Теоретические сведения. Исследование методов гальванизации и электрофореза и аппаратуры для их реализации

Цель работы

Исследование методов гальванизации и электрофореза и аппаратуры для их реализации

Лабораторная работа №1

Изучение воздействия постоянного тока на тело человека, изучение схем и режимов работы аппарата для гальванизации «Поток-1», исследование методов лекарственного электрофореза

Ткани тела человека, имеющие весьма разнородную структуру, состоят в основном из белковых коллоидов, относительно плохо проводящих электрический ток, и растворов неорганических солей К, Na, Ca, Mg, являющихся хорошими проводниками и определяющих поэтому электропроводность ткани.

Наилучшей электропроводностью обладают жидкости организма (кровь, лимфа и др.), а также ткани, обильно пропитанные тканевой жидкостью, как, например, мышечная ткань. Тканевые жидкости по составу близки к плазме крови и также представляют собой смесь коллоидных растворов органических и неорганических солей. Общая концентрация солей в тканевой жидкости соответствует 0,85-0,90%-му раствору поваренной соли (изотонический раствор)

Для изотонического (8,5 г на 1 л воды) раствора хлорида натрия удельная электропроводность при постоянном токе в зависимости от температуры имеет следующую величину (табл.1).

Эти данные характеризуют порядок величины электропроводности в тканевой жидкости.

Плохими проводниками электрического тока являются нервная (мозговая), соединительная, жировая ткани. К очень плохим проводникам, скорее к диэлектрикам, относятся грубо-волокнистая соединительная ткань, сухая кожа и особенно кость, лишенная надкостницы.

Удельную электропроводность различных тканей организма при постоянном токе можно охарактеризовать ориентировочными данными, приведенными в табл.2 (температура 37°С).

Оценивая электропроводность различных участков организма в целом и особенно устанавливая пути распределения тока между электродами, наложенными в определенных местах на поверхности тела, следует иметь в виду, что именно содержание тканевой жидкости определяет электропроводность тканей и органов, поэтому ток между электродами проходит не по Кратчайшему расстоянию, как в однородном веществе, а главным образом вдоль потоков тканевой жидкости¹, кровеносных и лимфатических сосудов, содержащих жидкость оболочек нервных стволов, и т. п. В связи с этим распределение путей тока в живом организме может быть очень сложным и захватывать области, отдаленные от места наложения электродов.

Электропроводность кожи в значительной степени зависит от состояния ее поверхности: сухая, особенно огрубевшая кожа почти не проводит электрического тока, в то время как электропроводность тонкой, молодой кожи значительно выше. Значительно повышается электропроводность у влажной, покрытой потом или поврежденной кожи. Такое же действие оказывают гиперемия и особенно отек кожи.

Из вышесказанного можно заключить, что общее сопротивление постоянному току части тела между электродами обусловливается главным образом сопротивлением слоя кожи и в меньшей степени - слоя подкожной жировой клетчатки в месте наложения электродов. Сопротивление более глубоко лежащих тканей, особенно принимая во внимание возможность широкого разветвления путей тока в них, сравнительно невысоко. В связи с этим величина общего сопротивления между электродами, наложенными на поверхность кожи, в основном зависит от состояния кожи и площади ее соприкосновения с электродом и мало зависит от расстояния между электродами.

Рассматривая условия прохождения постоянного тока через ткани организма, необходимо также учитывать явления электрохимической поляризации, которые могут происходить как внутри тканей, подвергающихся действию электрического тока, так и на поверхности наложенных на кожу электродов. Внутри тканей вследствие наличия в них различных полупроницаемых перегородок возникают местные скопления ионов, образующие пространственные заряды того или другого знака. Заряды создают разность потенциалов, противоположную по знаку приложенному напряжению.

Продукты электролиза растворов, находящихся в тканях между электродами (главным образом хлорида натрия), образуют на поверхности электродов пузырьки газа, уменьшающие активную поверхность электрода, а также могут образовывать с веществом электрода гальванические. пары, электродвижущая сила которых направлена против приложенного напряжения. Все это приводит к тому, что сопротивление тканей организма при постоянном токе выше, чем при переменном, когда эти явления отсутствуют.

Метод гальванизации заключается в воздействии на ту или иную часть тела постоянным током относительно небольшой плотности. Ток от источника подводится к тканям с помощью проводов и пластинчатых электродов, обычно свинцовых. Свинец применяется в связи с его пластичностью. Кроме того, вследствие малой подвижности тяжелые ионы свинца почти не принимают участия в образовании тока между электродами. Однако наложение металлических электродов непосредственно на кожу недопустимо, так как образующиеся на их поверхности продукты электролиза основного тканевого электролита - водного раствора хлористого натрия (на отрицательном электроде - гидроокись натрия и водород, а на положительном - хлорид водорода и кислород) будут оказывать на кожу прижигающее действие.

Чтобы исключить контакт продуктов электролиза с кожей, под электрод помещают прокладку толщиной около 1 см из хорошо смачивающегося материала: байки, фланели или бумазеи. Эта прокладка смачивается просто теплой водой или каким-либо лекарственным раствором. Во избежание случайного касания- края электрода с телом прокладка должна иметь площадь несколько большую, чем электрод, выступая за его края не менее чем на 1 см с каждой стороны. При наличии влажной прокладки вещества, выделяющиеся на поверхности металлических электродов, остаются в прокладке и не касаются кожи. Прокладка после процедуры промывается проточной водой и стерилизуется.

Два электрода с прокладками накладывают на поверхность тела так, чтобы подлежащая воздействию тока область находилась между ними. Применяется как поперечное, так и продольное расположение электродов. Последние укрепляются эластичными бинтами. На рис. 1 показано наложение электродов при гальванизации (или лекарственном электрофорезе) при поперечном (а) и при продольном (б) расположении электродов. Здесь обозначено: 1 - прокладка; 2 -электрод; 3 - эластичные бинты, укрепляющие электрод.

Форму и размеры электродов и Прокладок выбирают в зависимости от величины поверхности тела, подвергающейся воздействию. Помимо прямоугольных свинцовых электродов различных размеров и соответствующих прокладок используют электроды и прокладки специальной формы: круглые с отверстием в центре (для грудных желез), почковидные трехлопастные (для лицевою нерва), воротниковые по Щербаку и др.

Площадь электрода может быть значительно меньше, чем площадь прокладки. Это объясняется тем, что при достаточной толщине прокладки ее сопротивление мало по сравнению с сопротивлением тканей тела, и ток распределяется по всей площади прокладки. Например, при воротниковой процедуре на всю прокладку достаточно поместить 2-3 отдельные, соединенные проводом свинцовые пластинки, каждая размером 4x5 см.

Величину тока при гальванизации устанавливают исходя из площади прокладки

и плотности тока, которая обычно находится в пределах 0,05-6,2 мА/см². Чувствительность слизистых оболочек значительно выше, чем чувствительность кожи, поэтому плотность тока в этом случае снижается до 0,02-0,03 мА/см².

Как на металлической пластинке, так и на прокладке плотность тока неравномерна: она выше по краям, а также на всех неровностях или выступах, например на швах или складках. Поэтому прокладки необходимо периодически проглаживать утюгом, а свинцовые пластинки - специальным роликом на толстом стекле или стальной плите. Поверхность свинцовых пластинок, окисляющаяся и загрязняющаяся в эксплуатации, должна периодически очищаться наждачной бумагой. Изношенные пластинки следует своевременно заменять новыми.

Электроды подключают к аппарату с помощью проводов, припаянных к свинцовой пластинке или присоединенных к ней специальными зажимами. Провода применяют гибкие (многожильные) сечением 0,75-1 мм² в хлорвиниловой или резиновой изоляции.

В последнее время появились электроды, изготовленные из упрочненно-углеродистой ткани. Ткань, состоящая на 98% из углерода, является хорошим проводником и в то же время не выделяет ионов в раствор. Несколько слоев байки и слой проводящей ткани прошиваются так, Что образуется единая конструкция - электрод с прокладкой. В карман над проводящей тканью вкладывается металлическая пластинка, соединенная с питающим проводом. Имеются также попытки создать электрод из! токопроводящей резины или полимера.

Сопротивление цепи между электродами при различных процедурах находится в весьма широких пределах. Это сопротивление складывается из переходного сопротивления между электродами и прокладками, сопротивления самих прокладок, переходного сопротивления между прокладками и кожей и, наконец, сопротивления кожи и тканей тела, по которым проходит ток. При этом надо учитывать, что переходное сопротивление между прокладкой и кожей, так же как и сопротивление самой кожи, зависит от плотности тока и времени ею действия. При длительном контакте кожи с влажной прокладкой поверхность ее увлажняется, и сопротивление ороговевшего слоя эпидермиса значительно снижается.

В целом при большей части местных процедур на туловище и конечностях при площади прокладок в пределах 100-200 см² и токе 10-20 мА сопротивление постоянному току составляет в среднем 500-1000 Ом; при малой площади прокладок и соответственно токе 4-5 мА оно может увеличиваться до 2000-3000 Ом. При глазнично-затылочном расположении электродов и при токе в пределах 1-2 мА сопротивление повышается до 5000-6000 Ом. Поэтому источник тока для гальванизации при местных процедурах должен обеспечивать напряжение на электродах до 25-30 В,

При проведении процедур гальванизации ток регулируют постепенно. Пациент должен ощущать под электродами легкое покалывание и жжение. Болезненные ощущения могут возникать при неравномерном прилегании прокладок или при повреждениях кожи. В этом случае необходимо расправить прокладку, а порезы, трещины и другие повреждения кожи закрыть пластырем.

Под действием гальванического тока в тканях, расположенных между электродами, усиливается крове- и лимфообращение, стимулируются обменные процессы, проявляется болеутоляющее действие.

Движение в растворах под действием сил электрического поля ионов (ионофорез) или более крупных электрически заряженных частиц (электрофорез) используют в электротерапии для введения в организм лекарственных веществ. Для этого прокладки под электродами смачивают раствором соответствующего вещества. Лекарственные вещества (табл. 3) вводят в организм в соответствии со знаком заряда, который принимают частицы этих веществ при диссоциации в растворе: от положительного электрода вводят ионы металлов, а также положительно заряженные в растворе частицы сложных веществ (хинин, новокаин и др.), от отрицательного электрода вводят ионы кислотных радикалов, а также отрицательно заряженные в растворе частицы сложных веществ (сульфидин, пенициллин и др.). Весьма важно при лекарственном электрофорезе свести к минимуму присутствие в растворе посторонних, так называемых паразитарных, ионов. По этой причине растворы лекарственных веществ готовят на дистиллированной воде. Для каждого лекарственного вещества рекомендуется использовать отдельные прокладки. После процедуры прокладки промывают в проточной воде, кипятят и сушат в специальном сушильном шкафу.

При использовании сильнодействующих или дорогостоящих лекарственных веществ раствором пропитывают не прокладку, а подкладываемую под нее сложенную в несколько слоев фильтровальную бумагу или марлю (прокладка смачивается водой).

При электрофорезе пенициллина и стрептомицина необходимо, чтобы образующиеся на электродах продукты электролиза не снижали его активности. Для этого применяется многослойная прокладка с буферным раствором. На тело пациента накладывается фильтровальная бумага (один слой) или марля (2-3 слоя.), смоченные раствором пенициллина, затем простая матерчатая Прокладка, омоченная тепловатой водой, буферная прокладка из фильтровальной бумаги (3 слоя) или марли (4-5 слоев), смоченная 5% -м раствором глюкозы или 1%-м раствором гликоля, вторая простая прокладка, смоченная водой, сверху накладывается свинцовая пластинка (электрод).

Для специальных целей, например в глазной практике, применяют также наливные электроды, состоящие из глазной ванночки, в которую вмонтирован угольный или платиновый электрод.

Ванночка прикладывается к глазу и через входящую в нее сбоку трубку заполняется лекарственным раствором. Процедура может проводиться как с закрытым, так и с открытым глазом. Второй электрод помещается на задней поверхности шеи.

Помимо местных процедур применяют и «общую гальванизацию», при которой ток проходит через туловище пациента. Один из способов общей гальванизации - использование в качестве электродов для конечностей ванн из фаянса или полимера. Четыре ванны (для каждой конечности отдельно) заполняют теплой водой или лекарственным раствором и включают и цепь постоянного тока с помощью угольных электродов.

Процедура проводится в положении больного сидя. Нижние конечности погружают в воду до коленного сустава, у верхних конечностей должны быть покрыты водой локтевые суставы.

С помощью ванн достигается воздействие на большую поверхность тела, чем это возможно при использовании обычных электродов с прокладками. Существенно также сочетание действия постоянного тока и теплых ванн, повышающее эффективность гальванизации и электрофореза лекарственных веществ.

При электрофорезе образуется сложная цепь из растворов, которыми пропитаны прокладки, и электролитов (в основном хлорида натрия), входящих в состав тканей организма. При этом ионы или заряженные частицы соответствующего знака из раствора, которым смочена прокладка, переходят в подлежащие ткани организма, а из тканей организма навстречу им поступают Ионы натрия или хлора. На рис. 2 условно показано образование у полупроницаемых перегородок пространственных зарядов (скопление ионов), которое лежит в основе поляризационных явлений и, в частности, придает

Оценивая количество ионов, перемещающихся при электрофорезе через кожный покров, следует иметь в виду, что справедливые для свободного раствора электролита законы Фарадея не могут быть использованы. С помощью электрофореза вводится обычно не более 10-20% содержащегося в растворе лекарственного вещества.

Эмпирическая формула, описывающая количество вводимого Лекарственного вещества, выглядит следующим образом:

где Р - количество (мг) вводимого вещества за время t (с) при токе 1 (А); В -возраст пациента; с - процентная концентрация раствора; К - региональный коэффициент (для живота - 1,3, предплечья - 1,0, бедра - 0,908); d,x,b -коэффициенты, зависящие от типа лекарственного вещества.

Введенные в организм ионы не проникают на большую глубину, они задерживаются в коже и подкожной клетчатке в области расположения электродов, образуя так называемое «кожное депо», из которого затем постепенно в течение длительного срока путем диффузии переходят в общий ток крови и разносятся по всему организму. При этом частицы теряют свой заряд, а ионы превращаются в атомы, химические свойства которых отличны от свойств ионов.

Особенностью лекарственного электрофореза является поступление лекарств в организм в электрически активном состоянии и в сочетании с действием постоянного тока. Это обеспечивает повышенную фармакологическую эффективность лекарства.

Дата добавления: 2015-04-30