Từ trường trị liệu: 33

1) Định nghĩa:

Từ trường trị liệu (magneto theraphy) là một phương pháp điều trị không cần dùng thuốc, thuộc ngành vật lý trị liệu. [4] Đây là một hệ thống điều trị bằng cách sử dụng các nam châm, sắt từ, thậm chí là các dung dịch từ tính, phương pháp trị liệu này rất hiệu quả trong nhiều trường hợp như trương lực cơ, đau cơ vì nó có khả năng loại thải đau nhức ra khỏi cơ thể.

Ưu điểm của phương pháp từ trường trị liệu: Không gây đau đớn cho người bệnh, không gây nhiễm siêu vi gan và AIDS, không gây biến đổi cấu trúc tế bào và hiện tượng dị sản.

2) Tác động của từ trường lên cơ thể sống: [5]

- Dưới tác động của từ trường thì lưu lượng máu tǎng lên sẽ làm tǎng khả nǎng chuyển tải oxy, cả hai việc này giúp cho khả nǎng chữa bệnh của cơ thể tǎng lên.

Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng

34

- Việc thay đổi sự di chuyển của ion calci: từ trường có thể đưa ion calci tới để điều trị chỗ xương bị gãy chỉ mất nửa thời gian so với bình thường hoặc có thể giúp cho việc lấy calci khỏi khớp xương bị viêm hoặc khớp xương bị đau.

- Sự cân bằng pH của những thể dịch khác nhau trong cơ thể (thông thường mất sự cân bằng pH xảy ra khi ốm) dường như có thể làm thay đổi nhờ từ trường.

- Sự sản xuất hormon từ các tuyến nội tiết có thể hoặc tǎng lên hoặc giảm xuống nhờ sự kích thích của từ trường.

- Sự thay đổi hoạt động của men và những quá trình sinh hóa khác.

3) Tác dụng điều trị của từ trường: [6]

- Chống viêm (nhiễm khuẩn và không nhiễm khuẩn). - Giảm phù nề.

- Giảm đau.

- Tǎng tuần hoàn ngoại vi và điều chỉnh áp lực động mạch. - Điều hòa hoạt động thần kinh thực vật.

- Giảm độ nhớt máu, hạn chế kết dính tiểu cầu. - Kích thích miễn dịch không đặc hiệu.

- Hạn chế lắng đọng cholesterol, hạn chế hình thành sỏi. - Kích thích tân tạo vi mạch, tái tạo tổ chức.

- Kích thích phát triển xương, hạn chế thưa xương.

4) Phát hiện mầm bệnh bằng từ trường quay: [7]

Dùng từ trường quay để phát hiện tác nhân gây bệnh là một kỹ thuật mới của các nhà khoa học Mỹ. Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp này có độ nhạy rất cao và có thể phát hiện nhiều mầm bệnh khác nhau trong cùng 1 mẩu xét nghiệm.

Nhóm nghiên cứu của 2 trường Đại học Purdue và Duke đang phát triển kỹ thuật dùng từ trường quay để cùng lúc phát hiện nhiều “pathogen” – tức mầm bệnh, cụ

Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng

35

thể là những tác nhân gây bệnh, đặc biệt là các vi sinh vật sống như vi khuẩn, vi-rút hoặc nấm.

Theo kỹ thuật này, khi được đặt trong từ trường quay, những phần tử từ tính (magnetic particle) có mang kháng thể sẽ hút các pathogen có trong mẫu xét nghiệm, và khi đã hút xong, những phần tử này sẽ bị chia tách ra tùy theo kích thước của chúng và tốc độ quay của từ trường.

Giáo sư Gil Lee, chuyên gia kỹ thuật hóa học và y sinh học của Đại học Purdue, giải thích: “Những phần tử từ tính có kích thước tính theo micro mét (1 phần triệu mét) sẽ được bao bọc bởi các kháng thể có khả năng nhận diện những pathogen nhất định. Và những phần tử này được phân tán trong mẫu máu của bệnh nhân”.

Những phần tử từ tính này có đặc điểm “siêu thuận từ” (superparamagnetism), tức là chúng chỉ chuyển sang trạng thái có từ tính khi được đặt trong một từ trường. Do đó, khi được hòa lẫn vào mẫu xét nghiệm, chúng không hút nhau và kết lại thành khối, nhưng khi từ trường quay bắt đầu hoạt động, những phần tử đó mới trở nên có từ tính.

Khi mẫu xét nghiệm có chứa những phần tử từ tính có mang kháng thể được đặt vào từ trường quay – được tạo ra bởi 1 microchip (mạch vi xử lý) chứa các đĩa kim loại cực nhỏ, 3 nam châm điện và các công cụ khác – thì những pathogen khác nhau có trong mẫu xét nghiệm sẽ bị hút bởi những phần tử từ tính có các kích thước khác nhau.

Do đó, kỹ thuật mới này có thể phân tách có chọn lọc các phần tử từ tính theo kích thước, và nhờ đó có thể chẩn đoán sự hiện diện của nhiều mầm bệnh có thể có trong cùng một mẫu xét nghiệm.

Giáo sư Lee giải thích tiếp: “Khi từ trường quay hoạt động ở một tốc độ nhất định, chúng ta sẽ tách những phần tử từ tính có những kích thước nhất định. Vì thế, bằng cách thay đổi tốc độ quay của từ trường, chúng ta sẽ tách được những phần tử đã hút pathogen ra khỏi phần còn lại của mẫu xét nghiệm”.

Các chuyên gia gọi kỹ thuật mới này là “non-linear magnetophoretic separation” (tạm dịch: phân tách bằng sự chuyển điện từ phi tuyến tính).

Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng

36

Nhóm nghiên cứu cho biết kỹ thuật này đã mang lại kết quả tốt trong các thử nghiệm vừa qua.

Theo tiến sĩ Hao Shang, thuộc Đại học Purdue, lợi thế của phương pháp này là nó có thể cùng lúc phân tách và nhận diện nhiều pathogen, với độ nhạy có thể cao gấp 1 triệu lần so với phương pháp “xét nghiệm miễn dịch trên pha rắn” (solid phase immunoassays) đang được sử dụng phổ biến hiện nay

II/ Điện di thuốc trị liệu: [8]

1) Định nghĩa:

Điện di thuốc trị liệu (electrophoresis therapy) là phương pháp dùng dòng điện một chiều để di chuyển một số ion thuốc có tác dụng chữa bệnh vào cơ thể hoặc lấy các ion thuốc có hại ra khỏi cơ thể.

Nguyên lý của phương pháp điện di là: Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau. Một dung dịch mà trong đó chất hòa tan có thể phân ly thành các ion (gọi là dung dịch điện ly), khi được đưa vào một điện cực và cho dòng điện một chiều chạy qua thì các ion cùng dấu với điện cực đó sẽ bị đẩy ra khỏi điện cực để đi vào cơ thể. Ngược lại nếu muốn lấy một ion có hại (ví dụ ion Ca+2) ra khỏi cơ thể thì ta đặt điện cực trái dấu vào vùng da nhiễm ion, điện cực đó sẽ hút các ion này ra khỏi cơ thể về phía nó.

2) Tác dụng của điện di thuốc:

- Tác dụng của điện di thuốc gồm tác dụng do dòng điện một chiều đều và tác dụng do ion thuốc gây ra. Trong đó, tác dụng của ion thuốc được đưa vào bằng điện di có hiệu lực tăng lên gấp nhiều lần so với các đường khác. Sau đây xin giới thiệu một số ion thuốc thường dùng:

Dung dịch thuốc Ion tác dụng Cực Tác dụng điều trị

Kali-Natri iodure (INaIK) 5%

I– – Làm mềm tổ chức sẹo

Natri clorua (NaCl) 5% Cl– – Tạo phản xạ chống viêm khớp Kali-Natri bromua

(BrNa-BrK)

Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng

37

Natri salicylat 5% Salicylat – – Chống viêm giảm đau Novocain 5% Novocain+ + Giảm đau

Hydrocortison acetat Hydrocortiso n+

+ Chống viêm

Nivalin Nivalin+ + Tăng cường dẫn truyền thần kinh - Khi cần ion thuốc gì thì đưa ion thuốc đó vào, các thành phần khác bị giữ lại ở điện cực do đó không gây phù nề tổ chức như khi tiêm.

- Không gây tổn thương da, không gây đau, không gây khó chịu và không gây lây truyền các bệnh đường máu như khi tiêm.

- Tại chỗ đặt điện cực đưa thuốc, nồng độ thuốc cao thích hợp cho những tổ chức ít mạch máu như sẹo... mà khi dùng thuốc các đường khác ít tác dụng.

III/ Điện xung trị liệu: [8]

1) Định nghĩa:

Điện xung trị liệu(electrotherapy) là một phương pháp điều trị trong vật lý trị liệu bằng các xung điện có tần số thấp và trung bình. Tín hiệu xung điện này gồm tín hiệu điện áp hay dòng điện biến đổi theo thời gian một cách rời rạc, có thể là một dãy theo xung tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ lặp lại, hay chỉ là một xung đơn xuất hiện một lần, có cực tính (- âm, + dương) hoặc cực tính thay đổi.

2) Tác dụng của dòng điện xung:

 Tác dụng giảm đau và giảm trương lực cơ

Dùng các dòng điện xung có cường độ tăng từ từ, tần số cao, loại dòng như Diadynamic, Trọbert, Burst - TENS... có tác dụng giảm đau rõ rệt, giảm trương lực cơ co thắt, thư giãn cơ. Tác dụng giảm đau của dòng điện xung được giải thích bằng các cơ chế sau:

Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng

38

Cơ chế cổng kiểm soát: các xung động thần kinh do tác động của dòng điện xung

khi đi vào tuỷ sống làm ức chế sự dẫn truyền cảm giác đau lên não, do đó làm giảm cảm giác đau.

Cơ chế phóng thích endorphine: tác động của xung động thần kinh do dòng điện

xung kích thích não giải phóng các morphine nội sinh (gọi là endorphine) nên có tác dụng giảm đau.

 Tác dụng kích thích thần kinh cơ

Các dòng điện xung có tần số thấp, cường độ tăng nhanh có tác dụng kích thích thần kinh cơ, làm tăng dẫn truyền thần kinh, tăng trương lực cơ, tăng khối lượng cơ.

D- ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỪ TRƯỜNG TRONG GIAO

THÔNG VẬN TẢI – TÀU ĐỆM TỪ

I/ Khái niệm:

Tàu đệm từ (tiếng Anh: Magnetic levitation transport, hay maglev) là một phương tiện chuyên chở được nâng lên, dẫn lái và đẩy tới bởi lực từ hoặc lực điện từ. Phương pháp này có thể nhanh và tiện nghi hơn các loại phương tiện công cộng sử dụng bánh xe, do giảm ma sát và loại bỏ các cấu trúc cơ khí. Tàu đệm từ có thể đạt đến tốc độ ngang với máy bay sử dụng động cơ cánh quạt hay phản lực; tức là tới khoảng 500 đến 580 km/h. Tàu đệm từ đã được sử dụng trong thương mại từ 1984. [9]

II/ Cơ chế vận hành [10]

Nguyên lý vận hành của nó khá đơn giản, vận dụng tính chất hút-đẩy từ tính “đồng tính đẩy nhau, dị tính hút nhau”, làm cho tàu lướt trên không theo hướng nhất định nhờ sự vận chuyển điện cơ tuyến tính.

Các nam châm từ kéo đoàn tàu về phía cuộn dây tĩnh đặt phía trước trên đường dẫn. Lại có 1 hệ thống từ phụ nâng tàu cách cuộn dây tĩnh 10 mm. Nam châm dẫn có cả ở hai bên sườn tàu và đảm bảo cho tàu bám sát đường tàu.

Do không có ma sát với đường ray, tàu đệm từ có thể chạy nhanh gấp đôi tàu hoả thông thường.

Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng

39

Cơ chế nâng tàu lên bằng lực từ Cơ chế đẩy tàu đi bằng lực từ Hiện tại trên thế giới có hai hướng phát triển tàu lướt đệm từ.

 Hướng thứ nhất gọi là thường đạo hình mà Đức là đại biểu: lợi dụng lực hút điện từ thông thường theo đường thẳng mà nâng tàu lên không. Loại tàu này có khoảng cách trên không nhỏ, thường là khoảng 10 mm, tốc độ 400-500 km/h.

 Hướng thứ hai gọi là siêu đạo hình mà Nhật Bản là đại biểu: tạo ra lực đẩy cực mạnh nâng tàu lên không. Loại tàu này có khoảng cách trên không lớn, khoảng 100 mm, tốc độ đạt đến trên 500 km/h. Hiện Nhật, Đức, Pháp, Hàn Quốc, Nga và Trung Quốc đều đã nghiên cứu chế tạo thành công tàu lướt đệm từ.

III/ Tiện ích: [11]

Các tàu truyền thống của đường sắt ngày nay thường chạy với tốc độ 100 - 150km/h phổ biến khắp nơi. Các tàu tốc độ cao đạt tới 200 - 300km/h. Việc nghiên cứu thực tiễn cho thấy tốc độ tối ưu của tàu siêu tốc đối với tàu truyền thống là 300km/h.

Tàu đệm từ chỉ cần một phần ba năng lượng mà xe bus tiêu tốn, hoặc 1/5 năng lượng mà máy bay cần đến trong điều kiện tương tự. Đó là nhờ khối lượng nhẹ, lực cản do ma sát thấp và các ứng dụng thiết bị điện tử hiện đại.

Quả thật, đây là sự kết hợp hoàn hảo giữa các tính năng ưu việt của các loại phương tiện giao thông: tốc độ, tiết kiệm năng lượng, ổn định, an toàn, ít ô nhiễm, dễ bảo trì, vì thế tàu lướt đệm từ có sức hấp dẫn rất lớn trong tình hình thiếu nhiên liệu, ô nhiễm môi trường trầm trọng như hiện nay.

Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng

40

IV/ Tình hình sử dụng tàu đệm từở các nước phát triển: ở các nước phát triển:

Mô hình tàu cao tốc đang được ứng dụng và mở rộng do tính tiện lợi và ưu thế so với máy bay trong việc lưu thông giữa các thành phố, giữa các nước lân cận ở khoảng cách dưới 1.000km. Sau Pháp, Nhật Bản, Đức, Tây Ban Nha và Hàn Quốc, nhiều nước khác cũng đang tiến hành xây dựng nhiều hệ thống tàu điện tốc hành.

1) Tàu tốc hành ởĐài Loan

2) Eurostar ở Anh-Pháp:

Đây là TGV Pháp được thiết kế đặc biệt chạy trên đất liền lẫn trong đường hầm dưới lòng biển Manche (gọi là Channel Tunnel, tắt là Chunnel) nối Paris (nhà ga Gare du Nord) với Anh (nhà ga Waterloo lnternational) và Bỉ.

Khởi hành sau mỗi 60 phút, kể từ khi khánh thành năm 1994, Eurostar thực sự nối liền hai miền đất châu Âu từng có một thời là kẻ thù không đội trời chung. Từ năm 2003 Eurostar đã đạt vận tốc nhanh hơn nên hành trình dài này chỉ còn 2 tiếng 35 phút. Sắp tới đây điểm đi/đến ở London sẽ chuyển sang nhà ga St.Pancras.

Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng

41

● Tàu Tgv-Est tốc độ 320 km/h nối thủ đô Paris (Pháp) với thành phố Strasbourg ở miền Đông

Tàu cao tốc V150 của Pháp (TGV) đã phá kỷ lục thế giới về tốc độ đối với tàu chạy trên đường ray thông thường, đạt vận tốc 574,8 km/h, tức ngang chiếc máy bay chiến đấu Spitfire thời Thế chiến II bay ở tốc độ tối đa.

Tàu TGV phiên bản V150 của Pháp vừa lập kỷ lục với hai đầu máy kéo đẩy.

3) AVE ở Tây Ban Nha:

Ở Tây Ban Nha, đường sắt cao tốc có tên là AVE (Alta velocidad espadola, tức Cao tốc Tây Ban Nha) tuy cũng sử dụng công nghệ mà công ty Alstom đã phát triển sử dụng cho TGV của Pháp.

Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng

42

2007 khánh thành tuyến Madrid-Barcelona rồi nối tiếp đến Pháp. Mục tiêu của AVE là đạt vận tốc 350 km/giờ.

4) ICE ởĐức:

Được phát triển bởi gã khổng lồ Siemens, ICE (Inter City Express, tức tàu điện tốc hành liên thành phố) là “TGV Đức” có tuổi đời không thua kém TGV Pháp.

Theo dòng thời gian, hình dáng của hai loại hình vận chuyển cao tốc này cũng đã trở nên rất giống nhau. Hiên nay các đoàn ICE lăn bánh nối kết rất nhiều thành phố lớn ở Đức, từ Hamburg đến Munich. ICE thế hệ thứ 3 cũng có công nghệ trục kéonhư AVE của Pháp, đạt vận tốc 300 km/giờ.

5) TAV ở Ý:

Hệ thống xe điện cao tốc ở Ý có tên gọi là TAV (Treno alto velocita) và gồm hai loại tàu: Pendolino ứng dụng công nghệ như tàu ICE Đức với vận tốc 250 km/giờ và ETR 500 (Eletto treno, tức tàu điện) đạt vận tốc 300 km/giờ.

Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng

43

6) Shinkansen ở Nhật:

Các tàu Shinkansen có tốc độ tối đa là 270km/h.

Tàu Shinkansen tốc độ nhanh nhất đang được sử dụng là tàu Shinkansen Nozomi, đạt tới 300km/h. Trong giai đoạn thí nghiệm, tàu Shinkansen 300X có tốc độ kỷ lục là 443km/h.

Sau 35 năm hoạt động, tàu Shinkansen của Nhật Bản nổi tiếng là hoạt động an toàn, nhanh chóng, vận chuyển nhiều hành khách và hết sức đúng giờ

7) Tàu KTX ở Hàn Quốc:

Với tốc độ 300 km/h, hệ thống tàu siêu tốc KTX đã mở ra thời kỳ tốc độ cao cho ngành đường sắt Hàn Quốc. Bắt đầu từ việc tiếp nhận công nghệ tiên tiến của tàu siêu tốc TGV của Pháp, nhưng chỉ 1 năm sau đó Hàn Quốc đã tiến hành nâng cấp bằng công nghệ