Человек- это электрическая система.
Человек – это электрическая система.
Существуют определённые законы, которым подчиняется движение электрического тока внутри человеческого организма. Организм человека и животного это электрические системы, где существует генератор электричества, проводники (периферическая нервная система), объекты частичного поглощения биотоков (внутренние органы) и объекты полного поглощения биотоков (акупунктурные точки).
В теле животного есть свои «электростанции» (головной мозг, сердце, сетчатка глаза, внутреннее ухо, вкусовые рецепторы и т. д.), «линии электропередач» (нервные ветви различной толщины), «потребители» биотоков (мозг, сердце, легкие, печень, почки, тракт, железы внутренней секреции, мышцы и т. д.) и поглотители балластного электричества (в виде биологически активных точек, расположенных под кожей).
Если рассматривать человеческий организм с «технических» позиций, то человек является автономной саморегулирующейся электрической системой.
Физика называет три главных составных части электрической цепи: производитель электрического тока (генератор), система электропередачи (проводники тока) и потребитель(поглотитель) электричества. Например, электростанция вырабатывает электрический ток, линия электропередач (ЛЭП) передает электричество на большие расстояния потребителю (заводу, фабрике, жилым домам и т.д.). Из физики электричества известно, что электрический ток в цепи будет проходить только в том случае, если на одном конце проводника образовался избыток электронов, а на другом конце их недостаток. Электроток движется от плюсового электрического заряда к минусовому. Условия для движения электротока не возникнут до тех пор, пока в электрической цепи не появится разность потенциалов.
Генератор электричества создает избыток электронов в одном месте, а потребители электричества играют роль непрерывных поглотителей электронов. Если бы потребители электричества не поглощали электроны, а постепенно их накапливали, то с течением времени их потенциал сравнялся бы с электрическим потенциалом генератора, и тогда движение электричества в цепи прекратилось бы. Поэтому первый закон электрофизики можно сформулировать следующим образом: для движения электрических токов в цепи обязательно необходимо присутствие трёх составных частей
— в виде генератора (электрического плюса), который вырабатывает электроны,
— проводника тока, который передает электроны с одного места в другое,
— и потребителя электричества (электрического минуса), который поглощает электроны.
Хорошо известно, что благодаря биотоку, движущемуся по нервным тканям, происходит перистальтика кишечника, сокращение мышечной ткани сердца, работа аппарата (благодаря которой человек ходит, совершает трудовую деятельность). Мышление и проявление эмоций осуществляется также вследствие движения биотоков по нервным клеткам коры головного мозга. Поступление биотоков по нервным стволам к речевому аппарату делает возможным общение людей друг с другом. Биоимпульсы, исходящие из головного мозга, регулируют синтез белков в печени, гормонов в железах внутренней секреции, влияют на выделительную функцию почек, устанавливают периодичность дыхательных движений. Человека в целом надо воспринимать как сложную электротехническую (кибернетическую) систему, которая способна к умственной и физической деятельности и размножению. Конечно, «электротехническое» строение живого организма значительно сложнее, чем банальная электрическая цепь. Но общие принципы их деятельности одинаковы.
2. О генераторах электричества человеческого организма. Животные организмы имеют два вида генераторов электричества: внутренние и наружные. К внутренним относятся мозг и сердце, к наружным пять органов чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния и осязания).
В головном мозге биотоки вырабатываются в том месте, где располагается формация. От головного мозга биотоки поступают в спинной мозг, а оттуда по нервным сплетениям направляются ко всем органам и тканям. Далее очень мелкие нервы проникают во все органы грудной и брюшной полости, в кости, мышцы, сосуды, связки туловища и конечностей. Нервные ткани являются специфическими проводниками биотоков. В виде тончайшей сеточки они пронизывают все органы и ткани организма. В конце своего пути биотоки покидают нервные окончания и переходят в межклеточное пространство неспецифических проводников электричества внутренних органов, мышц, сосудов, кожи и т. д. Все ткани человеческого тела состоят на 95 % из воды с растворенными в ней солями. Поэтому живые ткани являются прекрасными проводниками электричества.
В сердце биотоки генерируются в синатриальном узле. От него концентрированный поток электронов проходит по пучку Гисса, нервные ветви которого заканчиваются клетками Пуркинье, диффузно расположенными в миокарде. Клетки Пуркинье передают биоимпульсы к мышечным клеткам сердца. Под действием биоимпульсов происходит сжатие сердечной мышцы. Далее сердечные биотоки покидают пределы сосредоточения и «растекаются» по всему телу. Благодаря этому электрокардиограф фиксирует наличие биотоков на контактных металлических пластинках, которые соприкасаются с кожей грудной клетки, ног и рук.
Внутри глаза также имеется специфический генератор биотоков в виде сетчатки. Когда свет попадает на сетчатку глаза, возникает поток электронов, который дальше распространяется по зрительному нерву и передается в кору головного мозга. Благодаря выработке биотоков сетчаткой глаза, человек получает возможность видеть окружающий мир. Зрение дает более 80 % информации для человека.
Внутреннее ухо является генератором электроимпульсов, которые возникают при воздействии звуковых волн. Чувствительные слуховые клетки кортиева органа расположены на основной мембране внутреннего уха (улитка) и приходят в возбуждение при колебаниях основной мембраны. Из улитки биотоки проходят по слуховому нерву в продолговатый мозг, а дальше в кору головного мозга.
Кожные рецепторы воспринимают прикосновение, давление, болевое раздражение, холодовое и тепловое воздействие. При гистологическом исследовании в коже обнаружено большое количество нервных окончаний в виде кисточек, корзинок, розеток, окруженных капсулой. Тактильную чувствительность воспринимают клетки Меркеля, и тельца Мейснера. Свободные окончания осевых цилиндров в виде заострений и пуговчатых утолщений воспринимают болевую чувствительность. Колбы Краузе, тельца Мейснера и Руффини воспринимают чувство холода и тепла. На 1 квадратном сантиметре кожи находится 200 болевых рецепторов, 20 тактильных, 12 холодовых и 2 тепловых. Воздействие давления, тепла, холода, укола и других видов травмы на эти кожные рецепторы приводит к возникновению биоимпульсов, которые по мелким и крупным нервным стволам передаются в спинной мозг, далее в продолговатый мозг и кору полушарий. Кожные рецепторы относятся к самым мелким генераторам электричества в организме человека.
Обонятельные нервы берут свое начало на так называемых митральных клетках обонятельной луковицы. Воздействие пахучих веществ на эти клетки приводит к возникновению биоимпульсов. Нервные обонятельные клетки заканчиваются в грушевидной извилине коры головного мозга.
Вкусовые рецепторы расположены на языке и представлены микроскопическими «вкусовыми почками», которые объединяются во вкусовые сосочки. При воздействии химических веществ вкусовые сосочки языка вырабатывают биоимпульс, т.е. вкусовые сосочки играют роль генераторов электрического тока. Вкусовые нервы относятся к волокнам лицевого, языкоглоточного и блуждающего нервов. По ним биоимпульсы проходят к таламусу и заканчиваются в опекулярной области коры головного мозга. В этой области возникают электропотенциалы после раздражения вкусовых рецепторов химическими веществами.
Если все электричество, которое вырабатывается соответствующими тканями на протяжении суток принять за 100 %, то 50 % этого количества вырабатывает сердце, 40 % мозг, и только 10 % органы чувств (сетчатая оболочка глаза 7 %, внутреннее ухо – 2 %, и 1 % тактильные, обонятельные и вкусовые рецепторы). Конечно, если человек перенёс сильную травму, то тогда болевые рецепторы (тактильные органы чувств) могут выработать до 90 % всего количества биоимпульсов, выработанных человеком за сутки.
Из сказанного можно сформулировать второй закон биоэлектрофизики: в организме человека имеется 7 биологических генераторов биотоков. Физиологические исследования нервных тканей давно установили факт существования двух различных по функциональной деятельности нервных клеток: эфферентных и афферентных. В эфферентной электрической цепи биотоки распространяются от центра (мозга) к периферии (кожным покровам), проходя через все внутренние органы и ткани. В афферентных путях биотоки распространяются от внешних генераторов электричества (органов чувств) к центральной нервной системе (сначала к спинному, а потом к головному мозгу). Это положение относится ко второму закону биоэлектрофизики.
Траектория движения балластного (отработанного) электричества от сердца и мозга. Теперь обратим внимание на явление, которое фактически никогда не исследовалось физиологией нервной ткани. Биотоки генерируются в живом организме с целью передачи информации, закодированной в синусоидальном электрическом биопотенциале. Они проводят биотоки по эфферентным нервным клеткам, от центральной нервной системы к внутренним органам и тканям (и, в конце концов, электричество поступает к кожным покровам). Это может быть об усилении перистальтики кишечника, о рвотной реакции, об увеличении выделения желудочного сока, об уменьшении выделения гормональных веществ, о сокращении определенной группы мышц и так далее. Все внутренние органы и ткани «прочитывают» информацию, заложенную в биоимпульсе, соответствующим образом реагируют, а потом этот поток биотоков становится ненужным организму, и подлежит ликвидации. Клетки воспринимают информацию биоимпульса, и после этого в его существовании не нуждаются. Далее по межклеточному пространству биотоки поступают на кожу.
В головном мозге происходит медленное накопление «балластных электронов» в связи с активной умственной деятельностью. Это вызывает «мыслительную усталость» человека, заторможенность мышления и действий, плохую память. В мозгу к концу дня (перед сном) «застревает» внутри нервных тканей около 15 % статического, отработанного электричества. Вредное статическое электричество покидает клетки мозга только ночью, во время сна. К акупунктурным точкам головы во время сна устремляются потоки «застрявших» днём статических электронов в клетках головного мозга. Организм человека требует сна потому, что мозг должен «разрядить» накопившийся в нем электрический заряд, который покидает клетки головного мозга и уничтожается акупунктурными точками только во время сна. Это факт указывает на несовершенство клеток мозга, так как эти клетки за миллиарды лет своей эволюции не выработали для себя электрического или биохимического механизма для полного, 100 % ого удаления из своего тела отработанных, «статических» электронов в дневное время суток, во время бодрствования человека. Если бы такой механизм существовал, то сон для людей был бы не нужен.
Сердце, как и мозг, также является сильнейшей электростанцией нашего организма, однако из нервных и мышечных клеток сердца во время сна не выбрасывается поток «застрявших ранее» электронов. Это точно установлено, благодаря экспериментам по измерению потенциалов, исходящих от сердца ночью. Следовательно, нервные и мышечные клетки сердечной мышцы не накапливают внутри себя балластное электричество, а все биотоки выводятся за свои пределы в межклеточное пространство во время дневной деятельности. Тогда можно утверждать, что мозг днём работает, а ночью отдыхает (выбрасывает вредные биотоки из своих клеток), а сердце – работает и днём и ночью! И ещё можно сделать один вывод о том, что нервные клетки сердца у человека более совершенны, чем нервные клетки мозга. Следовательно сердце (как орган) у всех животных более раннее и более совершенное образование, чем мозг.
Импульсные токи
Импульсные токи – физиотерапевтическая процедура, в ходе которой на организм попеременно воздействуют короткими и длинными подачами токов. Воздействие осуществляется в заданном специальным прибором ритме, который соответствует ритмам функционирования внутренней системы или конкретного органа.
Терапия импульсными токами способствует выведению лишней жидкости, улучшению обмена веществ, ускорению кровообращения. Особенное внимание стоит уделить тому, что физиопроцедура может применяться при эпилепсии, хотя эта болезнь служит противопоказанием для многих лечебных манипуляций.
В клинике La Salute на м.Таганская курс лечения импульсными токами проводится опытным специалистом, который до начала сеансов проведет осмотр и консультацию, изучит клиническую картину и исключит противопоказания.
Записаться на приём
Лашевич Марина Александровна
Физиотерапевт
Врач ЛФК и спортивной медицины
Врач высшей квалификационной категории
Прием пациентов: принимает пациентов с рождения
Стоимость приема: 3 300 руб.
Проводит консультации и назначает физиотерапевтические процедуры при заболеваниях: опорно-двигательного аппарата, нервной системы, бронхо-легочной системы, сердечно-сосудистой системы, ЛОР-органов и т.д.
Импульсные токи применяются для лечения следующих патологий и состояний:
- Поражения нервно-мышечного аппарата
- Болевые ощущения различного происхождения
- Гипертиреоз
- Сахарный диабет
- Ожирение
- Нарушение перистальтики кишечника
- Болезни мочеполовой системы и органов малого таза
- Проблемы с кожей (косметологического характера)
- Травмы и заболевания мягких тканей (ушибы, растяжения мышц и связок, миозит)
- Повреждения позвоночника и суставов, периферических нервов
- ЛОР-патологии (риниты, синуситы, отиты)
- Отеки нижних конечностей
- Опухоли различной этиологии
- Беременность (второй триместр)
- Почечно- и желчекаменная болезнь
- Вывихи, переломы костей
- Кровотечения
- Индивидуальная непереносимость воздействия
- Гемартроз в острой стадии
- Некоторые сердечные патологии
На заметку!
Импульсные токи способствуют выведению камней из мочеточника.
Виды импульсных токов в La Salute
В нашей клинике вы можете пройти следующие курсы терапии импульсными токами:
- Амплипульстерапия
Методика, при которой на пациента воздействуют переменными синусоидальными модулированными токами (СМТ) малой силы. Используется одна пара электродов в фиксированном положении. Метод эффективен в лечении следующих заболеваний: гипертония, атеросклероз сосудов нижних конечностей, нарушения жирового обмена, невралгии, невриты, заболевания ЖКТ, простатит, импотенция, мочекаменная болезнь, воспалительные заболевания и дисфункции женских половых органов. - Диадинамотерапия (ДДТ)
Метод электротерапии, при котором на организм воздействуют различного вида низкочастотными (50 и 100 Гц) полусинусоидальной формы импульсными токами небольшой силы (до 50 мА), низкого напряжения. Используется одна пара электродов в фиксированном положении. Среди показаний: заболевания, сопровождающиеся болевым синдромом, невриты, миозиты, радикулиты, невралгии, дегенеративно-дистрофические заболевания суставов и позвоночника. - Электростимуляция
Метод усиления деятельности органов и систем организма с помощью раздражения их импульсными токами. Электростимуляция помогает вернуть мышцам тонус и объем, ускоряет лимфоток, уменьшает отечность, способствует расширению периферических сосудов и активации кровотока в них. Метод эффективен в терапии поврежденных нервов, а также внутренних органов (бронхи, ЖКТ, мочевой пузырь). - Интерференция (ИТ)
Используются два переменных тока средней частоты (3000 — 5000 Гц) одинаковой амплитуды, но разной частоты (разница эта находится в пределах 100 Гц). Внутри тканей, где встречаются эти токи, происходит их интерференция – образуется новый среднечастотный переменный ток с периодически меняющейся амплитудой. В отличие от СМТ, амплитудные модуляции в данном случае возникают не в аппарате, а внутри тканей. Среди показаний: неврологические заболевания, последствия ЧМТ, воспалительные заболевания малого таза, дегенеративно-дистрофические заболевания суставов и позвоночника, патологии сердечно-сосудистой системы, заболевания почек и др. - Чрескожная короткоимпульсная электростимуляция (ЧЭНС)
Здесь используется переменный электрический ток низкой частоты. По форме и частоте его импульсы близки к характеристикам сигналов, идущих из периферической нервной системы в центральную. Благодаря этому в ходе процедуры блокируются боль в очаге воспаления. Процедура эффективна в лечении следующих патологий и состояний: острый болевой синдром, невралгия, постгерпетические боли, фантомные боли, невропатия лицевого нерва, псориаз, деформирующий артроз суставов, артриты.
Проведение процедуры
Как правило, процедура протекает безболезненно. Однако при воздействии на организм импульсными токами пациент может ощущать покалывание, жжение и небольшой дискомфорт. Это нормально и быстро проходит.
Длительность одного сеанса составляет, в среднем, 15-20 минут. Все зависит от выбранного метода и проблемы, которую необходимо решить. Курс также разрабатывается лечащим врачом индивидуально.
В клинике La Salute высококвалифицированные специалисты в индивидуальном порядке составят для вас план физиотерапевтических процедур, которые гарантированно ускорят процесс восстановления здоровья и позволят вам вернуться к полноценной жизни.
Приемы
Осмотр (консультация) врача-физиотерапевта, первичная
3 300 ₽
Осмотр (консультация) врача-физиотерапевта, повторная
3 000 ₽
Человек как источник электрического тока
Рунцова, М. С. Человек как источник электрического тока / М. С. Рунцова, С. Г. Маюров. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2019. — № 8 (28). — С. 114-121. — URL: https://moluch.ru/young/archive/28/1686/ (дата обращения: 16.03.2024).
Введение
Первый, кто открыл иную возможность получения электричества, исключая случаи электризации различных тел трением, был итальянский ученый Луижди Гальвани (1737–1798) (рис. 1). Он был по специальности биолог, но работал в лаборатории, где проводились опыты с электричеством.
Гальвани наблюдал явление, которое заключалось в том, что если к нерву лапки мёртвой лягушки прикоснуться электродом от раскрученной электростатической машины, то лапка дергалась. Происходило сокращение мышц. Но, однажды ученый коснулся ноги лягушки скальпелем из стали и заметил такое же подергивание. Самое удивительное заключалось в том, что электростатическая машина не контактировала со скальпелем. Гальвани провел много опытов для того, чтобы понять причину возникновения тока.
Проведя свои эксперименты, ученый посчитал, что электричество возникает в теле лягушки. Гальвани назвал его «животным электричеством».
Это был неправильный вывод. Другие ученые опытным путем доказали, что Гальвани ошибся. Но ученый настаивал на своей точке зрения. Он умер в 1798 году, так и не приняв другой точки зрения, основанной на результатах исследований.
Другой ученый Алессандро Вольта один из тех, кто заложил основы учения об электричестве, тоже провел многочисленные опыты и пришел выводу, который не совпадал с выводом Гальвани. Он посчитал, что электричество возникает при контакте двух разных металлов. Металлы прикасались к веществу мышц и становились источником тока. Такой же эффект возникает при контакте пары металлов с влажным телом. «Вольта подчеркивал, что разнородные металлы здесь не простые проводники или передатчики тока, а «настоящие двигатели электричества»» [2].
Но этот ученый, утверждая, что нет никакого «животного электричества», ошибался. А. Вольта писал, что если составить проводящую цепь так, чтобы между различными металлами, например серебром и цинком, был введен соприкасающийся с ними жидкий проводник, то вследствие этого возникает постоянный электрический ток того или иного направления. Опытным путем получен ряд напряжений элементов (табл. 1).
Ряд напряжений элементов
Можно продемонстрировать, что дистиллированная вода, глицерин, спирт и растворы спирта, глицерина и сахара в дистиллированной воде плохо проводят электрический ток. Вместе с тем растворы кислот, щелочей и солей в воде — хорошие проводники электричества. Вещества, водные растворы которых являются проводниками, называются электролитами. Согласно таблице 2, если для гальванического элемента взять медную и цинковую пластины, то медь приобретет положительный, а цинк — отрицательный заряд. Разность их потенциалов равна примерно 1,1 вольта. Она не зависит от размеров пластин. Размер пластин определяет силу тока. Чем больше пластина, тем больше ток, даваемый элементом. Раньше гальванические элементы размещали в стеклянные сосуды, это неудобно, стали делать сухие элементы.
Сухой гальванический элемент представляет собой цилиндрический цинковый контейнер, в котором находится содержимое элемента. Корпус одновременно является отрицательным электродом. Положительный электрод часто делают из угольного стержня.
Цинковый цилиндр выложен изнутри тонким пористым материалом, похожим на промокательную бумагу, который покрыт толстым слоем пасты; в состав последней входят алебастр, вода и хлористый аммоний NH4Cl — соль, известная под названием нашатыря. В центре цинкового контейнера укрепляется угольная палочка, служащая в качестве положительного электрода. Остальное пространство контейнера заполняется смесью гранулированного угольного порошка и двуокиси марганца, насыщенной раствором нашатыря. Сверху элемент запечатывается воском, чтобы из него не выпало содержимое.
Снаружи цилиндр обычно обертывается толстым слоем бумаги. По мере работы элемента цинк постепенно растворяется, пока, наконец, на стенках цилиндра не появляются дырки. Поэтому, выражение «сухой гальванический элемент», условно. Нужно вовремя удалять отработанные элементы из современных приборов, иначе из корпуса батареи может вытечь небольшое количество электролита и испортить прибор.
Основная часть
Большое количество процессов в живых организмах обусловлено прохождением электрических сигналов от одного органа к другому. Если через тело человека проходит электрический ток, мышцы сокращаются, это может нанести вред здоровью.
Если взять два разных металла (медь + цинк, медь + алюминий и др.) и поместить электроды из этих металлов в раствор соли или кислоты, то на концах появится электродвижущая сила. Если подключить провода к измерительному прибору, например микроамперметру, то можно измерить силу тока в цепи. В данном случае электроды и раствор будут служить гальваническим элементом (рис. 2).
Как гальванический ток элемент создает ток. Изучая полярность пластин гальванического элемента, мы установили, что цинк в кислоте приобретает отрицательный заряд, указывающий на избыток электронов, а медь — положительный заряд, свидетельствующий о недостатке электронов. Но как это может быть, если оба металла находится в одной и той же жидкости?
Если исследовать отработавший гальванический элемент, то можно убедиться, что медная пластинка лучше сохранилась, нежели цинковая. Это говорит о том, что цинковая пластинка растворяется значительно быстрее медной. Когда атомы металла переходят в раствор в виде положительно заряженных ионов, в металлической пластинке остаются избыточные электроны. Это объясняет отрицательный заряд цинка, но не положительный заряд меди. Почему же в гальваническом элементе медь не приобретает отрицательный заряд подобно цинку?
Как мы уже выяснили, молекула серной кислоты H2SO4 в воде распадается на два иона H + и один ион SO4 2- :
Положительные ионы цинка (Zn 2+ ), переходя в раствор, отталкивают положительные ионы водорода и оттесняют их к медной пластине. Здесь каждый водородный ион (H + ) приобретает один электрон, превращаясь в нейтральный атом; последний, соединяясь с другим водородным атомом, образует молекулу газообразного водорода. Несколько таких молекул образуют газовый пузырек. Поскольку медная пластина теряет электроны, она заряжается положительно.
Рис. 2. Батарея гальванических элементов
При замыкании внешней электрической цепи, получаемой соединением электродов, электроны от цинкового электрода переходят к медному электроду. Это приводит к нарушению первоначальных равновесий, в результате чего будут протекать процессы окисления на цинковом и процессы восстановления на медном электродах, обеспечивая поддержание их потенциалов. Такое самопроизвольное протекание окислительно-восстановительного процесса и обусловливает работу гальванического элемента.
Была выдвинута гипотеза: если человек является источником электрического тока, тогда при прикосновении руками к пластинам из разного металла, должна появиться электродвижущая сила. И если к пластинам подключить чувствительные электроизмерительные приборы, то можно измерить силу тока.
Цель работы: обнаружить электричество, источником которого может быть человек и можно ли его использовать для нужд самого человека.
Задачи: изучить литературу по теме;
Изготовить прибор для обнаружения слабого тока;
Составить план экспериментов;
Определить правила измерений;
Проанализировать полученные результаты;
Найти закономерности и попытаться их объяснить;
Разобраться, как человеческий организм может вырабатывать электричество, быть источником энергии и, каким образом это можно выгодно использовать.
Объект исследования: электричество, источником которого является человек.
Предмет исследования: человек как источник электрического тока. Зависимость силы излучаемого тока от различных фактов.
Актуальность работы. В современном мире человечество нуждается в электроэнергии каждый день. Она нужна как большим предприятиям, так и человеку в быту. На ее выработку тратится много средств. И поэтому счета за электроэнергию растут каждый год. Те предприятия, которые могут вырабатывать дешёвую электроэнергию, наносят большой ущерб экологии, который потом отражается на окружающей среде и нашем здоровье. А те предприятия, которые вырабатывают более экологически чистую электроэнергию, как, к примеру, гидроэлектростанции, требуют больших затрат. В настоящее время очень остро поднимается проблема нехватки энергетических ресурсов. Ведь человеческая цивилизация очень динамична. Но запасы нефти, угля, газа не бесконечны. Чем больше мы используем эти виды энергетического сырья, тем меньше их остается, и тем дороже с каждым днем они нам обходятся. Существует опасность, что основные виды традиционного топлива будут исчерпаны. Неизбежность топливного дефицита в настоящее время ни у кого не вызывает сомнения. Сегодня многие учёные занимаются проблемой нахождения новых, альтернативных, экологически чистых источников энергии [5, 6].
Поэтому меня заинтересовала данная тема: познакомиться с альтернативными источниками энергии, в частности, человеком как источником электрического тока. Какое количество электричества вырабатывает организм человека? И каковы возможности его использования с пользой для себя.
Методы исследования: эксперимент, анализ полученных результатов с учетом разных фактов, обобщение и поиск закономерности в обнаруженном явлении.
Измерения силы тока, источником которого являлся человек
Устройство прибора для измерения силы тока
На деревянную подставку Т-образной формы прикреплены медная и алюминиевая пластины. Они присоединены к микроамперметру. Предел измерения прибора 150 мкА. Цена деления 2 мкА.
Второй вариант прибора. На деревянной подставке Т-образной формы прикреплены медная и алюминиевая круглые пластины диаметром 50 мм. Они присоединены к микроамперметру. Предел прибора 100 мкА. Цена деления 2 мкА. Данный прибор обеспечит одинаковую площадь соприкосновения ладоней с металлическими пластинами. В изготовлении приборов приняли участие учащиеся 8 класса.
Правила измерения
Приложить ладони к пластинам.
Проводились измерения с группой учащихся в возрасте 9 лет. Измерения проводились при прикосновении к пластинам только пальцами (табл. 2).
Количество пальцев
1 пара
2 пары
3 пары
4 пары
5 пар
Значение силы тока в мкА
Электричество внутри нас
Ученые говорят, что человек является живым организмом исключительно благодаря электрическому току, который содержится в наших клетках. Без электричества не сможет функционировать нервная система человека, оно же отвечает и за работу нашего сердца.
Современные методики предлагают использовать электричество в борьбе со многими заболеваниями и даже восстанавливать двигательные функции, потерянные в результате утраты конечностей.
Электрический ток в качестве лекарства
Впервые наука обратила внимание на способность живых организмов вырабатывать электричество в XVIII веке. Тогда итальянский ученый Луиджи Гальвани выпустил книгу «Трактаты о силе электричества при мышечном движении», где впервые заявил – электричество есть в каждом из нас, а принцип работы нервной системы человека схож с электрическими проводами.
В XIX столетии стало ясно, что сердце во время своей работы производит некоторое количество электричества. Первые электрокардиограммы были записаны Габриелем Липпманом с использованием ртутного электрометра. В конце XIX – начале XX веков были сделаны первые опыты в проведении электроэнцефалограммы головного мозга. Позже ученые доказали, что в нашем теле происходит много химических процессов, которые вырабатывают электричество. Появилась даже наука электрофизиология, которая изучает электричество в человеке.
Применять электричество для лечения организма ученые начали давно. Еще в Древнем Риме было известно лечение электрическими скатами. Клавдий Гален, личный врач императора Марка Антония, именно таким образом излечил больную спину самого императора, а также спасал от боли после ранений гладиаторов.
В начале XX века английский инженер Отто Овербек, который страдал хроническим заболеванием почек, попробовал лечиться, пропуская через свое тело ток небольшой силы. Вылечившись, он разработал прибор, который состоял из обычной батарейки и набора электродов. Их нужно было подносить к тем частям тела, которые требовали лечения. Изобретатель утверждал, что его прибор способен лечить любые заболевания, помогает в борьбе со старением, устраняет облысение и седину.
Стимулирующие импульсы
Электросудорожная терапия, ранее известная как электрошоковая, впервые появилась в 30‑х годах прошлого века и получила широкое распространение в 40‑е и 50‑е годы. При этой методике импульсные токи проходят через головной мозг пациента. На сегодняшний день этот метод используется для лечения психических и психопатологических расстройств, в том числе тяжелых депрессий и маниакального синдрома. Стоит отметить, что электросудорожная терапия может быть использована, только если другие методы лечения (лекарства и психотерапия) не дали результата.
Стимулировать токами можно многие органы, но наиболее широкое применение получила электростимуляция сердца. Электричество, содержащееся в нашем организме, отвечает за нормальную работу нашего сердца. Большое влияние на нормальное функционирование сердца оказывает ритмичность сокращений. Когда человек стареет, способность его системы проводить импульсы ухудшается. Нормализовать ритмы сердца поможет кардиостимулятор.
Под местной анестезией пациенту вводят электроды кардиостимулятора в различные участки сердечной мышцы под контролем рентгеновского излучения. После того, как электроды подключены к сердечной мышце, их свободные участки подключают к кардиостимулятору. Следующим этапом производится имплантация кардиостимулятора в область большой грудной мышцы. Контакт электрода с сердцем осуществляется через металлическую головку на конце провода. С помощью нее стимулятор следит за электрической активностью сердца и посылает электрические импульсы только тогда, когда они требуются.
Как любому электронному прибору, кардиостимулятору нужен источник питания, в роли которого выступает миниатюрная батарея. Замена кардиостимулятора на новый проводится в среднем через семь-девять лет, когда заряд батареи приближается к пороговому значению.
Электростимуляция проводится также тогда, когда необходимо устранить вялость мышц. Для этого был разработан миостимулятор – устройство для воздействия на мышцы тела с помощью электрических импульсов. К телу прикладываются клейкие гелевые электроды в непосредственной близости к стимулируемым мышцам. Посылаемые от устройства электрические импульсы похожи на импульсы нервной системы, которые заставляют мышцы сокращаться. Сокращения мышц при этом близки к произвольным двигательным сокращениям.
Такой аппарат способствует устранению последствий травм, ушибов, вывихов, переломов, снимает боли в спине, суставах, мышцах, борется с состояниями, связанными с малоподвижным образом жизни (ослабление и атрофия мышц). Миостимуляторы используются атлетами для восстановления мышц после тренировки. В косметологии этот прибор способствует коррекции фигуры и лечению целлюлита. Сжигание жиров происходит за счет того, что во время упражнений мышцам необходима энергия, которую они черпают из жировой прослойки.
Преобразовать сигнал в движение
Одна из последних разработок медицины – бионические протезы верхних и нижних конечностей. Если до недавнего времени протезы прикреплялись к человеческому телу механически и не имели никакой связи с нервной системой, то новейшие протезы считывают нервные сигналы и преобразуют их в движения.
Суть таких протезов состоит в том, что после ампутации культя сохраняет остатки имевшейся ранее мышечной ткани. Электроды считывают электрический ток, вырабатываемый мышцами культи в момент их сокращения, и эта информация передается на микропроцессор. Для электронной системы хватит даже незначительного сокращения мышечной ткани, чтобы привести протез в действие.
Бионические протезы верхних конечностей помогают восполнять важнейшие утраченные функции человеческой руки – осуществлять вращательные движения в кисти, захватывать и удерживать предметы. Последние модификации бионических протезов снабжены специальными сенсорными датчиками, контролирующими усилие захвата предмета, в результате чего появляется возможность брать такие хрупкие предметы, как стеклянный бокал или куриное яйцо, не боясь при этом их сломать или раздавить. Бионические протезы нижних конечностей позволяют добиться плавного движения без рывков. При такой конструкции ходьба становиться комфортной даже по пересеченной местности, можно подниматься и спускаться по лестнице без посторонней помощи.
Протезы работают на блоке автономного питания, который необходим для обеспечения энергией всех остальных частей и электроники протеза. Используются литий-полимерные аккумуляторы с большой емкостью, которые обеспечивают длительную работу протеза без подзарядки. Бионические протезы при активном использовании могут проработать в течение целого дня, вечером перед сном их нужно снимать и ставить батарею на зарядку.
Современные протезы имеют достаточный функционал для различных бытовых действий, но ученые продолжают над ними работать и хотят добиться чувствительности протезов. Такая технология позволяет человеку ощущать протез, как собственную конечность.
Ученые уже создали протез ноги, подошва которого оснащена шестью сенсорами. Они считывают информацию о поверхности почвы, передают ее нервным окончаниям, сохранившимся в ноге, и затем данные поступают в мозг. Разработан также протез руки, на кончиках пальцев которой находятся чувствительные сенсоры. Сигналы передаются по проводам прямо в соответствующие осязательные центры в мозге. Датчики реагируют на прикосновение, давление и изменение температуры окружающей среды. Человек может чувствовать прикосновения людей, а также отдернуть руку, если почувствует высокую температуру.