Высокочастотные генераторы для электротерапевтических и иных целей
 

Некоторые теоретические возможности токов очень высокой частоты, а также наблюдения, которые я сделал мимоходом, когда экспериментировал с переменным током, равно как и благотворное влияние трудов Герца и смелых взглядов Оливера Лоджа, подвигли меня в 1889 году начать систематическое исследование высокочастотных явлений, и результаты, которых я вскоре достиг, оправдали мои усилия по оборудованию лаборатории некоторыми особо эффективными устройствами и оказались весьма продуктивными: разработаны генераторы переменного тока особой конструкции, усовершенствованы преобразователи обычного тока в ток высокой частоты, и оба эти достижения были в свое время описаны и теперь, я полагаю, всем известны.

Одной из особенностей токов высокой частоты, замеченной на ранних стадиях экспериментов, довольно необычной и представляющей интерес для врачей, является то, что они очевидно безвредны, и это позволяет пропускать через тело человека довольно значительное количество электрической энергии, не причиняя ему боли или большого неудобства. Эта особенность, к которой, совместно с другими неожиданными свойствами этих токов, я имел честь привлечь внимание научной общественности сначала в статье, помещенной в техническом журнале в феврале 1891 года, а затем в последующих выступлениях в научных обществах, очевидно доказала, что эти токи будут очень полезны, для целей электротерапии в особенности.

Что касается воздействия электричества было разумным предположить, что влияние на физиологию, каким бы оно ни было сложным, можно разделить на три аспекта. Во-первых, статический, то есть, тот, что в основном зависит от величины электрического потенциала; во-вторых, динамический, который в целом зависит от качества движения электричества или силы тока, проходящего сквозь тело; и, в-третьих, эффекты, имеющие ярко выраженную волновую или колебательную природу, то есть импульсы, в которых электрическая энергия попеременно, с большей или меньшей частотой, меняет форму со статической на динамическую.

Обычно на практике эти аспекты сосуществуют, но при правильном выборе аппаратуры и соблюдении условий опыта экспериментатор может заставить один из них доминировать. Так, он может пропускать сквозь тело, или часть его, токи сравнительно большой величины при малом электрическом напряжении, либо он может подвергнуть тело большому электрическому напряжению, в то время, как ток будет крайне мал, или может, по желанию, подвергнуть пациента воздействию электрических волн, передаваемых на значительное расстояние.

В то время как на усмотрение врача оставался вопрос об исследовании специфического воздействия тока на организм и определения надлежащих методов лечения, различные варианты воздействия тока на пациента были очевидны для электрика. Поскольку невозможно переусердствовать в точности описания этого предмета, я полагаю полезным привести наглядные примеры некоторых способов построения цепей, которые, впрочем, очевидны для большинства.

Первый и самый простой метод применения тока — соединить тело пациента с выводами генератора, будь то динамо-машина или индукционная катушка. Рисунок 1 иллюстрирует данный случай. Генератор G может быть таким, что способен производить от пяти до десяти тысяч полных колебаний в секунду, эта цифра практически достижима. Электродвижущая сила, измеряемая при помощи прибора тепловой системы, может составлять от пятидесяти до ста вольт. Для того чтобы сквозь ткани проходил сильный ток, выводы ТТ, контактирующие с телом пациента, должны быть, конечно, большой площади и покрыты материей, пропитанной раствором электролита, безопасного для кожи, либо контакт осуществляется погружением. Регулирование силы тока производится через ванночку А, снабженную двумя металлическими выводами ТТ, имеющими значительную площадь, один из которых должен быть подвижным. Ванночка наполняется водой, а к ней добавляется раствор электролита до тех пор, пока не будет достигнут нужный уровень проводимости.

Высокочастотные генераторы для электротерапевтических и иных целей

При необходимости использования тока небольшой силы и высокого напряжения, можно прибегнуть к помощи вторичной обмотки, как показано на рисунке 2. С самого начала я нашел удобным отойти от обычного метода намотки, когда имеется большое количество малых витков. По многим причинам врач сочтет более удобным взять большой обод Н, диаметром не менее, скажем, трех футов, желательно и более, и намотать на него несколько витков толстого кабеля Р. Вторичную обмотку S легко изготовить, взяв два деревянных обода hh и соединив их плотным картоном. Одного слоя обычного обмоточного провода, не слишком тонкого, будет вполне достаточно, а количество витков, необходимое именно для такого типа катушки, легко установить после некоторых опытных включений. Две пластины большой площади, образующие регулируемый конденсатор, можно использовать для синхронизации первичного и вторичного контуров, но в целом необходимости в этом нет. Таким образом, получаем недорогую катушку, которая противостоит пробою. Дополнительные ее преимущества, однако, обнаруживаются при идеальной регулировке, каковая достигается простым изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками, для чего возможность такого изменения надо сразу предусмотреть и, кроме того, в случае появления гармоник, которые более ярко выражены в катушках с таким толстым проводом, находящихся на некотором расстоянии от первичной обмотки.

Вышеописанные конструкции можно также использовать при работе с переменными или пульсирующими токами низкой частоты, но некоторые особенности токов высокой частоты позволяют применять последние таким способом, который абсолютно не подходит для первых.

Одной из наиболее важных особенностей токов высокой частоты, или, выражаясь обще, быстро меняющихся токов, является то, что они с трудом проходят по толстым проводникам с большой самоиндукцией. Препятствие, которое представляет собой самоиндукция для прохождения этих токов, настолько велико, что оказалось практически возможным, как обнаружено во время ранних опытов и о чем уже говорилось, поддерживать разность потенциалов в несколько "тысяч вольт между точками — на расстоянии не более нескольких дюймов друг от друга — на толстом медном бруске, имеющем ничтожно малое сопротивление. Такое наблюдение, естественно, привело к созданию конструкции, показанной на рисунке 3. Источником высокочастотных импульсов в данном случае служит уже известный нам трансформатор, питающийся от генератора G, подающего обычный постоянный или переменный ток. Трансформатор включает в себя первичную обмотку Р, вторичную обмотку S, два конденсатора СС, соединенных последовательно, петлю или виток очень толстого провода L и прерыватель Ь. С петли L ток отводится двумя контактами сс', один из которых или оба могут перемещаться вдоль провода L. Путем изменения расстояния между этими клеммами, можно получить на выводах или рукоятках ТТ разность потенциалов от нескольких вольт до многих тысяч. Такой метод работы с током полностью безопасен и крайне удобен, но он требует стабильной работы прерывателя Ъ, задействованного при заряде и разряде конденсатора.

Еще одно не менее замечательное свойство высокочастотных импульсов было обнаружено в устройстве, при помощи которого они передаются через конденсаторы, причем для прохождения большого объема тока требуется умеренная эдс и очень небольшая емкость. Такое наблюдение дало возможность прибегнуть к схеме, показанной на рисунке 4. Здесь схема соединения примерно та же, что и на рисунке 3, за исключением того, что конденсаторы СС соединены параллельно. Это понижает частоту тока, но позволяет работать со значительно меньшим напряжением на выводах вторичной обмотки S. Поскольку последняя — это наивысшая расходная статья в подобных устройствах и стоимость ее резко возрастает с каждым витком, экспериментатор увидит, что гораздо дешевле пожертвовать частотой, которой, однако, вполне достаточно для проведения большинства опытов. Однако для получения той же частоты ему лишь нужно пропорционально уменьшить количество витков либо увеличить длину первичной обмотки р, но поступая так, он потеряет в экономичности преобразования, да и прерыватель Ъ потребует к себе больше внимания. Вторичная обмотка S' высокой частоты соединена своими выводами с металлическими пластинами tt большой площади, и используемый ток снимается с подобных пластин ft', расположенных поблизости. Напряжение и количество тока, снимаемого с выводов ТТ, можно легко регулировать, причем постоянно, просто меняя расстояние между двумя парами пластин tt и ft' соответственно.

Такая схема также дает возможность повышать или понижать потенциал одного из выводов Т, независимо от изменений, достигнутых на другом выводе, таким образом можно добиться более сильного воздействия на ту или иную часть тела пациента.

Высокочастотные генераторы для электротерапевтических и иных целей

Врач по тем или иным причинам может счесть удобным изменить схемы, показанные на рисунках 2, 3 или 4, заземлив один из высокочастотных выводов источника. Эффект будет во многом схожим, но в каждом конкретном случае будут иметь место особенности. При заземлении имеет значение, какой из выводов вторичной обмотки замкнут на землю, так как при высокочастотных разрядах обычно превалируют импульсы какого-либо одного направления.

Среди замечательных свойств таких токов есть одно, которое в особенности полезно. Это — способность передавать большое количество электрической энергии телам, которые полностью изолированы в пространстве. Практичность этого способа передачи энергии, который уже успешно применяется и обещает приобрести особую важность в будущем, уже помогла отбросить устаревшее представление о том, что для передачи значительного количества электрической энергии требуется обратная цепь. При помощи новейшей аппаратуры мы имеем возможность по проводу, изолированному с одного конца, пропускать достаточной силы ток для того, чтобы оплавить его, либо по этому проводу передавать изолированному телу любое количество энергии. Этот способ применения высокочастотных токов для медицинских целей, кажется мне, предоставляет самые широкие возможности врачам. Эффекты, получаемые таким образом, обладают свойствами, полностью отличными от тех, когда токи применялись одним из указанных выше способов.

Схема подключения, используемая обычно, показана на рисунке 5, который, если учесть предыдущие рисунки, не требует объяснения. Конденсаторы СС соединены последовательно, заряжать и предпочтительно от повышающего трансформатора, но с большим или меньшим успехом можно также использовать высокочастотный генератор переменного тока, электростатическую машину или генератор постоянного тока. Первичная обмотка р, через которую проходят высокочастотные разряды конденсаторов, состоит из нескольких витков кабеля очень маленького сопротивления, а вторичная обмотка 5, желательно, чтобы она находилась на некотором расстоянии от первичной для того, чтобы обеспечить свободные колебания, одним концом — то есть тем, что ближе к первичной обмотке, — замкнута на землю, в то время как второй конец ее соединен с изолированным выводом Т, соединенным, в свою очередь, с телом пациента. В данном случае важно добиться синхронности колебаний в первичном и вторичном контурах р и s соответственно. Как правило, этого легче всего достичь путем изменения самоиндукции схемы, включив в нее первичную петлю или обмотку р, для чего предназначена регулируемая обмотка /; но в тех случаях, когда эдс генератора исключительно высока, например при использовании электростатической машины, конденсатор, состоящий всего лишь из двух пластин, имеет достаточную емкость, и проще достичь поставленной цели, меняя расстояние между пластинами.

Высокочастотные генераторы для электротерапевтических и иных целей

Когда первичные и вторичные колебания максимально синхронны, точки наивысшего потенциала будут находиться на выводе Т, и потребление энергии будет по большей части происходить там. Присоединение тела пациента к выводу в большинстве случаев значительно влияет на период колебаний во вторичном контуре, делая его длиннее, и поэтому в каждом случае требуется перенастройка первичной цепи для того, чтобы приспособиться к емкости тела, соединенного с выводом Т. Следует всегда поддерживать синхронность, а интенсивность воздействия достигается перемещением вторичной обмотки ближе или дальше по отношению к первичной, по желанию. Я не знаю ни одной методики, которая позволяла бы подвергать человеческое тело такому крайнему электрическому напряжению, которое практически достигается указанным способом, и ни одной методики, которая позволяла бы передавать телу и получать от него без серьезного ущерба такие количества энергии, которые хотя бы приближались к тем, которые практически возможно использовать, как описано выше. Это происходит от того, что воздействие в основном поверхностное, причем по большей части оно касается передачи тока или, скажем более корректно, энергии. Если быстро и хорошо работает прерыватель, я полагаю вполне возможным передать человеческому телу и отдать в пространство энергию в несколько лошадиных сил, причем совершенно безнаказанно, в то время как даже небольшая часть этой энергии, переданная другим методом, несомненно, причинит вред.

Когда человек подвергается воздействию такой катушки, а все настройки сделаны верно, в темноте заметно, как все части его тела испускают световые потоки. Эти потоки коротки и имеют тонкую текстуру, когда количество прерываний велико и прибор Ь, показанный на рисунке 5, работает без сбоев, но когда количество прерываний мало или прибор работает со сбоями, появляются длинные и шумные потоки, которые причиняют некоторые неудобства. Физиологическое воздействие этой аппаратуры может варьироваться от едва заметного, когда вторичная обмотка расположена далеко от первичной, до наиболее интенсивного, когда обе они размещены близко друг к другу. В последнем случае уже через несколько секунд по всему телу разливается тепло, а затем человек обильно потеет. Я много раз, во время показа друзьям, подвергал себя воздействию колебаний гораздо дольше, и каждый раз, по прошествии примерно часа, меня охватывала огромная усталость, которую трудно передать словами. Она была сильнее, чем та, что я испытывал во время наивысшего физического напряжения. Я не мог сделать ни шагу и с трудом открывал глаза. После этого я крепко спал, из чего следует, что воздействие, несомненно, благотворно, но «лекарство» это слишком сильное, чтобы принимать его часто.

Следует быть очень осторожным при проведении таких опытов по ряду причин. На поверхности кожи или недалеко от нее, там, где происходит наиболее интенсивное воздействие, образуются различные химические вещества, в основном озон и азотистые соединения. Первый из них сам по себе обладает огромным разрушительным действием, и примером тому служит распад резиновой изоляции провода так быстро, что ее применение очень непрактично. Азотистые соединения, при наличии влаги, — это в основном азотная кислота, которая в больших количествах может повредить кожу. До настоящего времени я не заметил ран, которые можно было бы прямо отнести к этому обстоятельству, хотя в некоторых случаях появлялись ожоги, очень похожие на те, которые наблюдались и объяснялись воздействием рентгеновских лучей. Это мнение, по-видимому, игнорируется, так как оно не подтверждено экспериментально, равно как и мнение о том, что эти лучи есть поперечные колебания. Но до тех пор, как исследования встанут на путь, который кажется сегодня верным, ученые предоставлены сами себе. Это положение дел замедляет прогресс и продвижение физиков в этих неизведанных районах, и делает и без того нелегкую задачу врачей еще более трудной и неопределенной.

Одно или два наблюдения, которые я сделал во время экспериментов с описанной аппаратурой, могут оказаться заслуживающими упоминания. Как уже ранее указывалось, когда колебания в первичной и вторичной обмотках синхронны, точки наивысшего потенциала находятся в определенной части вывода Т. Если синхронность совершенная и длина вторичной обмотки равна четверти длины волны, то эти точки располагаются точно на свободном конце вывода Т, то есть на том, что далее всего от конца провода, соединенного с этим выводом. Если это условие соблюдено и если теперь сократить период колебаний в первичной обмотке, точки наивысшего потенциала переместятся ближе ко вторичной обмотке, так как длина волны сократилась, и так как заземление вторичной обмотки теперь определяет положение узловых точек, то есть точек низкого потенциала. Так, меняя период колебаний в первичном контуре любым способом, точки наивысшего потенциала могут сдвигаться вдоль оси вывода Т, который умышленно изображен длинным. Такое же явление, конечно, имеет место, если тело пациента служит выводом, и ассистент может движением рукоятки перемещать точки наивысшего потенциала вдоль тела с желаемой скоростью. Когда действие катушки наиболее интенсивно, район расположения точек можно легко установить, испытывая неудобство или же боль, которые они причиняют, и очень любопытно ощущать, как болевое пятно движется вдоль тела или иногда поперек, от руки к руке, если катушка соединена соответствующим образом, точно повинуясь рукоятке, контролирующей колебания. Хотя я не обнаружил особого воздействия во время подобных опытов, всегда чувствовал, что этот эффект можно использовать в электротерапии.

Еще одно многообещающее наблюдение заключается в следующем. Как уже ранее говорилось, приняв на вооружение описанную методику, тело человека можно без вреда подвергнуть воздействию электрического напряжения, во много раз превосходящее то, что достигается при помощи обычных устройств, ибо оно может исчисляться несколькими миллионами вольт, как было доказано практикой. Итак, когда проводящее тело электризуется до такой степени, небольшие частицы, которые крепко удерживаются на его поверхности, отрываются с огромной силой и отбрасываются на расстояния, о которых можно только догадываться. Я обнаружил, что не только плотно прилегающие вещества, как, например, краска, отрываются от поверхности, но даже и частицы самых твердых металлов. Считалось, что такое действие имеет место только в вакууме, но оно происходит и в обычной атмосфере. Упомянутые факты дают основания ожидать, что такой необычный эффект тоже найдет применение в электротерапии таким образом, какой я уже с пользой применял. Постоянное совершенствование устройств и изучение этого явления могут вскоре привести к разработке новейшего способа гигиенической обработки, которая обеспечит моментальное очищение кожи человека путем простого подключения его, а возможно, и просто помещения вблизи источника интенсивных электрических колебаний, таким методом помогая добиться эффекта отрывания в мгновение ока пыли или инородных частиц, приставших к телу. Практическая разработка такой методики, без сомнения, будет очень полезной для гигиены и позволит сэкономить время принятия ванн, а в особенности будет оценена теми, кто находит удовлетворение в том, чтобы браться за большее, чем то, чего они могут достичь.

Высокочастотные импульсы дают мощный эффект индукции и в этом свете могут быть использованы физиотерапевтами. Эти индуктивные эффекты либо электростатические, либо электродинамические. Первые затухают гораздо быстрее с увеличением расстояния — в квадрате, а вторые — в обычной пропорции к расстоянию. С другой стороны, первые усиливаются в квадрате по отношению к росту мощности источника, а вторые — прямо пропорционально мощности. Оба эти эффекта можно использовать для формирования сильнодействующего поля, простирающегося на значительное расстояние, например в большом зале, подобное устройство можно разместить в больнице или подобного рода заведении, где желательно лечить сразу несколько пациентов.

На рисунке 6 показано, как образуется электростатическое поле. На этом рисунке G — это генератор тока очень высокой частоты, С — это конденсатор, компенсирующий самоиндукцию цепи, которая состоит из первичной обмотки Р индукционной катушки, где вторичная обмотка S соединена концами с пластинами tt большой площади. При соблюдении всех известных параметров настройки, в промежутке между пластинами возникает очень сильное действие, и тело человека подвергается быстрой смене потенциала и воздействию возникающих токов, что, даже на большом расстоянии, дает значительный физиологический эффект. В своих первых опытах я пользовался двумя металлическими пластинами, но затем я обнаружил, что лучше заменить их двумя полыми медными шарами, на два дюйма покрытыми воском. Кабели, ведущие к выводам вторичной обмотки, были покрыты тем же составом, так что к ним можно было подносить руку, не боясь пробоя. Таким способом предотвращались неприятные удары током, которым был подвержен экспериментатор.

На рисунке 7 показана схема применения динамической индукции высокочастотного тока. Поскольку частота, получаемая от генератора, недостаточно высока, мы прибегли к помощи конденсаторов. После соответствующего объяснения выше, рисунок очень просто понять. Нужно только отметить, что первичная обмотка р, через которую разряжаются конденсаторы, изготовлена из толстого многожильного кабеля низкой индуктивности и сопротивления, и он проходит по всему залу. Можно включить любое количество вторичных обмоток sss, каждая из которых может состоять из одного слоя довольно толстого провода. Я обнаружил, что с практической точки зрения удобнее использовать целых сто, причем каждая настраивалась на определенный период и отвечала на определенное колебание в первичной обмотке. Такую установку я имел в лаборатории с 1892 года и она оказалась очень полезной, а мои посетители проявляли к ней большой интерес. В последний раз я имел удовольствие принимать членов вашей Ассоциации и развлекать их подобными экспериментами, и я не могу не воспользоваться случаем, чтобы выразить свою благодарность за их визит ко мне, а также поблагодарить Ассоциацию за предоставленную возможность выступить. С той поры моя аппаратура была значительно усовершенствована, и теперь я способен создать в лаборатории поле с такой индукцией, что катушка диаметром в три фута, при правильной настройке, будет отдавать энергию со скоростью не менее четверти лошадиной силы, при этом неважно, где ее поместить в пределах колец первичной обмотки. В пределах этого пространства при помощи катушки легко получить длинные искры, потоки и остальные эффекты, и такие катушки, хотя они и не соединены ни с чем, можно использовать наравне с обычными, и что еще более замечательно, они даже более эффективны. В течение последних нескольких лет я был вынужден демонстрировать опыты на публике, подчиняясь таким просьбам, но напряженная работа сделала это невозможным. Эти достижения есть результат медленного усовершенствования деталей устройств, которые я надеюсь описать в ближайшем будущем.

Высокочастотные генераторы для электротерапевтических и иных целей

Какими бы ни были замечательными электродинамические индуктивные эффекты, они всё же могут быть усилены путем концентрации их действия на небольшой площади. Очевидно, как ранее указывалось, удается поддерживать эдс в несколько тысяч вольт между двумя точками проводящего бруска или цепи длиной несколько дюймов, сила примерно той же величины возникает и в проводниках, расположенных рядом. И действительно, я обнаружил, что практически возможно таким способом пропускать разряд через вакуумную трубку, несмотря на то что эдс, потребная для такого действия, составляет десять или двадцать тысяч вольт, и в течение длительного времени я проводил опыты в этом направлении с целью добиться освещения новым и экономичным способом. Но испытания показали однозначно, что такой метод освещения сопровождается огромным потреблением энергии, по крайней мере с той аппаратурой, которая была в моем распоряжении на тот момент, и, обнаружив новый способ, который обещал большую экономию при преобразовании, я направил свои усилия в этом новом направлении. Вскоре после этого (примерно в июне 1891 года) профессор Дж. Дж. Томсон описал опыты, которые, несомненно, являлись результатом долгих исследований, и в процессе описания сообщил много новой интересной информации; это подвигло меня вернуться к моим прежним экспериментам с еще большим рвением. Вскоре мои усилия были сконцентрированы на задаче получения наибольшего индуктивного действия в небольшом участке пространства, и постепенно совершенствуя материальную часть, я добился поразительных результатов. Например, если конец тяжелого металлического бруска поместить в петлеобразную цепь, которая сильно электризована, достаточно нескольких мгновений, чтобы брусок сильно разогрелся. Даже тяжелые куски других металлов нагревались так быстро, как будто их поместили в печь. Когда длинная непрерывная полоса, вырезанная из листа жести, помещалась внутрь кольца проводника, металл моментально плавился, причем это было похоже на взрыв, и не удивительно, ведь фрикционные потери накапливались в нем с интенсивностью примерно 10 лошадиных сил. Массивы слабо проводящих материалов вели себя подобным же образом, а когда внутрь кольца поместили вакуумную трубку, стекло нагрелось почти до точки плавления за несколько секунд.

Когда я впервые наблюдал эти потрясающие эффекты, мне стало интересно проверить, как они воздействуют на живые ткани. Как вы догадываетесь, я работал со всей осторожностью, еще бы, ведь я был свидетелем того, что в витке диаметром несколько дюймов работала эдс, измеряемая более чем десятком тысяч вольт, а такое высокое напряжение может вызвать в ткани разрушительные токи. Это тем более очевидно, что предметы, обладавшие меньшей проводимостью, быстро нагревались и частично разрушались. Можно представить мое изумление, когда выяснилось, что я могу поместить руку или иную часть тела внутрь кольца и держать ее там невредимой. Не один раз, движимый желанием сделать какое-либо новое и полезное наблюдение, я по собственной воле или по неосторожности производил опыты, сопряженные с огромным риском, причем этого нельзя избежать в лабораторных условиях, но я всегда верил и верю теперь в то, что я никогда не предпринимал ничего более опасного, по моим оценкам, для здоровья, чем когда я поместил голову в то место, где работали эти крайне разрушительные силы. И всё же я это сделал и не один раз, и ничего не почувствовал. Но я твердо убежден в том, что такие эксперименты связаны с огромным риском, и некто, кто зайдет хотя бы на один шаг далее, чем я, может мгновенно погибнуть. Ибо условия могут напоминать те, что сопутствовали опыту с вакуумной трубкой. Ее можно поместить внутрь сильно электризованного кольца, и до тех пор, пока нет цепи для прохождения тока, она останется прохладной, и практически не будет потреблять энергию. Но в тот момент, как сформируется первый слабенький ток, большая часть энергии колебаний устремится в точку потребления. Если в результате какого-либо действия в живой ткани или костях черепа сформируется проводящий участок, то это приведет к немедленному разрушению таковых и гибели безрассудного экспериментатора. Такой метод убийства, если его применить на практике, был бы абсолютно безболезненным. Итак, почему же в том месте, где происходит такая яростная буря, живая ткань не повреждается? Можно предположить, что это происходит вследствие индуктивности, вызванной большой проводящей массой. Но этого не может быть, поскольку кусок металла обладает еще большей индуктивностью и всё же нагревается. Можно выдвинуть довод о том, что ткани обладают слишком большим сопротивлением. Но и это неправда, поскольку мы имеем свидетельства того, что ткани являются достаточно хорошими проводниками, к тому же предметы примерно той же сопротивляемости нагревались довольно сильно. Можно отнести этот факт к высокой удельной теплоемкости живой ткани, но даже приблизительный подсчет результатов опытов с другими телами показывает несостоятельность этого довода. Единственно логичное объяснение, к которому я пришел на настоящий момент, это то, что живые ткани — конденсаторы. Только оно может объяснить неповреждаемость ткани. Причем, как только возникает неоднородная цепь, если, например взять в руки металлический брусок и таким способом сформировать замкнутый контур, прохождение тока через руки сразу ощущается, заметны и остальные физиологические эффекты. Наиболее сильное действие, конечно, достигается, если возбуждающее кольцо состоит только из одного витка, если соединения не составляют наибольшую часть длины цепи, в этом случае экспериментатор должен остановиться на наименьшем количестве витков, тщательно просчитывая: что он теряет, увеличивая число витков, и что приобретает, используя таким образом большую часть длины цепи. Следует всегда помнить, что когда возбуждающая катушка состоит из большого числа витков и имеет большую длину, в ней могут доминировать эффекты электростатической индукции, поскольку может наблюдаться существенная разность потенциалов — сто тысяч вольт и более — между первым и последним витками. Однако упомянутые эффекты всегда имеют место, даже когда виток всего один.

Если человека поместить внутрь такого кольца, любой металлический предмет, даже крайне малый, ощутимо нагревается. Без сомнения, металл также будет нагреваться — в особенности, если это железо, — при его внедрении в живую ткань, что открывает возможность для хирургического лечения таким способом. Могут стать возможными стерилизация ран, обнаружение или даже удаление металлических предметов из тела, а также хирургические операции разного рода при помощи совершенно новой методики.

Большинство из перечисленных результатов и других, еще более замечательных, можно добиться только при использовании конденсаторов. Вполне возможно, что немногие — даже из тех, кто работает в том же направлении, — понимают, какой чудесный это прибор. Позвольте мне развить свою идею. Можно взять конденсатор, небольшой, такой, что умещается в жилетном кармане, и, правильно его применяя, создать такое электрическое напряжение, что оно превзойдет — в сотни раз, если потребуется, — любое напряжение, которое можно получить от самой большой электростатической машины, которую когда-либо строили. Либо, применяя тот же самый конденсатор иным способом, можно получить ток такой силы, что сварочный агрегат покажется ничтожным. Те, кто придерживается распространенного мнения о напряжении электростатической машины или тока, полученного от коммерческого трансформатора, будут поражены этим высказыванием — и всё же истинность его легко проверить. Таких результатов легко добиться, поскольку конденсатор может отдать накопленную энергию за непостижимо короткий промежуток времени. Физическая наука не знает ничего, что обладало бы таким свойством. Сжатая пружина, или аккумулятор, или иное устройство, способное накапливать энергию, не могут сделать этого; если бы они могли, то с их помощью можно было совершить нечто, доселе невиданное. Приблизиться по действию к конденсатору может только взрывчатка, такая, как динамит. Но даже самый мощный взрыв такого вещества не идет в сравнение со взрывом или разрядом конденсатора. Ибо в то время, как давление, которое может создать детонация химического вещества, достигает десятков тонн на квадратный дюйм, давление, которое может создать разряд конденсатора, достигает тысяч тонн на квадратный дюйм, и если бы удалось создать взрывчатку, которая детонирует так же быстро, как разряжается конденсатор при условиях, которые вполне можно реализовать на практике, — одной унции ее хватило бы, чтобы вывести из строя линкор.

То, что прибор, обладающий такими идеальными свойствами, найдет широкое практическое применение, я знаю давно, но я также давно убежден в том, что нам придется преодолеть много трудностей, чтобы заменить менее совершенные устройства, используемые в настоящее время повсеместно для разнообразных задач преобразования электрической энергии. Таких трудностей множество. Сами конденсаторы, в том виде, в каком они выпускаются, неэффективны, проводники неэкономичны, самая лучшая изоляция не удовлетворяет требованиям, а параметры наиболее эффективного преобразования трудно определить и соблюдать. Одна из трудностей, однако, наиболее серьезная из всех, и к которой я привлекал внимание, когда впервые описывал эту систему преобразования тока, обнаружилась в устройствах, которые обязательно используются для контроля заряда и разряда конденсатора. Они страдали неэффективностью и ненадежностью и угрожали доказать полную непригодность системы, серьезно ограничивая область ее применения и лишая многих ценных качеств. Несколько лет я пытался решить эту проблему, проводя опыты с огромным количеством таких устройств. Многие из них обещали успех, но в конце обязательно проваливались. С неохотой я вернулся к идее, над которой работал очень давно. Она заключалась в том, чтобы заменить обычные щетки и сегменты коллектора t жидкими контактами. Тогда я столкнулся с трудностями, но годы, проведенные в лаборатории, не прошли даром, и я добился прорыва. Вначале надо было добиться циркуляции жидкости, но прокачивание ее насосом оказалось непрактичным. Тогда мне явилась счастливая мысль сделать насос составной частью прерывателя цепи и поместить оба устройства в резервуар для предотвращения окисления. Затем были разработаны некоторые способы поддержания циркуляции, как, например, вращение ртутного тела. Потом я научился избегать износа, который всё же имел место. Боюсь, эти высказывания, которые показывают, сколько усилий было потрачено на эти, казалось бы, незначительные детали, не откроют вам высокого значения опыта, который я приобрел. Но должен признаться, что мое терпение подверглось огромному испытанию. В конце концов, к моему удовольствию, я создал приборы, простые и надежные в работе, не требующие особого внимания и способные преобразовывать значительные количества энергии с приличной степенью экономичности. Они не самые лучшие из тех, что можно было сделать, это верно, но они вполне удовлетворительны, и я чувствую, что самое трудное позади.

Врачи теперь смогут получить прибор, отвечающий всем требованиям, и применять его в электротерапии любым из указанных способов. У них теперь появится возможность получить такую катушку, которая нужна им для выполнения конкретной задачи. Она даст любую силу тока и любое напряжение, которое им требуется. Такие катушки состоят из небольшого числа витков, и затраты на их изготовление будут крайне незначительными. Этот прибор даст врачу возможность генерировать рентгеновские лучи значительно большей мощности, чем та, на которую способны обычные устройства. Производители, правда, должны изготовить трубку, стойкую к износу и позволяющую концентрировать большее количество энергии на электродах. Когда это будет сделано, ничто не будет стоять на пути использования этого прекрасного открытия, которое в конце концов докажет свою ценность не только в руках хирурга, но также и физиотерапевта и, что еще более важно, бактериолога.

Для того чтобы дать понятие об этом приборе, в котором воплощены все усовершенствования, я обращусь к рисунку 9, на котором показан вид сбоку и вертикальный разрез. Расположение частей здесь такое же, как и в том приборе, который демонстрировался ранее, с той лишь разницей, что возбуждающая катушка с вибрирующим прерывателем заменена усовершенствованными прерывателями, о которых уже упоминалось.

Этот прибор состоит из литой формы А, имеющей выступающий рукав В, во втулке которого свободно вращается вал а. Последний несет на себе якорь, вращающийся в поле стационарного магнита М, а сверху размещается полый железный блок D, в котором расположен сам прерыватель. Внутри вала а, соосно ему, расположен меньший вал Ь, вращающийся на шариковых подшипниках и несущий эксцентрик Е. Так как этот эксцентрик находится на одной стороне, а валы а и Ъ расположены вертикально, он остается неподвижным во время вращения блока. К эксцентрику Е крепится устройство R в форме лотка с тонкими стенками, узкого на конце, ближайшем к блоку, и расширяющегося на другом конце. Небольшое количество ртути помещено в блок, и когда он вращается со стороны узкой части лотка, часть жидкости забирается и тонким широким слоем отбрасывается к центру блока. Верхняя часть блока герметично закрыта железной шайбой, как показано, причем эта шайба крепится на стальном стержне L, а диск F из того же металла имеет несколько контактных лопаток К. Стержень L изолирован от блока шайбами N, а для удобства налива ртути предусмотрен небольшой винт о. Стержень L, образующий один вывод прерывателя, медной лентой соединен с первичной обмоткой р. Другой конец первичной обмотки р ведет к конденсатору С, помещенному в отсек короба А, другой отсек которого предназначен для переключателя S и контактных выводов прибора. Другой вывод конденсатора соединен с литой формой А и через нее с блоком D. При вращении блока контактные лопатки К с большой скоростью замыкают и размыкают контакт со ртутью, таким образом очень быстро замыкая и размыкая цепь. Применяя такой прибор, очень просто получить десять тысяч прерываний в секунду и более. Вторичная обмотка а состоит из двух отдельных катушек, расположенных так, что их можно вынуть, а металлическая полоса посередине соединяет обмотку с первичной. Это сделано для того, чтобы предотвратить пробой вторичной обмотки при перегрузке на одном из контактов, как это часто случается при работе с рентгеновскими трубками. Катушка такой конфигурации выдержит разность потенциалов значительно большую, чем выдерживают катушки обычной конструкции.

Высокочастотные генераторы для электротерапевтических и иных целей

Мотор имеет пластинчатые ротор и статор для того, чтобы позволить ему работать от источника переменного и постоянного тока, а валы расположены как можно более вертикально для удобства смазки. Так, единственное, что требует какого-то внимания, — это коллектор мотора, но там, где всегда доступен источник переменного тока, эта проблема не стоит.

Электрическая схема прибора уже демонстрировалась, а режимы его работы описаны в периодических изданиях. Обычный способ подключения показан на рисунке 8, где А./±2 — это контактные выводы цепи питания /., а также имеется катушка индуктивности для повышения напряжения, которая соединена последовательно с конденсатором С и первичной обмоткой PP. Остальные буквы обозначают части прибора и, соответственно, отмечены на рисунке 9, из которого ясно их назначение.

 

 

Главная  | Видео | Филиалы | Нижний Новгород | Библиотека

  Фейсбук

© 2011 Витатест. Создано в рамках проекта Велнес Клуб >>         Добавить в избранное>>
???? ??? ????????????????????- ????? ?? ????????? ??????/a>????? ??????????? ???????????