Высокочастотные осцилляторы для электротерапевтических и других целей

Некоторые теоретические возможности, предоставляемые токами очень высокой частоты, и наблюдения, сделанные мной случайно при проведении экспериментов с переменными (синусоидальными) токами, а также стимулирующее влияние работы Герца и мысли, смело выдвинутые Оливером.

Лоджем, побудили меня в 1889 году заняться систематическими исследованиями явления высокой частоты. Вскоре были достигнуты результаты, которые оправдывали дальнейшие усилия по обеспечению лаборатории эффективными средствами для выполнения исследований в этой особой, оказавшейся весьма важной области. В результате были созданы генераторы переменного тока (синхронные генераторы) особой конструкции и были усовершенствованы различные механизмы для превращения обычных токов в токи высокочастотные. Все это было должным образом описано, опубликовано и теперь, я полагаю, хорошо известно.

Одной из ранее наблюдаемых и удивительных черт высокочастотных токов, которая главным образом представляет интерес для врача, являлась их явная безопасность, что делало возможным пропускать через тело человека сравнительно большие количества электрической энергии, не вызывая боли или серьезного дискомфорта. Эта особенность, на которую вместе с другими — по большей части неожиданными — свойствами этих токов я имел честь обратить внимание научных мужей вначале в статье в научном журнале в феврале 1891 года, а затем в последующих статьях для научных обществ, сделала сразу же очевидным тот факт, что эти токи могли бы годиться для электротерапевтического использования.

Что касается электрических воздействий в целом, было разумно сделать вывод о том, что с физиологической точки зрения их можно разделить на три класса. Первый класс — статические, зависящие главным образом от величины электрического потенциала. Второй класс — динамические, которые преимущественно зависят от качества электрического тока или силы тока, проходящего через тело.

Третий класс — воздействия особой природы, возникающие благодаря электрическим волнам или колебаниям, т.е. импульсы, в которых электрическая энергия переменно проходит в более или менее быстрой последовательности через статическую и динамическую формы.

В наиболее общем случае на практике эти разные воздействия сосуществуют, но при соответствующем выборе аппаратуры и соблюдении условий экспериментатор может сделать одно или другое воздействие преобладающим. Таким образом, он (экспериментатор) может пропустить через тело пациента сравнительно большой ток емкости при низком электрическом напряжении или же подвергнуть тело воздействию высокого электрического напряжения при совсем небольшом токе, или подвергать пациента воздействию электрических волн, передаваемых на значительном расстоянии через пространство.

В то время как врач занимается изучением специфического воздействия токов на организм и указывает правильные методы лечения, электрик ищет разнообразные способы приложения этих токов к телу пациента.

Поскольку части слушателей не слишком понятно описание предмета обсуждения на словах, надо полагать, определенные преимущества даст диаграмма нескольких способов соединения цепей.

Рис.1.

Первый и самый простой метод приложения токов заключался в присоединении тела пациента к двум точкам генератора, будь то генератор постоянного тока или индукционная катушка. Рис.1 иллюстрирует этот случай. Генератор переменного тока (синхронный генератор) G дает от пяти до десяти тысяч полных колебаний в секунду. Электродвижущая сила — как было измерено в экспериментах — может быть от пятидесяти до ста вольт. Чтобы облегчить продвижение сильных токов через ткани, клеммы Т, которые служат для установки контакта с человеческим телом, должны иметь большую площадь и должны быть покрыты тканью, смоченной в растворе электролита, безвредного для кожи, или контакты создаются погружением. Для регулирования токов хорошо изолированная ванночка (кювета) снабжена двумя металлическими клеммами Г значительной поверхности. По крайней мере одна из клемм должна быть подвижной. Кювета заполнена водой, и туда добавляется раствор электролита до тех пор, пока не будет обеспечена степень проводимости, необходимая для осуществления экспериментов.

Рис. 2.

Когда требуется использовать малые токи высокого напряжения, прибегают к помощи катушки со вторичной обмоткой, как показано на рис. 2. Я с самого начала считал удобным начинать с обычных способов навивки катушек с большим количеством малых витков. По многим причинам врач решит, что лучше подготовить кольцо (обруч) не менее, чем три фута в диаметре, а лучше больше, и навить на него несколько витков прочного кабеля Р. Катушку вторичной обмотки легко приготовить, взяв два деревянных обруча h и соединив их негнущимся картоном. Обычно достаточно одного слоя обыкновенной и при этом не слишком тонкой проволоки для обмотки электромагнита, а количество витков для каждого отдельного использования легко оценивается за несколько испытаний. Две пластины большой поверхности, образующие регулируемый конденсатор, могут использоваться с целью синхронизации вторичного контура с первичным, но обычно этого не требуется. Итак, применяется дешевая и весьма прочная катушка.

Дополнительным преимуществом такого прибора является возможность точного регулирования, которое легко обеспечивается изменением расстояния между первичным и вторичным контурами. Для этого должна быть обеспечена настройка (наладка], и, кроме того, и в случае гармоники, которая имеет место в таких больших катушках из толстой проволоки, расположенных на небольшом расстоянии от первичной обмотки.

Предыдущие схемы могут применяться с переменными токами низкой частоты, но определенные специфические свойства высокочастотных токов делают возможным применять последние там, где совершенно невозможно применять первые.

Рис.3.

Одной из особых характеристик высокочастотных или быстро меняющихся токов является то, что они с трудом проходят через плотные провода высокой самоиндукции. Сопротивление, которое оказывает самоиндукция, настолько велико, что оказалось полезным (как показано в ранних экспериментах, на которые были сделаны ссылки) поддерживать разницу потенциалов во много тысяч вольт между двумя точками — не более нескольких дюймов друг от друга — толстого медного прутка незначительного сопротивления. Предложенная схема представлена на рис. 3. В этом варианте источник высокочастотных импульсов находится в трансформаторе обычного типа, который может питаться от генератора G.

постоянного или переменного тока. Этот трансформатор включает в себя первичную обмотку Р, вторичную обмотку S, два конденсатора С, соединенных последовательно, контур или катушку из очень толстой проволоки L и цепь (контур), прерывающее устройство или выключатель. Токи отводятся из контура h двумя контактами с с, один или оба которых могут перемещаться вдоль провода L Варьируя расстояние между этими контактами, можно без труда получить любую разность потенциалов — от нескольких вольт до многих тысяч — на клеммах Т. Этот способ совершенно безопасный и исключительно удобный, но он требует равномерной работы выключателя, применяемого для зарядки и разряда конденсатора.

Другая не менее заметная черта высокочастотных импульсов заключается в легкости, с которой они пропускаются через конденсаторы, замедляют электродвижущие силы, и требуются очень маленькие нагрузки, чтобы дать возможность проходить большим токам. Это наблюдение позволило прибегнуть к плану, представленному на рис. 3. Здесь соединения такие же, как в предыдущем случае, кроме того, что конденсаторы С соединены параллельно.

Это снижает частоту токов, но позволяет работать со значительно меньшей разностью потенциалов на клеммах вторичной обмотки S. Поскольку последняя является главным элементом расходов в этой аппаратуре и поскольку ее цена быстро возрастает с количеством необходимых витков, экспериментатор решит, что в целом дешевле пожертвовать частотой, которая, однако, будет оставаться достаточно высокой для большинства целей. Ему только понадобится снизить пропорционально число витков или длину первичной обмотки р, чтобы добиться той же частоты, что и прежде, и только работа прерывателя потребует больше внимания. Вторичная обмотка S высокочастотной катушки имеет две металлические пластины t с большой поверхностью, соединенные с ее клеммами, и ток отводится от двух подобных пластин t, установленных поблизости от первых.

Как напряжение, так и сила токов, снятых с клемм Т, могут легко регулироваться, в частности простым изменением расстояния между двумя парами пластин  t и t соответственно.

При таком размещении обеспечивается легкость повышения или понижения потенциала одной из клемм Т, независимо от зарядов на другой клемме, что позволяет вызывать более сильное воздействие на одну или другую часть тела пациента.

Врач может по каким-либо причинам посчитать удобным видоизменить схемы, представленные на рис. 2, 3, путем присоединения одной из клемм-источников высокой частоты к земле. Во многих отношениях воздействие будет тем же самым, но в каждом случае будут отмечены некоторые особенности.

В результате заземления клемм вторичной обмотки в высокочастотных разрядах будут, возможно, преобладать импульсы одного направления.

Среди различных достойных внимания особенностей этих токов имеется одна, которая ведет ко многим полезным применениям. Это возможность (легкость), с которой они способны переправлять большие количества электрической энергии к телу, полностью изолированному в пространстве. Выполнимость этого метода передачи энергии, который уже получил применение и обещает в ближайшем будущем приобрести огромное значение, помогла рассеять старые представления о необходимости обратной цепи для переноса (транспортировки) электрической энергии в любом значительном количестве. С новыми приспособлениями мы имеем возможность пропускать через проводник, полностью изолированный с одного конца, токи, достаточно сильные, чтобы его расплавить или передать через провод любое количество энергии к изолированному телу. Этот метод применения высокочастотных токов для медицинских целей может предоставить врачу огромные возможности. Воздействия, производимые таким методом, обладают чертами, совершенно отличными от тех, которые наблюдались, когда токи применялись в любых из прежде упомянутых способов.

Рис.4.

Обычные включения цепи проиллюстрированы на рис. 4 и в отношении диаграмм, показанных прежде, не требуют объяснений (очевидны). Конденсаторы С, соединенные последовательно, лучше (желательно) заряжать через повышающий трансформатор, но высокочастотный генератор переменного тока, электростатическая машина или генератор постоянного тока, если он имеет достаточно высокое напряжение, чтобы использовать маленькие конденсаторы, могут применяться с большим или меньшим успехом.

Первичная обмотка р, через которую проходят высокочастотные разряды конденсаторов, состоит из малого числа витков кабеля — по возможности самого низкого сопротивления, а вторичная обмотка s, находящаяся желательно на некотором расстоянии от первичной для облегчения (содействия) свободных колебаний тока, имеет один из своих концов — тот, который ближе к первичной обмотке — соединенным с землей, в то время как другой конец ведет к изолированной клемме Т, к которой подсоединено тело пациента. В этом случае важно обеспечить синхронность между колебаниями в первичной и вторичной цепях соответственно. Это лучше всего осуществить путем изменения самоиндукции контура, включающего первичный контур или катушку р, для чего и обеспечивается регулируемая самоиндукция; но в случаях, когда электродвижущая сила генератора исключительно высока, как при использовании электростатической машины и конденсатора, состоящего из двух простых пластин и имеющего достаточную электрическую емкость, будет проще добиться той же цели, варьируя расстояние между пластинами.

Если первичные и вторичные колебания находятся в близкой синхронности, точки самого высокого напряжения будут на клемме Т, и потребление энергии будет происходить в основном там. Подсоединение тела пациента к клемме в большинстве случаев будет очень существенно влиять на период колебаний во вторичной обмотке, удлиняя его, и придется производить подрегулировку первичного контура в каждом случае, чтобы соответствовать электрической емкости тела, подсоединенного к клемме Т. Следует всегда сохранять синхронность и интенсивность воздействия, изменяемую путем перемещения вторичной катушки к первичной или от нее, в зависимости от того, что требуется. Я не знаю метода, который позволял бы подвергать человеческое тело таким чрезмерным электрическим напряжениям, которые осуществляются в этом методе; или метода, который давал бы возможность подводить к телу или отводить от него без серьезных повреждений количества электрической энергии, приближающиеся даже в отдаленной степени к тем, которые полностью осуществимы, когда прибегают к этому способу применения энергии. Это происходит, очевидно, благодаря тому факту, что воздействие в основном поверхностное; самая большая его часть отводится переносу тока или, точнее, энергии. С очень быстро и мягко работающим прерывателем, думаю, невозможно подводить к телу человека и выделять в пространство энергию со скоростью в несколько лошадиных сил без всякого вреда, в то время как небольшая часть этого количества, используемая другими способами, не может не вызвать повреждения.

Когда человек подвергается воздействию такой катушки при соблюдении тщательной регулировки (наладки), в темноте видны светящиеся потоки, испускаемые из всех частей тела. Эти потоки короткие, тонкой структуры, когда число прерываний (breaks) очень велико, и действие устройства b (рис. 4) свободно от любых беспорядков (неорганизованности), но когда количество прерываний мало или работа устройства несовершенна, появляются длинные и шумные потоки, вызывающие некоторый дискомфорт. Физиологическое воздействие, производимое аппаратурой этого вида, может изменяться от едва заметного действия, когда вторичная обмотка находится на большом расстоянии от первичной, до очень сильного действия, когда обе катушки размещаются на маленьком расстоянии друг от друга.

В последнем случае достаточно только нескольких секунд для того, чтобы вызвать ощущение тепла во всем теле, и вскоре человек обильно покрывается испариной. Я неоднократно в демонстрациях для своих друзей подвергал себя долгому воздействию колебаний тока, и всякий раз после воздействия порядка одного часа мною овладевала ужасная усталость, причину которой мне трудно объяснить. Она была сильнее, чем я испытывал в некоторых случаях после самого большого и длительного физического напряжения. Я мог едва сделать шаг и с трудом удерживал открытыми глаза. После этого я крепко спал, и последействие было несомненно благотворным, но эта терапия была явно слишком сильной, чтобы пользоваться ею часто.

Человеку следует быть осторожным при проведении таких экспериментов по нескольким причинам.

На поверхности кожи или около нее, там где имеет место наиболее интенсивное воздействие, образуются различные химические продукты реакции, главными из которых являются соединения с озоном и азотом. Первый сам по себе очень разрушительный; эта особенность была проиллюстрирована тем фактом, что резиновая изоляция провода разрушается так быстро, что делает совершенно невозможным использование этой изоляции. Соединения азота в присутствии влаги содержат много азотной кислоты, которая может при неумеренном применении оказаться смертельно опасной. До сих пор я не отметил поражения, которые следуют прямо из этой причины, хотя в некоторых случаях получались ожоги, во всех отношениях подобные тем, которые наблюдались позднее и относились к рентгеновским лучам. Эту точку зрения, по-видимому, забросили, поскольку она не была подтверждена фактами, то же самое касается и идеи о том, что эти лучи — поперечные колебания. Но в то время как исследование движется, казалось бы, в правильном направлении, ученые мужи все еще находятся в замешательстве. Это состояние дел мешает физику достичь успеха в данных новых областях и делает заведомо трудное задание еще более трудным и неопределенным для врача.

Одно или два наблюдения, сделанные в процессе проведения экспериментов с описанной аппаратурой, заслуживают быть упомянутыми здесь. Как было установлено прежде, когда колебания в первичном и вторичном контурах находятся в синхронности, точки наивысшего напряжения (потенциала) располагаются на некоторой части клеммы Т. При идеальной синхронности и длине вторичной катушки , равной 1 /4 длины волны, эти точки будут точно располагаться на свободном конце клеммы Т, т. е. на том, который располагается дальше всего от конца провода, прикрепленного к клемме. Если это так и если теперь укоротить период колебаний в первичной обмотке, точки наивысшего потенциала будут смещены в сторону вторичной катушки, так как длина волны снижена и прикрепление одного конца вторичной катушки к земле определяет положение центральных (узловых) точек, а именно точек самого низкого потенциала. Таким образом, изменяя период вибраций первичного контура любым способом, точки наивысшего потенциала могут соответственно перемещаться вдоль клеммы Т, что было показано намеренно длинно, чтобы проиллюстрировать эту особенность. То же самое явление, конечно, создается, если тело пациента служит клеммой и ассистент может движением рукоятки вызвать перемещение точек наивысшего потенциала вдоль тела с любой требуемой скоростью. Когда действие катушки сильное, область наивысшего потенциала легко определяется по возникающему дискомфорту или боли, и наиболее любопытно ощущать, как боль блуждает вверх и вниз или, в конечном счёте, через тело, от руки к руке, если подсоединение к катушке выполнено соответственно движению рукоятки, контролирующей колебания. Хотя я не наблюдал никакого особого действия в экспериментах этого типа, я всегда чувствовал, что это воздействие может полезно использоваться в электротерапии.

Другое наблюдение, которое обещает привести к еще более полезным результатам, заключается в следующем: как отмечено выше, перенимая описанный метод, тело человека может подвергаться без опасности электрическим напряжениям в значительной степени сверх любых, производимых обычной аппаратурой, они могут доходить до нескольких миллионов вольт, как было показано в действительной практике. Теперь, когда проводимое тело наэлектризовано до такой высокой степени, маленькие частицы, которые, может быть, крепко держались на поверхности тела, отрываются с силой и отбрасываются на расстояния, о которых можно только догадываться. Я обнаружил, что не только крепко держащееся вещество, как краска, например, отрывается с силой, но даже частицы самых прочных металлов отрываются. Думали, что такое поведение имеет место в вакуумном пространстве, но с мощной катушкой это происходит и в обычной атмосфере. Упомянутые факты дают возможность предположить, что необычное действие, которое я уже с пользой применил, также может быть ценным в электротерапии. Постоянное совершенствование приборов и изучение этого явления могут в скором времени привести к созданию оригинальной методики санитарно-гигиенической обработки (лечения), которая позволит мгновенно очищать кожу человека, просто поместив человека вблизи источника интенсивных электрических колебаний, что производит эффект избавления в мгновение ока от пыли или частиц любого постороннего вещества, прилипших к телу.

Такой результат, осуществляемый практическим образом, без всякого сомнения, имел бы неоценимое достоинство в гигиене и был бы эффективным и сберегающим время заменителем ванны (водной процедуры), и особенно был бы оценен теми, чье время расписано по минутам.

Высокочастотные импульсы производят мощные индукционные воздействия, и в силу этой особенности они годятся для использования в электротерапии.

Эти индукционные воздействия либо электростатические, либо электродинамические. Первые убывают значительно быстрее с расстоянием — с квадратом расстояния; последние ослабляются пропорционально расстоянию. С другой стороны, растут пропорционально квадрату интенсивности (мощности) источника, в то время как последние возрастают в простой пропорции к интенсивности. Оба эти воздействия можно использовать для создания поля большой активности, распространяющейся через значительное пространство, как через большой зал. И такой монтаж (компоновка) был бы пригоден в больницах или лечебных институтах, где нужно лечить сразу много пациентов.

Рис.5.

На рис. 5 показан способ, в котором создается такое поле. На этой схеме G — генератор токов очень высокой частоты, С — конденсатор для противодействия (сопротивления) самоиндукции контура, включающий первичную обмотку Р индукционной катушки, вторичная обмотка которой имеет две пластины t большой поверхности, присоединенные к ее клеммам. После проведения хорошо знакомой настройки очень сильное воздействие происходит в основном в пространстве между пластинами, и тело человека подвергается быстрым изменениям напряжения и пульсации тока, что порождает, даже на значительном расстоянии, заметные физиологические эффекты. В моих первых экспериментах я использовал две металлические пластины, как показано на схеме, но позже я обнаружил, что предпочтительнее заменить их на две полые сферы из латуни (желтой меди), покрытой воском толщиной примерно два дюйма. Провода, ведущие к клеммам вторичной катушки, были покрыты таким же образом, так что к любому из них можно было приближаться без всякой опасности разрушения изоляции. Таким образом предупреждались неприятные состояния шока, которому подвергался экспериментатор при использовании пластин.

На рис. 6 изображена схема аналогичного использования динамических индукционных воздействий высокочастотных токов. Поскольку частоты, получаемые от генератора переменного тока, не настолько высоки, как требуется, прибегают к конверсии (преобразованию) посредством конденсаторов.

Схема будет понятна после следующего описания.

Только необходимо четко определиться, что первичная обмотка р, через которую конденсаторы должны разряжаться, образована из толстого скрученного провода с низкой самоиндукцией и сопротивлением и проходит по всему залу. Может быть установлено любое количество вторичных катушек sss, каждая из которых содержит обычно один слой довольно толстой проволоки. Я пришел к заключению, что реально использовать до сотни катушек, каждая из которых настроена на определенный период и отвечает за особую вибрацию, проходящую через первичную катушку. Такую установку я использовал в моей лаборатории с 1892 года, и много раз она доставляла удовольствие моим посетителям, а также доказала практическую выгоду. Недавно я имел удовольствие развлекать некоторых членов Ассоциации подобными экспериментами, и я не могу не воспользоваться этой возможностью, чтобы выразить благодарность за их визит и интерес ко мне, а также искреннюю благодарность за внимание со стороны Ассоциации. С тех пор моя аппаратура существенно улучшилась, и теперь я могу создавать поле такой интенсивной электромагнитной индукции в лаборатории, что катушка диаметром в три фута при тщательной настройке будет переносить энергию со скоростью в четверть лошадиной силы, при этом неважно, где она размещена в пределах участка, окруженного первичными цепями. Длинные искровые разряды, стримеры и другие явления, доступные с индукционными катушками, могут быть легко произведены в любом участке внутри пространства, и такие катушки, хотя и не подсоединенные ни к чему, могут употребляться как обычные катушки, и, что еще более примечательно, они более эффективны. За последние несколько лет меня часто убеждали показать эксперименты публично, но, хотя я жаждал удовлетворить эти просьбы, срочные дела до сих пор делали это невозможным. Эти достижения стали результатом медленного, но постоянного совершенствования аппаратуры, которое, я надеюсь, смогу связно описать в ближайшем будущем.

Рис.6.

Однако могут появиться интересные электродинамические индуктивные эффекты, о которых я упомянул, и они могут быть, кроме того, усилены путем концентрации воздействия в очень малом пространстве.

Очевидно, что, поскольку электродвижущие силы в многие тысячи вольт удерживаются между двумя точками токопроводящего стержня или замкнутой цепи лишь в несколько дюймов длиной, электродвижущие силы примерно той же величины будут устанавливаться в проводах (проводниках), расположенных поблизости. На самом деле я обнаружил, что таким манером было реально проводить разряд через колбу, находящуюся под высоким напряжением, хотя требуемая электродвижущая сила достигала десяти или двадцати тысяч вольт, и долгое время я проводил эксперименты в этом направлении с объектом, создающим свет новым и более экономичным способом. Но испытания не оставили никакого сомнения в том, что при этом способе освещения имелось огромное потребление энергии, по крайней мере, с аппаратурой, которая была в моем распоряжении, и, обнаружив другой способ, который обещал большую экономию трансформации, я направил свои усилия в этом направлении. Вскоре после этого (где-то в июне 1891 года) профессор J.J.Thomson описал эксперименты, которые были, очевидно, итогом длительных исследований и в которые он добавил много новой и интересной информации, что заставило меня вернуться к моим собственным экспериментам с вновь проснувшимся рвением. Вскоре мои усилия были сконцентрированы на создании в малом пространстве наиболее интенсивного индукционного воздействия, и, постепенно совершенствуя аппаратуру, я получил результаты удивительного характера.

Например, когда конец тяжелого железного стержня проталкивался внутри контура, находящегося под большим напряжением, было достаточно нескольких секунд, чтобы нагреть стержень до высокой температуры. Даже тяжелые куски других металлов нагревались так быстро, как будто они располагались в печи. Когда сплошную ручку, сделанную из листа олова, поместили в контур, металл тотчас же расплавился; это действие можно сравнить со взрывом, и в этом нет ничего удивительного, поскольку потери на трение накапливались в нем со скоростью, возможно, десять лошадиных сил. Масса плохо проводимого материала вела себя аналогично, и когда колбу под высоким разряжением засунули в контур, стекло нагрелось за несколько секунд почти до точки плавления.

Рис. 7

Когда я впервые наблюдал эти потрясающие действия, я заинтересовался изучением их влияния на живые ткани. Понятно, что я приступил к делу со всеми необходимыми предосторожностями, и правильно сделал, поскольку мне было ясно, что при витке лишь в несколько дюймов в диаметре создавалась электродвижущая сила более чем в десять тысяч вольт, и такое высокое давление более чем достаточно для создания разрушительных токов в ткани. Становилось все более очевидным, что тела со сравнительно низкой проводимостью быстро нагревались и даже частично разрушались. Можно вообразить мое удивление, когда я обнаружил, что я смогу просунуть свою руку или любую другую часть тела внутрь контура и держать ее там безнаказанно.

Неоднократно подталкиваемый желанием провести новые и полезные наблюдения, я с готовностью или бессознательно выполнял эксперимент, связанный с некоторым риском, которого едва ли можно было избежать в лабораторной практике, но я всегда верил и верю сейчас, что я никогда не предпринимал ничего такого, где, по моему мнению, шансы повреждений были так высоки, как когда я поместил свою голову внутри пространства, в котором действовали такие ужасные разрушительные силы. Однако я так поступал, и неоднократно, и ничего не чувствовал. Но я твердо убежден, что имеется огромная опасность при выполнении такого эксперимента, и кто-то, кто ступит на шаг дальше, чем я, может быть мгновенно уничтожен, поскольку могут существовать условия, сходные с теми, которые наблюдались с вакуумной колбой. Она может быть помещена в поле контура, находящегося под сильным напряжением, и поскольку траектория (контур) для тока не сформирована, она останется холодной и не будет расходовать практически никакой энергии. Но в тот момент, когда проходит первый слабый ток, большая часть энергии колебаний устремляется к месту потребления (расхода). Если при каком-то воздействии токоведущая дорожка пройдет через живую ткань или кости головы, то результатом будет мгновенное их разрушение и смерть безрассудно храброго экспериментатора.

Такой метод убийства, если бы он был выполнен, был бы абсолютно безболезненным. Теперь, почему в пространстве, в котором происходит такая суматоха, остается неповрежденной живая ткань? Кто-то может сказать, что токи не могут проходить из-за огромной самоиндукции, проявляемой большой токопроводящей массой. Но этого не может быть, потому что масса металла обладает более высокой самоиндукцией и тем не менее нагревается. Кто-то может утверждать, что ткани обладают слишком большим сопротивлением. Но это не может являться причиной, поскольку все данные показывают, что ткани проводят ток достаточно хорошо, кроме того, у тел со сравнительно одинаковым сопротивлением значительно повышается температура. Кто-то может приписать очевидную безвредность колебаний тока высокой удельной теплоемкости ткани, но даже грубая количественная оценка экспериментов с другими телами показывает, что эта точка зрения несостоятельна. Единственное правдоподобное объяснение, которое я пока нашел, это то, что ткани — это конденсаторы. Лишь это может объяснить отсутствие вредного воздействия. Но удивительно то, что как только создается гетерогенная (разнородная) цепь, например при взятии в руки металлического стержня и создании замкнутой цепи, ощущается прохождение токов через руки, и отчетливо заметны другие физиологические эффекты. Самое сильное воздействие, конечно, достигается, когда цепь возбуждения имеет лишь один виток, если соединения (подключения) не занимают значительной части общей длины контура, в каковом случае экспериментатору следует навертеть наименьшее количество витков, тщательно оценив, что он теряет, увеличивая количество витков, и что он приобретает, используя таким образом большую долю суммарной длины контура. Нужно помнить, что, когда катушка возбуждения имеет значительное число витков и некоторую длину, влияние электростатической индукции может превосходить (иметь перевес), поскольку может существовать очень большая разность потенциалов — сто тысяч вольт и более — между первым и последним витком. Но такое влияние присутствует всегда, даже когда применяется один виток.

Если человек помещен внутри такого контура, любые куски металла, даже маленького размера, ощутимо нагреваются. Без сомнения, они также будут нагреваться — особенно если они будут стальные (железные), — когда они введены в живую ткань, и это предполагает возможность хирургического вмешательства при помощи такого метода. Этим новым способом можно было бы стерилизовать раны либо определять местонахождение или даже извлекать металлические предметы, либо выполнять другие операции подобного типа в пределах сферы хирургической деятельности.

Большинство перечисленных результатов и многие другие, еще более замечательные, стали возможны лишь при использовании разрядов конденсатора. Вероятно, очень немногие — даже среди тех, кто работает в сходных областях, — могут полностью оценить, каким чудесным инструментом в действительности является конденсатор. Позвольте мне объяснить эту мысль. Некто может взять конденсатор, достаточно маленький, чтобы поместиться в кармане жилетки, и, умело используя его, может создать электрическое напряжение в большом переизбытке — в сотни раз больше, чем необходимо; больше, чем то, что производится самой большой, когда-либо созданной статической машиной. Или он может взять тот же конденсатор и, используя его иначе, может получить такие токи, против которых токи самой мощной сварочной машины совершенно ничтожны. Те, кто напичкан популярными идеями о напряжении машин статического электричества и токах, получаемых при помощи промышленных трансформаторов, будут поражены приведенным утверждением, хотя его правоту легко увидеть. Такие результаты легко получаемы, потому что конденсатор может разряжать накопленную энергию за невероятно короткое время. Ничего похожего на это свойство неизвестно в физической науке. Сжатая пружина, или аккумуляторная батарея, или любой другой вид устройства, способный сохранять энергию, не может этого сделать; если бы они это могли, можно было бы совершать невообразимые вещи при помощи этих средств. Очень близкое приближение к заряженному конденсатору — это бризантное взрывчатое вещество, например динамит. Но даже самый сильный взрыв такого соединения не идет ни в какое сравнение с разрядом конденсатора.

Поскольку, в то время как давления, которые получаются при детонации химического соединения, измеряются десятками тонн на квадратный дюйм, те, которые вызываются разряжениями конденсатора, исчисляются тысячами тонн на квадратный дюйм, и если бы было возможным создать химический продукт, который бы взрывался так же быстро, как конденсатор может разряжаться при условиях, которые могут быть реализуемы, — тогда чуточка такого вещества, безусловно, была бы достаточной, чтобы сделать бесполезным самый большой линкор (чтобы заменить самый большой линкор).

После применения инструмента, обладающего такими идеальными свойствами, в которых я был убежден задолго до этого, наступит осознание его важности, но я своевременно понял, что придется преодолеть большие трудности, прежде чем он сможет заменить менее совершенные приборы, используемые в настоящее время для разнообразных трансформаций электрической энергии. Таких трудностей было много. Обычно изготавливаемые конденсаторы сами по себе были неэффективными, проводники — неэкономичными, самая лучшая изоляция не отвечала требованиям, а условия для наиболее эффективной конверсии было трудно обеспечить. Одна трудность, которая была более серьезной, чем все остальные, и к которой я привлек внимание, когда впервые описал эту систему трансформации энергии, была обнаружена в устройствах, обязательно используемых для (регулирования) управления зарядами и разрядами конденсатора. Они были недостаточно эффективными и надежными, сильно ограничивая применение системы и лишая ее многих ценных свойств. В течение нескольких лет я пытался преодолеть эту трудность. За это время было проведено огромное количество экспериментов с этими устройствами. Многие из них вначале давали надежду, но в конце не удовлетворяли нужным требованиям. С неохотой я вернулся к идее, над которой работал задолго до этого. Она заключалась в том, чтобы заменить обычные щетки и ламели коллектора на жидкостные контакты. Я тогда столкнулся с трудностями, но годы, проведенные в лаборатории, не прошли даром, и я добился успеха. Вначале необходимо было обеспечить циркуляцию жидкости, но перекачка ее насосом оказалась непрактичной. Потом посетила счастливая идея о том, чтобы сделать насосный механизм составляющей прерывателя цепи, открыв и то, и другое в резервуаре, чтобы избежать окисления. Затем настал черед нескольких простых способов поддержания циркуляции, как, например, вращение ртути. Затем я научился снижать износ и потери, которые все еще существовали.

Я боюсь, что этот отчет, показывающий, как много усилий было потрачено на эти, казалось бы, незначительные детали, не передает высокой мысли о моих возможностях, но я признаюсь, что мое терпение подвергалось испытанию до самого конца. В конце концов я получил удовлетворение от создания механизмов, которые просты и надежны в работе, не требуют практически никакого внимания и способны воздействовать на трансформацию значительных 229 количеств энергии с изрядной экономией. Это не самое лучшее, что можно было сделать, но как бы то ни было, сделано это удовлетворительно, и я чувствую, что самое трудное задание.

Врач теперь сможет получить инструмент, соответствующий многим требованиям. Он сможет использовать его в электротерапевтическом лечении в большинстве из перечисленных способов. Он сможет обеспечить себя теми катушками, которые ему требуются для любой особой цели, дадут ему любой ток или любое напряжение, которые он пожелает получить. Такие катушки будут содержать лишь несколько витков проволоки, и затраты на их подготовку будут достаточно незначительными. Этот инструмент даст возможность врачу генерировать рентгеновские лучи значительно большей мощности, чем те, которые получаются с помощью обычной аппаратуры. По-прежнему должна оснащаться производителями труба, которая не будет разрушаться и позволит сосредотачивать большее количество энергии на электродах. Когда это будет клонировано, ничто не будет препятствовать дорогому и эффективному применению этого красивого открытия, которое должно в конечном счете утвердить свою высочайшую ценность не только в руках хирурга, но и электротерапевта и, что наиболее важно, в руках бактериолога.

Хотелось бы дать общее представление о приборе, в котором многие из последних усовершенствований были воплощены. Расположение частей такое же, как в приборе, представленном в предыдущих случаях, только возбуждающая катушка с вибрирующим прерывателем заменена на катушку с усовершенствованным прерывателем (выключателем) контура, на который была сделана ссылка.

Это устройство включает в себя отливку А с выступающим вперед штуцером В, во втулке которого свободно вращается вал а. Вал несет арматуру внутри стационарного возбуждающего магнита М и полый стальной барабан D с прерывателем. Внутри вала а концентрически с ним размещен меньший вал b, который также имеет подвижность в шарикоподшипниках и поддерживает противовес F. Этот противовес расположен на одной стороне, а валы а и b наклонены к вертикали; противовес остается неподвижным, поскольку барабан вращается.

К противовесу F прикреплено устройство R в форме ковша с очень тонкими стенками, узкое на конце, ближайшем к барабану D, и более широкое с другого конца. Небольшое количество ртути помещено в барабане D. Барабан вращается против узкого конца ковша, порция жидкости захватывается и забрасывается в тонкий и широкий поток по направлению к центру барабана. Верхняя часть последнего герметично закрыта стальной шайбой. К этой шайбе на стальном стержне L крепится тоже стальной диск F, снабженный некоторым количеством лопаток К.

Стержень L изолирован шайбами N от барабана D, и для удобства заполнения ртутью предусмотрен маленький шнек о. Болт (стержень) L, образующий одну клемму прерывателя цепи, присоединен медной полоской к первичному контуру р. Другой конец первичной катушки ведет к одной из клемм конденсатора C, установленного в отсеке камеры А. Другой отсек той же камеры зарезервирован для переключателя S и клемм инструмента. Другая клемма конденсатора присоединена к детали А и через нее к барабану D. Когда барабан вращается, лопатки К быстро вступают в контакт с потоком ртути и выходят из этого контакта, таким образом замыкая и размыкая цепь в быстрой последовательности. С таким приспособлением легко добиться десяти тысяч включений и выключений в секунду, и даже больше. Вторичная обмотка а сделана из двух отдельных катушек и устроена так, что она может сдвигаться (скользить), а металлическая полоса в ее середине соединяет ее с первичной катушкой. Это сделано для того, чтобы не допустить поломки вторичной обмотки, когда одна из клемм перегружена, как это часто происходит при работе рентгеновских трубок. Такая форма катушки сможет выдержать значительно большие разности потенциалов, чем катушки, сконструированные обычным способом.

Двигатель имеет обмотку возбуждения и арматуру, набранные из пластин, так что он может использоваться при питании контуров и переменным, и постоянным током. Валы располагаются как можно ближе к вертикали, чтобы не было проблем со смазкой. Таким образом, единственное, что требует некоторого внимания, — это коллектор двигателя, но там, где всегда доступен переменный ток, источник возможных проблем легко устраним.

Подсоединения электрического контура этого прибора уже были показаны, а способ работы был объяснен в периодических журналах. Обычный способ подсоединения — в котором клеммы цепи питания (снабжения) и самоиндукционная катушка для повышения напряжения, которая соединена последовательно с конденсатором и первичной обмоткой.