《现代物理治疗学》详解空气负离子疗法

 

阳光、空气和水是地球上所有生物赖以生存的重要因素，而空气则是其中最重要的的，因为离开了空气，一切生命现象将比离开阳光和水更快地终结。人们很早就知道空气里的氧和二氧化碳是人类气体代谢所必须的成分。后来又进一步了解到空气里所带的电荷对生物界也有十分重要的影响。经过近70~80年的研究，终于逐步探明，在大气中各气体成分不完全以分子的方式存在，其中还有一部分是以负离子状态存在的，负离子所带的电荷有正有负，其数量在不同的气象及地理条件下可有很大的变化。经过观察证明，空气中负离子的数量和不同的极性对人体生理功能有明显的影响。负离子化空气的发现，解释了某种气候生理学方面的问题，并提供了制造人工的局部范围电离空气是预防疾病的理论基础。空气负离子生理作用和治疗作用的奠基人AJI.Cokoㅍob（1903年）首先将负离子化空气用于预防保健与临床治疗。经过临床应用，证明具有一定的治疗效果，因而便形成了空气负离子疗法（aero-iono therapy）。

  空气负离子疗法是指应用自然界中大气负离子或人工产生的空气负离子预防和治疗疾病的方法，又称负离子化空气疗法。医用方面有重要作用的是空气负负离子。目前，环境污染严重威胁着人类的健康，迫切需要净化生存空间，改善环境卫生，空气负离子疗法日益受到重视，并成为公共场所、学校、工矿的物理预防措施。

一、物理学基础

（一）空气负离子的产生过程

  空气中的气体分子是由原子组成的，原子又由原子核及在核周运动的电子组成，原子核中包括带正电荷的质子和不带电的中子，中性原子中，质子数与核外电子数相同。在某种条件下，核外电子可脱离原子的电子轨道形成自由电子，原子核因失去电子而带正电，这种失去电子而呈现正点性的分子或原子就称为正负离子；若自由电子被其他原子吸附，该原子则带负电荷，这种因获得电子而呈现负电性的分子或原子称为负负离子；因此每一电离过程可形成一对带有正、负电荷的分子或原子—即形成空气正负离子及空气负负离子。

  可使空气电离的因素很多，包括自然界存在的物理因素和人工的物理因素，这些能导致电离的外力统称为催离素，实验证明，凡具有33eV以上能量的催离素，即可使空气负离子发生电离。在地球及空气中的宇宙射线、阳光（紫外线）、大气放电、高速运动的气流以及蕴藏于土壤、岩石、水源等中的铀和钍等放射性元素产生的射线等均可引起空气电离，此外，水冲击空气分子也可以发生电离，故在海滨、瀑布、喷泉、激流等地空气负离子的数量较多。据测定，在地表的大气中，通常每立方厘米空气内就含有数十至数千对空气负离子，其数量及正、负负离子的比例因地理环境、地质状况、城乡分布以及气候、季节等条件而有很大的差异。如海拔4000m地区，大气中每立方厘米空气中约有空气正负离子2000个，负负离子900个，而海拔2000m地区，空气正负离子为1500个，负负离子2000个，近似海平面的地区正负负离子数约为500~1000个。高山、山谷地区正负离子较多，海滨、森林地带负负离子较多。城市空气负离子远少于郊区及农村，空气污浊的环境中负负离子数可少至每立方厘米1或2个。此外，同一地区负离子数清晨多于午后，夏季多于冬季，雷雨过后大气中空气负离子显著增多。

（二）空气负离子的理化性质

  空气负离子按体积大小可分为轻、中、重负离子三种，一部分正、负负离子将空气10~15个中性气体分子吸附在一起形成轻空气负离子，轻空气负离子的直径约为10﹣7cm，在电场中运动速度较快，其运动速度为1~2cm/SV。中、重负离子多是尘埃、烟雾和小水滴等微粒失去或获得电子产生，或是一部分轻空气负离子与空气中的尘埃、烟雾等结合而形成，重负离子的直径约为10﹣5cm，在电场中运动较慢，仅为1.0005cm/SV。中负离子的大小及活动介于轻、重负离子之间。通常用N+和N－分别表示正、负重负离子，以n+和n－分别表示正、负轻负离子。每个轻、中、重负离子均带一个基本电荷，其电量约等于一个电子所带的电量，即4.8×10﹣10静电系单位（1.59×10﹣19C）。

  空气负离子存在的时间很短，轻负离子多在数十秒内消失，重负离子存在时间较长。空气中正、负负离子的比例称为单极系数，轻负离子的单极系数以n﹢/n﹣=q表示，平均为1.2，重负离子的单极系数以N﹢/N﹣=q表示，平均为1.1.空气中负离子的数量和单极系数可因各种条件而发生变化。例如，室外较清洁的空气中正、负轻负离子的浓度n+=651±187，n－=566±139，q=1.15。在关闭的室内，即使每人75~100㎡时，轻负离子浓度仍显著下降，而且单极系数升高，n+=91±36，n－=70±25，q=1.30.

  空气是由各种气体混合组成的，其中氮气占78%，氧气占21%，其余1%为二氧化碳、惰性气体、水汽、以及微量的工业废气如二氧化硫、碳氢化合物、一氧化氮等。在空气的电离过程中，上述气体并非都可形成相应的空气负离子，Martin等认为，空气中存在的空气负离子，几乎全部均为氧空气负离子，其解释为：①空气中99%为氮气和氧气，在原子结构中，氮的外层电子有5个，氧的有6个，氧的外层电子较多，易于逸出电子或吸收电子而形成正负氧空气负离子，而氮则难于或根本不与电子结合，不形成空气负离子；②空气中除氮、氧以外，其他气体成分总数还不到1%，故即使有些气体（如二氧化碳）稍能电离，其数量甚微。因此，空气负离子实际上主要就是氧的正负空气负离子。

二、作用机制

  空气负离子对整个机体的作用主要是通过呼吸系统，经神经反射和体液机制实现的，同时空气负离子对皮肤末梢神经感受器的影响也有一定的作用。经测定，能吸入肺深部的气溶胶颗粒的直径为5×10﹣4cm，而空气负离子是非常小的质点，不论轻负离子或重负离子都易于随呼吸抵达肺的深部。呼吸道黏膜分布着广泛的神经末梢，空气负离子进入呼吸道后，通过机械或电荷的刺激，引起呼吸道和肺内迷走神经感受器兴奋，冲动可传达延脑迷走神经核和呼吸中枢，兴奋进一步扩散还可影响延脑血管运动等重要生命中枢，引起相应的各种生理反应。

  空气负离子可以通过肺泡上皮层进入血液，以其本身电荷对血液中的胶质和各种细胞的电代谢施加影响。胶体质点的吸附层和扩散层之间存在数十毫伏（mV）的电位差，当吸入空气负离子时肺泡内空气负离子的单位以可达数十毫伏（mV）。即使进入血液的空气负离子电荷数量很少，对于平衡状态下的血液电荷也将产生明显的作用，血液中带电粒子的组成和分布可受其直接影响。在肺泡内的空气负离子，通过静电感应作用，可隔着肺泡上皮细胞影响肺毛细血管内血液的电荷，从而影响血液的电代谢活动。

  空气负离子通过上述复杂的神经-体液机制，引起机体各系统的生理反应而达到预防治疗疾病的目的。

三、生理作用和治疗作用

（一）对神经系统的作用

  空气负负离子通过促进单氨氧化酶（MAO）的氧化脱氨基作用降低脑及组织内的5-HT水平，引起内分泌及神经系统明显的生理变化，对自主神经高级中枢具有良好的调节作用。从而能改善大脑皮质的功能，振奋精神，消除疲劳，提高工作效率，改善睡眠，增加食欲，并有兴奋副交感神经的作用；而正负离子的作用与此相反。所以长时间逗留在烟尘弥漫、通风不良的地方，常感困乏、头昏、头痛、甚至恶心等，而在海滨、瀑布、喷泉附近，使人感觉头脑清醒、心情爽快。在空气负离子的作用下，脑电图有所改变，适当剂量的负负离子可使脑电波频率加快，振幅加大，而正负离子使之减慢。负负离子可使感觉和运动时值缩短，而正负离子使之延长。

（二）对心血管系统的作用

  空气负负离子有降低血压的作用，而正负离子作用相反，可使血压稍高。吸食负负离子后，可使周围毛细血管扩张并因而使皮肤温度上升。通过心电图及X线记波摄影等研究证明，负负离子可改善心功能和心肌营养不良状况。

（三）对血液的作用

  空气负负离子可使血沉减慢，正负离子则使其加快，这是由于血液中的胶体质点本身荷负电，负负离子增加了这一趋势，使血浆蛋白的胶体稳定性增加。同样，由于血中纤维蛋白元和血浆蛋白的带点状况的改变可使凝血时间缩短，血液粘稠度增大。负负离子对造血功能有一定的刺激作用，有人在动物试验中观察到，贫血动物在吸入负负离子后，周围血液中的幼稚型红细胞、白细胞数均增加。国内有人用空气负负离子治疗单纯性周围性白细胞减少症和放射治疗所致白细胞减少，取得一定的疗效。

（四）对呼吸系统的作用

  空气负离子主要通过呼吸道吸入而产生作用，同时对呼吸系统生理功能有明显的影响，在电离空气过程中，氧原子易得到电子而产生大量的氧负负离子，气管黏膜上皮的纤毛运动在氧负负离子的作用下加强，而在正负离子的作用下减弱；负负离子可影响上皮绒毛内呼吸酶的活性、加强对游离的5-羟色氨的含量、破坏黏膜的功能。吸入负负离子可改善肺泡的分泌功能及肺的通气和换气功能，并可缓解支气管痉挛、增加肺活量、调整呼吸频率、镇咳等。负负离子还能促进鼻黏膜上皮细胞的再生，恢复黏膜的分泌功能。

（五）对皮肤的作用

  在负负离子作用后皮肤血管短暂收缩，继而扩张，可改善微循环和组织营养，加速上皮再生，且有抑菌作用，可促进创面愈合。动物实验证明，吸入空气负负离子可使伤口愈合速度加快20%。

（六）对物质代谢和组织呼吸的影响

  空气负负离子对正常状况下的某些代谢有加强作用，对病理状况下的某些代谢有调节作用，吸入负负离子可激活体内多种酶的活性，如过氧化氢酶、细胞色素氧化酶、琥珀酸氧化酶、脂酶、胰蛋白酶、碳酸酐酶等，加强对氧的吸收、氧化还原和新陈代谢，增加基础代谢率，调节体内维生素A、B₁、C、D、PP等的含量，故可促进机体发育，增强体质；并可降低血糖和胆固醇、减少血钾含量，增加尿量及尿素氮和肌酐等的排出量，使血中NPN含量下降等。

（七）对免疫系统的影响

  负负离子可加强单核吞噬细胞系统的功能，使血液中抗体含量增加，提高机体的非特异性免疫功能，并具有脱敏作用，有人给过敏性休克的动物吸入空气负负离子，发现与对照组相比，能减轻病情并缩短病程。还有人发现空气负负离子能增强机体对白喉病毒的抵抗力。

（八）对内分泌功能的影响

  实验证明空气负负离子对切出扰卵巢或睾丸动物的内分泌障碍有良好的作用。有的停经妇女在应用空气负负离子治疗其他疾病的同时，往往有重新出现月经的现象。说明空气负负离子对内分泌功能有一定的调节作用。

（九）对消化功能的作用

  吸入空气负负离子可加强胃液的分泌，改善肠胃道的功能，增强食欲。有人曾在离体巴普洛夫小胃上研究电离空气对胃分泌功能的影响，发现可促进胃的分泌。

四、设备与治疗方法

（一）仪器设备

  目前所用的人工空气负离子发生器种类很多，按其发生原理分类如下：

1. 高压静电无声发电型空气负负离子发生器  由高压直流电流使空气分子电离，在阳极处即可聚集较多的空气负负离子，在阴极处即可聚集较多的空气正负离子，电极制成多级针状，以增加空气电离的数量，形成的正负离子被装置中的高压电场负极部分所吸附中和，形成的负负离子被风扇吹出供治疗应用。

2. 水动力型空气负负离子发生器  此型机器是根据Lenard效应（喷筒电效应）的原理制成的，Lenard效应是指液体在气体中喷散成雾状时本身可变为一种带点小滴的过程。研究发现，水滴是一个带电系统，常形成内外双电层，内层带有正电荷，外层带有负电荷，水喷出或溅出时，由于水地机械性分裂而致双电层分离，水滴的外层与空气中的分子或原子结合形成空气负负离子，在空气中扩散，而水滴的内层则重新变为带双电层（外负内正）的小水滴，并因较重而下沉，因此在喷散气雾的范围内可得到高浓度的空气负负离子，目前多一定配方制成的药物溶液或矿泉水代替普通水，通过发生器所产生的带电药物微粒，称为电-气溶胶，其直径在10﹣5~10﹣4cm，大于重空气负离子，每一微粒带电荷可达1600个电荷单位。

3. 高频无声放电型空气负负离子发生器  此类机器现采用振荡电路产生振荡电流，然后再放大电压，有电子管整流、滤波而产生高压电场，电压较高压静电无声放电型机器稍低，约900V，较为安全。

4. 放射线辐射性空气负负离子发生器  利用放射性物质，如镭（Ra）、钋（Po）、锶（Si）等辐射的α射线使空气电离，同时利用高压直流电将正负离子吸附，使空气含有大量的负负离子。此类机器产生的空气负离子浓度较高，可达1200万~200万个/c㎡。

  此外还有热电子发射型、紫外线辐射型空气负离子发生器等，各种空气负离子发生器所产生的负负离子浓度一般为30万~200万/c㎡。今年国内外对空气负离子发生器的研制有进一步的发展，如将各种空气调节、粉尘过敏、空气消毒等设备和空气负离子发生器综合设计在一起，以适应现代高度工业化社会在控制空气污染、防治医学、工业卫生、军事医学、宇航医学、工农业生产等各领域的需要。

（二）治疗方法

1. 空气负离子疗法的场所  空气负离子疗法应当在通风良好、空气清新的室内进行，室温15~18℃为宜。室内不得吸烟、点燃煤炉、煤气炉和蒸煮物品，以免污染空气，使空气中的重负离子含量增多，从而降低疗效甚至对机体带来不良影响。

2. 剂量  空气负离子疗法地计量大小取决于：①治疗机所发生的空气负负离子浓度及其单极系数；②病人距发生器的距离，距离越近，浓度越高；③治疗时间；④病人的呼吸频率及每次的肺换气量。由于剂量大小与疗效有很大关系，因此实施空气负离子疗法时应当充分考虑上述因素。首先需进行空气负离子浓度测定，并计算器单极系数。通常患者面部距机器出口处的距离为30~40cm，治疗时间可参考下列公式：

公式中的D为每次治疗要求吸入的空气负负离子数（个），C为空气负负离子浓度（个/cm³），R为呼吸频次（次/min），VR每次呼吸所吸入的空气量（一次换气量，cm³），T为治疗所需时间（min）。例如：治疗一支器官哮喘的患者，肺功能测定此患者的呼吸频率为22次/min，一次换气量为500ml，按要求该患者每次治疗已吸入（100~500）×10 9/1×10 6×20×500=10~15min。

3、治疗方法

（1）吸入法：治疗时患者采用舒适体位，面部与发生器的距离一般是30~40cm，进行缓慢而自然的呼吸，最好是吸气之末停顿片刻（1s左右）在呼出，以便空气负离子在肺泡内得到有效的吸附与透入，每次治疗吸入的空气负负离子总量约100亿~200亿,浓度为10万~200万/(cm3·s),时间为10~30min,治疗神经系统疾患或变态反应性疾患时,剂量应逐渐增加,1次/d,20~30次为1个疗程,隔2~3个月可重复疗程。

(2)局部作用法:作用于伤口或创面等,距离为20cm,负负离子浓度可在50万/cm3以上，时间为20~30min。

五、适应证和禁忌证

(一)适应证

空气负离子可与空气中的尘埃、病原体及某些有毒化合物等结合,使之沉淀,从而净化空气。厂矿、医院、学校和公共场所可应用以改善环境卫生、预防疾病,经常吸入空气负负离子或碱性矿泉水的电气溶胶,可减少呼吸系统传染病、矽肺的发病率。

1. 卫生保健      

近年来,空气负离子疗法不仅用于治疗和预防疾病,而且在卫生保健方面的应用亦日益广泛,其主要应用如下。

(1)脑力劳动者和易出差错的工作人员,如打字员、话务员、财务员等,使用空气负负离子发生器,能使人头脑清醒,精力充沛,提高工作效率。

(2)劳动强度高和体力消耗大的工作,如矿井作业和运动员,吸入大量空气负负离子,可以迅速恢复体力,并能提高运动员运动成绩。

(3)在超净化室、空调室和空气不流通的工作环境中,空气负负离子能消除或减轻人体的不良感觉,使人感觉舒适,不易疲劳。

(4)适当吸入空气负负离子可促进儿童生长发育、增强体质。

目前已有小型的空气负离子发生器,用于家庭保健。

2.临床治疗

(1)呼吸系统疾病:英国一些研究表明,空气负负离子对70%的呼吸道疾病有作用,适用于治疗急慢性呼吸道及肺部炎症、支气管哮喘、支气管扩张、肺气肿、矽肺等;慢性过敏性及萎缩性鼻炎、鼻窦炎、咽喉炎等。此外,感冒、流感、百日咳、肺结核等也可用空气负负离子作为辅助治疗。

(2)神经系统疾病:神经衰弱、失眠、偏头痛、脑外伤后遗症及自主神经功能紊乱等。

(3)心血管系统疾病:高血压病I~Ⅱ期、动脉粥样硬化、心肌供血不足、低血压(用空气正负离子)等。

(4)消化系统疾病:慢性胃炎、消化性溃疡、痉挛性便秘、胃肠功能紊乱。

(5)代谢及内分泌疾病:糖尿病、甲状腺功能亢进(用空气正负离子)更年期综合征、月经失调、痛经等。

(6)皮肤疾病:荨麻疹、各型瘙痒症、神经性皮炎、慢性湿疹等。

(7)其他疾病:烧伤、经久不愈的伤口或慢性皮肤溃疡、贫血、白细胞减少症等。另据国外报道,实验发现,空气负负离子对移植肿瘤的生长有抑制作用。

(二)禁忌证

重度心血管功能不全、风湿病活动期、出血倾向、恶性肿瘤、脑动脉硬化等。

(邢晓辉王小娟)

参考文献

1朱霖青,中国医学百科全书·理疗学分卷,第2版.上海:上海科学技术出版社,1993

2郭万学理疗学.北京:人民卫生出版社,1983

3陈庭仁空气负负离子的生物学效应国外医学·物理医学与康复分册,1987;7(1):1