Теоретичні відомості. Дослідження апарата для УВЧ-терапії

Дослідження апарата для УВЧ-терапії

Лабораторна робота № 5

Мета роботи: вивчити основи взаємодії електричного поля ультрависокої частоти з тканинами організму, а також будову та принцип роботи генератора УВЧ.

Обладнання: апарат УВЧ, посудини з електролітом і діелектриком, два термометри.

Одним з найбільш розповсюджених фізіотерапевтичних методів є метод УВЧ — терапії, суть якого полягає в дії на тканини і органи змінним електричним полем ультрависокої частоти (30-30мГц), що відповідає довжині хвилі від 10 до 1 м. Фізіологічна дія електричного поля УВЧ ґрунтується на дії змінного електричного поля на молекули та іони в тканинах організму. В результаті в тканинах виділяється значна кількість теплоти, що призводить до активізації біохімічних і фізіологічних процесів. Жива тканина є складною системою, яка містить елементи типу електролітів (кров, міжм’язова рідина, лімфа), які проводять електричний струм і характеризуються електропровідністю (омічний опір), так і елементи, які є діелектриками (шкіра, жирова тканина) і характеризуються деякими значеннями діелектричної проникності e. Під дією електричного поля в перших виникає струм провідності. При високочастотних полях іони, які входять в систему живої тканини, переміщуються в одному напрямку мало і під його впливом виникає зміна напрямку руху іона, тобто виникає коливання іона. Цей процес супроводжується виділенням значної кількості теплоти в тканинах. У діелектриках в електричному полі виникає зміщення позитивних і негативних зарядів молекули (утворення електричних диполів) або орієнтація уже існуючих в діелектрику диполів вздовж силових ліній поля.

У високочастотному полі проходить неперервна періодична зміна орієнтації полюсів диполя з відповідною частотою. Таке зміщення електричних зарядів в середині діелектрика, яке проявляється в утворенні диполів або їх обертань у змінному електричному полі, називається струмом зміщення.

Цей процес в літературі називають поляризацією — зміщення зв’язаних зарядів в діелектриках під дією зовнішнього електричного поля в межах атома або молекули. В залежності від структури діелектрика поляризація буває:

1) електронна — це зміщення електронів на своїх орбітах відносно (+) зарядженого ядра в атомах та іонах. При цьому атом або іон перетворюється в індукований, наведений диполь з напрямком, протилежним зовнішньому полю (напр., Н₂, О₂);

2) іонна — зміщення іонів відносно кристалічної гратки під дією зовнішнього електричного поля (напр., Na⁺, Сl^-);

3) дипольна орієнтація – спостерігається в діелектриках з полярними молекулами(напр., Н₂О, молекули білків);

4) спонтанна — спостерігається в діелектриках з доменною структурою — сегнетоелектриках. Кількість теплоти, яка виділяється в одиниці об’єму електроліту за одиницю часу під дією УВЧ хвиль, визначається за формулою:

Q₁ = к₁g∙Е². (3.5.1)

Для діелектрика ця залежність записується у вигляді:

Q₂ = к₂∙e∙e₀∙wE² tg j, (3.5.2)

де к_{1 ,} к₂ — коефіцієнти пропорційності, Е — напруженість електричного поля, g — електропровідність електроліту, e — відносна діелектрична проникність діелектрика, e₀ — діелек­рична стала, j — кут, який визначає відставання по фазі коливань молекулярних диполів від коливань напруженості електричного поля, w — циклічна частота.

До складу організму входять тканини, які володіють властивостями як електролітів, так і діелектриків, тобто під дією поля УВЧ в тканинах виділяється теплота:

Q = Q₁ + Q₂.

При частоті електричного поля, яка рівна 40,63 мГц, нагрівання діелектриків проходить інтенсивніше, ніж електролітів. Кількість виділеної теплоти в окремих структурах, ділянках тканини буде залежати від співвідношення об’ємів, які займають електроліти або дипольні діелектрики.

Крім теплового впливу на тканини, електричне УВЧ – поле чинить високоефективну специфічну дію на зміни певних біохімічних процесів у клітині за рахунок коливальної і коливально-обертальної дії на молекулярні структури, що в кінцевому результаті призводить до змін швидкості метаболічних реакцій і функцій клітинних структур і органів у цілому.

Основні частини прила­ду: ламповий генератор з контуром L_к, С_к, що налагоджений на n = 40,68 мГц, контур зво­ротньо­го зв’язку L_оз для керування роботою ламп. Потужність елект­ричних коливань регулюється напругою на аноді ламп (перемикач П-«потужність» у блоці живлення (БЖ)) змінює напругу на виході блоку живлення). Спрощена схема апарата УВЧ зображена на рис.3.5.1.

Рис.3.5.1. Спрощена схема апарата УВЧ.

Завдяки індуктивному зв’язку електромагнітні коливання через проміжний контур ПК передаються у контур пацієнта (L, C, C_e). Такий зв’язок забезпечує безпеку пацієнта по відношенню до низькочастотної напруги у колах генератора УВЧ.

Контур пацієнта складається з котушки індуктивності L і змінної ємності С (перемикач «налагодження»). В ємність контура пацієнта входить також і міжелектродна ємність С_е. Зняття максимальної потужності з контуру генератора досягається при виконанні умов резонансу, тобто при

L_кС_к=L(С+С_е).

Ємність контуру пацієнта (КП) змінюється при кожній процедурі. Змінюючи величину С, можна постійно підтримувати резонанс, при якому відбувається максимальна передача електромагнітної енергії контуру тканин пацієнта. Ступінь налагодження терапевтичного контуру у резонанс з коливальним контуром генератора визначається за яскравістю лампочки. Зовнішній вигляд передньої панелі апарата наведено на рис.3.5.2.

Рис.3.5.2. 1 — вмикач електричного кола і регулятор вхідної напруги; 2 — кнопка індикації величини вхідної напруги; 3 — регулятор потужності УВЧ — випромінювання; 4 — регулятор налагодження кола пацієнта; 5 — індикатор налагодження з червоним сектором для регулювання вхідної напруги.

Рис.3.5.3. Установка для дослідження теплової дії коливань на діелектрик та електроліт.

На правій боковій стінці корпусу знаходяться тримачі електродів, які мають шарнірні з’єднання і дозволяють встановлювати електроди в будь-якому положенні. Дископодібні електроди входять до складу терапевтичного контуру.

Дата добавления: 2014-12-07