Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки
Кафедра ЕТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
«АПАРАТУРА ДЛЯ ТЕРАПІЇ ПОСТІЙНИМ ЕЛЕКТРИЧНИМ ПОЛЕМ, аероіонів і електроаерозолі»
МІНСЬК, 2008
1. Фізичні обгрунтування і методика проведення процедур терапії постійним електричним полем і аероіонами
Історично однією з перших елекролікувальні процедур був «електростатичний душ», або франклінізація, при якій хворий містився в постійне електричне поле між електродами з високою різницею потенціалів (30-40 кВ), отриманої за допомогою електричної машини. Процедура зберегла своє значення до нашого часу. Змінився тільки джерело високої напруги.
Франклінізація проводиться у вигляді загальної або місцевої процедури. При загальному впливі (рис. 1) пацієнт сідає на стілець, торкаючись ногами (при знятій взуття) металевого листа 2, з'єднаного з одним з полюсів джерела високої напруги. Над головою хворого встановлюється другий електрод 1 у вигляді зірки або півсфери, обсаджений вістрями, і сполучений з іншим полюсом джерела високої напруги.
Рис.1 Схема проведення процедури загальної Франклінізація.
В апаратах для Франклінізація колишніх випусків полярність електродів могла обиратися за бажанням і пацієнт разом з ножним електродом ізолювався від землі за допомогою підставки 3. У сучасних апаратах на головний електрод подається негативний потенціал і ножний електрод заземлюється. Це відповідає усталеним методикою проведення процедур і виключає накопичення на пацієнті статичних зарядів, що створюють неприємні іскри при випадковому торканні пацієнта.
При місцевій процедурі один з електродів у вигляді півсфери малого діаметру або прямокутної пластини, обсаджений вістрями, або кульки (для впливу на малі ділянки) встановлюється на відстані кількох сантиметрів над поверхнею тіла в області, що підлягає впливу (рис. 2). Другий електрод - гладка платівка - підкладається знизу - контактно.
Рис 2 Схема проведення процедури місцевої Франклінізація.
При Франклінізація практично всі прикладена до електродів напруга падає на повітряному проміжку, яка відділяє активний (з вістрями) електрод від поверхні тіла пацієнта. Це пояснюється високою в порівнянні з повітрям провідністю тканин тіла. На вістрях головного електрода має місце висока напруженість поля, і відбувається тихий електричний розряд, інтенсивність якого залежить від напруги, прикладеного між електродами. Напруженість електричного поля в тканинах тіла пацієнта, як вже вказувалося, невелика, проте достатня, щоб викликати явища поляризації молекул в тканинах-діелектриках і мікроструми в тканинах-провідниках. Ці процеси є одним з первинних механізмів лікувальної дії Франклінізація. Особливих відчуттів при Франклінізація хворий не відчуває. Однак іонний потік, що поширюється від вістря, захоплює за собою частки повітря і утворює так званий «електричний вітерець», який може відчуватися на відкритих поверхнях тіла хворого. При великій інтенсивності розряд проявляється також легким шипінням, іноді потріскуванням.
Дозування процедур Франклінізація полягає в регулюванні напруженості електричного поля. Принципово це може бути здійснено зміною як напруги між електродами, так і відстані між ними (практично між активним електродом і тілом пацієнта). При загальній Франклінізація головний електрод встановлюється зазвичай на відстані 12-15 см над головою пацієнта, при місцевій Франклінізація повітряний зазор становить 5-7 см. При менших відстанях може виникнути небезпека іскрового розряду на тіло пацієнта. Збільшувати ж ця відстань не має сенсу, тому що тоді треба відповідно збільшувати і напруга між електродами. Таким чином, дозування виробляється зміною тільки напруги, що подається на електроди. Мінімальна напруга становить 5 кВ, максимальне при загальній процедурі - 50 кВ, при місцевій - 15-20 кВ.
Велике значення у механізмі дії Франклінізація надається аероіонного потоку, який утворюється на вістрях активного електрода і падає на поверхню тіла, а також дії на організм вдихуваного пацієнтом іонізованого і частково озонованого повітря.
Лікувальне застосування аероіонів - аероіонотерапія, є самостійним методом лікування.
Аероіони утворюються за рахунок втрати електрона зовнішньої орбітою іонізіруемого атома або молекули (в основному, азоту) і зв'язування електрона нейтральним атомом чи молекулою (в основному, кисню). Навколо утворюються при іонізації іонів зосереджуються нейтральні молекули газу. У результаті утворюються так звані «легкі» аероіони з радіусом порядку 10-4 мкм. При з'єднанні легких іонів з найдрібнішими твердими і рідкими частками, зваженими в повітрі, утворюються «важкі» аероіони з радіусом порядку 10-1 мкм. Легкі аероіони, групуючи навколо себе молекули води, перетворюються на проміжні по величині «середні» аероіони.
Аероіони характеризуються рухливістю - швидкістю переміщення (в сантиметрах на секунди) в електричному полі напруженістю 1 В / см. Рухливість легких аероіонів становить 0,5-2 см 2 / В. С, важких - у тисячу разів менше.
Важливе значення має коефіцієнт уніполярності аероіонів, тобто відношення кількості позитивних аероіонів в одиниці об'єму повітря до кількості негативних аероіонів.
У природних умовах в нижніх шарах атмосфери в 1 см 2 міститься від сотень до тисячі легких аероіонів і від сотень до десятків тисяч важких. Кількість важких аероіонів збільшується з запиленістю і з негативного боку характеризує гігієнічний стан атмосфери.
Коефіцієнт уніполярності легких аероінов для нижніх шарів атмосфери складає 1,1-1,2, що пояснюється вертикальним переміщенням негативних іонів через вплив негативного заряду землі.
Для проведення процедур аероіонотерапії, крім апаратів для Франклінізація, які постачають спеціальним великим сферичним електродом з вістрями, застосовують спеціальні генератори аероіонів. Але принципом дії ці генератори підрозділяються на: а) електроеффлювіальние, засновані на створенні високої напруженості електричного поля близько знаходиться під напругою металевого вістря; б) радіоактивні, засновані на іонізуючому дії альфа-або бета-випромінювання радіоактивних ізотопів (у аероіонізатор Штейнбока бета-випромінювання прометия ; в) гідроаероіонізатори, засновані на так званому баллоелектріческом ефекті, що полягає в освіті при розбризкуванні води негативно заряджених крапельок (гідроаероіонов); г) термічні іонізатори, що використовують термоелектронної емісію розпечених металів (наприклад, ніхромовий дріт, нагріта до жовто-білого жару, т. е. прімерло до 1200 0 С, і яка знаходиться під негативним потенціалом, що становлять кілька сотень вольт); д) фотоіонізатори, що забезпечують іонізацію повітря приміщення за рахунок дії на нього ультрафіолетового випромінювання. Найбільше застосування з перерахованих отримали електроеффлювіальние і гідроаероіонізатори.
Аероіони використовуються як для інгаляції, так і для впливу на відкриту поверхню тіла в рефлексогенних зонах, або в області ран, виразок, опіків. У процесі дихання аероіони осідають на слизовій поверхні верхніх дихальних шляхів і передаються у кров і лімфу.
У результаті електрохімічних процесів, викликаних зарядами аероіонів, знижується місцева збудливість нервових закінчень, виявляється загальне нормалізує, аероіонів на організм.
При дозуванні процедур азроіонізаціі виходять з того, що лікувальна доза за процедуру складає 10-15 млрд. іонів. При 14-18 вдихах на хвилину (5-7 л повітря) і тривалості процедури 10 хв в 1 см 3 повітря має міститися кілька сотень тисяч іонів. У залежності від продуктивності генератора, яка вказується в її паспорті, може бути розрахована необхідна тривалість процедури.
Аероіонізатор різних типів на відстані півметра створюють в 1 см 2 від десятків тисяч до декількох мільйонів аероіонів.
2. Апарати для Франклінізація і аероіонотерапії
За останні три десятиліття апарати для Франклінізація зазнали значних змін, перетворившись з громіздких пристроїв з високовольтним масляним трансформатором і кенотроном, запозиченими з рентгенівської апаратури, в сучасні електротехнічні пристрої з випрямлячем-помножувачем, живиться підвищеною частотою. Московський завод ЕМА випускає модернізований апарат для Франклінізація і аероіонотерапії АФ-3-1. Апарат призначений для проведення процедур загальної та місцевої Франклінізація, а також групової та індивідуальної аероіонотерапії.
Основні технічні дані апарату: найбільше вихідна напруга при навантаженні 2500 МОм становить 50 кВ; регулювання вихідної напруги 10-ю ступенями через 5 кВ; струм короткого замикання виходу апарата не перевищує 400 мкА; живлення від мережі змінного струму частотою 50 Гц напругою 220 В +5 %, -10%; потужність, споживана з мережі, не більше 50 ВА; по захисту від ураження електричним струмом апарат виконаний по класу 01; габаритні розміри 670х560х375 мм; маса апарату не більше 35 кг.
Для проведення процедур груповий аероіонотерапії у власнику на апараті зміцнюють сферичний електрод. При розміщенні пацієнтів слід враховувати, що при максимальній напрузі на електроді на відстані 1,5 м від нього в секторі з кутом 150 0 в 1см 2 повітря міститься близько 1,3. 10 Червня негативних аероіонів.
Індивідуальну місцеву аероіонотерапія проводять з плоским або подовженим електродом. Електрод кріплять у власнику на апараті або в електродотримача для місцевих процедур.
Перед кожною зміною електрода необхідно розряджати конденсатори випрямляча-помножувача за допомогою розрядної ручки.
Портативний індивідуальний аероіонізатор. Основні технічні дані: продуктивність близько 1,4 млн. іонів в 1 см 2 повітря на відстані 25 см від передньої кришки; заряд іонів негативний, напруга на іонізуючих електродах 3,5 кВ; живлення від мережі змінного струму частотою 50 Гц напругою 127 і 220 ± 10.
Принципова електрична схема апарату наведена на рис. 3. Випрямляч зібраний за схемою восьмикратного множення напруги на селенових стовпах V1-V8 і конденсаторах С1-С8. Негативний полюс випрямляча через обмежувальний резистор R1 з'єднаний з електродом.
У корпусі апарату єдиним блоком змонтовані деталі його електричної схеми - автотрансформатор, конденсатор і селенові стовпи випрямляча. Перед п'ятьма отворами пластмасової кришки встановлені електроди - загострені металеві стрижні, укріплені на загальних підставах у вигляді кільця.
Аероіонізатор створює спрямований потік негативних аероіонів. Зміст іонів в 1 cм 2 повітря на відстані 15 см від аероіонізатора досягає 5,4 млн., на відстані 50 см - 200 тис. і на відстані 100 см - 30 тис.
Рісунок.3 - Принципова електрична схема апарату «АІР-2».
Введення аероіонів за допомогою аероіонізатора АІР-2 проводиться шляхом інгаляції. При проведенні процедури пацієнт сидить у зручній позі на стільці перед аероіонізатором (на відстані 30-40 см) і дихає не напружуючись.
3. Фізичні обгрунтування та методики проведення процедур терапії електроаерозолі
Аерозолями називаються тверді або рідкі частки, зважені в газоподібному середовищі. У аерозольтерапії найбільше застосування знаходять аерозолі рідких лікарських речовин з частинками, радіуси яких лежать в межах від 0,5 до 25 мкм. При цьому умовно аерозолі з радіусом частинок, що перевищує 4 мкм, називають грубодисперсними, а з частинками, радіус яких менше 4 мкм - високодисперсними. Від розмірів часток в сильному ступені залежить глибина проникнення аерозолю в легені. Якщо радіус частинок аерозолю перевищує 50 мкм, то вони, потрапляючи в ротову і носову порожнину, не доходять до трахеї. У трахею проникають частинки з радіусом менше 25 мкм, при цьому у великі бронхи проходять частинки з радіусом, що не перевищує 15 мкм. Бронхів другого і третього порядку досягають частки з радіусом менше 10 мкм і, нарешті, в альвеоли потрапляють частинки, радіус яких не перевищує декількох мкм.
За рахунок великої сумарної поверхні частинок аерозолю вони, торкнувшись стінок дихального шляху, дуже швидко всмоктуються і переходять в кров і лімфу, що забезпечує високу ефективність їх лікувальної дії. Для кращого уявлення про вплив розпилення на загальну поверхню частинок наведемо наступний приклад. Поверхня рідини, що має форму кулі об'ємом 1 мл, складає 4,84 см 2. При розпилюванні її на частинки з радіусом 5 мкм поверхню рідини збільшується до 6000 см 2, тобто більш ніж на три порядки.
Найбільша швидкість всмоктування має місце в альвеолах, тому якщо метою аерозольтерапії є загальний вплив на організм чи місцевий вплив на нижні ділянки легень, то прагнуть забезпечити якомога більш глибоке проходження аерозолю в легені і застосовують високодисперсні аерозолі. Якщо об'єктом впливу є верхні дихальні шляхи, то застосовують грубодисперсні аерозолі.
Останнім часом широке застосування знаходять заряджені аерозолі рідких лікарських речовин - електроаерозолі. При введенні в дихальні шляхи електроаерозолі відбувається їх повне осадження. Це пояснюється в основному взаємним відштовхуванням однаково заряджених частинок. Прискорюється і всмоктування лікарських речовин в порівнянні з незарядженими аерозолями. Застосування електроаерозолі призводить до збільшення концентрації лікарської речовини в тканинах і рідинах організму приблизно в 1,5-2 рази в порівнянні зі звичайними аерозолями. Відповідно зростає і час зберігання лікарських концентрацій лікарських речовин. Встановлено, що електроаерозолі (як правило, негативно заряджені), так само як і аероіони, надають позитивний нормалізуючий вплив на різні органи і системи організму, включаючи центральну нервову систему.
Інгаляції аерозолів проводять як індивідуально за допомогою респіраторної маски або мундштука, так і групам пацієнтів у спеціальних приміщеннях-інгаляторій. В останньому випадку застосовуються камерні інгалятори великої продуктивності, що створюють в інгаляторії достатню щільність аерозолю.
Крім інгаляцій аерозолів і електроаерозолі, можливо також прицільне вплив ними на відкриті ділянки тіла при опіках в інших поразках.
В якості генераторів аерозолів рідких лікарських речовин зазвичай застосовуються пневматичні (форсункові) розпилювачі.
Знаходять застосування також відцентрові розпилювачі, у яких під дією відцентрової сили плівка рідини зривається з диска, що обертається, утворюючи аерозольні частки, що буря повітряним потоком. Відцентрові розпилювачі мають високу продуктивність, але з їх допомогою важко забезпечити вузький спектр розмірів аерозольних часток.
З розвитком ультразвукової техніки з'явилися розпилювачі, що використовують енергію ультразвуку. Створюваний параболічним пьезопреобразователем сходиться пучок ультразвукових коливань проходить знизу через Розпилююча розчин і фокусується на його поверхні. У результаті утворюється фонтан рідини, з поверхні якого зриваються частки аерозолю.
Важливою перевагою ультразвукових розпилювачів є відносно вузький спектр розмірів частинок аерозолю, які залежать, в основному, від частоти ультразвукових коливань. При цьому ультразвукові розпилювачі мають на порядок вищою продуктивністю по Розпилююча рідини, ніж пневматичні. Однак продуктивність залежить від щільності рідини і знижується при розпилюванні в'язких рідин, що обмежує можливості ультразвукового розпилення.
Всі аерозолі, отримані в результаті розпилення, мають електричний заряд. При розпаді струменя рідини, відриві крапель відбуваються електризація частинок. Однак величина зарядів звичайного аерозолю невелика. Для підвищення заряду частинок застосовують їх додаткову електризацію, в результаті чого отримують електроаерозолі.
Розглянемо принципову схему пневматичної електроаерозольного розпилювача, що працює за принципом ежекції (рис. 4).
Рисунок 4 - Схема пристрою генератора електроаерозолі.
Стисле повітря від компресора (або кисень з балона) надходить в сопло форсунки 1. Струмінь повітря, витікаючи з високою швидкістю із сопла, стискається, в результаті чого створюється розрідження близько отвори трубки 2. Рідина 3 засмоктується по трубці 2 і змішується з потоком повітря. При цьому утворюються аерозольні частинки, які потрапляють на сферичний сепаратор 5. Великі частинки осаджуються на сепараторі і стікають в резервуар.
Для додання часткам аерозолю заряду і отримання електроаерозолі на повітряне сопло і на сполучену з сепаратором, опущену в рідину трубку подається постійна напруга. За рахунок електростатичної індукції на поверхні рідини, яка витікає з трубки, наводяться заряди. Ці заряди залишаються на виникаючих при розпиленні крапельках - утворюється електроаерозолі, який виходить з розпилювача по патрубку 4.
Генератор аерозолю характеризується наступними основними параметрами: продуктивність по повітрю, тобто витрата повітря в літрах за хвилину; продуктивність по Розпилююча рідини, тобто витрата лікарського розчину (в грамах в хвилину); дисперсність аерозолю (зазвичай вказуються граничні радіуси частинок, що складають переважну частину аерозолю). Для генератора електроаерозолі додатковими параметрами є полярна об'ємна щільність заряду аерозолю, що виражається в кількості елементарних зарядів (як правило, негативних) в одиниці об'єму аерозолю, а також продуктивність по заряду, тобто величина заряду, що повідомляється часткам за одиницю часу. Важливе значення має коефіцієнт уніполярності, тобто модуль відносини об'ємної щільності позитивних зарядів до об'ємної щільності негативних зарядів.
У процесі розпилення лікарських речовин відбувається охолодження повітря, зокрема за рахунок розширення стиснутого повітря при виході з форсунки. Крім того, випаровування осіли частинок аерозолю також призводить до охолодження дихальних шляхів. Щоб уникнути цього аерозоль зазвичай підігрівають і температура аерозолю (близько 38 ° С) - також важливий параметр аерозольного генератора.
4. Апарати для електроаерозольтерапія
Апарат застосовується для індивідуального інгаляції злектроаерозолей водних лікарських розчинів, а також незаряджених аерозолів масел і масляних розчинів. За допомогою апарату аерозолі можуть наноситися на поверхню уражених частин тіла, наприклад, при опіках.
Основні технічні дані апарату: продуктивність по рідини не менше 0,4 г / хв; витрата стисненого повітря 4,5 л / хв при тиску 1,5 кгс / см 2); продуктивність по заряду 10-9А; дисперсність аерозолю: частинки з радіусом в межах 0,5-2,5 мкм складають не менше 70%; інші мають радіус 2,5-5 мкм; температура аерозолю 35 ± 7 ° С; живлення від мережі змінного струму частотою 50 Гц, напругою 220 В ± 10%; споживана потужність не більше 100 ВА; по захисту від ураження електричним струмом апарат виконаний до класу II.
Генератор складається з розпилювача з підігрівачем, випрямляча і утримувача для кріплення розпилювача. Розпилювач (рис. 5) є виготовлений з ізоляційного матеріалу корпус 4, до якого приєднані: знизу - склянка 7 з Розпилююча рідиною 8 і вихідним патрубком 6; зверху - корпус 1 нагрівача у вигляді спіралі 13, яка живиться через кабель 14.
У корпусі розпилювача уздовж його осі встановлено газове сопло 2, з'єднується через штуцер 12 з воздуховодом 11. Перпендикулярно газового сопла встановлено рідинне сопло 5, поєднане з опущеною в рідину трубкою 9.
Рисунок 5 - Схема пристрою розпилювача апарату ДЕІ-1.
Для управління розпиленням передбачена кнопка 10, при натисканні якої перекривається отвір, що з'єднує рідинне сопло з атмосферою.
На рідинне і газове сопла за допомогою шнура 3 від випрямляча подається постійна напруга 350 В (див. рис. 6). Випрямляч харчується від мережі змінного струму по бестрансформаторних схемою. Випрямляч зібраний за схемою подвоєння на діодах Д1, Д2 і конденсаторах С1, С2. У ланцюзі випрямленої напруги включена ланцюжок резисторів R1-R4, що забезпечують безпеку при випадковому торканні рідинного або газового сопла. Індикатором наявності напруги на електродах є неонова лампа Л1, включена послідовно з резистором R6. При випадкових міжелектродних замиканнях напруга на виході випрямляча падає і лампа гасне.
Малюнок 6 - Принципова електрична схема аппаратаэдектроаэрозольтерапии.
Апарат працює наступним чином. Стиснене повітря, витікаючи з газового сопла, обтікає рідинне сопло, підсмоктується рідину і розпилює її. Потік аерозолю в центральному каналі корпусу утворює ежектор, підсмоктується повітря з корпусу нагрівача. Таким чином забезпечується нагрів аерозолю і збільшується продуктивність генератора. Подача рідини проводиться тільки при натиснутій кнопці на корпусі генератора. Це зменшує витрату лікарських засобів, так як пацієнт натискає на кнопку тільки в момент вдиху.
Постійна напруга, прикладена до сопел, призводить до індукування на частинках аерозолю зарядів. Знак зарядів може змінитися перемиканням полярності вилки, яка підключається до гнізд випрямляча.
ЛІТЕРАТУРА
1. | Системи комплексної електромагнітотерапіі: Навчальний посібник для вузів / Під ред А.М. Беркутова, В. І. Жулев, Г.А. Кураєва, Є.М. Прошина. - М.: Лабораторія Базових знань, 2000р. - 376с. | 2000 |
2. | Електронна апаратура для стимуляції органів і тканин / Під ред Р. І. Утямишева і М. Брехня - М.: Вища школа, 2003.384с .. | 2003 |
3. | Лівенсон А.Р. Електромедицинська апаратура. : [Навч. посібник] - Мн.: Медицина, 2001. - 344с. | 2001 |