowego: Do układu badanego wmontowywano opornik
o oporze = 108 oma zamiast dwójnika A. Następnie automatycznie
rejestrowano różnicę potencjałów (U). Prawidłowo zmontowany układ pomiarowy
powinien wskazywać wartości nie zmieniające się w czasie, w przeciwieństwie
do układu (Rys.2) posiadającego ogniwo (dwójnik A) (Rys.1).
Wyniki
Wpływ bliżej nieokreślonych czynników na fluktuację dobową odczytywanych
różnic potencjałów (U) badanego układu (Rys.1) jest przedstawiony na wykresach
I, II, III, IV. Przedstawione wykresy zostały zarejestrowane w Warszawie
w dniach l bezchmurnych (wykresy I i II) i o średnim zachmurzeniu o chmurach
kłębiasta warstwowych (wykresy III i IV). Przedstawione krzywe zmian potencjałów
w czasie przebiegają w sposób charakterystyczny. W przedziale czasu od
północy do godziny 700 krzywe te się wznoszą. Następnie załamują
się i opadają. Około godziny 1400 przybierają wartości najniższe.
Po tej godzinie krzywe ponownie wznoszą się zamykając cykl dobowy.
Fluktuacje dobowe mierzonych zmian potencjałów w dniach bezchmurnych
są wyraźniej zaznaczone niż w dniach pochmurnych. Szczególnie różnica
ta zaznacza się w godzinach popołudniowych, około 14. Minimum wartości
(U) oznaczanych o tej godzinie w dniach bezchmurnych posiadało wartości
niższe niż w dniach zachmurzonych.
Z zestawienia wyników dobowych fluktuacji mierzonych potencjałów w dniach
o różnym zachmurzeniu można wnioskować, ze para wodna tworząca chmury
(o zwielokrotnionej powierzchni międzyfazowej) posiada właściwości pochłaniania
lub rozpraszania nieokreślonego rodzaju promieniowania słonecznego.
Omówienie wyników
Niektóre układy dwójnikowe (dwuzaciskowe), złożone np. z dwóch elektrod,
zbudowanych z metali szlachetnych, zanurzonych w elektrolicie wykazują
nietypowe właściwości polegające na tym, że wskutek przebiegu prądu stałego
warstwa zaporowa na elektrodach zmienia się periodycznie, analogicznie
do cyklu dobowego, mierzona różnicą potencjałów (U).
Nasuwa to przypuszczenie, że struktura takiego elementu (A) (Rys.1) składa
się z oporu wewnętrznego RX i szeregowej przeciwmotorycznej
siły EX występującej na warstwie zaporowej.
Co do wartości RX układu zastępczego (Rys.3), nie wiadomo,
czy jest stała, czy też zmienia się w ciągu procesu tworzenia warstwy
EX. V naszych rozważaniach będziemy uważali RX za
wartość stałą.
RX = const.
Powyższe rozumowanie jest uzasadnione, ponieważ opór RX jest
w stosunku do oporu warstwy zaporowej, utworzonej na styku platyny i elektrolitu,
znikomy. RX był rzędu 104 oma, a opór warstwy międzyfazowej
metalu szlachetnego i elektrolitu
rzędu 108 oma.
Wykres I. Fluktuacje dobowe 9.VIII.1984 r.
Wykres II. Fluktuacje dobowe 13.VIII.1984 r.
Wykres III. Fluktuacje dobowe 12.VII.1984 r.
Wykres IV. Fluktuacje dobowe 18.VII.1984 r.
Analiza zmian właściwości elektrochemicznych struktury elementu A (Rys.3)
sugeruje, że te fluktuacyjne zmiany (wykresy I, II, III, IV) związane
są z obrotami Ziemi dokoła swojej osi.
Dokładniejsza analiza elektrochemiczna uwzględnia kilka możliwości przenoszenia
ładunków między elektrodami, a elektrolitem.
1. przejście jonu metalu z roztworu do elektrolitu lub odwrotnie
2. przeniesienie elektronu lub dziury między elektrodami a substancjami
elektroaktywnymi.
3. emisje elektronów z anody do roztworu z utworzeniem się solwatowanych
elektronów i obecnym w roztworze zmiataczem elektronów.
Spośród tych trzech możliwości przenoszenia ładunków między elektrodami,
a elektrolitem pierwsza jest najmniej uzasadniona, ponieważ elektrody
były zbudowane z metalu szlachetnego nie biorącego udziału w reakcjach
elektrodowych, a chemisorpcja na katodzie atomów czy cząstek wodorowych
była ograniczona dlatego, że trójetanoloamina (jako zasada) prawie nie
dysocjowała na jony wodorowe. Wyeliminowanie w niniejszej metodzie procesów
utleniająco-redukcyjnych było istotne, bo reakcjom utleniająeo-redukcyjnym
również towarzyszą oscylacje, ale o pochodzeniu wewnętrznym [1, 2, 3],
które uniemożliwiają obserwowanie biorytmów pochodzenia zewnętrznego.
Z powyższego rozumowania wynika, że badane oscylacje mogą być wywoływane
tylko różną aktywnością przenoszenia elektronów, dziur pomiędzy elektrodami,
a elektrolitem lub emisji elektronów z anody.
Efekt działania nieznanego jeszcze egzogennego parametru jest zbieżny
z działaniem światła na emisję elektronów. Światło padając na anodę również
zmniejsza różnicę potencjałów powyższych ogniw. Podobieństwo efektów działania
światła do działania badanego nieznanego parametru potwierdzałoby, że
mechanizm emisji elektronów z anody do elektrolitu wywoływany przez fotony
i badany czynnik jest analogiczny.
Istnieje jeszcze inna hipoteza interpretacji depolaryzowania ogniwa.
Według tej hipotezy lepton Ve (antineutrino) promieniowania wpadając w
olbrzymie pole elektrostatyczne przestrzeni międzyfazowej wywołuje następującą
reakcję:
p + e + Ve = n
p
proton, e
elektron, Ve
antineutrino, n
neutron
Powyższa reakcja jest znana i opisywana w przypadku niektórych reakcji
jądrowych, nie jest ona znana natomiast w przypadku pól elektrycznych
przestrzeni międzyfazowej. Zgodnie z napisaną reakcją powinna następować
depolaryzacja powierzchni elektrody przy jednoczesnym zmniejszeniu różnic
mierzonych potencjałów.
Dziedzina nauki zajmująca się biorytmami gromadzi obserwacje dotyczące
różnic pomiędzy badanymi wielkościami w wąskim przedziale czasu, a średnimi
wielkościami w odniesieniu do doby, roku czy 11 lat. Niekiedy fluktuacje
te zachodzą płynnie i podlegają określonym prawidłowościom, kiedy indziej
zaś mają one charakter nieuporządkowany, zmieniając ustawicznie wartości
częstotliwości, amplitudy i fazy. Omawiane fluktuacje periodyczne są niezależne
od woli eksperymentatora. Są one oznaczane w warunkach kontrolowanych,
tj. w stałych temperaturach, niezmiennych ciśnieniach itp.
Zjawisko występowania biorytmów od dawna było tematem dociekań wielu
pracowni naukowych. Badania te trwają już od pierwszej połowy XVI wieku.
Naukowe ujęcie tego zjawiska datuje się od 1610 roku. W kalendarzach wydawanych
od tego czasu często można odnaleźć informacje na temat plam słonecznych
i ich wpływu na procesy zachodzące na Ziemi. Sto lat później, Karol Linneusz
w Uppsali opracował zegar słoneczny. Był to rodzaj dywanu kwiatowego "falującego"
w rytmie upływających godzin dnia. W pomysłowy sposób zostały przez niego
po raz pierwszy wykorzystane obserwacje dobowego rytmu zakwitania różnych
gatunków kwiatów. Zegar ten zaczynał wskazywać godziny wcześnie rano,
kiedy rozchylały się płatki kwiatów kozibrodu łąkowego, a kończył wieczorem,
gdy zamykały się kwiaty liliowca. Prace związane z mechanizmem działania
biorytmów do tej pory są jeszcze nie zakończone i wciąż nadal aktualne.
W ostatnich latach na temat biorytmów ukazało się wiele prac doświadczalnych
[4, 5] oraz opracowań przeglądowych [7, 8, 9, 10].
Natomiast w technice fluktuacje te nie wzbudzają większego zainteresowania.
Tylko nieliczni badacze donoszą o istnieniu bliżej nie określonych czynników
powodujących rytmiczną fluktuację, np.: szybkość sedymentacji koloidów
lub polimeryzacji akrylonitryli itp. Wpływ czynników atmosferycznych i
geofizycznych na szybkość sedymentacji roztworów wodnych siarczków arsenawych
i poliwinilopyrrolidyny po raz pierwszy badali Findeisen [8] oraz Neuwirth
i Hummel [9]. Badania ich polegały na obserwacji pokrywających się z biorytmami
zmian szybkości przechodzenia roztworów koloidalnych ze stanów zolowych
w żele oraz szybkości powstawania koloidów, tj. czasu potrzebnego do pojawienia
się zmętnienia lub osadu od chwili zrobienia roztworu. Wyniki ich pracy
jednak nie znalazły większego uznania.
Dopiero trwające ponad piętnaście lat badania Giorgana Piccardiego [10,
11, 12] stworzyły podstawę do przyjęcia hipotezy o wpływie czynników atmosferycznych
i geofizycznych na niektóre przebiegi reakcji chemicznych świata nieorganicznego.
Podstawą tego przypuszczenia były wyniki porównywania szybkości sedymentacji
koloidalnych roztworów wodnych chlorku bizmutawego i szybkości polimeryzacji
akrylonitrylu w zwykłych probówkach i ekranowanych. Zasadnicze jego badania
przeprowadzane w okresie od marca 1951 r. do października 1960 r. obejmowały
250 tysięcy doświadczeń. Na ich podstawie stwierdził on zależność wyników
doświadczeń nawet od aktywności słonecznej. Piccardi doszedł do wniosku,
że obserwowane zmiany uwarunkowane były nie tylko działaniem pól elektromagnetycznych,
ale także i innych bliżej nie określonych przez niego czynników.
Publikacje Piccardiego były dla autorów niniejszej pracy jedną ze wskazówek,
które określały sposób budowy elektrochemicznego układu i zastosowania
go do badań biorytmów. Bowiem wiadomo jest, że potencjał elektrochemiczny
cząstek koloidalnych determinuje ich sedymentację. Według Verwaya i Overbacka
[18] stan równowagi termodynamicznej na granicy faz cząstki koloidalnej
a roztworu, w którym jest ona zawieszona, można scharakteryzować nie tylko
za pomocą potencjału elektrokinetycznego, ale i za pomocą potencjału powierzchniowego,
wielkości te są wzajemnie
współzależne. Ta zależność, prowadzi do wniosku,
że biorytmy powinny również manifestować się elektrycznymi zmianami przestrzeni
międzyfazowej platyny zanurzonej w elektrolicie. Na tej podstawie opracowano
elektrochemiczną metodę badania biorytmów. Posługując się nią można rejestrować
biorytmy w sposób ciągły i notować automatycznie wyniki pomiarów, a za
pomocą układu elektronicznego dowolnie wzmacniać otrzymywane impulsy.
Bibliografia
1. Aue H., Becker F.: Unternehmungen ueber. den Einfluss des Wettergeschehens
auf den elektrischen Hautwiderstar.. Herztl Porach., (1955), 6, 280
2. Bladowski S.: Wpływ jonizacji na organizm ludzki. Problemy 4 (1963)
s.228
3. Prey W.: Die Abhangigheit der Blutzirkulation von Atmospherischen
Einflussen. Schwitz. Med. Forsch. 75(1949). s. 54
4. Hirschberger M., Reiter R., Wettervorgange und Sonnen-eruptionen Einflussen
den elektrischen Hautwireretand. Deustch. Med, Wsch. (1953) 47, 1640
5. Horangi G., Inzelt G.: Radiochemiczne badania jonów chlorkowych w
elektroutlenianiu związków organicznych: PWN Warszawa Łódź (1980)
6. Cymborowski B.: Zegary biologiczne. PWN Warszawa (1984)
7. Assman D.: Die wetterfluchlingenkeit des Menschen. Jena (1963)
8. Findeisen E.: Die experimentalle Untersuchungen Uber den Einfluss
des Wetterungsoblems auf die Bestandingkeit eines Kolloids. Bioklim. Beiblatter
10 (1943)
9. Neuwirth R., Hummel K.: Angewandte Meteorologie 2 (1956)
10. Picraidi G.: Umweltwirkungen auf physikalische-chemische Proocesse,
Die Naturwissenschaft 41 (1954)
11. Piccardi G.: Uber einen Zusammenhang zwischen atmospharischen und
Kosmischen Phanomenen und physikalischeche-chemische Processen. Arch.
Meteor. Geoph. 6 (1955)
12. Plccardi G.: Cousality and astro-geophysical Phenomena. Geo. Net
XV (1966)
13. Pressman A.: Pola elektromagnetyczne a żywa przyroda. PWN Warszawa
(1971)
14. Reiter R.: Meteorolobiologie und Elektrozitate der Atmosphare. Leipzig
(1960)
15. Schaid A.: Bilogische Wirkungen der Luftelektrizitate. Leipzig
Berlin (1935)
16. Schutze R.: Die physikalische Grundlagen der Medizin
Meteorologie.
Arztl. F. 8 (1954)
17. Wojtowicz J.: Oscilatory behaviour in electrochemical system. Plenum
Press N.T.72
18. Verway E.J.W., Overback J.Ph.: Theory of the stability ot lyphobie
Colloids. Elsevier Press Houston Texas (1948)
19. Wehner A.P.; Electro-Aerosols, Air-ions and Physical Medicine. A.J.
of Ph.N.48 (1969)
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
036 19TI 99 08 19 B M pl(1)19 Nauka o mózgu[W] Badania Operacyjne Zagadnienia transportowe (2009 04 19)0 19 431547 9 i34 (19)0 19 431547 9 lMała konstytucja z 19 lutego 1947 roku19 (135)więcej podobnych podstron