Пульсирующий ток

Пульсирующие токи, которые имеют неизменное направление, но меняют свое значение, могут быть различными. Иногда значение тока изменяется от наибольшего значения до наименьшего, не равного нулю. В других случаях ток уменьшается до нуля. Если цепь постоянного тока прерывается с некоторой частотой, то в течение некоторых промежутков времени ток в цепи отсутствует.

На рис. 1 показаны графики различных пульсирующих токов. На рис. 1, а, б изменение токов происходит по синусоидальной кривой, но эти токи не следует считать синусоидальными переменными токами, поскольку направление (знак) тока не изменяется. На рис. 1, в представлен ток, состоящий из отдельных импульсов, т. е. кратковременных «толчков» тока, разделенных друг от друга паузами большей или меньшей длительности, и его часто называют импульсным током. Различные импульсные токи отличаются друг от друга формой и длительностью импульсов, а также частотой их следования.

Пульсирующий ток любого вида удобно рассматривать как сумму двух токов — постоянного и переменного, называемых слагающими, или составляющими, токами. Всякий пульсирующий ток имеет постоянную и переменную составляющие. Многим это кажется странным. Действительно, ведь пульсирующий ток является током, идущим все время в одном направлении и изменяющим свое значение.

Рис. 1. Графики различных пульсирующих токов

Сложение постоянного и переменного токов можно показать графически. На рис. 2 изображены графики постоянного тока, равного 15 мА и переменного тока с амплитудой 10 мА. Если сложить значения этих токов для отдельных моментов времени, учитывая направления (знаки) токов, то получится график пульсирующего тока, показанный на рис. 2 жирной линией. Этот ток меняется от наименьшего значения 5 мА до наибольшего значения 25 мА.

Рассмотренное сложение токов подтверждает справедливость представления пульсирующего тока как суммы постоянного и переменного токов. Правильность такого представления подтверждается еще и тем, что с помощью некоторых приборов можно отделить друг от друга составляющие этого тока.

Рис. 2. Получение пульсирующего тока путем сложения постоянного и переменного токов.

Следует подчеркнуть, что любой ток всегда можно представить в виде суммы нескольких токов. Например, ток 5 А можно считать суммой токов 2 и 3 А, протекающих в одном направлении, или суммой токов 8 и 3 А, протекающих в разных направлениях, т. е. иначе говоря, разностью токов 8 и 3 А. Нетрудно подобрать и другие комбинации двух или большего числа токов, дающих в сумме ток 5 А.

Здесь имеется полное сходство с принципом сложения и разложения сил. Если на какой-либо предмет действуют две одинаково направленные силы, то их можно заменить одной суммарной силой. Силы, действующие в противоположных направлениях, можно заменить одной разностной силой. И, наоборот, данную силу всегда можно считать суммой соответствующих одинаково направленных сил, или разностью противоположно направленных сил.

Постоянный или синусоидальный переменный ток нет необходимости разлагать на составные токи. Если же заменить пульсирующий ток суммой постоянного и переменного токов, то, применяя к этим составляющим токам известные законы постоянного и переменного токов, можно решать многие вопросы и делать необходимые расчеты, относящиеся к пульсирующему току.

Понятие о пульсирующем токе как о сумме постоянного и переменного токов является условным. Нельзя, конечно, считать, что в некоторые промежутки времени по проводу действительно протекают навстречу друг другу постоянный и переменный токи. Никаких двух встречных потоков электронов на самом деле нет.

В действительности пульсирующий ток представляет собой единый ток, изменяющий свое значение во времени. Более правильно говорить о том, что пульсирующее напряжение или пульсирующая ЭДС могут быть представлены в виде суммы постоянной и переменной составляющих.

Например, на рис. 2 показано как складываются алгебраически постоянная ЭДС одного генератора с переменной ЭДС другого генератора. В результате имеем пульсирующую ЭДС, вызывающую соответствующий пульсирующий ток. Однако, можно условно считать, что постоянная ЭДС создает в цепи постоянный ток, а переменная ЭДС — переменный ток, которые, складываясь, образуют пульсирующий ток.

Каждый пульсирующий ток можно характеризовать максимальным и минимальным значениями Iтах и Iтin, а также его постоянной и переменной составляющими. Постоянная составляющая обозначается I0. Если переменная составляющая является синусоидальным током, то ее амплитуду обозначают Iт (все эти величины показаны на рис. 2).

Не следует смешивать друг с другом Iт и Iтах. Также не следует называть амплитудой максимальное значение пульсирующего тока Iтах. Понятие амплитуды принято относить только к переменным токам. Применительно к пульсирующему току можно говорить лишь об амплитуде его переменной составляющей.

Постоянная составляющая пульсирующего тока может быть названа его средним значением Iср, т. е. средним арифметическим. Действительно, если рассмотреть изменения за один период пульсирующего тока, показанного на рис. 2, то хорошо видно следующее: за первый полупериод к току 15 мА добавляется ряд значений переменкой составляющей тока, изменяющихся от 0 до 10 мА и опять до 0, а во время второго полупериода точно такие же значения тока вычитаются из тока 15 мА.

Следовательно, ток 15 мА действительно является средним значением. Поскольку ток представляет собой перенос электрических зарядов через поперечное сечение провода, то Iср есть значение такого постоянного тока, который за один период (или за целое число периодов) переносит такое же количество электричества, как и данный пульсирующий ток.

У синусоидального переменного тока значение Iср за период равно нулю, так как количество электричества, прошедшее, через поперечное сечение провода за один полупериод, равно количеству электричества, которое проходит в обратном направлении за другой полупериод. На графиках токов, показывающих зависимость тока i от времени t, количество электричества, переносимое током, выражается площадью фигуры, ограниченной кривой тока, так как количество электричества определяется произведением it.

Для синусоидального тока площади положительной и отрицательной полуволн равны. У пульсирующего тока, показанного на рис.2, в первый полупериод к количеству электричества, переносимому током Iср, добавляется количество электричества, переносимое переменной составляющей тока (заштрихованная площадь на рисунке). А во второй полупериод точно такое же количество электричества вычитается. В результате за целый период переносится такое же количество электричества, как при одном постоянном токе Iср, т. е. площадь прямоугольника Iср Т равна площади, ограниченной кривой пульсирующего тока.

Таким образом, постоянная составляющая, или среднее значение тока, определяется переносом электрических зарядов через поперечное сечение провода.

Уравнение тока, показанного на рис. 2, очевидно должно быть написано в следующем виде:

Мощность пульсирующего тока следует вычислять как сумму мощностей составляющих его токов. Например, если ток, показанный на рис.2, проходит через резистор сопротивлением R, то его мощность

где I = 0,7Im — действующее значение переменной составляющей.

Можно ввести понятие о действующем значении пульсирующего тока Iд. Мощность при этом вычисляется обычным способом:

Приравнивая это выражение к предыдущему и сокращая на R, получим:

Такие же соотношения могут быть получены и для напряжений.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

ИМПУЛЬСНЫЕ ТОКИ

Импульсные токи — электрические токи различной полярности, применяемые с целью лечения и диагностики, поступающие к пациенту прерывисто в виде отдельных «толчков», «порций» (импульсов). Лечение Импульсными токами применяется самостоятельно или (чаще) в составе комплексной терапии. Импульсы имеют различную форму, регистрируемую осциллографом, к-рая определяется различной быстротой нарастания напряжения после паузы и спадения перед последующей паузой. Они следуют друг за другом либо равномерно, либо в виде периодически повторяющихся серий с интервалами между ними. Частота импульсов выражается в герцах, длительность в миллисекундах, амплитудные и средние значения их силы и напряжения — в миллиамперах и вольтах.

К группе Импульсных токов относятся: 1) Импульсные токи постоянной полярности и низкой частоты — токи Ледюка, Лапика, тетанизирующий и диадинамические; 2) Импульсные токи переменной полярности и средней частоты — интерференционные, синусоидальные модулированные, флюктуирующие; 3) Импульсные токи переменной полярности и высокой частоты — см. Дарсонвализация.

Ток Ледюка — Импульсный ток с импульсами, круто нарастающими и через некоторое время быстро спадающими, прямоугольной формы. В практике применяют ток частотой 5—150 гц. Впервые предложен с лечебной целью франц. физиком и биологом Ледюком (S. Leduc). Ток Лапика — Импульсный ток с импульсами, постепенно нарастающими и спадающими, т. е. экспоненциальной формы. Впервые предложен франц. нейрофизиологом Л. Лапиком. Тетанизирующий ток характеризуется импульсами, близкими к треугольной форме, с частотой 100 гц и длительностью 1 —1,5 мсек; является усовершенствованным вариантом предложенного Фарадеем (М. Faraday) переменного тока нестабильной частоты.

Диадинамические токи — Импульсные токи с импульсами полусинусоидальной формы (рис. 1) с частотой 50 и 100 гц. Впервые предложены А. Н. Обросовым и И. А. Абрикосовым для леч. использования в 1937 г. В 50-х гг. 20 в. эти токи введены в лечебную практику Бернаром (P. Bernard). Метод лечения получил название диадинамотерапии.

Интерференционные токи (син. токи Немека) возникают в результате интерференции (наложения) в тканях организма больного двух переменных токов с импульсами неодинаковой средней частоты (4000 и 3900 гц); предложены для леч. применения австр. физиком Немеком (H. Nemec) в 1951 г.

Синусоидальные модулированные переменные токи с частотой 5000 гц и поступающие после модуляции (низкочастотного преобразования) на электроды в виде импульсов от 10 до 150 гц предложены и введены в леч. практику В. Г. Ясногородским в 1966 г. (рис. 2). Метод лечения токами назван амплипульстерапией по названию отечественного аппарата, генерирующего эти токи, Амплипульс. Флюктуирующие (апериодические) токи с беспорядочно комбинирующимися между собой импульсами частотой от 100 до 2000 гц предложены в 1964 г. Л Р. Рубиным для лечебных целей в стоматологии. Метод лечения этими токами назван флюктуоризацией.

Содержание

Механизм действия

В результате нормализуется и ответная импульсация из ц. н. с., что способствует разрыву порочного круга «очаг боли — ц. н. с.— очаг боли». Возникающее под действием тока раздражение вегетативных нервных волокон и ритмичные сокращения мышечных волокон в зоне воздействия способствуют стимуляции коллатерального кровообращения, нормализации тонуса периферических сосудов, что улучшает кровоснабжение и трофику в патологическом очаге.

Согласно общебиологическому закону адаптации соотношение «раздражение — реакция» под влиянием лечения И. т. существенно изменяется во времени: порог восприятия токов повышается, а обезболивающее действие снижается (реакция привыкания). Для уменьшения этого явления Импульсные токи обычно используют не только при одной частоте, но и в виде различных и последовательно применяемых модуляций— чередований И. т. неодинаковых частот в различных временных соотношениях (токи «короткий и длинный период» и др.).

И. т. постоянной полярности и низкой частоты оказывают значительное сенсорное и двигательное раздражение вследствие быстрого нарастания и спада напряжения в импульсе; это раздражение проявляется даже при небольшой силе тока ощущением жжения или покалывания под электродами и усиливается при нарастании тока, сопровождаясь тетаническим сокращением подвергаемых воздействию мышц. В связи с приведенными особенностями действия токи Ледюка, Лапика, тетанизирующий применяются преимущественно для электродиагностики (см.) и для электростимуляции (см.).

Импульсные токи переменной и постоянной полярности, в частности синусоидальной и полусинусоидальной форм и средних частот, вызывают меньшее сенсорное раздражение при сохранении двигательного возбуждения. Это позволяет использовать их как для обезболивания, так и для электростимуляции.

Флюктуирующие токи обладают не только обезболивающим, но и противовоспалительным действием. Их применение при гнойном воспалении способствует усилению фагоцитоза в очаге, отграничению его от «здоровой» ткани и улучшению течения раневого процесса.

Показания, противопоказания

Основные показания к лечебному применению диадинамических, интерференционных, синусоидальных модулированных токов: заболевания и травмы мягких тканей туловища и конечностей (ушиб, растяжение связок и мышц, миозит, лигаментит и др.), заболевания и последствия травм позвоночника и суставов (остеохондроз, деформирующий спондилез, остеоартроз, Спондилоартроз и др.); периферических нервов (радикулит, плексит, неврит, невралгия, опоясывающий лишай), спинного мозга и его оболочек (арахноидит, миелит), протекающие с болями либо парезами и параличами конечностей; поражения сосудов головного мозга и периферических сосудов конечностей или нарушения их тонуса (атеросклероз сосудов головного мозга в начальном периоде, болезнь Рейно, облитерирующий эндартериит I —III стадии, атеросклеротическая окклюзия сосудов конечностей I — II стадии, различные формы мигрени); хронические заболевания органов брюшной полости и состояния после операций на них, протекающие с атонией гладких мышц; ряд заболеваний женских и мужских половых органов (хроническое воспаление придатков матки и предстательной железы), сопровождающихся выраженными болями. Диадинамические токи, кроме того, применяют при вазомоторном рините, хроническом среднем адгезивном отите, синуситах. Диадинамические и синусоидальные модулированные токи применяют для изгнания камней из мочеточника (при соответствующих урологических показаниях и но специальной методике). Интерференционные токи используют, кроме перечисленных выше показаний, для электронаркоза (см.). Синусоидальные модулированные токи применяют также для лечения больных с хрон. лимф, отеком нижних конечностей.

Флюктуирующие токи получили преимущественное применение в стоматологии: при невралгиях тройничного, языкоглоточного и других нервов, при артрите височно-челюстного сустава, альвеолите (луночковых болях), пародонтозе, при воспалительных заболеваниях (острых, хронических, обострившихся) и острых гнойных процессах челюстно-лицевой и подчелюстной областей (флегмона, абсцесс в послеоперационном периоде).

Основные противопоказания к применению диадинамических, интерференционных, синусоидальных модулированных, флюктуирующих токов: индивидуальная непереносимость токов, переломы костей и вывихи (до момента консолидации или вправления), обширные кровоизлияния или наклонность к ним, тромбофлебит, острая гнойная инфекция (применение флюктуирующих токов возможно в послеоперационном периоде), новообразования, гипертоническая болезнь II B и III стадий, хрон, недостаточность кровообращения II—III стадии; хрон, ишемическая болезнь сердца с явлениями стенокардии и выраженной синусовой брадикардией, беременность всех сроков.

Показания, противопоказания и лечебные методики для импульсного тока Лапика, Ледюка и тетанизирующего (прямоугольной, треугольной и экспоненциальной формы) — см. Электродиагностика, Электросон, Электростимуляция.

Аппараты для лечения импульсными токами

Для лечения диадинамическими токами имеются отечественные аппараты СНИМ-1, Модель-717, Тонус-1 и Тонус-2. Импульсы тока с частотой 50 и 100 гц в аппаратах получают путем одно- и двухполупериодного выпрямления сетевого переменного тока.

В схему аппаратов, кроме выпрямителей, входит генератор импульсов прямоугольной формы с мультивибратором (электронное устройство, с помощью к-рого получают И. т. с широким диапазоном частот и с формой, близкой к прямоугольной). Этот ток затем в аппарате используется для получения И. т. полусинусоидальной формы с постепенным спадом импульса. Аппарат СНИМ-1 (рис. 3) генерирует семь разновидностей токов: однотактный и двухтактный непрерывные и волновые токи, токи в ритме синкопа (чередование однотактного непрерывного с паузой), токи «короткий и длинный период» (чередование одно- и двухтактного непрерывных токов в различных временных соотношениях).

Все токи, кроме непрерывных, могут использоваться в двух формах посылок — «постоянной» и «переменной». При «постоянной» форме токи имеют постоянные заданные параметры. При «переменной» — некоторые параметры токов (длительность периода посылки, повышения и снижения амплитуды импульсов) можно в определенных пределах изменять. Это позволяет значительно расширить лечебное применение диадинамических токов, в частности использовать их для обезболивания у больных с непереносимостью непрерывных токов и для электро-стимуляции мышц при заболеваниях внутренних органов и поражениях периферических нервов. Мощность, потребляемая аппаратом из сети, 60 вт, вес 12 кг. Модель-717 — портативный аппарат, генерирующий те же разновидности токов, что и СНИМ-1, в «постоянной» форме посылок. Потребляемая аппаратом мощность 35 вт, вес 4 кг. Аппарат Тонус-1 используется в стационарных условиях и на дому; генерирует все разновидности токов, что и описанные выше аппараты, а также однотактный и двухтактный токи в новых разнообразных сочетаниях. Форма посылок — «постоянная». Потребляемая аппаратом мощность 25 вт, вес 7 кг. Зарубежные аппараты для лечения диадинамическими токами — Д падинам и к (ПНР), Бипульсатор (НРБ) и др.— генерируют диадинамический и гальванический токи, которые могут использоваться раздельно и в сочетании друг с другом. Форма посылок — «постоянная».

Для амплипульстерапии применяют отечественные аппараты Амплипульс-3Т и Амплипульс-4 (рис. 4). Схема аппаратов включает генератор несущих синусоидальных колебаний средней частоты (5000 гц), генератор модулирующих колебаний низкой частоты (10— 150 гц), генератор посылок и блок питания. Амплипульс-3Т генерирует синусоидальные модулированные колебания непрерывные («постоянная модуляция») и в чередовании с паузой («посылка — пауза») с импульсами других частот («перемежающиеся частоты») или с смодулированными колебаниями («посылка — несущая частота»). Длительность посылок может регулироваться от 1 до 5 сек. Токи используют в режиме переменного и постоянного тока. Глубину модуляции (степень ее выраженности) можно изменять. С увеличением глубины модуляции усиливается возбуждающее действие токов. Это учитывают при методике леч. использования аппарата. Потребляемая аппаратом мощность не более 170 вт, вес 17 кг. Амплипульс-4 — портативная модель аппарата (вес 7,5 кг); генерирует те же разновидности токов, что и Амплипульс-3, но с меньшими модификациями.

В отечественном аппарате для флюктуоризации АСБ-2 источником напряжения переменного тока звуковой частоты (от 100 до 2000 гц) является германиевый диод. Напряжение в аппарате подается в трех вариантах: в переменной, частично «выпрямленной» и постоянной полярности (соответственно ток № 1, 2, 3). Для применения в стоматологии к аппарату придается набор внутриротовых электродов. Вес аппарата 6,5 кг, потребляемая мощность 50 вт.

Все описанные аппараты, за исключением Тонус-1 и Амплипульс-4, нуждаются в заземлении при использовании.

Аппараты, генерирующие И. т. с прямоугольной, треугольной и экспоненциальной формой импульсов,— см. Электросон, Электродиагностика, Электростимуляция. Серийного выпуска отечественных аппаратов для лечения интерференционными токами нет, т. к. аппараты типа Амплипульс эффективнее. Аппараты для электронаркоза интерференционными токами — см. Электронаркоз.

Лечебные методики

Лечебные методики (излагаются применительно к лечению болевого синдрома — наиболее частым случаям использования И. т.). Воздействие И. т. осуществляется через электроды (со смачиваемыми гидрофильными прокладками), которые подключают к выходным клеммам аппарата и фиксируют на теле пациента. Величина тока «в цепи пациента» устанавливается по его ощущениям (до четкой, но безболезненной вибрации тканей под электродами) и по показаниям измерительного прибора — миллиамперметра. Процедуры проводят ежедневно, а при острых болях 2 раза в день с интервалом в 3—4 часа. При последовательном воздействии на несколько зон продолжительность всей процедуры не должна превышать 20 мин. На курс лечения в зависимости от обезболивающего эффекта назначают от 1 — 5 до 12—15 процедур. При лечении токами постоянной полярности катод на конечности располагают на зону болей, анод — чаще поперечно по отношению к катоду; при воздействии на область позвоночника — паравертебрально.

При диадинамотерапии последовательно воздействуют сначала двухтактным непрерывным или двухтактным волновым током (в «постоянной» или «переменной» форме посылок) в течение 10 сек.— 2 мин. (в зависимости от зоны воздействия), затем токами «короткий и длинный» периоды (каждым по 1 — 3 мин.), в зависимости от выраженности болей.

В процессе процедуры возможно переключение полярности (при наличии нескольких болевых точек) с соблюдением правил техники безопасности (все переключения ручек аппарата проводятся при выключенном «токе пациента»).

При амплипульстерапии последовательно воздействуют по 3—5 мин. модуляциями «посылка — несущая частота» и «перемежающиеся частоты». Режим воздействия, частоту и глубину модуляций назначают в зависимости от выраженности болей. При острых болях — режим переменного тока, частота 90—150 гц, глубина модуляции 25—50—75%, при неострых — режим переменного или постоянного тока, частота 50— 20 гц, глубина модуляции 75—100%. В тех случаях, когда резкое возбуждающее действие токов нежелательно, их применяют при глубине модуляции от 25 до 75% (в зависимости от зоны воздействия и выраженности болей).

Воздействие интерференционными токами проводят двумя парами электродов от двух отдельных цепей тока, располагая их так, чтобы перекрест силовых линий был в зоне проекции патол, очага. Ритм и частоту модуляций назначают в зависимости от выраженности болей в диапазоне от 50 до 100 гц.

Воздействия флюктуирующими токами на слизистую оболочку ротовой полости проводят внутриротовыми электродами, на кожу — пластинчатыми. При острых и обострившихся воспалительных процессах в челюстно-лицевой области применяют ток переменной полярности, при хрон, воспалительных процессах и пародонтозе — ток частично выпрямленной или постоянной полярности.

Повторные курсы лечения И. т. при клин, показаниях можно назначать через 2—3 нед. Детям переменные И. т. средних частот (синусоидальные модулированные) назначают в возрасте с 1 года; остальные виды И. т.— чаще детям старше 5 лет по тем же показаниям и с применением тех же методических приемов, что и у взрослых.

В комплексном лечении Импульсные токи широко сочетают не только с медикаментозным лечением, но и с другими физио- и бальнеопроцедурами — лекарственным электрофорезом (см.), гальванизацией (см.), общими теплыми пресными и минеральными ваннами и теплыми душами, местными тепловыми процедурами, массажем и лечебной гимнастикой. При правильном проведении процедур И. т. осложнений не наблюдается. Не рекомендуется воздействовать на одну и ту же зону И. т. и ультрафиолетовыми лучами в эритемной дозировке.

Библиография: Бернар П. Д. Диадинамическая терапия, пер. с франц., М., 1961; Ливенцев Н.М. и Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура, М., 1974; Практическое руководство по проведению физиотерапевтических процедур, под ред. А. Н. Обросова, с. 40, М., 1970; Справочник по физиотерапии, под ред. А. Н. Обросова, с. 37, М., 1976; Физические факторы в комплексном лечении и профилактике внутренних и нервных болезней, под ред. А. Н. Обросова, М., 1971.

Источник