Апаратура для терапії постійним і НЧ струмом

Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки

кафедра ЕТТ

РЕФЕРАТ на тему:

"АПАРАТУРА ДЛЯ ТЕРАПІЇ ПОСТІЙНИМ І НЧ СТРУМОМ"

МІНСЬК, 2008

1. Фізичні обгрунтування та методики проведення гальванізації та лікарського електрофорезу

Тканини тіла людини, що мають вельми різнорідною структуру, складаються в основному з білкових колоїдів, щодо погано проводять електричний струм, і розчинів неорганічних солей К, Nа, Са, Мg, які є хорошими провідниками і визначальних тому електропровідність тканини.

Найкращою електропровідністю володіють рідини організму (кров, лімфа тощо), а також тканини, рясно просякнуті тканинної рідиною, як, наприклад, м'язова тканина. Тканинні рідини по складу близькі до плазми крові і також представляють собою суміш колоїдних розчинів органічних і неорганічних солей. Загальна концентрація солей в тканинній рідині відповідає 0,85-0,90% розчину кухонної солі (ізотонічний розчин).

Для ізотонічного (8,5 г на 1 л води) розчину хлориду натрію питома електропровідність при постійному струмі в залежності від температури має наступну величину (таблиця 1).

Таблиця 1 - Питома електропровідність ізотонічного розчину натрію хлориду при постійному струмі в залежності від температури.

Ці дані характеризують порядок величини електропровідності і тканинної рідини.

Поганими провідниками електричного струму є нервова (мозкова), сполучна, жирова тканини. До дуже поганим провідникам, швидше до діелектрика, відносяться грубоволокнисті сполучна тканина, суха шкіра і особливо кість, позбавлена ​​окістя.

Питому електропровідність різних тканин організму при постійному струмі можна охарактеризувати орієнтовними даними, наведеними в таблиці 2.

Таблиця 2 - Питома електропровідність різних тканин організму при постійному струмі і температурі 37 С °.

Оцінюючи електропровідність різних ділянок організму в цілому і особливо встановлюючи шляхи розподілу струму між електродами, накладеними в певних місцях на поверхні тіла, слід мати на увазі, що саме зміст тканинної рідини визначає електропровідність тканин і органів, тому струм між електродами проходить не по найкоротшій відстані, як в однорідному речовині, а головним чином уздовж потоків тканинної рідини, кровоносних і лімфатичних судин, що містять рідину оболонок нервових стовбурів, і т.п. У зв'язку з цим розподіл шляхів струму в живому організмі може бути дуже складним і захоплювати області, віддалені від місця накладення електродів.

Електропровідність шкіри в значній мірі залежить від стану її поверхні; суха, особливо згрубла шкіра майже не проводить електричного струму, у той час як електропровідність тонкої, молодої шкіри значно вище. Значно підвищується електропровідність у вологою, покритою потім або пошкодженої шкіри. Таку ж дію надають гіперемія і особливо набряк шкіри.

Зі сказаного вище можна зробити висновок, що загальний опір постійному току частини тіла між електродами обумовлюється головним чином опором шару шкіри і в меншій мірі шару підшкірної жирової клітковини в місці накладення електродів. Опір більш глибоко лежачих тканин, особливо беручи до уваги можливість широкого розгалуження шляхів струму в них, порівняно невисоко. У зв'язку з цим величина загального опору між електродами, накладеними на поверхню шкіри, в основному залежить від стану шкіри та площі її зіткнення з електродом і мало залежить від відстані між електродами.

Розглядаючи умови проходження постійного струму через тканини організму, необхідно враховувати також явища електрохімічної поляризації, які можуть відбуватися як всередині тканин, які піддаються дії електричного струму, так і на поверхні накладених на шкіру електродів.

Усередині тканин внаслідок наявності в них різних напівпроникних перегородок виникають місцеві скупчення іонів, що утворюють просторові заряди того чи іншого знака. Заряди створюють різницю потенціалів, протилежну за знаком прикладеній напрузі.

Продукти електролізу розчинів, що знаходяться в тканинах між електродами (головним чином хлориду натрію), утворюють на поверхні електродів бульбашки газу, що зменшують активну поверхню електрода, а також можуть утворювати з речовиною електрода гальванічні пари, електрорушійна сила яких спрямована проти прикладеної напруги. Все це призводить до того, що опір тканин організму при постійному струмі вище, ніж при змінному, коли ці явища відсутні.

Метод гальванізації полягає у впливі на ту чи іншу частину тіла постійним струмом відносно невеликий щільності. Струм від джерела підводиться до тканин за допомогою проводів і пластинчастих, зазвичай свинцевих електродів. Свинець застосовується у зв'язку з його пластичністю. Крім того, внаслідок малої рухливості важкі іони свинцю майже не беруть участі в утворенні струму між електродами. Однак накладання металевих електродів безпосередньо на шкіру неприпустимо, тому що утворюються на їх поверхні продукти електролізу основного тканинного електроліту - водного розчину хлористого натрію (на негативному електроді гідроокис натрію і водень, а на позитивному - хлорид водню і кисень) будуть надавати на шкіру припікальне дію.

Щоб виключити контакт продуктів електролізу з шкірою, під електрод поміщають прокладку товщиною близько 1 см з добре змочується матеріалу: байки, фланелі або бумазеі. Ця прокладка змочується просто теплою водою або яким-небудь лікарським розчином. Щоб уникнути випадкового торкання краю електрода з тілом, прокладка повинна мати площу трохи більшу, ніж електрод, виступаючи за його краю не менш ніж на 1 см з кожної сторони. При наявності вологою прокладки речовини, що виділяються на поверхні металевих електродів, залишаються в прокладанні і не стосуються шкіри. Прокладка після процедури промивається проточною водою і стерилізується.

Два електроди з прокладками накладають на поверхню тіла так, щоб підлягає впливу струму область перебувала між ними. Застосовується як поперечне, так і поздовжнє розташування електродів.

Форму і розміри електродів і прокладок вибирають залежно від величини поверхні тіла, що піддається впливу. Крім прямокутних свинцевих електродів різних розмірів та відповідних прокладок, використовують електроди й прокладки спеціальної форми: круглі з отвором в центрі (для грудних залоз), ниркоподібні трилопатеві (для лицьового нерва), комірні по Щербаку та ін

Площа електрода може бути значно менше, ніж площа прокладки. Це пояснюється тим, що при достатній товщині прокладки її опір мало в порівнянні з опором тканин тіла і струм розподіляється по всій площі прокладки. Наприклад, при комірцевої процедурою на всю прокладку досить помістити 2-3 окремі, з'єднані проводом свинцеві пластинки, кожна розміром 4х5 см.

Величину струму при гальванізації встановлюють, виходячи з площі прокладки і щільності струму, яка зазвичай знаходиться в межах 0,05-0,2 мА/см2. Чутливість слизових оболонок значно вище, ніж чутливість шкіри, тому щільність струму в цьому випадку знижується до 0,02-0,03 мА/см2.

Як на металевій платівці, так і на прокладці щільність струму нерівномірна: вона вища по краях, а також на всіх нерівностях або виступах, наприклад на швах або складках. Тому прокладки необхідно періодично пропрасовувати праскою, а свинцеві пластинки - спеціальним роликом на товстому склі або сталевій плиті. Поверхня свинцевих пластинок, окислюється і забруднюються в експлуатації, повинна періодично очищатися наждачним папером. Зношені платівки слід своєчасно замінювати новими.

Електроди підключають до апарата з допомогою дротів, припаяних до свинцевої платівці чи приєднаних до неї спеціальними затискачами. Провід застосовують гнучкі (багатожильні), перетином Про ,75-1 мм2 в хлорвініловою або гумовій ізоляції.

Останнім часом широко застосовуються електроди, виготовлені з зміцнені - вуглецевої тканини. Тканина, що складається на 98% з вуглецю, є гарним провідником і в той же час не виділяє іонів в розчин. Кілька шарів байки і шар провідної тканини прошиваються так, що утворюється єдина конструкція-електрод з прокладкою. У кишеню над проводить тканиною вкладається металева пластинка, поєднана з живильним проводом. В даний час використовуються електроди з струмопровідної гуми.

Опір кола між електродами при різних процедурах перебуває в досить широких межах. Це опір складається з перехідного опору між електродами і прокладками, опір самих прокладок, перехідного опору між прокладками і кощій і, нарешті, опору шкіри і тканин тіла, по яких проходить струм. При цьому треба враховувати, що перехідний опір між прокладкою і шкірою, так само як і опір самої шкіри, залежить від щільності струму і часу його дії. При тривалому контакті шкіри з вологою прокладкою поверхню її зволожується, і опір ороговілого шару епідермісу значно знижується.

У цілому при більшій частині місцевих процедур на тулубі та кінцівках при площі прокладок у межах 100-200 см2 і струмі 10-20 мА опір постійному струму становить у середньому 500-1000 Ом; при малій площі прокладок і відповідно струмі 4-5 мА воно може збільшуватися до 2000-3000 Ом. При очноямково-потиличному розташуванні електродів і при струмі в межах 1-2 мА опір підвищується до 5000-6000 Ом. Тому джерело струму для гальванізації при місцевих процедурах повинен забезпечувати напругу на електродах до 25-30 В.

При проведенні процедур гальванізації струм регулюють поступово. Пацієнт повинен відчувати під електродами легке поколювання і печіння. Хворобливі відчуття можуть виникати при нерівномірному приляганні прокладок або при пошкодженнях шкіри. У цьому випадку необхідно розправити прокладку, а порізи, тріщини та інші ушкодження шкіри закрити пластирем.

Під дією гальванічного струму в тканинах, розташованих між електродами, посилюється крово - і лімфообіг, стимулюються обмінні процеси, виявляється болезаспокійливу дію.

Рух у розчинах під дією сил електричного поля іонів (іонофорез) або більших електрично заряджених частинок (електрофорез) використовують в електротерапії для введення в організм лікарських речовин. Для цього прокладки під електродами змочують розчином відповідного речовини. Лікарські речовини (таблиця 3) вводять в організм у відповідності зі знаком заряду, який приймають частки цих речовин при дисоціації в розчині: від позитивного електрода вводять іони металів, а також позитивно заряджені у розчині частинки складних речовин (хінін, новокаїн та ін), від негативного електрода вводять іони кислотних радикалів, а також негативно заряджені у розчині частинки складних речовин (сульфідін, пеніцилін та ін.)

Таблиця.3 - що вводяться в організм речовини і їх полярність.

Дуже важливо при лікарському електрофорезі звести до мінімуму присутність в розчині сторонніх, так званих паразитарних іонів. З цієї причини розчини лікарських речовин готують на дистильованій воді. Для кожного лікарського речовини слід використовувати окремі прокладки. Після процедури прокладки промивають у проточній воді, кип'ятять і сушать у спеціальному сушильній шафі.

При використанні сильнодіючих чи дорогих лікарських речовин розчином просочують НЕ прокладку, а підкладається під неї складену в кілька шарів фільтрувальний папір або марлю (прокладка змочується водою).

При електрофорезі пеніциліну і стрептоміцину необхідно, щоб утворюються на електродах продукти електролізу не знижували його активності. Для цього застосовується багатошарова прокладка з буферним розчином. На тіло пацієнта накладається фільтрувальний папір (один шар) або марля (2-3 шари), змочені розчином пеніциліну, потім проста матер'яна прокладка, змочена теплою водою, буферна прокладка з фільтрувального паперу (3 шари) або марлі (4-5 шарів), змочена 5% розчином глюкози або 1% розчином гліколю, друга проста прокладка, змочена водою, зверху накладається свинцева пластинка (електрод).

Для спеціальних цілей, наприклад в очній практиці, застосовують також наливні електроди, що складаються з очної ванночки, в яку вмонтований вугільний або платиновий електрод.

Ванночка прикладається до ока і через що входить до неї збоку трубку заповнюється лікарським розчином. Процедура може проводитися як з закритим, так і з відкритим оком. Другий електрод поміщається на задній поверхні шиї.

Крім місцевих процедур, застосовують і "загальну гальванізацію", при якій струм проходить через тулуб пацієнта. Один із способів загальної гальванізації - використання в якості електродів для кінцівок ванн з фаянсу або полімеру. Чотири ванни (для кожної кінцівки окремо) заповнюють теплою водою або лікарським розчином і включають у ланцюг постійного струму за допомогою вугільних електродів.

Процедура проводиться в положенні хворого сидячи. Нижні кінцівки занурюють у воду до колінного суглоба, у верхніх кінцівок повинні бути покриті водою ліктьові суглоби.

За допомогою ванн досягається вплив на велику поверхню тіла, ніж це можливо при використанні звичайних електродів з прокладками. Істотно також поєднання дії постійного струму і теплих ванн, що підвищує ефективність гальванізації та електрофорезу лікарських речовин.

При електрофорезі утворюється складна ланцюг з розчинів, якими просякнуті прокладки, і електролітів (в основному хлориду натрію), що входять до складу тканин організму. При цьому іони або заряджені частинки відповідного знака з розчину, яким змочена прокладка, переходять в підлеглі тканини організму, а з тканин організму назустріч їм надходять іони натрію або хлору.

Рис.1 - Схема руху іонів при електрофорезі.

Оцінюючи кількість переміщаються при електрофорезі через шкірний покрив іонів слід мати на увазі, що справедливі для вільного розчину електроліту закони Фарадея не можуть бути використані. За допомогою електрофорезу вводиться звичайно не більше 10-20% міститься в розчині лікарської речовини.

Введені в організм іони не проникають на велику глибину, вони затримуються в шкірі і підшкірній клітковині в області розташування електродів, утворюючи так зване "шкірне депо", з якого потім поступово протягом тривалого терміну шляхом дифузії переходять в загальний потік крові і розносяться по всьому організму . При атом частки втрачають свій заряд, а іони перетворюються в атоми, хімічні властивості яких відмінні від властивостей іонів.

Особливістю лікарського електрофорезу є надходження ліків в організм в електрично активному стані і в поєднанні з дією постійного струму. Це забезпечує підвищену фармакологічну ефективність ліків.

2. Апарати для місцевої гальванізації та лікарського електрофорезу

Апарат для гальванізації призначений для проведення процедур гальванізації і лікарського електрофорезу. Основні типові технічні характеристики апаратів даного типу: максимальний вихідний струм 50 мА (при активному навантаженні 500 Ом), коефіцієнт пульсації струму не більше 0,5%; живлення від мережі змінного струму частотою 50 Гц напругою 127 В ± 10% і 220 В ± 10 %; апарат повинен бути виконаний за II класу захисту від ураження електричним струмом.

Апарат являє собою живиться від мережі регульоване джерело постійного струму (рис.2). Живлення апарату від мережі проходить через трансформатор Тр. Напруга вторинної обмотки (висновки 6-8) подається на випрямляч, зібраний за мостовою схемою на блоці діодів Б1. Фільтрація здійснюється двухзвенних резистивної-ємнісним фільтром на електролітичних конденсаторах С1-С4 і резисторах R1, R2. Ефективність фільтра така, що навіть у випадку значного зменшення з часом ємності конденсаторів забезпечується пульсація вихідного струму не більше 0,5%. Це необхідно, щоб у максимальному ступені виключити змінну складову, що має інше фізіологічна дія, ніж постійний струм.

Рисунок 2 - Принципова електрична схема апарату гальванізації.

З виходу фільтра випрямлена напруга подається на змінний резистор R3, вісь якого виведена на панель управління і забезпечена ручкою для регулювання струму у вихідному ланцюзі. Для отримання більш розтягнутої регулювальної характеристики в області малих струмів обмотка резистора в початковій частині має поступово збільшується ширину. Для вимірювання вихідного струму в його ланцюг включений міліамперметр ІП, встановлений на панелі управління.

Апарат має два діапазони вихідного струму і відповідно дві межі вимірювань. Перемикання з діапазону 50 мА на діапазон 5 мА проводиться комутацією відводів підвищує обмотки трансформатора перемикача В3 (ручка "5-50" на панелі керування). Одночасно перемикаються висновки міліамперметра і замість верхньої межі вимірювань 50 мА встановлюється межа 5 мА.

Для того щоб виключити поштовхи струму у вихідному ланцюзі в разі перемикання діапазонів або включення апарату в мережу при введеної ручці регулятора струму, в апараті є автоматична механічне блокування, що зв'язує вісь регулятора струму Rз, перемикач діапазонів струму В3 і мережевий вимикач В1.

Апарат для гальванізації порожнини рота.

Типові основні технічні характеристики: найбільший вихідний струм (при навантаженні 5 ком) 5 мА, коефіцієнт пульсації вихідного струму не більше 0,5%; живлення від мережі змінного струму частотою 50 Гц, напругою 220 В ± 10%, апарат повинен бути виконаний за II класу захисту від ураження електричним струмом. На малюнку 4 як приклад представлено принципова електрична схема апарату гальванізації порожнини рота. Силовий трансформатор Тр включається в мережу за допомогою двополюсного кнопкового вимикача В1 (кнопка "Вкл." На панелі керування). У мережевий ланцюга встановлено запобіжник ПР1. Вторинна обмотка трансформатора живить випрямляч, зібраний на мості Д1-Д4 з П-образним резистивної-ємнісним фільтром, резистор 1, електролітичні конденсатори 1,2. До виходу фільтру підключений потенціометр 2, вісь якого виведена на панель управління апарату для регулювання струму у вихідному ланцюзі. У ланцюг движка потенціометра включений міліамперметр mА для вимірювання струму, що проходить через тіло пацієнта.

За допомогою кнопкового перемикача B2 (кнопка "А ±" на панелі керування) можна змінювати полярність вихідних гнізд Проте й П. Для індикації обраної полярності перемикач В2 комутує також сигнальні лампи Л1, Л2, що живляться від окремої обмотки трансформатора. Очки сигнальних ламп мають написи: ліва - "А +", права - "А-" відповідно до того, підключено гніздо А до позитивного або негативного полюса випрямляча.

Малюнок 3 - Принципова електрична схема апарату гальванізації порожнини рота.

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.

2. Електронна апаратура для стимуляції органів і тканин / Под ред Р.І. Утямишева і М. Брехня - М.: Вища школа, 2000.384с.

3. Електрична стимуляція мозку і нервів у людини / Н.П. Бехтерєва, С.В. Медведєв, О.М. Шандуріна та ін - Спб.: Наука, 2000. - 263с.

4. Лівенсон А.Р. Електромедицинська апаратура.: [Навч. посібник] - М.: Медицина, 2001. - 344с.

5. Катона З. Електроніка в медицині: Пер. з угор. / Под ред. М.К. Розмахіна - М.: 2000. - 140с.

6. Медична електронна апаратура для охорони здоров'я: Пер. з англ. / Л. Кромвелл и др. - М.: Радіо і зв'язок, 2001 - 344с.