Bobina de oudín

Una bobina de Oudin , también llamada oscilador de Oudin o resonador de Oudin , es un circuito transformador resonante que genera electricidad de corriente alterna (CA) de alta frecuencia y voltaje muy alto a niveles de corriente bajos , ^{[1] [2] [3]} utilizada en las formas obsoletas de electroterapia a principios del siglo XX. ^[4] Es muy similar a la bobina de Tesla , con la diferencia de que la bobina de Oudin estaba conectada como un autotransformador . ^{[2] [5]} Fue inventada en 1893 por el médico francés Paul Marie Oudin ^[6] como una modificación del equipo de electroterapia del médico Jacques Arsene d'Arsonval ^{[7] [8]} y se usó en la terapia de diatermia médica , así como en la medicina de curandero hasta quizás 1940. El terminal de salida de alto voltaje de la bobina estaba conectado a un electrodo portátil aislado que producía descargas de cepillo luminosas , que se aplicaban al cuerpo del paciente para tratar diversas afecciones médicas en electroterapia . ^[4]

Las bobinas de Oudin y Tesla son circuitos transformadores de doble sintonización con núcleo de aire excitados por chispa que utilizan resonancia para generar voltajes muy altos a bajas corrientes . ^{[9] [10]} Producen corriente alterna en el rango de radiofrecuencia (RF). Las bobinas médicas de principios del siglo XX producían potenciales de 50.000 hasta un millón de voltios, a frecuencias en el rango de 200 kHz a 5 MHz. ^[4] El circuito primario de la bobina tiene condensadores de frasco de Leyden (C) que en combinación con el devanado primario de la bobina (L1) forman un circuito resonante (circuito sintonizado). ^[4] En las bobinas médicas generalmente se usaban dos condensadores por seguridad, uno en cada lado del circuito primario, para aislar al paciente por completo de la corriente primaria de baja frecuencia potencialmente letal. El circuito primario también tiene un espacio de chispa (SG) que actúa como un interruptor para excitar oscilaciones en el primario. El circuito primario se alimenta mediante un transformador de alto voltaje o una bobina de inducción ^[4] (T) a un potencial de 2 a 15 kV. El transformador carga repetidamente los condensadores, que luego se descargan a través del espacio de chispa y el devanado primario (una descripción detallada del ciclo de operación en el artículo sobre la bobina de Tesla también se aplica a la bobina de Oudin). Este ciclo se repite muchas veces por segundo. Durante cada chispa, la carga se mueve rápidamente de ida y vuelta entre las placas del condensador a través de la bobina primaria, creando una corriente oscilante de RF amortiguada en el circuito sintonizado primario que induce el alto voltaje en el secundario.

El devanado secundario (L2) está en circuito abierto y conectado al electrodo de salida del dispositivo. En la bobina de Oudin, un lado del devanado primario (L1) está conectado a tierra y el otro lado está conectado al secundario, por lo que el primario y el secundario están en serie. Había dos versiones de la bobina de Oudin: ^{[3] [11] [12]}

• En los circuitos Oudin anteriores, las dos bobinas estaban separadas, no acopladas magnéticamente, con una pequeña bobina primaria horizontal "D'Arsonval" (L1) de 20-40 vueltas con una toma conectada a un gran "resonador Oudin" secundario vertical (L2) con muchas vueltas de alambre fino (400-600 en bobinas grandes, 100-300 en bobinas pequeñas), ^[2] conectado al terminal de alto voltaje en la parte superior. En este circuito, el alto voltaje se generaba completamente por auto-resonancia en la bobina secundaria de alta Q. La adición de la bobina "resonadora" a la bobina "D'Arsonval" fue una contribución de Oudin; el resto del circuito fue inventado por Jacques D'Arsonval . ^[3]

• En circuitos posteriores de Oudin las bobinas estaban acopladas magnéticamente, formando un autotransformador , de modo que el primario induce una FME en el secundario por inducción electromagnética . Ambas bobinas se enrollaban normalmente en la misma forma de bobina, consistiendo el primario en relativamente pocas vueltas de alambre grueso en la parte inferior con una toma ajustable, conectada al devanado secundario, hecho de muchas vueltas de alambre fino. ^[3] Oudin descubrió que este circuito producía voltajes más altos debido a la gran relación de vueltas del transformador.

Aunque no incluye un condensador, el devanado secundario también es un circuito resonante ( resonador eléctrico ); la capacitancia parásita entre los extremos de la bobina secundaria resuena con la gran inductancia del secundario a una frecuencia de resonancia particular . Cuando se excita a esta frecuencia por el primario, se inducen grandes voltajes oscilantes en el secundario. El número de vueltas en el devanado primario, y por lo tanto la frecuencia de resonancia del primario, se podría ajustar con un toque en la bobina. Cuando los dos circuitos sintonizados se ajustan para resonar a la misma frecuencia, la gran relación de vueltas de la bobina, ayudada por la alta Q de los circuitos sintonizados, aumenta el voltaje primario a cientos de miles a millones de voltios en el secundario.

El secundario está conectado directamente al circuito primario, que transporta corrientes letales de baja frecuencia de 50/60 Hz a miles de voltios desde el transformador de potencia. Dado que la bobina de Oudin era un dispositivo médico, con la corriente secundaria aplicada directamente al cuerpo de una persona, por seguridad el circuito de Oudin tiene dos condensadores (C) , uno en cada pata del primario, para aislar completamente la bobina y el electrodo de salida del transformador de alimentación a la frecuencia de la red eléctrica. ^[13] Debido a que dos condensadores idénticos en serie tienen la mitad de la capacitancia de un solo condensador, la frecuencia de resonancia del circuito de Oudin es

${\displaystyle f={1 \sobre 2\pi {\sqrt {L_{1}C/2}}}\;}$

El terminal de alto voltaje de la bobina se conectaba a través de un cable a varios tipos de electrodos portátiles que el médico usaba para aplicar el alto voltaje al cuerpo del paciente. El tratamiento no era doloroso para el paciente, porque la corriente alterna en el rango de radiofrecuencia (RF), por encima de los 10 kHz de frecuencia , generalmente no causa la sensación de descarga eléctrica . La bobina de Oudin era un generador "unipolar", con el extremo inferior de la bobina conectado a tierra, por lo que a veces solo se aplicaba un electrodo al paciente y el camino de retorno de las corrientes era a través de la tierra. Sin embargo, generalmente se usaba un cable de tierra desde la parte inferior de la bobina; conectado a un electrodo de tierra que el paciente sostenía. Un inconveniente de la bobina de Oudin era que el movimiento del electrodo y el cable durante el uso cambiaba la capacitancia del terminal superior de la bobina secundaria y, por lo tanto, su frecuencia de resonancia . ^[14] Esto hacía que la bobina secundaria perdiera la resonancia con la primaria, lo que causaba una reducción en el voltaje. Por lo tanto, el punto de toma de la bobina primaria tenía que ajustarse constantemente durante el uso para mantener la primaria y la secundaria "sintonizadas" (como se ve en la imagen de la izquierda arriba) .

Se utilizaban muchos tipos especializados de electrodos para aplicar la corriente a varias partes del cuerpo del paciente. Estos generalmente se dividían en dos tipos. Para aplicar descargas de cepillo (llamadas " efluvios ") al exterior del cuerpo del paciente, se utilizaban electrodos que consistían en una o más puntas de metal sobre un mango aislante. Se debía tener cuidado de mantenerlos lo suficientemente lejos del cuerpo para evitar un arco continuo en la piel, que podría causar quemaduras dolorosas por RF. Para aplicar corriente directamente a la superficie del cuerpo, así como a los tejidos dentro del cuerpo del paciente a través de la boca, el recto o la vagina, se utilizaba un electrodo de "condensación" de tubo de vacío. Este consistía en un tubo de vidrio parcialmente evacuado de varias formas, con un electrodo sellado en el interior, conectado al cable de alto voltaje. Esto producía un espectacular resplandor violeta cuando se energizaba. La envoltura de vidrio del tubo formaba un condensador con el cuerpo del paciente a través del cual tenía que pasar la corriente, limitándola a valores seguros.

Para aplicar corriente a todo el cuerpo se utilizaba un "sofá condensador". Se trataba de una cama o sofá con un respaldo de metal debajo del colchón, conectado mediante un cable al terminal de alto voltaje. Los electrodos de metal para apoyar las manos a los lados, que el paciente agarraba durante el tratamiento, servían como vía de retorno a "tierra" y estaban unidos a la parte inferior de la bobina. De este modo, el sofá formaba un condensador, con el cuerpo del paciente como un electrodo.

Durante el siglo XIX, los experimentos de aplicación de corrientes eléctricas al cuerpo humano se convirtieron en un campo médico de la era victoriana , en parte medicina experimental legítima y en parte medicina de curanderos , llamado electroterapia , en el que se aplicaban corrientes para tratar muchas afecciones médicas. El descubrimiento de las ondas de radio por Heinrich Hertz en 1886 y el posterior desarrollo de la radio por Oliver Lodge y Guglielmo Marconi despertaron el interés por las corrientes de radiofrecuencia y los circuitos para generarlas. Las corrientes de "alta frecuencia" significaban cualquier frecuencia por encima del rango de audio, > 20 kHz, y las bobinas resonantes que las generaban se llamaban genéricamente "transformadores de oscilación". Durante la década de 1890, los médicos comenzaron a experimentar con la aplicación de estas corrientes de alto voltaje y alta frecuencia al cuerpo humano (los estándares éticos en la profesión médica eran más laxos en ese entonces y los médicos podían experimentar con sus pacientes). En 1890, el médico francés Jacques Arsene d'Arsonval fundó el campo de la electroterapia de alta frecuencia, realizando los primeros experimentos de aplicación de corrientes de alta frecuencia al cuerpo humano. Descubrió que las corrientes superiores a 10 kHz no provocan contracción muscular ni activan los nervios para provocar la sensación de descarga eléctrica , de modo que se podían aplicar voltajes extremadamente altos a un paciente sin molestias. En 1891, en Estados Unidos, el ingeniero Nikola Tesla descubrió lo mismo de forma independiente. Se utilizaron tres tipos de aparatos, desarrollados por tres pioneros en el campo, D'Arsonval, Tesla y Oudin, y en torno a ellos surgieron cuerpos separados de técnica clínica: ^{[3] [4]}

• Aparato de D'Arsonval - D'Arsonval utilizó por primera vez un alternador de alta frecuencia , pero este dispositivo no podía producir frecuencias superiores a 10 kHz. Para alcanzar frecuencias más altas, desarrolló un circuito (ver ilustración) que consistía en un solo circuito sintonizado , formado por dos condensadores de botella de Leyden y una pequeña bobina de relativamente pocas, de 10 a 30 vueltas de cable grueso, con una bobina de inducción y un descargador de chispas para excitar las oscilaciones. Se parecía a un circuito de Tesla sin el devanado secundario. El circuito producía electricidad de alta corriente y voltaje relativamente bajo (quizás 30 kV), denominada "corrientes de D'Arsonval". El circuito era "bipolar" con dos cables de extremos opuestos de la bobina conectados a electrodos en diferentes lugares del cuerpo del paciente. Las corrientes de alta frecuencia podían producir calor en el cuerpo del paciente, similar al funcionamiento de un horno microondas; esto se llamaba diatermia (Behary). También se utilizaron otros nombres como Termofaradismo y Termopenetración dependiendo de si se utilizaba con fines terapéuticos o para efectos destructivos en cirugía (Behary)
• Resonador de Oudin : en 1893, el médico francés Paul Marie Oudin modificó el circuito de D'Arsonval añadiendo una segunda bobina "resonadora" grande hecha de muchas vueltas de alambre fino a una toma de la bobina pequeña de D'Arsonval. Al ajustar el punto de toma, podía hacer que la segunda bobina entrara en resonancia con el circuito sintonizado, generando voltajes más altos con corrientes más bajas, de manera similar al circuito de Tesla. En los primeros aparatos "resonadores de Oudin", las dos bobinas estaban separadas y no acopladas magnéticamente. Más tarde, Oudin descubrió que se podía aumentar la eficiencia acoplando magnéticamente las bobinas, haciendo que la bobina pequeña fuera el devanado primario de la bobina grande. ^[11] El resonador de Oudin generaba electricidad de muy alto voltaje y baja corriente. Era un circuito "unipolar", con un extremo conectado a tierra y un solo terminal de salida.
• Aparato Tesla-Thomson : el ingeniero serbio-estadounidense Nikola Tesla fue pionero en el campo de los transformadores resonantes de radiofrecuencia de alto voltaje, inventando el circuito de bobina de Tesla en 1891. Él y Elihu Thomson experimentaron con la aplicación de alto voltaje a sus cuerpos. Aunque Tesla inventó muchos circuitos de transformadores resonantes diferentes, el circuito de electroterapia que lleva su nombre era un circuito "bipolar" que consistía en una bobina primaria sintonizada excitada por chispa de pocas vueltas que rodeaba el centro de una bobina secundaria bipolar simétrica de muchas vueltas de cable fino, con terminales de salida en cada extremo.

Los aparatos de D'Arsonval y Oudin se hicieron populares en Europa, mientras que el aparato de Tesla-Thompson se utilizó principalmente en Estados Unidos. Durante las primeras décadas del siglo XX hubo una rivalidad entre estos bandos y un debate en la literatura médica sobre si las "corrientes de Tesla" o las "corrientes de Oudin" eran mejores para diversas afecciones. En 1920 se descubrió que las corrientes eran muy similares. Como los circuitos eran tan similares, los proveedores médicos vendían unidades combinadas de "alta frecuencia" que podían configurarse para la terapia de Tesla, D'Arsonval u Oudin, a menudo combinadas también con rayos Röntgen (rayos X).

Después de que Oudin combinara la bobina primaria y la "resonadora" en la misma forma, convirtiéndolas en un autotransformador con núcleo de aire , la única diferencia significativa entre el aparato Tesla y el de Oudin era que la bobina Tesla médica era "bipolar" mientras que la bobina Oudin era "unipolar", con un extremo conectado a tierra. Con el tiempo, el significado de los términos fue cambiando hasta que (quizás en 1920) el término bobina Tesla significaba una bobina "bipolar"; cualquier bobina de alto voltaje con un secundario equilibrado sin conexión a tierra con dos terminales de salida, mientras que el término bobina Oudin significaba una bobina "unipolar"; cualquier bobina con un secundario conectado a tierra y un solo terminal de salida. ^[11]

Alrededor de la década de 1930, los osciladores de tubo de vacío reemplazaron a los circuitos excitados por chispa en los equipos médicos de alta frecuencia. El campo de la electroterapia fue reemplazado por el campo moderno de la diatermia , y la bobina de Oudin quedó obsoleta. Irónicamente, los diseños de bobinas de Tesla actuales son unipolares, con un solo terminal de alto voltaje, por lo que a veces se las llama bobinas de Oudin. ^{[11] [15]}

• Varita violeta