Электреты в медицине реферат

Обновлено: 05.07.2024

В связи с ростом числа осложнений после тотальной артропластики коленного сустава по поводу деформирующего артроза актуальным вопросом в ортопедической хирургии является поиск альтернативных методов лечения этого заболевания. В статье рассматриваются результаты использования танталовых электретов в хирургическом лечении ранних стадий гонартроза. 1-ю группу составили 36 больных со II стадией заболевания, 2-ю группу – с III стадией по Kellgren–Lawrence. Мужчин было 22 – 47,8%, возраст больных колебался от 34 до 48 лет, средний – 41,7 года. Длительность заболевания до момента выполнения хирургического вмешательства составила от 2 до 15 лет, средняя – 8,3 года. По характеристике возраста, пола, длительности заболевания группы были сопоставимы для анализа. Операция имплантации танталового электрета выполнялась в связи с неэффективностью предшествующего консервативного лечения. Анализируемые параметры: интенсивность болевого синдрома, амплитуда движений в суставе, изменение высоты суставной щели и остеофитоза по лучевым данным, субъективная оценка пациентом результатов лечения и качества жизни по индексу WOMAC. Контрольные точки исследования – 6, 12 и 36 месяцев после операции. Установлено, что операция имплантации танталового электрета в проксимальный метафиз большеберцовой кости является эффективной и безопасной хирургической процедурой, приводит к снижению интенсивности болей и увеличению амплитуды движений в суставе, повышению качества жизни больных, способствует торможению дегенеративно-дистрофических процессов в суставе и отдаляет операцию тотальной артропластики. Более высокая эффективность этой операции установлена при II стадии остеоартроза.


1. Nikolic G., Nedeljkovic B., Trajkovic G., Rasic D., Mirkovic Z., Pajovic S., Grbic R., Sipetic S. Pain, Physical Function, Radiographic Features, and Quality of Life in Knee Osteoarthritis Agricultural Workers Living in Rural Population. Journal Pain Research & Management. 2019. Р. 7684762. DOI: 10.1155/2019/7684762.

2. Moin A.U., Shah D., Afzal F., Ans M., Ayaz S., Niazi S.G., Asim M., Tahir I. M., Akram M. Quality of Life Before and After Total Knee Arthroplasty in Clinical Settings Across Lahore, Pakistan. Pakistan Journal of Pharmaceutical Sciences. 2019. V. 32(2). P.769-772.

3. Titov A.G., Nakonechniy G.D., Serdobintsev M.S., Mazurenko S.I., Santavirta S., Konttinen Y.T. Аrthroscopic operations in joint tuberculosis. The Knee. 2004. V. 11. № 1. Р. 57-62.

4. Нелин Н. И., Хомутов В. П., Моргунов М. С. Особенности электрогенеза при асептическом некрозе головки бедренной кости в эксперименте: сборник работ травматологического форума Сибири и Дальнего Востока / Под ред. проф. А.А. Очкуренко. М.: Эко-Пресс, 2017. С. 111–117.

5. Линник С. А., Хомутов В. П. Исследование эффективности электростатического поля в лечении остеоартроза // Российский медицинский журнал. Медицинское обозрение. 2017. № 1. С. 2–5.

6. Vogel M., Riediger C., Krippl M., Frommer J., Lohmann C., Illiger S. Negative Affect, Type D Personality, Quality of Life, and Dysfunctional Outcomes of Total Knee Arthroplasty. Journal Pain Research & Management. 2019. Р. 6393101. DOI: 10.1155/2019/6393101.

7. Kellgren J. H. and. Lawrence J. S. Radiological Assessment of Osteo-Arthrosis. Journal Annals of the Rheumatic Diseases. 1957. Vol. 16. No. 4. P. 494–502.

8. Моргунов М.С., Нетупский И.В., Орлов В.М., Хомутов В.П. Имплантаты с электретным покрытием из анодного оксида тантала и полимера // Материаловедение. 2012. № 7. С. 26–30.

9. Fries J.F., Spitz P.W., Young D.Y. The dimensions of health outcomes: the health assessment questionnare, disability pain scale. The Journal of Rheumatology. 1982. No. 9. P. 789–793.

11. Иржанский А.А., Куляба Т.А., Корнилов Н.Н. Валидация и культурная адаптация шкал оценки исходов заболевания, повреждений и результатов лечения коленного сустава WOMAC, KSS и FJS-12 // Травматология и ортопедия России. 2018; том 24. №2. С.70 - 79.

Деформирующий остеоартроз (ДОА) коленного сустава (КС) является распространенным хроническим заболеванием, характеризующимся торпидным течением, прогрессирующей дегенерацией суставного хряща, структурными изменениями субхондральной кости и сопутствующим реактивным синовитом. Проводимое стандартное комплексное медикаментозное, функциональное и физиотерапевтическое лечение, направленное на снятие болевого синдрома и улучшение нарушенной функции пораженного сустава, не всегда приводит к ожидаемому положительному результату, что в свою очередь отражается на качестве жизни больного [1]. К настоящему времени эффективным методом хирургического лечения ДОА КС является операция его тотального эндопротезирования [2], однако в связи с накоплением опыта этих хирургических вмешательств растет и частота регистрируемых осложнений, что обосновывает необходимость поиска альтернативных методов лечения этого заболевания. В настоящее время в ортопедии интенсивно развиваются методы мини-инвазивных хирургических вмешательств (MIS-технологии), показавших высокую эффективность в лечении разнообразной ортопедической патологии [3]. С учетом доказанного в эксперименте положительного воздействия постоянного электрического поля танталовых электретов на метаболизм костной ткани и ее остеорепарацию [4] представляется актуальным изучить эффективность имплантации электретов на основе тантала в хирургическом лечении ДОА КС и определить динамику показателей качества жизни заболевших, тем более что в литературе имеются немногочисленные публикации, посвященные этой проблеме [5]. В последние десятилетия оценка качества жизни больных по рекомендации ВОЗ является неотъемлемым компонентом комплексного изучения результативности лечебных мероприятий, так как основывается на субъективных переживаниях больного, отражающих эмоциональный фон того, как больной переносит свою болезнь [6].

Цель исследования: изучить влияние имплантации танталовых электретов на интенсивность болей, функцию КС и качество жизни больных в лечении остеоартроза коленного сустава.

Материал и методы исследования

Электрет – это диэлектрик, на поверхности или в объеме которого продолжительное время сохраняются не скомпенсированные электрические заряды, создающие в окружающем электрет пространстве квазистатическое (медленно меняющееся во времени) электрическое поле.

Термин электрет был предложен английским физиком Хевисайдом в 1896 г., а образцы электретов были впервые изготовлены японским исследователем Егучи в 1922 г. из охлажденного в сильном электрическом поле расплава полярных диэлектриков: пальмового воска и канифоли. Для уточнения технологии получения такие электреты называют термоэлектреты. Термоэлектреты способны создавать электрическое поле электрическое поле в окружающем пространстве в течение многих месяцев, и даже лет. Большой интерес составляют термоэлектреты, изготовляемые из материалов, обладающих фотоэлектропроводностью (сера, сульфид кадмия и др.), при одновременном воздействии света и электрического поля.

Образование электретного состояния в диэлектрике показан на рис.1, видно, что на каждой из поверхностей электрета, находящегося под поляризующими электродами, образуются электрические заряды обоих знаков. Из рисунка 1, б видно, что сразу после окончания поляризации преобладает гетерозаряд, а спустя некоторое время, когда тепловое движение дезориентирует диполи (1,в), преобладающим оказывается гомозаряд.

Время жизни электретов в нормальных условиях может достигать десятков лет. Оно быстро уменьшается с повышением температуры и влажности окружающей среды. При нагревании происходит освобождение носителей заряда, захваченных ловушками, а также нейтрализация объемных зарядов за счет электропроводности диэлектрика. В материалах с очень высоким удельным сопротивлением релаксация заряда, локализованного на глубоких ловушках, происходит очень медленно.

В настоящее время наибольшее практическое применение находят электреты на основе полимерных пленок (политетрафторэтилен, полиэтилентерефталан, поликарбонат, полиметилметакрилат и др.). в условиях повышенной влажности наиболее стабильны электреты из политетрафторэтилена.

Обычный электрет имеет вид тонкой пластинки или пленки с разноименными зарядами одинаковой поверхностной плотности на противоположных сторонах.

Q – заряд на поверхности электрета; h1 – зазор между одной из поверхностей электрета и электродом; h2 – толщина электрета; e - диэлектрическая проницаемость материалов электрета.


Рисунок 1 Состояние зарядов электрета с течением времени.


Рисунок 2 Электрет в электрической цепи.

Изоляция протезов, изготовленных из акриловых пластмасс, тонкими вакуумными пленками пятиокиси тантала позволяет полностью устранить все патологические проявления, обусловленные непереносимостью акрилатов: химико-токсические, аллергические, электрогальванические.

В идеальном варианте материал покрытия, препятствующего эрозии пластмассы, должен обладать следующими свойствами:

· Биоэнертностью к тканям организма;

· Высокой прочностью, обеспечивающей целостность покрытия при механических нагрузках, возникающих в процессе эксплуатации;

· Химической инертностью к агрессивной среде в полости рта и применяемым стоматологическим материалам;

· Материал покрытия должен обладать диэлектрическими свойствами для исключения возможности образования гальванических пар в полости рта.

Разработана оригинальная технология нанесения высококачественных диэлектрических пленок пятиокиси тантала, которые полностью изолируют поверхности проводящих изделий от электролитов, сводя к нулю опасность возникновения гальванизма в полости рта, при этом использовались стоматологические материалы, такие как сплавы “Вирон”, ХКС, изделия с покрытиями нитрида титана.

2. Травматология и ортопедия.

Применение электретных покрытий пятиокиси тантала основано на использовании внешних электрических воздействий для ускорения развития костной ткани при лечении переломов и болезни опорно-двигательной системы человека. Для этого на место перелома имплантируется титановая пластина-фиксатор, на поверхность которой нанесена пленка электрета. Результатом такого оперативного вмешательства является механическая фиксация костных отломков, а также реализация главной задачи – воздействие электрического поля электретного покрытия на травмированную кость. Это приводит к сокращению сроков сращивания костей в 2 – 2,5 раза с гарантией от послеоперационных осложнений.

В настоящее время доказано, что в наибольшей степени требованиям медицины удовлетворяет такой электрет, как окись тантала (Ta2 O5 ). Это связано с тем, что основой окисла является тантал, который представляет собой благородный тугоплавкий металл, обладающий рекордно высокой температурой плавления, коррозионной стойкостью, и, что самое существенное, тантал не отторгается живой тканью.

Определение электретного заряда осуществляется методом вибрирующего зонда. При этом измеряется электретный потенциал и по известной толщине пленки рассчитывается эффективная поверхностная плотность не скомпенсированного электретного заряда.

Разработана специальная измерительная аппаратура, которая обеспечила возможность измерения электретного потенциала на уровне долей вольта. Повышение чувствительности этой аппаратуры стало возможным благодаря использованию компенсационного метода. При пребывании фиксаторов с электретными покрытиями Ta2 O5 в физиологическом растворе, имитирующем условия реальной эксплуатации человека, постоянная времени релаксации, процесс сращивания костных переломов не превышает 2 … 4 мес.

3. Челюстно-лицевая хирургия.

Применение электретных покрытий позволяет направленно влиять на процессы репаративного остеосинтеза при лечении больных с травматическими повреждениями костей лицевого черепа, а также при дентальной имплантации. Использование имплантатов с электретными покрытиями Ta2 O5 исключает местные воспалительные осложнения, сокращает сроки приживления имплантатов и ускоряет применение дозированных функциональных нагрузок.

Одним из наиболее перспективных способов использования электретных покрытий в челюстно-лицевой хирургии является применение дентальных имплантатов с нанесенной на их поверхность электретной пленкой Ta2 O5 с целью оптимизации процессов остеоинтеграции при возмещении дефектов зубных рядов.

Разработан и клинически апробирован электретный аппликатор, предназначенный для усиления репаративных процессов при лечении дефектов кожных покровов и соединительной ткани при длительно незаживающих раневых процессах, пролежнях, нейротрофических язвах, термических поражениях.

Электретный аппликатор предназначен для усиления репаративных процессов при лечении дефектов кожных покровов и соединительной ткани при длительно не заживающих раневых процессах.

Аппликатор представляет собой упругую титановую основу, на которую нанесена био - и химически инертная электретная пленка пятиокиси тантала. Пленка имеет не скомпенсированный объемный заряд, создающий в непосредственной близости у поверхности аппликатора слабое квазистационарное поле, стимулирующее позитивные биологические процессы (пролиферацию) в живой ткани.

Ключевые слова: электрическое поле электрета, артроз, сустав, имплантация, остеоартроз.

Для цитирования: Линник С.А., Хомутов В.П. Исследование эффективности электростатического поля в лечении остеоартроза. РМЖ. Медицинское обозрение. 2017;25(1):2-5.

Linnik S.A. 1 , Khomutov V.P. 2

Osteoarthritis of large joints is an urgent problem of orthopedics. One of the factors in the pathogenesis of osteoarthritis is the violation of physiological bioelectric processes in the bone tissue of the epiphyses. Based on the results of the studies, there is the possibility of effective exposure of electrets to the reparative processes in the bone and cartilage tissues by the electric field. Electret is an electrified dielectric with a stabilized electric charge that creates an electric field in the surrounding space, which has a polarizing effect on the tissues when the electret is introduced into the body.
Aim: evaluation of effectiveness and safety of electret application for the treatment of osteoarthritis.
Patients and methods: 35 patients were included into the study. 33 patients (age from 35 to 79 years) with osteoarthrosis of the knee (25) and hip (8) joints completed the study for all the endpoints of the program. Tantalum anodic oxide electrets were implanted into the patients with osteoarthritis of large joints - the IMPLESO ® method with the use of "Implant electret stimulator of osteoreparation", developed by LLC Medel, St. Petersburg, Russia. The results of treatment were evaluated by changes in the amplitude of movements, the WOMAC index, X-ray, computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI).
Results: adverse reactions and complications in the postoperative period and during 6 months of observation were not observed. Within 6 months after electret implantation, the WOMAC index decreased significantly, the amplitude of motion was restored (in 60% of patients the amplitude of movements in the affected joint was completely restored, in 30% the amplitude in one type of the motion was restored), there were no signs of degenerative-dystrophic changes. In all patients the severity of the contracture of the affected joint decreased.
Conclusion: clinical efficacy and safety of using the electrets in the treatment of joint arthrosis have been proven. It was noted that the intensity of the positive effect increases and reaches its maximum by the end of the 6th month after the operation

Key words: electric field of the electret, arthrosis, joint, implantation, osteoarthritis.
For citation: Linnik S.A., Khomutov V.P. Study of the effectiveness of the electrostatic field in the treatment of osteoarthritis // RMJ. MEDICAL REVIEW. 2017. № 1. P.2 –5.

Статья посвящена исследованию эффективности электростатического поля электрета в лечении остеоартроза. Доказаны клиническая эффективность и безопасность применения электретов при лечении артроза суставов.

Введение

Материал и методы

Результаты исследования

В результате проведенного клинического исследования неблагоприятных общих и местных реакций и осложнений в послеоперационном периоде и в течение 6 мес. наблюдения отмечено не было. При оценке динамики индекса WOMAC была отмечена статистически достоверная (р≤0,001) выраженность лечебного эффекта на протяжении всего периода исследования. Суммарное значение индекса WOMAC по тазобедренному суставу в среднем снизилось на 50,19% через 1 мес. после операции, на 77,74% – через 3 мес., на 86,08% – через 6 мес. Суммарный индекс WOMAC по коленному суставу через 1 мес. после операции снизился в среднем на 52,49%, а к окончанию исследования – на 88,08% (рис. 2).

У всех пациентов уменьшилась выраженность контрактуры пораженного сустава. Через 1 мес. после операции на коленном суставе увеличилась амплитуда движений в нем в среднем на 32%, через 3 мес. – на 57%, и к окончанию исследования она практически восстановилась до нормальных физиологических значений. В тазобедренном суставе после операции также увеличивалась амплитуда движений. Сгибание – разгибание практически восстановились до нормальных значений, ограничение составило не более 6,5°, отведение – приведение увеличились в среднем в 1,5 раза, ограничение составило не более 11°, ротационные движения увеличились в среднем в 2 раза (табл. 1).

Полностью амплитуда движений в пораженном суставе восстановилась у 60% пациентов, у 30% восстановилась амплитуда в одном из видов движения. Оценка динамики изменений при рентгенологическом исследовании, МРТ и КТ показала статистически достоверное (р≤0,05) отсутствие признаков нарастания дегенеративно-дистрофических изменений в суставах к окончанию клинических испытаний по сравнению с исходными данными. Высота рентгеновской суставной щели, субхондральный склероз и величина остеофитов не изменились. При анализе результатов КТ в 36% случаев наблюдали признаки перегрузки в суставе, которые были связаны с возросшей механической нагрузкой на пораженный сустав в послеоперационном периоде вследствие значительного уменьшения болевого синдрома. Результаты анализа МРТ в 55,5% наблюдений не выявили каких-либо признаков нарастания в динамике дегенеративного процесса в суставах. У 22,2% пациентов было отмечено улучшение, которое проявлялось спаданием отека капсулы сустава, уменьшением межтрабекулярного набухания и отсутствием синовита. В 18,5% случаев наблюдали незначительное усиление межтрабекулярного отека и выпота в суставе. Дополнительный статистический анализ собранных данных показал, что пол, возраст, тип сустава, стадия артроза по классификациям Kellgren – Lawrence и Н.С. Косинской, анамнез, сопутствующие заболевания, сопутствующая терапия и процедуры достоверно не повлияли на результаты лечения (динамику индекса WOMAC, рентгенологических изменений, изменений на КТ и МРТ и амплитуды движений).

Проведенное клиническое исследование продемонстрировало эффективность и безопасность метода ИМПЛЭСО ® при лечении артрозов крупных суставов. Отмечено, что выраженность положительного действия нарастает на протяжении всего периода исследования и достигает максимума к концу 6-го мес. после операции. Снижение выраженности болевого синдрома после имплантации ЭСО, вероятно, можно объяснить блокированием процесса деполяризации мембраны клеток специфических рецепторов в кости под воздействием электрического поля электрета, что приводит к препятствованию генерации нервного импульса вследствие срыва внутриклеточных реакций трансиндукции сигнала. Сохранение умеренной комбинированной контрактуры у 10% пациентов связано с длительностью заболевания, дегенеративными изменениями параартикулярных тканей и отсутствием эффективного комплексного немедикаментозного лечения в послеоперационном периоде. Положительный эффект воздействия электрического поля электрета на увеличение амплитуды движений в пораженном суставе связан с выраженным уменьшением интенсивности болевого синдрома. Преимущества использования электретов при остеоартрозе убедительно показали результаты рентгенологических, МРТ- и КТ-исследований, что связано с положительным влиянием электрического поля на репаративные процессы в костной и хрящевой тканях. Предложенный метод можно рассматривать как возможный вариант хирургического лечения пациентов с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями крупных суставов. Это хирургическое вмешательство является простым, безопасным, малотравматичным, с минимальным риском осложнений и дает хорошую возможность пациентам с остеоартрозом, особенно I–II стадиями заболевания, избавиться от болевого синдрома, увеличить объем движений в пораженном суставе, приостановить прогрессирование дегенеративных изменений в суставе и тем самым улучшить качество жизни. Необходимо отметить отсутствие в процессе дальнейшей жизнедеятельности пациентов каких-либо ограничений, связанных с имплантацией ЭСО.

Выводы

1. Использование метода лечения ИМПЛЭСО ® при остеоартрозе крупных суставов предупреждает прогрессирование дегенеративно-дистрофических процессов, активизирует репаративные процессы и способствует раннему восстановлению функции пораженного сустава.
2. Применение метода ИМПЛЭСО ® не должно противопоставляться другим методам лечения дегенеративных изменений суставов и может быть использовано как самостоятельный метод или в сочетании с различными вариантами консервативного и хирургического способов лечения.
3. Для осмысления механизма положительного эффекта воздействия электрического поля электрета на дегенеративно-дистрофические заболевания крупных суставов необходимо проведение дальнейших исследований с более длительным периодом наблюдения за пациентами после операции.
4. Проведенное исследование позволяет рекомендовать ИМПЛЭСО ® в клинической практике как достоверно эффективный и безопасный метод лечения больных с остеоартрозом.

1. Назаренко Г.И., Епифанов В.А., Героева И.Б. Коксартроз. М.: Медицина, 2005. С. 143 [Nazarenko G.I., Epifanov V.A., Geroeva I.B. Koksartroz. М.: Meditsina, 2005. S. 143 (in Russian)].
2. Тихилов Р.М., Шаповалов В.М. Деформирующий артроз тазобедренного сустава. СПб., 1999. С. 112 [Tikhilov R.M., Shapovalov V.M. Deformiruyushchiy artroz tazobedrennogo sustava. SPb., 1999. S. 112 (in Russian)].
3. Shah S.M., Kapoor C.S., Jhaveri M.R. et al. Analysis of outcome of avascular necrosis of femoral head treated by core decompression and bone grafting // J. Clin. Orthop. Trauma. 2015. Vol. 6. P. 160–166.
4. Ткаченко С.С., Руцкий В.В. Электростимуляция остеорепарации. Л.: Медицина, 1989. С. 207 [Tkachenko S.S., V.V. Rutskiy. Elektrostimulyatsiya osteoreparatsii. L.: Meditsina, 1989. S. 207 (in Russian)].
5. Моргунов М.С., Нетупский И.В., Орлов В.М. и др. Имплантаты с электретным покрытием из анодного оксида тантала и полимера // Материаловедение. 2012. № 7. С. 26–30 [Morgunov M.S., Netupskiy I.V., Orlov V.M. i dr. Implantaty s elektretnym pokrytiem iz anodnogo oksida tantala i polimera // Materialovedenie. 2012. № 7. S. 26–30 (in Russian)].
6. Хомутов В.П., Линник С.А., Моргунов М.С. и др. Применение имплантатов электростимуляторов остеорепарации (ЭСО) при лечении артрозов крупных суставов нижних конечностей: Сборник матер. Крымского форума травматологов-ортопедов. Ялта, 2016. С. 580–581 [Khomutov V.P., Linnik S.A., Morgunov M.S., Khomutov V.V. Primenenie implantatov elektrostimulyatorov osteoreparatsii (ESO) pri lechenii artrozov krupnykh sustavov nizhnikh konechnostey: Sbornik mater. Krymskogo foruma travmatologov-ortopedov. Yalta, 2016. S. 580–581 (in Russian)].
7. Хомутов В.П., Моргунов М.С., Александрова О.И. и др. Влияние электростатического поля электрета на функциональную активность культивируемых клеток человека: Материалы объединенной Всерос. научно-образовательной конференции. Омск, 2017. С. 71–73 [Khomutov V.P., Morgunov M.S., Aleksandrova O.I. i dr. Vliyanie elektrostaticheskogo polya elektreta na funktsional'nuyu aktivnost' kul'tiviruemykh kletok cheloveka: Materialy ob"edinennoy Vseros. nauchno-obrazovatel'noy konferentsii. Omsk, 2017. S. 71–73 (in Russian)].
8. Nori M., Marupaka S.K., Alluri S. et al. MRI Evaluation of Post Core Decompression Changes in Avascular Necrosis of HIP // J. Clin. Diagnostic Res. 2015 Dec. Vol. 9(12). TC04-TC08.

Асфандиярова Лилия Муллаахматовна


Рис.1 Схема опыта Егучи:
1. Накладной металлический электрод
2. Металлическая банка

Объект исследования : электреты, виды различных электретов .

Предмет исследования: теоретический и технический потенциал электретов, как условие способствующее прогрессу науки и техники.
Целью исследовательской работы является: теоретическое и практическое обоснование теории электретных свойств вещества. Гипотеза исследования: рассмотреть насколько широк диапазон использования электретных свойств электретов Задачи исследования:

1. Изучение влияния теоретических основ электрических свойств электретов.

2. Ознакомиться с видами электретов и со способами создания их.

3. Научиться самостоятельно создавать простейшие электреты.

4. Ознакомиться со сферой применения электретов.


Теоретические основы проведенного исследования. При разработке подходов, содержания и логики исследования опирались на:
- теории электретного эффекта М. Фарадея, О. Хевисайд, М. Егучи, Б. Гросса, Г Сесслера, К. Икезаки, М. Перлмана, А.Н. Губкина. Актуальность
Электреты изучаются сравнительно недавно. Но с каждым годом диапазон сфер использования электретов увеличивается. Радиоэлектроника, космические приборы, металлургия, атомные электростанции, машиностроение, добыча угля и полезных ископаемых, медицина, сельское хозяйство. Электреты повышают урожайность, сокращают расход опасных ядохимикатов, спасают людей , снижают расход топлива, повышают мощность двигателей , уменьшают токсичность выхлопных газов. Электреты малогабаритны. Перспективы электретов огромны.

История развития электретного эффекта

Получение электретов
Вместо канифоли и касторового масла можно между электродами в баночке поместить какой-нибудь полимер (т.е. пластмассу: например капрон), растворенный в небольшом количестве растворителя, подать высокое напряжение и после полного испарения растворителя - электрет готов.
В настоящее время электреты широко применяются для изготовления микрофонов, акустических излучателей и тахометрических датчиков. Из электрета можно изготовить запускающее устройство для включения ламп дневного света (у которых сгорели спирали). Схема включения лампы стандартная (с дросселем, кнопка на размыкание, выводы спиралей замкнуты, стартер убран).

Для запуска лампы достаточно рядом с ней быстро провести таблеткой электрета. Если рядом с лампой подвесить таблетку электрета на пружине со шнурком, то получится включатель, выключать лампу можно выключателем S1. Если, наконец, изготовлением электрета нет возможности заняться , то возьмите кусок пенопласта – потрите его о свой любимый свитер и у вас в руках “модель” электрета с небольшим временем жизни. Энергично заряженным пенопластом проведем рядом с лампой – лампа загорается и горит!! Вы сможете натренироваться и зажигать лампу на больших расстояниях (у меня получалось это сделать на расстоянии от лампы до 2 метров) с электретом конечно расстояния будут поменьше. Неоновые лампы ярко вспыхивают около перемещающегося электрета (в поле высокой напряженности
Электреты с истинной, ориентационной дипольной поляризацией получают из полярных диэлектриков, в которых молекулы, группы атомов, звенья, сегменты и т.п. структурные и кинетические единицы имеют постоянный дипольны момент. В качестве таких диэлектриков могут служить смолы, отдельные полимерные материалы (ПММА - оргстекло, ПВДФ, ПК и др.). Последние применяются в современных условиях чаще всего. Электреты с объемно-зарядовой поляризацией (ОЗП)(получают по следующей схеме. В диэлектрике путем внешнего воздействия (нагревания, освещения, рентге-новского облучения) вызывают появление пар носителей заряда.
Электризация диэлектриков может происходить при трении (трибоэлектреты), при облучении потоком электронов, протонов, положительных или отрицательных ионов, воздействии электрических разрядов (искрового, коронного, тлеющего). Наиболее широко используется для электризации диэлектриков коронный разряд, в результате которого получаются короноэлектреты.
Применение электретов

1. Биолектреты.
Исследования учёных показали что существуют биоэлектреты. Внутренние стенки кровеносных сосудов несут связанный отрицательный заряд. Потенциал, создаваемый биоэлектретами, медики назвали дзетапотенциалом. Элементы крови - эритроциты, тромбоциты, лейкоциты – также заряжены отрицательно. Как только дзета-потенциал исчезает (из-за болезни, повреждения сосуда), кровь сворачивается, образуется тромб. Образование тромбов внутри сосуда приводит к серьёзному заболеванию тромбофлебиту. Уже давно делают искусственные кровеносные сосуды с отрицательным зарядом - электреты. Проблема тромбообразования - одна из немногих проблем, возникающих при создании искусственного сердца
2.Электреты в технике.

Электретная форсунка . Без внешних источников питания вода, распыляясь форсункой, дает факел с большим количеством заряженных капель. Если сделать форсунку без электрета, то в факеле будет 3-5% заряженных капель. Электретная форсунка дает в 10 - 15 раз больше. Заряженные капельки воды энергично захватывают пыль из воздуха. Поэтому электретные форсунки используют в уголных шахтах, где много пыли. Орошение запыленного воздуха вблизи угольных комбайнов подавляет угольную пыль, снижают опасность взрыва и улучшает условия труда шахтёров. Если изменить знак заряда электрета на форсунке, то можно заставить её работать в обращенном режиме, т.е. гасить заряды капель распыляемой жидкости. При распылении, например бензина или другого взрывоопасного топлива, можно таким образом предотвращать самопроизвольное возгорание или взрыв топлива от статистического электричества. Небольшие замкнутые объемы воздуха можно полностью очистить от пылинок с помощью пленок электрета с дискретным поверхностным зарядом, которые наклеивают на стенки объема.

Трибоэлектрет - получают трением. Из трибоэлектрета можно изготовить простой наушник, который без всяких преобразователей и усилителей будет воспроизводить программу местного радиовещания. Для этого нужна фторопластовая или лавсановая пленка толщиной 10 – 30 микрон. Пленки эти в настоящее время широко распространены. Нужна также бытовая алюминиевая фольга, а также две чистые сухие шерстяные тряпочки, небольшой кусок наждачной бумаги и два тонких провода. Вырезать прямоугольный кусок пленки размером 10* 5 см. Расстелить пленку на шерстяной ткани. Пленку потереть второй шерстяной ткани. Пленка поляризуется. Образовался электрет. Из фольги изготовить прямоугольные электроды. Фольгу нужно положить на наждачную бумагу и ребром ладони с небольшим усилием провести по поверхности фольги, фольга стала шероховатой.Тоже самое нужно сделать со второй фольгой. На фольгу укладывается электрет. На электрет укладывается вторая фольга. К выступающим краям-электродам необходимо прикрепить провода . Включив эту простую систему в радиосеть услышите голос диктора

Цели и задачи поставленные в начале работы достигнуты. Электрет - электрический аналог магнита. Электреты способствуют прогрессу науки и техники. Диапазон использования электретов очень широк. Теоретические основы электретов изучены. Рассмотрены виды электретов и способы их создания. Созданы простейшие электреты. Познакомились со сферой применения электретов.


Так, античным ученым уже задолго до нашей эры были известны электрические свойства некоторых видов рыб, и они даже использовались в качестве лечебного средства. В частности, древнегреческий врач Диаскорид ударами от соприкосновения с электрическим угрем лечил подагру и хроническую головную боль. Исцеление электричеством было известно и нашим предкам. Об этом свидетельствуют русские летописи XIV века, где имеется описание диковинных рыб, своим касанием вызывающих лечебное действие.

В 1787 году английский врач и физик Адамс впервые создал специальную электростатическую машину для лечебных целей. Ею он широко пользовался в своей медицинской практике и получал положительные результаты, которые можно объяснить и стимулирующим действием тока, и психотерапевтическим эффектом, и специфическим действием разряда на человека. После этого использование электрических разрядов в медицине и биологии получило полное признание.

Приборы, продлевающие жизнь

Впрочем, все это – славное прошлое. Сейчас использованием электричества в медицине уже никого не удивишь. Оно каждодневно служит человечеству, спасая жизни и помогая в диагностике и лечении разных болезней.

Никого не удивишь сейчас и электрокардиостимуляторами – медицинскими приборами, предназначенными для воздействия на ритм сердца. Эти имплантируемые приборы позволяют многим, казалось бы, обреченным людям прожить долгую жизнь. Первый имплантируемый стимулятор, то есть полностью находящийся под кожей, был создан в 1958 году в Швеции (кардиостимулятор Siemens-Elema). Первые стимуляторы были недолговечными: их срок службы составлял от 12 до 24 месяцев.

Конечно, современные кардиостимуляторы представляют собой совсем миниатюрные изделия, которые не создают почти никаких проблем своим обладателям. Единственный минус всех этих приборов в том, что их надо подзаряжать, однако последние разработки в этой области позволяют надеяться, что и эта проблема в обозримом будущем будет разрешена.

В частности, удивительный способ получения электричества предложили швейцарские исследователи из Бернского университета прикладных наук. По их мнению, генератором энергии способен стать любой человек. За образец были взяты гидроэлектростанции, где электроэнергия вырабатывается за счет течения реки. По мнению ученых, точно так же в сосуды людей можно установить миниатюрные турбины, которые начнут вырабатывать электричество в результате кровообращения. Предположительно вырабатываемой энергии хватит, чтобы обеспечить функционирование медицинских устройств, внедренных в человеческое тело по показаниям врачей. И ведь это могут быть не только кардио-стимуляторы, но и искусственные органы, датчики, измерительные приборы, сообщающие о состоянии больного врачу, и т. д.

Пока самый эффективный микрогенератор в тестовых условиях сумел произвести энергию мощностью приблизительно 800 мкВт, что настраивает ученых на оптимистичный лад. Впрочем, одновременно швейцарские исследователи опасаются, что турбины в сосудах будут служить фактором образования кровяных сгустков, что вызовет опасность для здоровья и жизни пациента. Поэтому механизм нуждается в дальнейшей доработке, но то, что решение будет найдено, не подлежит сомнению.

Вечная молодость… благодаря электричеству

Ну а если взглянуть в будущее, что еще может дать электричество человеку в этой области? Новые органы вместо старых, электрические протезы и новые глаза – это все то, что явно ожидает человечество в ближайшие десятилетия. Однако, будто этого мало, неугомонные ученые идут все дальше: по их мнению, именно электричество сможет стать альтернативой лазеру в процедурах омоложения и в борьбе со старением кожи.

– Электричество активно используется в медицине, например во время физиотерапевтических процедур, направленных на рост костей, избавление от хронической боли, улучшение слуха, и так далее, – говорит дерматолог Патриция Фаррис из Тулейнского университета, США – В дерматологии мы применяем электричество, чтобы, например, остановить кровотечение после операции. Теперь специалисты изучают возможности электричества в вопросе омоложения кожи.

Первые попытки использовать электричество во время косметологических процедур были направлены на то, чтобы стимулировать мускулы лица. Низкочастотные импульсы увеличивают массу мышц и повышают их тонус, что помогает выработать структуру, поддерживающую упругость кожи, укрепить контур лица. Более эффективная технология для безоперационного лифтинга – это радиочастотные приборы, они доставляют электрическую энергию в глубокие слои кожи. Там она преобразуется в тепло, которое вызывает сокращение мембран клеток и приводит к немедленной подтяжке кожи. Как объясняют врачи, радиочастотные приборы не заменяют традиционные хирургические методы, но дают хороший результат в деле подтяжки контура лица и шеи, области вокруг глаз.

Аппараты последнего поколения используют фракционную технологию, адаптированную от лазеров. Фракционные радиочастоты более эффективны, чем традиционные, потому что провоцируют производство и коллагена, и эластина, замечают специалисты, проводящие подобные исследования в Новом Орлеане. По их мнению, в ближайшем будущем подобные устройства, основанные на электричестве, смогут эффективно доставлять во внутренние слои кожи всевозможные полезные вещества, которые станут эффективно бороться с признаками возраста. В скором времени желание выглядеть на двадцать пять в девяносто лет перестанет быть просто мечтой, а станет обычной реальностью. Так что молодость до старости нам обеспечена, но возможно, что рано или поздно электричество подарит нам и вечную жизнь?

Читайте также: