Терапевтическая техника, основанная на применении постоянного тока

Лабораторная работа № 6

ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА, ОСНОВАННАЯ НА ПРИМЕНЕНИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель занятия: Изучить физическую сущность явления электропроводности, физические основы использования постоянного тока для гальванизации и электрофореза

Краткая теория

1. Гальванизация и ионогальванизация.

Гальванизациейназывается применение постоянного электрического тока от 0 до 50 мА низкого напряжения с лечебной целью. При гальванизации пользуются напряжением 60-80 вольт и плотностью тока от 0,05 до 0,1 мА/см² электродной прокладки.

При действии гальванического тока на организм возникают сложные процессы, ведущие к изменению концентрации ионов, проницаемости клеточных оболочек, а также активизированию тканей. Химические вещества, находящиеся внутри ткани и обладающие электрическим зарядом, будут перемещаться к отрицательному или положительному полюсам. Иногда наблюдается перемещение некоторых недиссоциированных частиц, например, коллоидов, капелек жира к отрицательному полюсу. Такое явление называется катафорезом.

Ток, проходящий через заряженную мембрану, усиливает прохождение через нее воды. Это явление называется электроосмосом. Кроме гальванизации в медицине широко используют и ионогальванизацию, т.е. введение лекарственных ионов в организм человека посредством постоянного тока путем электролиза соответственно знаку заряда, который принимает ионы при диссоциации. С анода вводят ионы некоторых органических соединений, например, сульфидин, пенициллин и др.

Явление катафореза, электроосмоса и ионогальванизации в медицине называются электрофорезом. При ионогальванизации возникает сложная цепь, состоящая из растворов, электродных прокладок и электролитов, составляющих токопроводную цепь объекта.

Выпрямительные устройства.

Как для гальванизации, так и для ионогальванизации, необходим постоянный ток. Получать его от химических источников нерентабельно из-за их быстрой разрядки. Поэтому в аппаратах гальванизации используется выпрямительные устройства, которые имеют следующие элементы: трансформатор (3), электрический вентиль (4), сглаживающий фильтр (5,6), регулировочный потенциометр (7), миллиамперметр (8), электроды (11). (Рис.1)

Трансформатор применяется в тех случаях, когда для работы выпрямителя нужно иметь переменное напряжение в электросети. Силовой трансформатор имеет одну первичную обмотку, включаемую в электросеть (сетевая обмотка) и вторичную обмотку. Откуда напряжение передается на вентили. Первичная обмотка трансформатора делается секционированной для включения ее в сеть с различным напряжением. (Обычно 127 и 220 В). Индуктивная связь между первичной и вторичной обмотками трансформатора исключает возможность непосредственного соединения между цепью, содержащей электроды, наложенные на тело больного, и сетью переменного напряжения, к которому подключен аппарат.

Рис.1 Электрическая схема аппарата гальванизации.

Электрический вентиль – это прибор, обладающий способностью пропускать ток только в одном направлении. В качестве вентилей используют полупроводниковые селеновые, купоросные, германиевые, кремниевые диоды. В зависимости от применяемого типа вентиля выпрямители получили название некоторых (купоросных, селеновых) полупроводников. Поскольку вентили позволяют преобразовывать переменное напряжение в пульсирующее, то для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения в схему включен сглаживающий фильтр. Рассмотрим некоторые схемы выпрямляющих устройств.

Схема однополупериодного Пульсирующий постоянный ток на

Схема двухполупериодного Пульсирующий постоянный ток на

Электрический фильтр.

Как было отмечено выше, фильтр в выпрямительном устройстве служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Электрический фильтр состоит из конденсаторов С₁, С₂ и дросселя (рис.4).

Физические процессы, проходящие в фильтре заключается в следующем:

В цепи с индуктивностью при прохождении переменного тока возникает ЭДС самоиндукции, оказывающая сильное противодействие основному току. При возрастании пульсирующего тока (рис.5а) в дросселе возникает ЭДС самоиндукции, направленная противоположно току и задерживающая рост силы тока. Ток не успевает достигнуть максимального значения, поэтому амплитуда пульсирующего тока в цепи становится несколько меньше. Уменьшение пульсирующего тока приводит к возникновению в дросселе ЭДС самоиндукции, направленной так же, как и ток, и задерживающий падение пульсирующего тока. Результатом этого является сглаживание тока в потенциометре 7. (рис.5б).

При прохождении переменного тока через конденсатор происходит зарядка и разрядка конденсатора, за счет чего происходят сглаживания пульсаций. Во время возрастания пульсирующего напряжения конденсаторы фильтра заряжаются и заряд их растет до достижения этим напряжением максимальной величины. При уменьшении этого напряжения конденсаторы разряжаются, создавая добавочный ток, текущий через потенциометр 7 в направлении, совпадающим с направлением пульсирующего тока. Таким образом, в период резкого уменьшения пульсирующего напряжения ток, создаваемый разрядом конденсатора, частично компенсирует резкое падение тока в потенциометре 7. (Ри.5в).

Схема сглаживающего фильтра. Сглаживание пульсаций тока в

Электрическом фильтре

Сглаженный выправленный ток на выходе фильтра приближается к обычному постоянному тока. (Рис.5г).

Выполнение работы

Приборы и принадлежности: Аппарат для гальванизации «Поток», осциллограф, электроды, марлевые салфетки, физ. раствор.

Техника безопасности: соблюдать правила работы с электроприборами.

Задания по теме:

1. Изучить токи на выходе блока выпрямления и сглаживающего фильтра.

2. Зачертить 9 видов токов в тетради с пояснениями.

3. Определить порог ощутимого тока и плотность тока для каждого студента.

.

Основные этапы работы

1. Ознакомиться с рукоятками управления аппарата для гальванизации и осциллографа.

2. Ознакомиться со схемой аппарата для гальванизации.

3. К клеммам осциллографа «вход» подключить трансформатор. Получить на экране синусоиду переменного тока. Перенести ее в определенном масштабе на миллиметровую бумагу.

4. Подключить к клеммам осциллографа «вход» аппарат гальванизации. Отключить один диод, дроссель и конденсатор. Получить на осциллографе кривую напряжения соответствующую однополупериодному выпрямителю. Изобразить ее на графике в тетради. Соответствующее напряжение занести в табл.1.

5. Включить конденсатор фильтра. Получить на экране осциллографа кривую соответствующую сглаженному пульсирующему напряжению при однополупериодном выпрямлении с конденсатором. Изобразить кривую на графике.

6. Отключить конденсатор. Оставив включенным один диод, включить дроссель. Начертить график и записать напряжение для однополупериодного выпрямления с дросселем.

7. Включить второй диод, а фильтр (дроссель, конденсатор) отключить. Вычертить график, записать напряжение, соответствующее двухполупериодному выпрямлению без фильтра.

8. Выполнить аналогичные измерения включив:

Два диода и дроссель

Два диода и конденсатор

Два диода и весь фильтр (дроссель и конденсатор)

9. Выключив аппарат, разобрать схему. Результаты показать преподавателю.

Таблица 1.

Литература

1. Ремизов А.Н.Медицинская биологическая физика.М.:Дрофа,2004, глава 12.

2.. Ливенцев А.М. Курс физики,М.:ВШ,1978, том 2 §148,т.1 § 54.

3. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика,М,:

ВШ,1987,1996.1999. Глава 19.

Контрольные вопросы

1. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей для

постоянного тока.

2. Методы измерения электропроводимости.

3. Электрофорез.

4. Электроосмос.

5. Ионофорез.

6. Первичные физико-химические процессы в тканях при

гальванизации и электрофорезе.

7. Блок-система аппарата гальванизации.

8. Принцип работы диода.

9. Однополупериодная, двухполупериодная и мостовая схема

выпрямителя. Достоинства и недостатки каждой выпрямительной схемы.

10. Электрический фильтр, устройство и работа.

11. Пороговое значение тока, плотность тока.

12. Меры безопасности при работе с аппаратом гальванизации.

Класс прибора.

13. Влияние электрического тока на детский и взрослый организм.

Тестовые задания

Осциллограф - это

A) измерительный прибор для визуального наблюдения при записи изменяющихся во времени электрических процессов;

B) устройство для увеличения напряжения, тока или мощности электрических колебаний за счет энергии постороннего источника;

C) устройство для поддержания незатухающих колебаний в реальном контуре и обеспечения мощности колебаний;

D) прибор для выпрямления переменного тока

E) прибор для усиления переменного тока

Что такое электрофорез?

А) действие на ткани организма постоянного тока малой силы;

В) введение лекарственных веществ в ткани организма при помощи постоянного тока;

С) воздействие на ткани организма импульсными токами;

D)воздействие на отдельные органы высокочастотными модулированными токами;

E) прохождение через тело человека синусоидальных модулированных токов частотой 50 Гц или 100 Гц;

Как называется применение постоянного электрического тока от 5 до 50 mА низкого напряжения (60-80 В) лечебной целью?

A) ионогольванизация; B) гальванизация;

С) катофорез; D) электроосмос;

E) электорофорез

15. Аппарат применяемый при гальванизации называется:

А) сциллограф; В) поток;

С) спектроскоп; D) электросон;

Е) вольтметр.

16. Явление катофореза, электроосмоса и ионогальванизации в медицине называется:

А) ионоосмос; В) гальванизация;

С) профилактика; D) электрогальванизация;

Е) электрофорез.

17. Удельная электропроводность крови составляет ... Сим/см:

A) 0.006;

B) 0.12;

C) 0.012;

D) 0.1;

E) 1.

В чем измеряется сила тока?

A) Вт;

B) A;

C) Н;

D) м;

E) Н/ см^2.

Формула плотности тока.

A) j=I/S;

B) j= S/I;

C) F=mA;

D) j=SI;

E) E=mV²/2.

Лабораторная работа № 6

ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА, ОСНОВАННАЯ НА ПРИМЕНЕНИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель занятия: Изучить физическую сущность явления электропроводности, физические основы использования постоянного тока для гальванизации и электрофореза

Краткая теория

1. Гальванизация и ионогальванизация.

Гальванизациейназывается применение постоянного электрического тока от 0 до 50 мА низкого напряжения с лечебной целью. При гальванизации пользуются напряжением 60-80 вольт и плотностью тока от 0,05 до 0,1 мА/см² электродной прокладки.

При действии гальванического тока на организм возникают сложные процессы, ведущие к изменению концентрации ионов, проницаемости клеточных оболочек, а также активизированию тканей. Химические вещества, находящиеся внутри ткани и обладающие электрическим зарядом, будут перемещаться к отрицательному или положительному полюсам. Иногда наблюдается перемещение некоторых недиссоциированных частиц, например, коллоидов, капелек жира к отрицательному полюсу. Такое явление называется катафорезом.

Ток, проходящий через заряженную мембрану, усиливает прохождение через нее воды. Это явление называется электроосмосом. Кроме гальванизации в медицине широко используют и ионогальванизацию, т.е. введение лекарственных ионов в организм человека посредством постоянного тока путем электролиза соответственно знаку заряда, который принимает ионы при диссоциации. С анода вводят ионы некоторых органических соединений, например, сульфидин, пенициллин и др.

Явление катафореза, электроосмоса и ионогальванизации в медицине называются электрофорезом. При ионогальванизации возникает сложная цепь, состоящая из растворов, электродных прокладок и электролитов, составляющих токопроводную цепь объекта.

Выпрямительные устройства.

Как для гальванизации, так и для ионогальванизации, необходим постоянный ток. Получать его от химических источников нерентабельно из-за их быстрой разрядки. Поэтому в аппаратах гальванизации используется выпрямительные устройства, которые имеют следующие элементы: трансформатор (3), электрический вентиль (4), сглаживающий фильтр (5,6), регулировочный потенциометр (7), миллиамперметр (8), электроды (11). (Рис.1)

Трансформатор применяется в тех случаях, когда для работы выпрямителя нужно иметь переменное напряжение в электросети. Силовой трансформатор имеет одну первичную обмотку, включаемую в электросеть (сетевая обмотка) и вторичную обмотку. Откуда напряжение передается на вентили. Первичная обмотка трансформатора делается секционированной для включения ее в сеть с различным напряжением. (Обычно 127 и 220 В). Индуктивная связь между первичной и вторичной обмотками трансформатора исключает возможность непосредственного соединения между цепью, содержащей электроды, наложенные на тело больного, и сетью переменного напряжения, к которому подключен аппарат.

Рис.1 Электрическая схема аппарата гальванизации.

Электрический вентиль – это прибор, обладающий способностью пропускать ток только в одном направлении. В качестве вентилей используют полупроводниковые селеновые, купоросные, германиевые, кремниевые диоды. В зависимости от применяемого типа вентиля выпрямители получили название некоторых (купоросных, селеновых) полупроводников. Поскольку вентили позволяют преобразовывать переменное напряжение в пульсирующее, то для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения в схему включен сглаживающий фильтр. Рассмотрим некоторые схемы выпрямляющих устройств.