Лекции статьи посвящение к Белградскому изданию 1956 г

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ОСЦИЛЛЯТОРЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРАПИИ И ДРУГИХ ЦЕЛЕЙ*


Заняться систематическими исследованиями феномена высокой частоты в 1889 году меня побудили некоторые теоретические возможности токов очень высокой частоты, случайные наблюдения во время проведения экспериментов с переменным током, а также работа г-на Герца и смелые взгляды, выдвинутые Оливером Лоджем. Полученные вскоре результаты оказались таковы, что для дальнейших исследований в этой области, которые в дальнейшем оказались весьма плодотворными, потребовалось оснастить лабораторию по последнему слову. Поэтому были сделаны альтернаторы особой конструкции, и разработаны различные методы для преобразования обычных токов в токи высокой частоты. И то и другое уже было подробно описано, и теперь, я полагаю, хорошо известны.
Одной из недавно отмеченных и удивительных особенностей токов высокой частоты, которая в основном заинтересовала врачей, оказалась их полная безвредность для человека, позволяющая пропускать через человеческое тело сравнительно большое количество электрической энергии, не вызывая при этом боли или серьезного дискомфорта. Эта особенность, на которую совместно с другими, в основном, неожиданными свойствами я впервые имел честь обратить внимание ученых мужей в статье, опубликованной в техническом журнале от февраля 1891 года, и во время последующих выступлений перед научными сообществами, сразу очевидным образом указала на то, что такой ток мог бы быть использован в электротерапии.
Принимая во внимание свойства электричества в целом, и по аналогии с ними, весь комплекс физиологических эффектов можно разделить на три класса. Первый — статические эффекты: физиологические эффекты, относящиеся к данному классу, в основном зависят от величины электрического потенциала. Второй — динамические эффекты: эффекты этого класса принципиально зависят от интенсивности движения электронов, или от силы тока, проходящего через тело. Третий — эффекты, возникающие под воздействием электромагнитных волн или колебаний: импульсы, в которых электрическая энергия попеременно, с большей или меньшей частотой, переходит из статической формы в динамическую, и наоборот.
На практике, все эти различные свойства присутствуют постоянно, однако, для более удобного выбора аппаратных средств и соблюдения условий, экспериментатор может сделать тот или иной эффект доминирующим. Таким образом экспериментатор может пропускать через тело человека, или через часть тела, электрический ток сравнительно большой силы при малом напряжении, либо подвергнуть человеческое тело воздействию высоким напряжением при ничтожно малой силе тока, либо поместить пациента под воздействие электромагнитных волн, источник которых, при необходимости, может находиться на достаточно большом удалении от объекта.
Даб ы не отвлекать медика от изучения последствия воздействия на организм и корректировки методов лечения, непосредственное применение различных способов электрического воздействия на тело пациента, можно поручить электрику.
Поскольку никто не может похвастаться тем, что способен описать тот или иной предмет совершенно точно и ясно, ниже приводятся схематические иллюстрации нескольких способов подключения электрических цепей, которые несмотря на свою очевидность для большинства аудитории, все же могут оказаться небесполезными.
Первый и самый простой метод применения электрического тока представляет собой подключение тела пациента к двум контактам генератора, будь то динамо-машина или индукционная катушка. На Рис. 1 представлена схема подобного соединения. Альтернатор G должен выдавать от пяти до десяти тысяч полных колебаний в секунду — вполне достижимая величина на сегодняшний день. Электродвижущая сила, как показали измерения при помощи теплового измерительного прибора, может быть от пятидесяти до ста вольт. Дл я того, чтобы обеспечить прохождение электрического тока через ткань, клеммы Т Т, которые служат для установления контакта с телом пациента, должны обладать достаточно большой площадью соприкосновения и покрыты тканью, пропитанной раствором электролита, безвредного для кожи. Иначе контакт с телом пациента может обеспечиваться путем иммерсии. Наилучшим образом регулировка тока осуществляется при помощи изолирующего желоба А, на котором установлены две металлические клеммы / 7 с достаточно большой контактной поверхностью, и, как минимум, одна из них должна быть съемной. Жело б заполняется водой, в воду добавляется электролитический раствор до тех пор, пока не будет достигнута степень электропроводности, пригодная для экспериментов.
При необходимости задействовать ток малой силы и с высоким напряжением используют вторичную катушку так, как это показано на Рис. 2. Я с самого начала счел удобным отойти от обычного способа наматывания катушек с большим количеством маленьких витков. Существу- ет множество аргументов, которые определят выбор врача в пользу обруча Н большого разме- ра, не менее трех футов в диаметре, или даже больше, с небольшим количеством витков, намотанного на него толстого кабеля Р. Вторичная катушка S, изготавливается довольно про- сто: два деревянных обруча соединяются вместе при помощи жесткого картона. Достаточно од- ного слоя обычного, не очень тонкого обмоточного провода. В зависимости от назначения катушки, количество витков провода легко определяется экспериментальным путем.
Две пластины, с достаточно большой площадью, которые формируют регулируемый конденсатор, могут быть использованы для синхронизации вторичной цепи с первичной, однако, в большинстве случаев в этом нет необходимости. Таким образом получается довольно дешевая в изготовлении и вполне устойчивая к повреждениям катушка. Однако дополнительные преимущества такой конструкции проявляются при точной настройке параметров вторичной цепи, которая достигается очень просто: путем изменения расстояния между первичной и вторичной цепями. Еще больше преимуществ заметно при возникновении гармоник, которые отчетливее проявляются именно в больших катушках с толстым обмоточным проводом, когда они расположены на некотором удалении от первичной цепи.
Предварительные настройки могут также применяться при использовании переменного или прерывистого тока низкой частоты, однако, некоторые определенные свойства высокой частоты дают возможность задействовать прерывистый ток там, где использование переменного тока невозможно.
Одной из наиболее ярких свойств высокой частоты, или, в более общем выражении, тока часто меняющего свое направление, является то, что он с трудом проходит через толстый проводник с высокой самоиндукцией. Несмотря на это препятствие на пути движения тока, вызванное самоиндукцией, как показали результаты более ранних экспериментов, па которые имеются ссылки, вполне реально поддерживать разность потенциалов в несколько тысяч вольт между двумя точками на толстом медном бруске с незначительным сопротивлением. При этом расстояние между точками не должно превышать нескольких дюймов. На Рис. 3 изображена схема расположения компонентов. В данном случае источником высокочастотных импульсов служит трансформатор известного типа, который может быть запитан от генератора G, подающего постоянный, либо переменный ток. Трансформатор состоит из первичной обмотки Р, вторичной обмотки S, двух конденсаторов С С, соединенных последовательно, петли, пли катушки с очень толстым проводом L и устройства b, замыкающего и размыкающего цепь. Ток поступает через контур L на два контакта С с, один из которых, или оба, могут передвигаться по проводу L. При изменении расстояния между контактами можно добиться разности потенциалов на клеммах Т Т величиной от нескольких до многих тысяч вольт. Этот способ использования электрического тока совершенно безопасен и очень удобен, однако, при этом требуется постоянно задействовать выключатель b для зарядки и разрядки конденсатора.
Другими, не менее значительными свойствами высокочастотных импульсов являются легкость, с которой они проходят через конденсаторы, а также умеренная электродвижущая сила и очень малая емкость, необходимая для обеспечения прохождения большого количества тока. Результаты научных наблюдений дали возможность разработать определенную схему, в частности ту, что изображена на Рис. 4. На этой схеме расположение компонентов очень сходно с предыдущей схемой, за исключением того, что конденсаторы С С соединены параллельно. Такое соединение конденсаторов понижает частоту тока, зато позволяет работать со значительно меньшей разницей потенциалов на клеммах вторичной катушки S. Поскольку последняя является наиболее дорогостоящей частью устройства, а ее стоимость возрастает с увеличением количества витков, то экспериментатор, пожертвовав частотой, которая, впрочем, остается достаточно высокой и пригодной для большинства целей, может получить аппарат с меньшими затратами. Для того, чтобы частота осталась прежней, ему нужно всего лишь пропорционально уменьшить количество витков, или длину первичной катушки, однако, уменьшение стоимости трансформатора таким образом, потребует большего внимания в отношение выключателя b. Вторичная обмотка S высокочастотной катушки оснащена двумя металлическими пластинами tt с большой поверхностной площадью, соединенной с клеммами, а ток поступает с двух схожих пластин t1t1, расположенных вблизи первых. И напряжение, и сила тока, поступающего с клемм Т Т легко регулируются путем изменения расстояния между двумя парами пластин tt и t1t1 соответственно.
Легкость, с которой Вы можете в данной конструкции увеличивать или уменьшать потенциал на одной из клемм, не зависит от изменений, произведенных Вами с дугой клеммой. Этодаетвозможностьпроводитьболееэффективныепроцедурысодной, исдругойсторонытелапациента.
Врач, в силу тех, или иных причин, может посчитать целесообразным изменение порядка подключения компонентов, изображенных на Рис. 2, 3 или 4, подсоединив одну из клемм источника тока высокой частоты к земле. По многим параметрам эффекты будут те же, но в каждом конкретном случае проявятся свои характерные особенности. При заземлении одной из клемм вторичной обмотки, возможные последствия могут проявиться в виде преобладания импульсов высокочастотных разрядов одного направления над другим.
Среди множества заслуживающих внимания свойств такого вида электрического тока, есть одно, которое можно использовать в самых разных областях. Это — способность передачи большого количества электрической энергии телу, которое полностью изолировано от окружающего мира. Осуществимость такого способа передачи энергии, который уже находит себе полезное применение и, очевидно, в недалеком будущем приобретет большое значение, уже помогла развеять устаревшие взгляды, предполагающие необходимость наличия обратной цепи для передачи сколь-нибудь значительного количества электрической энергии.
С новыми устройствами мы можем передавать по проводу, изолированному с одного конца, электрический ток такой силы, чтобы можно было расплавить его, или передать по проводу любое количество энергии изолированному телу. Этот способ применения тока высокой частоты в медицинских целях, как мне представляется, открывает перед медиками огромные перспективы. Результаты, полученные таким способом, обладают свойствами, которые резко отличаются от тех, которые наблюдались при применении электрического тока вышеупомянутым, или схожим образом.
Обычно используемая электрическая цепь представлена в схематическом виде на Рис. 5., которая, в отличие от ранее представленных схем не требует разъяснений. Предпочтительно, чтобы конденсаторы С С, соединенные последовательно, заряжались от повышающего транс- форматора, однако, генератор переменного тока высокой частоты (альтернатор), электростати- ческая машина, или генератор постоянного тока, если он вырабатывает достаточно высокое напряжение, при котором можно использовать конденсаторы малой емкости, могут также ис- пользоваться с большим или меньшим успехом. Первичная цепь p, через которую проходят вы- сокочастотные разряды конденсаторов, состоит из небольшого числа витков кабеля с минимально возможным сопротивлением. Желательно, чтобы вторичная цепь S располагалась на некотором расстоянии от первичной, дабы способствовать свободе колебаний. Один конец вторичной цепи S — тот, который расположен ближе к первичной — заземлен, а другой конец ведет к изолированной клемме Т, с которой соприкасается тело пациента.
Это имеет большое значение в случаях (как, например, в данном), когда требуется синхронизовать колебания между первичной и вторичной цепями р и S соответственно. Как правило, наилучший эффект достигается путем изменения величины самоиндукции цепи, включающей первичный контур, или катушку р. Регулятор самоиндукции e предназначен именно для этих целей. Однако в случаях, когда электродвижущая сила генератора исключительно высока, как в случае, когда используется электростатическая машина, а конденсатор, состоящий только из двух пластин, имеет значительную емкость, добиться такого же результата проще путем изменения расстояния между пластинами.
Когда первичные и вторичные колебания плотно синхронизованы, наивысший потенциал, образуется на части клеммы Т, откуда, в основном, и происходит отбор энергии. Подключение тела пациента к клемме в большинстве случаев существенно влияет на период колебаний во вторичном контуре, делая их более длительными, что каждый раз вызывает необходимость проведения определенной дополнительной настройки первичного контура, в зависимости от емкости тела пациента, подключенного к клемме Т. Необходимо постоянно поддерживать синхронизацию, а устанавливать требуемую интенсивность воздействия можно помещая вторичную катушку ближе, или дальше от первичной. Я не знаю какого-либо другого метода, который позволял бы повергнуть тело пациента столь интенсивному воздействию электрической энергией, кроме этого, а также метода, который позволял бы подавать на, или снимать с тела электрическую энергию не нанося тем самым серьезного вреда. Я также не знаю методов, которые бы по своим результатам хотя бы отдаленно приближались к тем, которые достигаются в результате применении электрической энергии именно таким способом. Совершенно очевидно, что поверхность тела является самым большим участком, служащим для передачи электрического тока, а точнее электрической энергии. Если использовать очень частые и плавные прерывания в работе, то, я думаю, что возможно без отрицательных последствий подавать на тело человека и снимать с него в пространство энергию, мощностью в несколько лошадиных сил, а энергия, малой мощности, использованная другими способами, и вовсе не причинит вреда.
Когда человек играет роль катушки, и при условии, что все настройки выставлены точно и правильно, в темноте видны светящиеся лучи, исходящие ото всех частей его тела. Если часто- та прерывания очень высока, и работа устройства b (Рис. 5) не несет в себе никакой беспоря- дочности, то видны короткие лучи с мягким свечением, однако, если частота прерывания низкая, или устройство функционирует не совсем правильно, то лучи длинные и яркие, и вызы- вают некоторый дискомфорт. Физиологические эффекты, возникающие в результате действия аппарата такого вида, варьируются от едва заметного, когда вторичная катушка расположена на большом расстоянии от первичной, до очень сильного, когда обе катушки находятся на малом расстоянии друг от друга. В последнем случае, достаточно нескольких секунд, чтобы вызвать жар во всем теле, а затем и обильное потоотделение. Во время показов друзьям, я неоднократ- но подвергал себя длительному воздействию электромагнитными колебаниями, и каждый раз через час, или около того, на меня накатывалась огромная усталость, которой я затрудняюсь дать объяснение. Эта усталость оказывалась намного сильнее, нежели та, которую я испыты- вал после усиленных и продолжительных физических нагрузок. Я едва мог сделать шаг, а дер- жать глаза открытыми мне удавалось с большим трудом. Я спал как убитый, последующий эффект имел несомненно положительное воздействие, но врач категорически запретил часто использовать эту процедуру.
Существует несколько причин, по которым следует быть весьма осторожным при выполнении данного эксперимента. На поверхности кожи и под ней, где и происходят наиболее интенсивные процессы, формируются различные химические соединения, в основном озоновые и азотные. Последние обладают довольно сильными разрушительными свойствами. Это свойство наглядно подтверждается тем фактом, что резиновое изоляционное покрытие провода, применяемого при подобных экспериментах, очень быстро разрушается. Азотные соединения во влажной среде содержат в большом количестве азотную кислоту, которая при большой концентрации может нанести повреждения коже. До сих пор я не отмечал повреждения, появления которых непосредственно связаны с данными экспериментами. Однако в нескольких случаях появлялись ожоги во всех отношениях схожие с ожогами, которые позже были замечены и квалифицированы как образовавшиеся в результате воздействия рентгеновскими лучами. Затем от этой точки зрения отказались, поскольку она не нашла себе подтверждения фактами, полученными в результате экспериментов, как и не нашло подтверждение мнение, что рентгеновские лучи представляют собой поперечные колебания.
Но поскольку изыскания в этой области уже начались, то любые результаты помогут исследователям сориентироваться в этом вопросе. Данное положение вещей затрудняет развитие в этих новых областях, а также делает и без того нелегкую задачу, стоящую перед медиками, еще более сложной и запутанной.
Пара наблюдений, сделанных во время проведения экспериментов с вышеописанными ап- паратами, могут оказаться достойными чести быть здесь упомянутыми. Как указывалось ранее, когда колебания в первичной и вторичной цепях синхронизованы, точки наибольшего потенци- ала расположены на части клеммы Т. При установленной полной синхронизации и при длине вторичной катушки равной одной четверти длины волны, эти точки, несомненно, окажутся на свободном конце клеммы Т, а это означает, что одна из них окажется дальше от конца прово- да, прикрепленного к клемме. Если это так, и если при этом сокращается период колебаний на первичной катушке, то точки наибольшего потенциала сместятся в направление вторичной ка- тушки, поскольку длина волны уменьшилась, а заземление одного конца вторичной катушки определяет положение узловых точек, которые являются точками с наименьшим потенциалом. Таким образом, изменяя период колебаний первичного контура любым способом, точки наи- большего потенциала можно перемещать вдоль клеммы Т, которые на рисунке для большей на- глядности намеренно расположены далеко друг от друга. Разумеется, такое же явление возникает, когда тело пациента соприкасается с клеммой, а ассистент может передвигая ручки i перемещать точки с наивысшим потенциалом вдоль тела пациента с необходимой скоростью.
Когда действие катушки сильное, место наивысшего потенциала определяется довольно легко по возникающим неприятным ощущениям или боли. Довольно любопытно ощущать, как боль перемещается вверх и вниз, вдоль тела, или с одной руки на другую подчиняясь движению ру- коятки управления колебаниями, если, конечно катушка надлежащим соответствующим обра- зом. Тем не менее, мне не приходилось наблюдать каких-либо специфических результатов во время проведения экспериментов подобного рода, но я всегда чувствовал, что этому эффекту можно найти ценное применение в области электротерапии.
Другое наблюдение, которое обещает принести куда более значительные результаты, состоит в следующем: как было отмечено выше и подкреплено результатами практических испытаний, таким способом тело человека без какого-либо ущерба для здоровья может быть подвергнуто глубокому и всестороннему воздействию электрическим током, напряжением до нескольких миллионов вольт, вырабатываемых обычным аппаратом. Если токопроводящее тело наэлектризовать до весьма значительной степени, то маленькие частички, которые могут быть накрепко приклеены к его поверхности, отлетают от нее в такой силой, о величине которой можно только догадываться. Я полагаю, что при этом отлетают не только крепко прилипающие материалы, как, например, краска, но и частички твердых металлов. Предполагалось, что такие операции можно производить только в вакуумной среде, однако при наличии достаточно мощной катушки добиться подобного результата можно было бы и в обычной атмосфере. Учитывая эти факты, можно надеяться, что данный эффект, которому я уже нашел полезное применение в других сферах, будет востребован и в области электротерапии. Постоянные модернизации инструментов и дальнейшее изучение данного явления могут вскоре привести к образованию нового направления в области гигиены, которое позволило бы производить мгновенное очищение кож и человека, просто подключая его к источнику мощных электромагнитных колебаний, или даже помещая его вблизи этого источника. В мгновение oкa от кожи отлетела бы пыль, или прилипшие частички любых других чужеродных веществ. Подобная процедура, введенная в повседневный обиход, несомненно, внесла бы неоценимый вклад в гигиену человека. Высоко эффективные и быстрые процедуры смогли бы заменить собой процесс мытья в ванной, что по достоинству оценили бы те, кто пытается взять на себя больше, чем может выполнить.
Высокочастотные импульсы порождают мощный индукционный эффект, и благодаря этой особенности им находят все новые и новые способы применения в электротерапии. Индукционный эффект бывает либо электростатический, либо электродинамический.
Электростатический эффект очень быстро — квадратично — падает с увеличением расстояния, тогда как электродинамический эффект падает пропорционально увеличению расстояния. С другой стороны, первый усиливается квадратично в зависимости от интенсивности источника колебаний, тогда как последний усиливается просто пропорционально усилению источника. Об а эти эффекта могут быть использованы для создания мощного поля, охватывающего значительное пространство, например, большой зал. Подобные установки могут использоваться в больницах или других медицинских учреждениях, где возникает необходимость проводить одновременное лечение множества пациентов.
Рис. 6 иллюстрирует мой первоначальный вариант установки такого электростатического поля. На данной схеме: G — генератор тока очень высокой частоты, С — конденсатор для погашения самоиндукции цепи, которая включает в себя первичный контур Р индукционной катушки, вторичный контур S, к клеммам которого подсоединены две пластины tt, имеющие большие контактные поверхности. Пр и соблюдении хорошо известных настроек возникаем очень сильное поле между пластинами, а тело человека подвергается воздействию быстрых изменений потенциала и импульсов перенапряжения тока, которые даже на большом расстоянии дают физиологический эффект. Во время моих первых экспериментов, как показано на рисунке, я использовал две металлические пластины, однако, позже я предпочел им две полые латунные сферы, покрытые воском, толщиной около двух дюймов. Кабели, идущие к клеммам вторичной катушки, были покрыты воском примерно так же. Таким образом, обеспечивалась возможность подхода к ним без риска получить травму от электрического удара, которому подвергался экспериментатор в случае использовании пластин.
На Рис. 7 изображена схема схожего использования динамического индукционного эффекта тока высокой частоты.
Поскольку частота тока, вырабатываемая альтернатором, не настолько высока, как требуется, приходится использовать конденсаторы. Нижеприводимое описание позволит легко понять эту схему. Следует только отметить, что первичный контур p, через который происходит разрядка конденсаторов, охватывает все помещение зала, и выполнен из толстого кабеля с низкой самоиндукцией и сопротивлением. Можно задействовать любое количество вторичных катушек s S S, каждая из которых содержала бы только один слой достаточно толстого провода. Вполне реально подключить около сотни таких катушек таким образом, чтобы каждая из них соответствовала бы определенному периоду и реагировала бы на строго определенные колебания, производимые первичной катушкой. Такую установку я использовал в своей лаборатории с 1892 года, и она неоднократно доставляла удовольствие моим гостям, и при практическом использовании показала себя с самой лучшей стороны. В последнем случае, я имел честь привлечь к участию в экспериментах нескольких членов Ассоциации. Пользуясь случаем, хочу выразить им глубокую благодарность за интерес, проявленный к моей работе, а также выразить признательность Ассоциации за проявленную любезность. С тех нор мой аппарат подвергся весьма значительным изменения в лучшую сторону, и в настоящее время в лаборатории я могу создать индукционное поле такой интенсивности, что катушка диаметром в три фута, при соблюдении соответствующих настроек, выделяет энергию мощностью около одной четверти лошадиной силы вне зависимости от того, в какой точке пространства, ограниченного первичными контурами, она находится. На протяжении последних лет я часто был вынужден демонстрировать эксперименты на публике, однако, при всем моем желании и далее откликаться на подобного рода предложения, необходимость продолжить интенсивную работу, вынуждает меня отвечать отказом. И это принесло свои плоды: медленное, но устойчивое улучшение деталей аппарата, которые, надеюсь, в ближайшем будущем я смогу описать во всех подробностях.
Однако могут возникать и довольно необычные электродинамические эффекты, которые, как я уже отмечал ранее, могут усиливаться при усилении поля в очень малом пространстве. Известно, и это также отмечалось ранее, что если поддерживать электродвижущую силу величиной в несколько тысяч вольт между двумя точками токопроводящего бруска или петли длиной всего лишь в несколько дюймов, то в проводниках, расположенных рядом с ними, возникает электродвижущая сила примерно той же величины. И действительно, я обнаружил, что вполне возможно передавать таким способом электрический разряд в лампе, внутри которой вакуум. Несмотря на то, что необходимая величина электродвижущей силы составляла от десяти до двадцати тысяч вольт, в течение долгого времени я проводил эксперименты в этом направлении с целью добиться получения света новым, более экономичным способом. Но результаты испытаний не оставили сомнений в том, что такой способ освещения требует огромных энергетических затрат. Имея в своем распоряжении только мой аппарат, я сосредоточил свои усилия именно в этом направлении: поиске другого метода передачи электрической энергии. Спустя некоторое время (в июне 1891 г.) профессор Дж. Томсон описал эксперименты, которые были очевидным итогом длительных исследований, и предоставил много новой и интересной информации. Это побудило меня вернуться к изысканиям в этой области и продолжить свои эксперименты. Вскоре все мои усилия были сконцентрированы на получении в малом пространстве индуктивного поля наибольшей интенсивности. Постепенно внося усовершенствования в аппарат, я добился удивительных результатов. Например, если конец тяжелого железного бруска поместить в контур, находящийся под высоким напряжением, то в течение несколько секунд брусок нагревается до высокой температуры. Даже тяжелые куски других металлов нагревались так быстро, как будто их помещали в печь. Когда поместили в контур свернутый в трубочку кусок оловянной пластины, то металл полностью оплавился. Это было сравнимо со вспышкой и не удивительно, что фрикционные потери, сконцентрированные в нем, возможно, достигали величины в десять лошадиных сил. Подобным же образом вели себя и многие другие токопроводящие материалы. А когда в контур поместили стеклянный сосуд, из которого был откачан воздух, то за несколько секунд стекло нагрелось почти до точки плавления.
Когда я впервые наблюдал это удивительное зрелище, я заинтересовался воздействием этого эффекта на живую ткань. Разумеется, я принял все, какие мог меры предосторожности, так как был осведомлен, что контуре диаметром всего несколько дюймов возникает электродвижущая сила величиной более чем в десять тысяч вольт, и такого напряжения более чем достаточно для того, чтобы вызвать ток, разрушающий живую ткань. Это доказывалось еще и тем, что предметы, обладающие сравнительно низкой электропроводностью, быстро нагревались и даже частично разрушались. Можете представить себе мое удивление, когда я обнаружил, что могу поместить руку, или другую часть своего тела в контур и удерживать;ее там без какого-либо ущерба для себя. Побуждаемый желанием сделать новые и полезные наблюдения, я неоднократно с готовностью и бессознательно проводил эксперименты, сопряженные с некоторым риском, которого едва ли можно избежать в лабораторных работах. И хотя я всегда полагал, и пребываю в этой уверенности до сих пор, что никогда не предпринимал ничего более опасного, способного нанести вред моему здоровью, нежели то, что я поместил свою голову в пространство, где действовали столь разрушительные силы. Когда; я сделал это, то ничего не почувствовал, затем повторил еще и еще раз — результат остался прежним. Но я твердо убежден, что проводить такой эксперимент чрезвычайно опасно, и если кто-либо зайдет в своих действиях хотя бы на шаг дальше меня, то вполне может причинить себе серьезный вред. Однако при определенных условиях может происходить то, что в схожей ситуации наблюдалось с вакуумной лампой. Если ее поместить в поле контура, находящегося под высоким напряжением, но слишком длинного, то ток при этом не образуется и лампа остается холодной и практически не потребляет энергию. Но в момент первого же изменения тока, большая часть энергии колебаний устремится к точке потребления. Если в результате каких-либо действий установится электропроводная цепь внутри живой ткани, или костях головы, то это неизбежно приведет к разрушению ткани и к смерти безрассудного экспериментатора. Такой способ убийства, если он окажется востребованным, должен быть абсолютно безболезненным. Однако почему же живая ткань остается неповрежденной в столь агрессивной среде? Можно сказать, что ток не проходит из-за сильной самоиндукции, продуцируемой массой с большой электропроводностью. Но это не аргумент, так как масса металла имеет значительно большую самоиндукцию и при этом нагревается. Тогда можно предположить, что причиной является высокое сопротивление ткани. Но и это не является причиной, поскольку все свидетельствует в пользу того, что живая ткань обладает достаточно хорошей электропроводностью, к тому же тела, обладающие примерно тем же сопротивлением, нагреваются до высокой температуры. Может быть причина безвредности осцилляции в отношение живой ткани кроется в ее в высшей степени специфическом нагревании. Но даже грубая количественная оценка результатов экспериментов, проведенных с другими телами, показывает, что эта точка зрения тоже ошибочна. Единственное правдоподобное объяснение, которое я мог бы предложить, заключается в том, что живая ткань является конденсатором. Только этим можно объяснить отсутствие вредного воздействия. Однако следует отметить, что как только образуется неоднородная цепь, к примеру, если взять в руки полосу металла и таким образом сформировать замкнутый контур, то становится ощутимым прохождение тока через руки и отчетливо проявляются другие физиологические эффекты. Разумеется, самое сильное поле возникает тогда, когда возбуждающий контур образован только одним витком проволоки, за исключением случаев, когда соединения составляют значительную часть всей длины цепи. В этом случае экспериментатору следует установить минимально необходимое количество витков и ясно представлять себе, что он теряет при увеличении количества витков, и что приобретает от увеличения общей длины цепи. Необходимо понимать, что если возбуждающая катушка содержит значительное количество витков и имеет небольшую длину, то в этом случае могут преобладать эффекты электростатической индукции, а также между первым и последним витком может возникнуть большая разность потенциалов — сто тысяч вольт и более. Однако последний эффект присутствует всегда, даже если задействуется только один виток.
Когда человек помещается внутрь такого контура, любые кусочки металла, какими бы маленькими они ни были, нагреваются до ощутимой температуры
Без сомнения, они и должны нагреваться — особенно, если сделаны из железа — находясь внутри живой ткани, что может представлять собой новый метод хирургического лечения. Возможно, таким образом можно будет стерилизовать раны, определять местонахождение и даже извлекать из тела металлические предметы, а также проводить другие хирургические операции.
Большинство из перечисленных результатов, а также многие другие, до сих пор рассматривающиеся как выдающиеся, стали возможны только благодаря использованию разряда конденсатора. Все это выглядит весьма правдоподобно, но даже среди тех, кто работает в этих областях, найдется немного специалистов, которые по достоинству оценили бы такой замечательный инструмент как конденсатор. Позвольте мне изложить идею этого эффекта. Возьмем некий конденсатор, достаточно маленький, чтобы он умещался в кармане, который при правильном использовании может создавать электрическое напряжение, при необходимости в сотни раз превосходящее то, что способны вырабатывать самые большие существующие электростатические машины. Либо возьмем тот же конденсатор и использовав его иным образом, получаем ток такой мощности, на фоне которого ток самого мощного |сварочного аппарата, выглядит незначительным. Те же, кто заражен популярными идеями получения напряжения с электростатических машин, а электрического тока с коммерческих трансформаторов, будут поражены данным заявлением — убедитесь в истинности сказанного, увидев все это собственными глазами. Добиться таких результатов довольно легко, поскольку конденсатор может разряжаться в течение очень короткого промежутка времени. Ничего похожего на эти свойства физической науке не известно. Ни сжатая пружина, ни аккумуляторная батарея, ни любо другое устройство, способное сохранять энергию, не может делать того, что может конденсатор. В противном случае, с их помощью уже были бы созданы вещи, которые кажутся нам сейчас недостижимыми. Наиболее близким по свойствам конденсатору является динамит. Но даже самый мощный взрыв этого соединения, не идет ни в какое сравнение с мощностью разряда конденсатора. Давление, которое образуется в результате детонации химического соединения, измеряется в десятках тонн на квадратный дюйм, а то, что может произойти в результате разряда конденсатора, может измеряться в тысячах тонн на квадратный дюйм. И если бы был изобретен химический состав, который взрывался бы так же быстро, как разряжается конденсатор в условиях, вполне реализуемых на сегодняшний день, то одной унции этого вещества было бы достаточно, чтобы вывести из строя самый большой линкор.
Инструмент, обладающий такими выдающимися свойствами, может найти себе достойное применение в повседневной жизни. Я давно в этом убежден, и прекрасно понимаю, что предстоит преодолеть немало трудностей, прежде чем будут заменены ныне используемые несовершенные средства передачи электрической энергии. А трудности эти весьма многочисленны. Сами конденсаторы, производимые промышленным способом, неэффективны, проводники — неэкономны, лучшая изоляция — неадекватная, а условия для наиболее эффективного преобразования трудно создать и поддерживать. Одна трудность, тем не менее, оказалась более серьезной, чем другие и обнаружилась в устройствах, используемых для управления зарядкой и разрядкой конденсаторов. Я обратил на нее внимание, когда впервые описывал данную систему передачи электрической энергии. Им недоставало эффективности надежности, что угрожало возникновением серьезным неприятностей, и тем самым существенно ограничивало возможности использование системы, лишая ее многих ценных свойств. В течение многих лет я пытался справиться с этой проблемой, и за все это время проверил множество таких устройств. Многие из них, поначалу казавшиеся достаточно хорошими, на деле оказались не такими. Неохотно согласившись, я вернулся назад к идее, над которой работал задолго до этого. Я заменил обычные щетки и сегменты коммутатора на жидкие контакты. При этом я столкнулся с большими трудностями, но годы работы в лаборатории не были потрачены напрасно, и мне сопутствовал успех. Сначала было необходимо заставить циркулировать жидкость, но делать это помпой было непрактично. Мне пришла в голову счастливая идея сделать помповое устройство составной частью прерывателя цепи, поместив и то и другое в кожух, чтобы предотвратить окисление. Далее я представил себе простой способ поддерживания циркуляции, такой как вращение тела ртути. Затем я понял, (как можно уменьшить износ и потери, которые все еще было немало.
Я опасаюсь, что это изложение, описывающее то, как много усилий тратилось на кажущиеся незначительными детали, не передает основную мысль, которую я хотел бы донести до Вас. Вынужден признать, что мое терпение находилось на пределе. Наконец, я был удовлетворен получившимся устройством, которое оказалось простым и надежным в эксплуатации, которое практически не требовало к себе внимания, и было способно эффективно преобразовывать значительные объемы электрической энергии при хорошей экономичности. Это не самое лучшее, что можно было сделать, но вполне удовлетворительно, и я чувствую, что справился с этой труднейшей задачей.
Теперь врачи смогут получить инструмент, удовлетворяющий многим требованиям. Они смогут использовать его при электротерапии в большинстве из вышеперечисленных случаев. В комплект прибора будут входить несколько катушек, которые будут пригодны для любых целей. Прибор сможет выдавать любой ток и любое напряжение. Каждая такая катушка будет состоять всего из нескольких витков провода, поэтому затраты на их производство будут довольно незначительны. Прибор также позволит генерировать рентгеновские лучи значительно большей мощности, чем те которые вырабатываются обычным аппаратом. Трубка должна поставляться от тех изготовителей, которые обеспечивают качество продукции, и позволяют концентрировать большее количество энергии на электродах. Как только это будет сделано, никаких помех не окажется на пути всестороннего и эффективного использования этого прекрасного открытия, которое должно в конце концов найти себе применение не только в руках хирурга, но и электротерапевта, и что наиболее важно, бактериолога. I
Чтобы передать общую идею инструмента, в котором воплощены многие последние усовершенствования, я буду ссылаться на Рис. 9, иллюстрирующий основные части прибора. Показан вид сбоку и частично вид сверху в вертикальном поперечном разрезе. Расположение частей такое же, как и в предыдущих случаях. Только возбуждающая катушка с вибрирующим прерывателем заменена улучшенным прерывателем цепи, на который была сделана ссылка
Это устройство включает в себя литую форму Л с выступающей втулкой В, которая поддерживает свободно вращающийся вал а. На валу расположен якорь, помещенный в поле постоянного магнита М, а наверху находится полый железный шкив D, в котором и находится прерыватель цепи. Внутри вала a, концентрически по отношению к нему, установлен такой же, но меньшего размера вал Ь, также свободно вращающийся в шарикоподшипнике; и поддерживающий груз Е. Груз расположен с одной стороны, поэтому валы а и b отклонены от вертикали. Когда шкив вращается, груз остается неподвижным. Прикрепленное в грузу Е устройство R, выполненное в форме ковша с очень тонкими стенками, суженого на ближнем к шкиву конце, и расширеного на противоположном. Небольшое количество ртути помещено в шкив, который вращается против узкого конца ковша. При этом часть жидкости забрасывается тонкой и широкой струей к центру шкива. Верхняя часть последнего герметично закрыта железной шайбой. Эта шайба удерживает на стальном пруте L диск F, сделанный из того же металла, что и шайба, с помощью большого числа тонких скользящих контактов К. Прут] L изолирован шайбами N от шкива, а для удобства заполнения ртутью предусмотрен маленький винт о. Болт L, представляющий собой одну из клемм прерывателя цепи, соединен медной полосой с первичным контуром р. Другой конец первичного контура ведет к одной из клемм конденсатора С, расположенного в отделении ящика Л. Другие отделения ящика зарезервированы для выключателя S и места под инструменты. Другая клемма конденсатора подключается к литой форме А и через нее к шкиву D. Когда шкив вращается, скользящие контакты К начинают быстро двигаться к и от контакта вместе с потоком ртути, тем самым быстро замыкая и размыкая цепь. Такое устройство легко может производить десять тысяч прерываний в секунду и даже больше. Вторичный контур состоит из двух отдельных катушек. Они расположены так, что могут выскальзывать, а полоса металла в середине соединяет их с первичным контуром. Это сделано для того, чтобы предохранить вторичный контур от поломки, когда одна из клемм перегружается, как это часто случается в работающих рентгеновских лампах. Катушка такой формы может выдерживать значительно большую разность потенциалов, чем обычная катушка.
Сфера и якорь двигателя изготовлены из пластин, что позволяет использовать двигатель в цепях как постоянного, так и переменного тока. Валы установлены как можно ближе к вертикали — в таком положении им требуется меньше смазки. Таким образом, единственная деталь, которая требует к себе некоторого внимания, — это коммутатор двигателя, однако, при наличии постоянного источника переменного тока, возможные проблемы отпадают сами собой.
Соединения цепи данного устройства уже были продемонстрированы, а режим работы описан в периодической печати. Обычный способ соединения отображен на Рис. 8, где А2А2 — клеммы питающей цепи, L — самоиндукционная катушка для повышения напряжения, которая последовательно соединена с конденсатором С и первичным контуром Р Р. О ставшиеся литеры обозначают соответствующие части устройства, изображенного на Рис. 9.