2. Механизмы действия постоянного тока на организм.

Действие постоянного тока на организм зависит от силы тока, поэтому весьма существенным фактором является электрическое сопротивление тканей. Как уже было сказано, электрические свойства различных тканей неодинаковы. Хорошей электропроводностью по отношению к постоянному току обладают жидкие среды организма – спинномозговая жидкость, кровь, плазма крови, межклеточная жидкость и др. Большим сопротивлением обладают кость, кожа. Удельное сопротивление сухой кожи примерно равно 10⁷ Ом·м. Влажная кожа имеет меньшее удельное сопротивление, примерно 2000 Ом·м, что даже при небольших напряжениях может вызвать значительный ток через тело человека. Встречая большое сопротивление кожи, энергия постоянного тока частично превращается в тепло и это вызывает активизацию кровообращения и ускорению биохимических процессов. Но тепловой эффект является не единственным.

Основным компонентом действия постоянного тока является его влияние на соотношение в тканях различных ионов. Человеческий организм в значительной степени состоит из биологических жидкостей, содержащих большое количество ионов, которые участвуют в различных обменных процессах. Под влиянием приложенной разности потенциалов в электролите происходит встречное перемещение разноименно заряженных ионов.

Д вигаясь с разной скоростью, ионы скапливаются у клеточных мембран, у соединительных тканевых оболочек по обе их стороны, на границе «мягкие ткани – кожа». Это явление получило название внутритканевой поляризации (рис.3). На рисунке показана внутритканевая поляризация: а,б – на границе «мягкие ткани- кожа»; в,г –у клеточных и других оболочек.

Образуется встречное электрическое поле, называемое поляризационным, и возникает внутритканевый поляризационный ток обратного направления. С одной стороны, это создает дополнительное сопротивление действующему току, с другой стороны такие участки внутри тканей являются местами наиболее активного действия тока.

Таким образом, первичное действие постоянного тока связано с движением ионов, изменением обычной концентрации в различных элементах тканей, что может вызвать возбуждение или торможение деятельности клеток, изменение кислотно-щелочного равновесия, водосодержания и других свойств тканей. Это вызывает изменение функционального состояния клетки и реакцию всего организма на постоянный ток.

3. Гальванизация. Аппарат гальванизации.

Применение электричества с лечебной целью началось в глубокой древности, когда еще люди не задумывались о сущности происходящих при этом явлений.

Научное изучение действия на организм электрического тока началось в конце XYIII столетия, после открытий, сделанных итальянским ученым Л. Гальвани и А.Вольта, на основании которых были получены новые источники тока.

Однако, лишь в XX столетии развитие физики, электроники, физиологии способствовало научно обоснованному совершенствованию существовавших и разработке новых эффективных методов электротерапии. Многие из них были созданы в Советском Союзе. Одним из методов электротерапии является гальванизация.

Гальванизацией называется лечебный метод, при котором используется действие на ткани человека постоянного тока до 50 mА, плотность до 0,1 mА/см², напряжение 60 – 80 В.

Ток от источника подводится к телу человека с помощью проводов и металлических электродов. Электроды изготавливают обычно из листового свинца или станиоля толщиной 0,3 – 0,5 мм в зависимости от размеров электродов. Проводят гальванизацию и с помощью жидкостных электродов, в виде ванночек, наполненных водой. В них помещают соответствующую кисть или стопу пациента. Поскольку в тканях организма содержатся электролиты, а, следовательно, и разноименно заряженные ионы, например: NaClNa⁺ + Cl^- , то в месте соприкосновения электрода с телом происходит электролиз: выделяются нейтральные атомы, например, натрия и хлора . У анода, соединяясь с водой , хлор образует кислоту, а у катода натрий, соединяясь с водой, образует щелочь, которая вызывает ожоги или раздражение. Поэтому наложение, металлических электродов непосредственно на кожу не допустимо.

Для предотвращения этого, между кожей и электродами помещают смоченную в физиологическом растворе или в воде и хорошо отжатую прокладку из гидрофильного материала. Этим отделяется процесс электролиза от поверхности тела. Прокладку с электродом укрепляют при помощи эластичных бинтов. После процедуры прокладку отмывают, стерилизуют и могут применять повторно.

Постоянный ток для гальванизации получают путем преобразования переменного тока городской сети. Для этого используют ламповый или полупроводниковый выпрямитель с электрическим фильтром. Аппарат для гальванизации – это двухполупериодный выпрямитель.

П ринципиальная схема аппарата для гальванизации представлена на рис. 4.

Аппарат содержит трансформатор Тр. Он предназначен для понижения напряжения и обеспечения безопасности больного.

Выпрямитель В состоит из 4-х полупроводниковых диодов, соединенных по мостовой схеме. Одна диагональ моста в точках 1 и 2 присоединена к выводам вторичной обмотки трансформатора, вторая диагональ в точках 3 и 4 соединена с резистором R.

Р абота выпрямителя основана на свойстве электронно-дырочного перехода полупроводникового диода. При контакте двух полупроводников с электронной (n) и дырочной (p) проводимостью возникает потенциальный барьер (p-n-переход), который препятствует переходу между полупроводниками основных носителей заряда (рис.5).

Для образования тока в цепи с p-n переходом необходимо приложить внешнее напряжение так, чтобы со стороны p-полупроводника был (+), а со стороны n-полупроводника (-). При изменении полярности- тока не будет. Если к p-n переходу приложить переменное напряжение, то ток в цепи будет проходить только в одном направлении от «p» к «n» - полупроводнику в течение одного полупериода, следующий полупериод тока не будет. Это свойство р-n – перехода (односторонняя проводимость) используется для выпрямления переменного тока. При включении первичной обмотки трансформатора в сеть, во вторичной возникает переменное напряжение и потенциалы точкек 1 и 2 попеременно становятся то положительными, то отрицательными. Когда потенциал точки 1 положителен и в цепи нет фильтра, ток проходит через диод Д , резистор R, диод Д к точке 2 (сплошные линии). Когда потенциал точки 2 положителен, ток идет через диод Д , резистор R, диод Д к точке 1 (штриховая линия). Эти процессы будут повторяться в такт изменения напряжения, но всегда через резистор R ток будет протекать в одном направлении. Все процессы можно представить графиками тока или н апряжения (рис. 6).

Если бы не было фильтра, через резистор протекал бы пульсирующий ток (постоянный по направлению, но переменный по величине), такой ток не применяется для гальванизации, т.к. производит сильное раздражающее действие. Для сглаживания пульсации применяется фильтр, состоящий из дросселя Др., соединенного последовательно с резистором и одного или двух электролитических конденсаторов С, соединенных параллельно с резистором. Дроссель представляет собой катушку индуктивности с железным сердечником. В нем при пульсации тока возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая изменениям тока. В момент нарастания тока ЭДС самоиндукции противоположна направлению тока и ограничивает его нарастание. В момент уменьшения пульсирующего тока ЭДС самоиндукции совпадает с направлением тока и, следовательно, поддерживает его. В результате работы дросселя пульсации тока будут немного сглажены.

Конденсаторы, постепенно заряжаясь во время нарастания импульса и постепенно разряжаясь при его уменьшении, также способствуют сглаживанию пульсаций тока. В результате совместного действия дросселя и конденсатора фильтра через резистор R будет протекать ток почти не меняющийся по величине, т.е. постоянный. В соответствии с законом Ома этот ток создает на резисторе постоянное напряжение, которое подаётся на электроды.