غولدينغ بيرد
العلوم المساعدة > الكهرباء > المعدات الكهربائية

ظهر جليًا من أعمال مايكل فاراداي أن الكهرباء والجلفانية هما بالأساس شيء واحد. أدرك بيرد ذلك، ولكنه واصل عمله مقسّمًا أجهزته إلى أجهزة كهربائية، والتي (وفقًا لما ذكره) أوصلت جهدًا عاليًا من خلال تيار منخفض، وأجهزة جلفانية تنقل تيارًا عاليًا بجهد منخفض. كان من المعدات الجلفانية المتاحة لبيرد خلايا كهركيميائية مثل العمود الفلطائي وخلية دانيال، وهو الشكل الذي طوّره بيرد بنفسه. إضافة إلى ما تقدم، فقد كان جزء من المعدات المعتمدة عبارة عن ملفات حث، والتي استُخدمت مع دائرة قاطع وإحدى الخلايا الكهركيميائية لتوصيل صدمة كهربائية. بخلاف الآلات الجلفانية، كانت الآلات الكهربائية المتوفرة في ذلك الوقت عبارة عن مولدات كهروسكونية تعمل بالاحتكاك وتتكون من قرص زجاجي دوار أو أسطوانة أتاحت سحب اللوحات الحريرية عليها أثناء دوران الزجاج. توجب تدوير هذه الآلات يدويًا أثناء العلاج، كما كان ممكنًا تخزين كميات صغيرة من الكهرباء السكونية في قوارير ليدين لتُستخدم فيما بعد.
بحلول العام 1849، بلغت المولدات المبنية استنادًا لقانون فاراداي للحث بلغت درجة كافية من التقدم لتحل بديلًا عن النوعين الآخرين من الأجهزة الكهربائية، وكان بيرد يوصي بها في محاضراته. اضطرت الخلايا الجلفانية للتعامل المزعج مع الأحماض الكهرلية أثناء الجراحة واحتمال انسكابها؛ كما استلزمت المولدات الكهروسكونية قدرًا كبيرًا من المهارة والصيانة للمحافظة على عملها بنجاح. في المقابل، لم تشُب الآلات الكهرومغناطيسية أي من هذه العيوب؛ إنما تمثل الانتقاد الوحيد الذي وجهه بيرد في أن الآلات ذات السعر الأرخص لم تُتح توصيل سوى تيار متردد. في مجال الاستخدام الطبي، وخاصة عند علاج المشاكل التي تعتري الأعصاب، فغالبًا ثمة حاجة إلى تيار أحادي الاتجاه لاستقطابية معينة، وهو ما استدعى توفّر الجهاز على مبادلات كهربائية أو آليات مشابهة. ومع هذا فقد اعتبر بيرد أن أجهزة التيار المتردد مناسبة لحالات انقطاع الحيض.
يعتمد التوجيه المطلوب للتيار على الاتجاه الذي يُعتقد أن التيار الكهربائي كان يتدفق فيه في الأعصاب في جسم الإنسان أو جسم الحيوان. ففي حالة الوظائف الحركية مثلًا، اعتُبر التدفق منطلقًا من المركز باتجاه العضلات في الأطراف، ولهذا السبب توجب توجيه التحفيز الكهربائي الاصطناعي في نفس الاتجاه. أما بالنسبة للأعصاب الحسية، يُطبّق الإجراء بالعكس: إذ كان التدفق من الأطراف إلى المركز، وهكذا يُوضع القطب الموجب على الطرف. عمد بيرد إلى توضيح هذا المبدأ من خلال تجربة على ضفدع حي. عادة ما توفر عدد من الضفادع في متناول اليد، لاستخدامها في غالفانوسكوب الضفدع. في ذلك الزمان كان الجلفانومتر الكهرومغناطيسي متاحًا، ولكن واصل بيرد استخدام أرجل الضفادع بسبب حساسيتها الأكبر للتيارات الصغيرة. أثناء التجربة، فُصلت ساق الضفدع عن جسدها، ولا يبقى سوى العصب الوركي متصلًا، ثم يُرسل التيار الكهربائي من الجسم إلى الساق. لوحظت اختلاجات في الساق عند تحفيز العضلات. ورغم ذلك، فإن عكس تدفق التيار لم يؤدّ إلى أي حركة في العضلة، بل مجرد نقيق الضفدع بسبب الألم. يذكر بيرد في محاضراته تفاصيل العديد من التجارب ذات الهدف المماثل طبّقها على الأعضاء الحسية للإنسان. فمثلًا في إحدى التجارب التي أجراها، يمرر التيار الكهربائي عبر رأس الشخص من الأذن إلى الأذن، مما سبب هلوسة في الصوت. تسمع الأذن المتصلة بالطرف الموجب صوتًا أعلى من الصوت في الأذن المتصلة بالطرف السالب.
صمم بيرد دارة القاطع الكهربائي الخاصة به لإيصال الصدمات للمرضى من خلية فولطائية عبر ملف تحريض. فيما مضى، كان القاطع الكهربائي عبارة عن جهاز ميكانيكي استلزم عمله من الطبيب تدوير عجلة تروس أو إيكال المهمة إلى مساعد لتنفيذها. أراد بيرد أن يحرر يديه ليتمكن من توصيل الكهرباء بصورة أكثر دقة إلى الجزء المراد علاجه لدى المريض. عمِل القاطع الكهربائي الذي صممه أوتوماتيكيًا من خلال الحث المغناطيسي بمعدل سرعة معقول. كلما زادت سرعة تبديل القاطع الكهربائي، زادت وتيرة توصيل الصدمة الكهربائية للمريض؛ وكان الهدف هو إيصال التردد الكهربي لأعلى درجة ممكنة.
اتسم قاطع بيرد الكهربائي بميزة غير ملائمة للاستخدام الطبي تمثّلت في تدفق التيار الكهربائي في اتجاهين متعاكسين خلال عمليات الفصل والتوصيل الكهربي. غالبًا ما يتطلب العلاج الطبي توصيل التيار في اتجاه واحد محدد. صمم بيرد قاطعًا كهربائيًا أحادي الاتجاه باستخدام آلية تدعى حاليًا حلقات الانقسام. شاب هذا التصميم عيب توقّف العملية الأوتوماتيكية، وبالتالي توجب تحريك القاطع يدويًا مرة أخرى. وبالرغم من ذلك، بقي هذا الإجراء لفترة محددة خيارًا أقل كلفة من المولدات الكهرومغناطيسية.