Chương I : Các hiệu ứng sinh lý thể dòng điện 1: Tính dẫn điện thể sống: Ta biết, thể người phần nước chiếm khoảng 60% trọng lượng riêng thể cấu tạo từ nguyên tử,phân tử,… mang theo điện tích.Có thể điện tích tự ion âm hay ion dương có nhiều dịch sinh vật,nội bào,gian bào,… đóng vai trò quan trọng chức sống người.Hoặc điện tích liên kết nằm đại phân tử,nguyên tử Chính vậy,cơ thể sống tồn môi trường đầy điện tích điện 1.1: Mô tế bào thể sống dòng điện chiều: Hình 1.1 Bằng phép đo thể,ta đo điện trở thể người khoảng 5000 ohm.Tương tự nhiều phép nhiều loại tế bào khác ta kết luận mô khác có độ dẫn điện khác nhau.Mô nhiều dịch dẫn điện tốt ví dụ máu,huyết thanh,tủy,… Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Độ dẫn điện (Ohm-1cm-1) Loại mô Dịch não tủy Huyết Máu Cơ Cơ quan nội tạng Mô não,thần kinh Mô mỡ Da khô Xương không màng 0,018 0,014 0,006 0,005 0,002-0,003 0,0007 0,0003 7.10-7 1.10-9 Độ dẫn điện số loại mô đặc trưng thể: Hình 1.2 Khi có dòng điện chiều qua,cường độ dòng điện số mà giảm dần liên tục theo thời gian Nguyên nhân tượng phân cực điện môi xảy tế bào.Đó xuất suất điện động ngược chiều với suất điện động bên tăng dần đến giá trị làm giảm suất điện động bên giảm dòng điện chiều qua hệ Cụ thể loại dịch mô có: - Các ion tự do: K+ , Na+ , Cl- ,… Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 1.3 - Phân tử tự phân cực: loại phân tử có êlectron phân bố không đối xứng quanh hạt nhân hay gọi lưỡng cực(chẳng hạn H2O) Hình 1.4 - Phân tử không tự phân cực: loại phân tử có êlectron phân bố đối xứng quanh hạt nhân ( chẳng hạn CO2) Hình 1.5 -Ngoài có nguyên tử đại phân tử khác tham gia qua trình tạo sức điện động ngược Đầu tiên ta xét theo trường hợp: Trường hợp 1: Đối với phân tử phân cực cho dòng điện chiều qua Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Ban đầu,trọng tâm điện tích dương điện tích âm vốn không trùng Khi có dòng điện chiều qua phân tử bị phân cực thành lưỡng cực,các lưỡng cực xếp lại theo định hướng điện trường P(t) Trường hợp 2: Đối với phân tử không phân cực cho dòng điện chiều qua Đầu tiên trọng tâm điện tích âm dương lệch Và sau định hướng theo điện trường Cả trường hợp dẫn đến hình thành điện phân cực P(t).Chính xuất suất điện động phân cực ngược chiều so với suất điên động bên làm cho cường độ dòng điện chiều giảm dần theo thời gian Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Ngoài ra,phần tử tải điện dòng điện chiều chủ yếu điện tích tự hay điện tích liên kết bị giới hạn vô số màng tế bào,màng sinh học,.v.v… nên làm giảm cường độ dòng điện chạy qua mô tế bào 1.2: Mô tế bào thể sống dòng điện xoay chiều: Hình 1.6 Hầu hết,màng tế bào với cấu tạo lớp lipit với nhóm ưa nước hướng (chất lỏng gian bào) nhóm hướng vào (dịch nội bào) có tác dụng đóng vai trò tụ điện Hiển nhiên tác dụng dòng điện xoay chiều tần số tăng điện trở giảm.Nhưng phụ thuộc diễn khoảng từ ω1 tới ω2 ,còn vùng tần số cao lớn ω1 hay cao mức chịu đựng tụ tụ bị đánh thủng với vùng tần số thấp bé ω2 giá trị điện trở tương đối giữ nguyên Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 1.7 Bên cạnh phụ thuộc điện trở vào tần số đặc trưng cho sống tế bào.Khi tế bào bị tổn thương phụ thuộc yếu ( hình 1.8) chết phụ thuộc không Hình 1.8 Vậy ta kết luận rằng,cơ thể người tổ chức sống dẫn điện chiều lẫn xoay chiều với hiệu ứng cụ thể vừa nêu trên.Từ ta sử dụng dòng điện áp dụng vào thể việc nghiên cứu phân tích hiệu ứng mang lại loại dòng điện (một chiều hay xoay chiều) có tần số ( cao,trung bình,thấp ) có dạng xung Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My ( hình sine,hình vuông,tam giác,lưỡi cưa,…) cường độ ( mạnh,trung bình,yếu) thể người Hình 1.9 Ngoài ra,không có khả dẫn truyền dòng điện tác dụng hiệu điện đưa từ bên vào mà thể ta thường xuyên tạo nên trì điện khác tế bào mô.Đó điện sinh lý.Vậy điện sinh lý gì?Có vai trò quan trọng sống?Chúng ta tìm hiểu qua phần 2: Điện sinh lý: Như nghiên cứu phần trên,với tư cách tụ điện,màng tế bào giữ vai trò quan trọng độ dẫn điện thể sống.Bên cạnh màng có tính bán thẩm chế vận chuyển tích cực qua màng tiêu thụ lượng nhờ ATP (Bơm Na-K) xuất bất đối xứng điện tích qua màng từ sinh điện màng bào Đó điện sinh lý 2.1: Trạng thái nghỉ tế bào: Đầu tiên ta xét đến trạng thái bình thường (trạng thái nghỉ) tế bào.Đối với tế bào,hệ quan,bình thường tế bào tồn hiệu điện -70mV ( điện nghỉ-phía âm,phía tế bào dương).Khi mà tế bào chết hiệu điện không còn.Ở trường hợp xét tới tế bào dẫn truyền thần kinh,vì loại tế bào truyền tín hiệu dễ thấy loại tế bào Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 1.10: Trạng thái nghỉ tế bào dẫn truyền thần kinh 2.2: Trạng thái hoạt động tế bào: Khi có tín hiệu truyền từ hệ thần kinh xuống lúc tế bào kích thích hoạt động,độ thẩm thấu tế bào bị thay đổi,cổng Natri mở cho ion Natri di chuyển ạt,nhanh chóng từ vào tế bào tạo điện màng ngược chiều với điện nghỉ (trong tế bào dương tế bào âm).Khi lên tới đỉnh điểm,điện đạt mức cao khoảng 40mV (điện kích thích) Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 1.11 Cả trình gọi trình khử cực.Như điện hoạt động tế bào tổng điện nghỉ điện kích thích gần 110mV Tiếp theo,cổng Natri đóng,cổng Kali mở,cho phép ion Kali từ Hình 1.12 Do màng tế bào có tính bán thẩm nên ion Kali dễ dàng qua kênh Kali ngoài,còn đại phân tử bị giữ lại bên trong.Dẫn tới phía bên ion dương từ làm giảm điện từ 40mV xuống -70mV cổng Kali đóng Sau khử cực pha tái cực,bơm Kali-Natri lại tái hoạt động Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Tiêu tốn lượng ATP nhằm đưa ion Natri trở ngược Và bơm Kali lại từ vào Hình 1.13 10 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Điều chỉnh thời gian điều trị từ 000 giây 999 giây (16 phút 40 giây) Hình 5.2 Nguyên lý hoạt động: Ở trạng thái ban đầu cấp nguồn cho mạch,role mạch Start-Stop tắt,dẫn tới điều chỉnh thời gian không hoạt động Hình 5.3 Sau đó,nhấn nút Start,dòng điện chạy qua cuộn dây role mạch Start-Stop,làm cho role hoạt động,dẫn tới điều chỉnh thời gian hoạt động,đếm số giây để bắt đầu điều trị 30 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Ngoài ra,trong định thời đếm thời gian mạch Start-Stop cho nguồn chạy qua Bộ Phát Xung Bộ Khuếch Đại để hoạt động Hình 5.4 Sau hết thời gian,bộ định thời tự động ngắt,làm cho role mạch Start-Stop ngắt theo,dẫn tới Bộ Phát Xung Bộ Khuếch Đại không hoạt động.Tất quay trạng thái ban đầu , trình điều trị kết thúc 2: Bộ phát xung: Hình 5.5 2.1: Giới thiệu sơ lược linh kiện sử dụng: a)Vi mạch định thời IC 555 (NE555,LM555,SE555,…): Tạo xung vuông 31 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 5.6 Vi mạch định thời có chức tạo khoảng thời gian xác.Vi mạch 555 sử dụng rộng rãi thông số kỹ thuật ổn định,mức độ linh hoạt cao,sử dụng đơn giản.Hiện nay,vi mạch 555 nhiều hãng sản xuất Vi mạch 555 chế tạo theo dạng lưỡng cực (bipolar) hoạt động với phạm vi điện áp nguồn cung cấp lớn từ : 4,5 volt tới 16 volt.Mạch có khả định thời từ vài micro giây khoảng thời gian định thời ổn định xác.Bên cạnh tải vi mạch khoảng 200mA.Chính vậy,chúng em chọn IC555 việc tạo dao động tần số thấp Sơ đồ chân IC555 Hình 5.7 - Chân số 1(GND) (đất) : cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC555 - Chân số 2(TRIGGER) (kích khởi) : Hoạt động định thời khởi động cách đưa điện áp nhỏ 1/3 Vcc vào chân 32 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My - Chân số 3(OUTPUT) (ngõ ra) : Trạng thái ngõ xác định theo mức điện áp cao (gần mức áp chân 8) thấp (gần mức áp chân 1) - Chân số 4(RESET): dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối masse ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân - Chân số 5(CONTROL VOLTAGE) (điện áp điều khiển) : dùng làm thay đổi mức áp chuẩn so sánh điện áp IC 555.Tuy nhiên hầu hết mạch ứng dụng chân số nối masse qua tụ từ 0.01uF 0.1uF, tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định - Chân số 6(THRESHOLD) (ngưỡng) : ngõ vào so sánh thứ 2.Nếu tín hiệu đưa vào chân lớn 2/3 Vcc ngõ vi mạch mức điện thấp - Chân số 7(DISCHAGER)(xả) : xem khóa điện chịu điều khiển tầng logic Khi chân mức áp thấp khóa đóng lại Ngược lại mở Chân tự nạp xả điện cho mạch R-C lúc IC 555 dùng tầng dao động - Chân số (Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp cho IC 555 khoảng từ +4,5V đến +16V Nguyên lý hoạt động: IC555 gồm phận sau: Hình 5.8 + Mạch phân áp + Bộ so sánh (COMP) + Tầng khuếch đại ngõ (OUT) 33 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My + Flip Flop + Transistor hoạt động chế độ xung Mạch phân áp: bao gồm điện trở dùng để tạo hai mức điện áp ngưỡng 1/3 V cc 2/3 Vcc cho so sánh Bộ so sánh: Bộ so sánh thứ (Comparator 1) Có mức ngưỡng 1/3 V cc tác động có tín hiệu đưa vào chân có điện áp nhỏ 1/3 Vcc Bộ so sánh thứ hai (Comparator 2) Có mức ngưỡng 2/3 V cc tác động có tín hiệu đưa vào chân có điện áp lớn 2/3 Vcc Tín hiệu từ ngõ từ so sánh điều khiển hoạt động Flip Flop.Khi so sánh thứ đổi trạng thái Flip Flop thiết lập trạng thái Q=0 Còn ngõ vi mạch (chân 3) có mức điện cao.Ngược lại,sự thay đổi trạng thái so sánh thứ hai lại đưa Flip Flop trạng thái Q=1 ngõ vi mạch có mức điện thấp Trạng thái Flip Flop đồng thời điều khiển hoạt động transistor.Khi Q=0 trangsistor tắt,chân (discharge) coi bị cách ly điện thế,còn Q=1 transistor bão hòa chân có điện đất b)Các linh kiện khác: Điện trở, biến trở, diode, tụ điện Điều chỉnh độ rộng xung, thời gian xung, tần số lọc nhiễu 34 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 5.9 2.2: Nghiên cứu nguyên lý hoạt động phát xung: a)Mạch không trạng thái bền: Được dùng để tạo xung vuông điều chỉnh độ rộng xung,khoảng cách xung cách điều chỉnh giá trị điện trở,tụ điện hay vặn biến trở 35 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 5.10 Nguyên lý hoạt động: Khi ta cấp nguồn hoạt động cho phát xung,điện áp tụ C lúc đưa trực tiếp vào chân IC555 qua diode D dẫn qua trở R1 nên so sánh thứ tác động đưa Flip Flop trạng thái Q=0.Lúc transistor bên tắt điện áp ngõ lên mức cao,còn chân bị cách ly điện thế.Sau chân tác động,tụ C nạp đầy điện tích tăng dần theo quy luật hàm mũ tiến tới mức V cc Thời gian nạp tụ phụ thuộc vào thời gian CR1 Tại thời điểm điện áp tụ Vcc so sánh thứ đổi trạng thái làm Flip Flop chuyển sang mức thông qua chân số 6,còn ngõ chuyển sang mức thấp xấp xỉ 0.Lúc transistor bị bão hòa nên chân có điện gần 0.Do tụ C lại xả điện tích,diode D1 tắt,tụ C1 xả qua trở diode D2 dẫn qua trở R2 vào chân Thời gian tụ xả xác định thời gian CR2 Kết điện áp tụ C giảm dần 0.Khi giảm xuống 1/3 V cc so sánh thứ lại đổi trạng thái kích cho Flip Flop chuyển sang trạng thái Điều dẫn đến transistor tắt điện áp ngõ lên mức cao tụ C1 lại nạp điện,v.v… 36 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Cứ trình lặp lặp lại theo chu kỳ tạo xung vuông ngõ chân IC555 Còn chân IC555 nối với tụ C2 dùng để chống nhiễu b) Khảo sát phát xung phần mềm Proteus: Với sơ đồ sau: 37 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 5.11 Đo tần số Oscillocope Proteus: Ở kênh Channel A: Chế độ chiều DC 5V Với chu kỳ ô ứng với 2ms 38 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 5.12 Như hình: Ta thấy độ rộng xung xuống 5,20 ms với mức điện áp 0V.Sai số 20% 39 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 5.13 Như hình: Ta thấy độ rộng xung lên 2ms với mức điện áp 12V.Sai số 0% Vậy dù có sai số hao tổn R,C,nguồn,nhiễu,… ta tạo độ rộng xung 2ms với xung lên 5ms với xung xuống Kết luận: Với tạo xung IC555,ta phát tần số mong muốn với độ sai số thấp,từ áp dụng việc chế tạo thiết bị điện trị liệu tần số thấp dòng Traebert 3: Bộ khuếch đại: Có nhiệm vụ điều chỉnh độ khuếch đại cường độ dòng điện đặt thể người dựa vào cảm nhận bệnh nhân 40 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Hình 5.14 Hình 5.15 Nguyên lý hoạt động: Đưa xung vuông vào giắc cắm J1 sau khuếch đại cường độ dòng điện lên nhiều lần nhờ transistor đưa giắc cắm J4.Độ khuếch đại khuếch đại từ 0,02 Ampe cho 41 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My đến 0,1 Ampe điện trở người 2K ohm.Phù hợp cho việc điều chỉnh cường độ điều trị cho bệnh nhân từ mức 0,06 Ampe (60 miliampe) tới 0,07 Ampe (70 miliampe) Hình 5.16 Chương VI: Kết Luận Từ việc khảo sát nghiên cứu trên,chúng em thiết kế thành công thiết bị điện trị liệu tần số thấp KM-1214 với dòng Traebert với độ xác cao,ít sai số,với giá thành phải chăng.Ngoài ra,từ việc điều chỉnh thông số tụ điện điện trở mạch phát 42 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My xung,chúng ta điều chỉnh độ rộng xung,tần số phát xung theo ý muốn từ mà nghiên cứu phát triển cho nhiều loại dòng chẳng hạn dòng F20 Và phát triển thêm,cái tiến thêm nhiều loại dòng khác Tài liệu tham khảo CƠ SỞ VẬT LÝ Y SINH HỌC: 43 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Tác giả: Vũ Công Lập – Nguyễn Đông Sơn – Trần Công Duyệt – Hà Viết Hiền – Huỳnh Viết Dũng Đặng Vũ Hoàng CÁC TÁC NHÂN VẬT LÝ THƯỜNG DÙNG TRONG VẬT LÝ TRỊ LIỆU: Tác giả: Vũ Công Lập – Nguyễn Đông Sơn – Trần Công Duyệt – Hà Viết Hiền – Huỳnh Việt Dũng Lê Mạnh Hải – Nguyễn Thanh Phương KỸ THUẬT XUNG: Tác giả: Nguyễn Như Anh Ngoài ra,chúng em tham khảo số tài liệu từ mạng internet,clip video youtube,google,v.v… 44 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My [...]... bộ của khoa học,các đề tài nghiên cứu phân tích về các hiệu ứng của từng loại dòng điện ta đã nói ở phần trước từ đó người ta áp dụng dòng điện trong việc điều trị để loại bỏ,ngăn ngừa các hội chứng đau không mong muốn do các tác nhân trên Do đó chúng ta sẽ nghiên cứu sâu hơn về các ứng dụng của dòng điện trị liệu thấp tần 16 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Chương III : Ứng dụng của dòng điện trị liệu tần. .. tác dụng tăng tuần hoàn, làm dịu và giảm đau , thì các dòng điện tần số thấp với tất cả các biến điệu của nó được dùng trong điều trị chủ yếu là nhờ tác dụng kích thích Sự khác biệt này đúng với bất cứ loại nào thuộc các dòng tần số thấp, những dòng có tính chất đặc biệt là gây ra sự co cơ, trong đó cả dòng bao và dòng lũy thừa thể hiện tác dụng này rõ ràng nhất Chính vì vậy, các dòng điện tần số thấp. .. hai dòng điện: dòng một chiều và dòng xoay chiều Nhờ sự tiến bộ của kỹ thuật điện tử, việc sử dụng các dòng điện khác nhau trong trị liệu ngày càng phong phú và sự phân chia quá đơn giản như vậy trở nên hoàn toàn không thỏa đáng.Bây giờ bên cạnh dòng một chiều không đổi là một tổng thể các dòng điện thay đổi tấn số thấp, khác nhau về tính liên tục, về dạng xung, về hướng của dòng Nếu cơ sở của dòng. .. điều trị điện tần số thấp của nước ngoài khó thâm nhập thị trường trang thiết bị Việt Nam, mặc dù mẫu mã và tính năng đạt tiêu chuẩn quốc tế Chính vì thế mà Nghiên Cứu và Thiết Kế loại thiết bị điện điều trị tần số thấp là một đề tài được đặt ra trong bài luận văn này 1: Khả năng điều trị liệt bằng dòng điện tần số thấp: 17 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My Trước đây, trong y học chủ yếu người ta sử dụng. .. điện trị liệu tần số thấp Trong vật lý trị liệu, điện trị liệu là một phương pháp cơ bản, liên quan tới việc sử dụng thiết bị tạo các tác nhân vật lý để tác động cơ thể Điều trị điện tần số thấp là một phương pháp của điện trị liệu nhằm điều trị một số mặt bệnh khác nhau (điều trị đau, chấn thương thể thao, rối loạn tuần hoàn…) Với trang bị gọn nhẹ, rẻ tiền, với việc vận hành và sử dụng máy đơn giản,... tần số thấp được khảo sát trong mục này đều có tên là dòng kích thích Những cơ sở chính để sử dụng dòng kích thích tần số thấp trong điều trị liệt: Chúng ta biết rằng, dòng Galvanic trong khuôn khổ cường độ dùng trong điều trị, không thể gây ra co cơ Nhưng nếu ngắt dòng điện liên tục này ra theo từng giai đoạn , thì theo quy luật co cơ của Pflueger, cơ sẽ co khi đóng mạch để có dòng và cường độ đủ lớn... kích thích tần số thấp còn được dùng trong vật lý trị liệu nói chung để điều trị đau, chấn thương thể thao, rối loạn tuần hoàn, rối loạn thần kinh giao cảm… Khả năng điều trị giảm đau,trương lực cơ bằng dòng điện tần số thấp được giải thích bởi các thuyết sau đây: - Thuyết cổng kiểm soát của Melzack và Wall: ngăn chặn cơn đau trước khi cảm nhận được - Thuyết về sự phóng thích endorphine của Sjolund... chiều tần số thấp Hình 4.1 Đây là dòng cố định nên trong khi điều trị phải tăng cường độ dòng liên tục.Cường độ dòng có thể lên tới 60-70mA,tuy nhiên phải tăng dòng kích thích từ từ dựa vào cảm nhận của bệnh nhân Dòng này có tác dụng chống đau nhanh và kéo dài (cảm giác rung,độ nhạy cảm bề mặt) thông qua việc kích thích các sợi thần kinh vận động cũng như cảm giác,cũng như kích thích vận động (dòng. .. điều trị, các khối u, đang đe doạ chảy máu - Không để dòng điện xung đi qua tim, bào thai, vùng có kim loại (đinh, nẹp ) Thận trọng khi điều trị qua não - Người không chịu được dòng điện xung - Viêm da nhiễm khuẩn, eczema nhiễm khuẩn tại vùng da định đặt điện cực - U ác tính (dòng điện kích thích tế bào u phát triển) - Sốt cao, tâm thần, dị ứng Bộ Định Thời Chương V:Nghiên cứu và thiết kế máy trị liệu. .. cường độ dòng thì thời gian hữu ích sẽ tăng lên Mối quan hệ này phản ánh tình trạng sinh lý của mô cơ Cho đến nay ta vẫn mặc nhiên thừa nhận rằng, dòng điện được sử dụng là dòng tạo bởi các xung vuông góc: ngay khi đóng mạch, dòng đạt tới cực đại, còn ngay khi ngắt mạch dòng 18 Nguyễn Như Khuê Lâm Tuyết My lập tức trở về không Nhưng nếu dòng điện không tăng tức thời như vậy, mà từ từ tăng tới giá trị cực