DE1764666A1

DE1764666A1 - Geraet fuer die Kurzwellentherapie

Info

Publication number: DE1764666A1
Application number: DE19681764666
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Haas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-07-13
Filing date: 1968-07-13
Publication date: 1971-10-07
Also published as: FR2012931A1; AT301012B; GB1278352A; NL6910739A; US3633588A

Description

Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, 11. Juli 1968

Henkestraße 127

EPA 21g23/i72

Gerät für die Kurzwellentherapie

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät für die Kurzwellentherapie im Frequenzbereich etwa zwischen 10 MHz und 100 MHz (3 bis 30 m Wellenlänge) mit Mitteln zur Ankopplung des Generators an eine Behandlungselektrode.

Solche Geräte waren dafür geeignet, mit zwei verschiedenen Elektrodentypen betrieben zu werden, nämlich mit sogenannten Kondensatorelektroden oder sogenannten Spulenfeldelektroden. Bei Anwendung der Kondensatorfeldmethode befindet sich das Behandlungsobjekt als verlustbehaftetes Dielektrikum im hochfrequenten elektrischen Feld zwischen isolierten Elektroden, während bei Anwendung der Spulenfeldmethode sich das Behandlungsobjekt im hochfrequenten magnetischen Feld einer Spule befindet.

Da beide Typen von Elektroden an demselben Kurzwellen-Generator anschließbar sein sollten, durften die Leerlaufwiderstände von Kondensatorelektroden und Spulenfeldelektroden nicht zu sehr voneinander abweichen, um den Generator nicht zu gefährden. Diese Regel wurde in

auch
der Praxis stets befolgt, und zwar/aus dem Grunde, weil zur Abstimmung

von Spulenfeldelektroden (mit ihren relativ hohen Induktivitäten) auf Resonanz dann nur relativ kleine und daher gut im Elektrodenkörper unterzubringende Kondensatoren benötigt worden, die auch ohne besondere fertigungstechnische Probleme herstellbar waren (lediglich die Durchschlagfestigkeit dieser spannungsmäßig hoch belasteten Kondensatoren brachte einige Schwierigkeiten mit sich).

Bei diesem Stand der Technik schien eine Änderung an der Grundstruktur der Spulenfeldelektroden wirtschaftlich nicht sinnvoll, weil die bestehenden Hochfrequenzgeneratoren dann nicht mehr abwechselnd für Elektroden des einen oder anderen Typs geeignet

1 098A1/0463 _₂ _

Wären und außerdem schien wegen der zu erwartenden Schwierigkeiten bei der Herstellung und Unterbringung größerer Kapazitäten eine Änderung an den Spulenfeldelektroden vom technischen Standpunkt aus nicht geraten.

Aus diesen Gründen sind Spulenfeldelektroden in den letzten Jahrzehnten nur unwesentlich - d.h. im Rahmen der herrschenden obengenannten Vorstellungen - weiterentwickelt worden; man hat dabei in Kauf genommen, daß die Generatoren mit Abstimmeinrichtungen versehen sein mußten, damit bei Änderung der Belastung (Annähern oder Entfernen des zu behandeLnden Körpers an bzw. von der Elektrode) die an den Körper abgegebene Energie optimal übertragen und eine sich ergebene Frequenzverwerfung des Generators wieder ausgeglichen werden konnte. Die für diesen Zweck entwickelten und heute allgemein gebräuchlichen Abstimmautomatiken sind teuer, sie arbeiten zum Teil geräuschvoll und sind auch störanfällig; außerdem geht bis zur jeweiligen Scharfeinstellung (auf Resonanz) Immer eine gewisse Zeit verloren und es ist wegen des dauernden Pendeins der Einstellung um den Resonanzpunkt bei vielen Automatiken nicht mit einem gleichmäßigen Energieübergang auf den zu behandelnden Körper zu rechnen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Spulenfeldelektroden besteht darin, daß die von ihnen erzeugten Wirbelfelder relativ rasch - von ihrem Entstehungsort aus gesehen - abklingen, so daß nur in unmittelbarer Nähe der Elektrode ein für die Therapie immer ausreichend starkes magnetisches Feld herrscht. Wird der Körper aber in unmittelbare Nähe der Elektrode gebracht, so sind auch die elektrischen Felder an dieser Stelle groß und es tritt eine durch die elektrischen Felder bewirkte für die überwiegende Zahl der Behandlungsfälle unerwünschte starke Erwärmung des Fettgewebes auf. Die - bei kurzen Wellenlängen (dm) durch Verwendung offener Hohlraumresonatoren bereits erreichte - sogenannte Tiefenwirkung ist daher bei Behandlung mit Kurzwellen im eingangs angegebenen Frequenzbereich bis jetzt nicht erzielbar gewesen. Die Verwendung von Hohlraum-Resonatoren in dem eingangs angegebenen Wellenlängenbereich ist medizinisch nicht möglich, da solche Hohlraum-Resonatoren eine Größe besitzen müßten, welche einem ganzzahligen Vielfachen der halben Betriebswellenlänge, also 1,50 m bis 15 m, entspricht. Außerdemist die Erzeugung von HF-Energie im dm- und cm-Wellengebiet wesentlich teuerer und die Übertragungsverluste sind wesentlich größer als im eingangs angegebenen Frequenzbereich. 100041/0463
- ORIGINAL INSPECTED ~ ⁵ "

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät für die Kurzwellentherapie im Frequenzbereich etwa zwischen 10 MHz und 100 MHz mit Mitteln zur Ankopplung des Generators an eine Behandlungselektrode zu schaffen, das frei ist von den genannten Nachteilen, das billiger herstellbar ist, für alle möglichen Behandlungsfälle - d.h. für die Behandlung ausgedehnter oder kleinerer Bereiche des menschlichen Körpers - geeignet ist und mit dem insbesondere eine große Tiefenwirkung und Fettentlastung erzielbar ist.

Erfindungsgemäß ist dies dadurch erreicht, daß die Elektrode, die eine Induktivität und eine Kapazität solcher Größe aufweist, daß sie bei der verwendeten Frequenz ausreichend genau in Resonanz ist, eine möglichst große Kapazität und eine möglichst kleine Induktivität besitzt.

Diese Angabe ist insofern als ausreichende Lehre zum technischen Handeln anzusehen, als sich beim Aufbau der erfindungsgemäßen Elektroden ergibt, daß die zunächst erwarteten Schwierigkeiten bei der Realisierung der erforderlichen großen Kapazitäten deshalb zu überwinden sind, weil bei kleiner Induktivität und großer Kapazität die Kondensatoren weit weniger spannungsmäßig belastet sind. Begrenzt wird die Möglichkeit, die Kapazitäten beliebig zu erhöhen, aanoaaoiiio dadurch, daß die Plattenabstände wegen Wärmedehnungen (Verstimmungen) und Durchschlaggefahr nicht beliebig verringert werden können, daß die Verwendung von festen Dielektrika sich wegen deren zu hoher Verluste bzw. Temperaturabhängigkeit (Verschlechterung des Wirkungsgrades, Frequenzunstabilität) verbietet und die Abmessungen der Elektroden für die Verwendung am Menschen nicht zu groß werden dürfen; ebenso begrenzt d.e Größe der verwendeten Hochfrequenzspannung die Kapazitätserhöhung (Durchschlaggefahr). Auch die Art der Ankopplung zwischen der Übertragungsleitung und der Elektrode, die bei noch vertretbaren Verlusten nicht beliebig fest sein kann, beschränkt die Größe der Elektroden-Kapazität nach oben hin. Werden die Kapazitäten aber bis zu diesen Grenzen erhöht, so ergeben sich für den Verwendungszweck ausreichend große Werte. Bei Versuchen mit Elektroden verschiedener für die Humanmedizin verwendbarer Abmessungen wurden mit Iiuftkondensatoren Kapazitäten in der Größenordnung zwischen etwa 50 und 1000 ρ F erzielt. Genaueres über den Aufbau der verwendeten kondensatoren ergibt sich aus der Beschreibung uni den Ansprüchen ο

109841/0463

Die Überlegungen des Erfinders fussen auf der Erkenntnis, daß sich die Erfindungsaufgabe in der angegebenen Weise lösen lassen müßte, weil bei Erhöhung des kapazitiven Anteiles und Erniedrigung des induktiven Anteiles der Elektrode die Stromstärke in der Elektrode stark erhöht wird, wodurch das entstehende und für die Behandlung wichtige Magnetfeld stärker wird und schon deshalb eine größere Eindringtiefe erzielbar sein wird. Die Erfindung fußt auf der weiteren Erkenntnis, daß die eintretende beachtliche Erhöhung der Stromstärke (die bei bekannten Elektroden ein nicht zu vertretendes Maß an Verlustleistung in der Elektrode und deren zu starke Erwärmung bewirken würde) im Rahmen der Erfindung vertretbar und sogar mit der Forderung nach kleiner Induktivität technisch vereinbar ist. Gemäß weiterer Erfindung hat nämlich diese Erkenntnis, verbunden mit der Forderung, w die Eindringtiefe so weit wie möglich zu steigern, zu dem Vorschlag geführt, wonach die Elektrode eine großflächige Leiterschleife aufweisen soll. Es hat sich gezeigt, daß in der Nähe der Begrenzung einer derart ausgebildeten Elektrode das - aufgrund der hohen Stromstärke starke - magnetische Feld ziemlich homogen ist, d.h. die Feldstärke bei wachsendem Abstand von der Begrenzung nur relativ wenig abnimmt, so daß auch durch die gewählte geometrische Konfiguration und nicht nur durch die Erhöhung der Stromstärke das Erfindungsziel "Vergrößerung der Eindringtiefe und Fettentlastung" erreicht werden konnte.

Die Ausbildung der Elektrode als großflächige Leiterschleife bewirkt, daß die erzeugten magnetischen Feldlinien hauptsächlich senk- m recht auf der zu behandelnden Körperoberfläche stehen; d.h. die elektrischen Feldlinien verlaufen hauptsächlich tangential zur Körperoberfläche. Deshalb wird die Elektrode nur wenig verstimmt, wenn sich ihr ein Patient nähert oder sich der Patient aus ihrem Nahfeld entfernt. Diese Tatsache eröffnet die Möglichkeit, eine solche Ankopplung der Elektrode an die Verbindungsleitung zum Generator vorzusehen, bei welcher der Generator in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Elektrode und dem Patienten zwar die abgegebene Leistung ändert (wegen der Transformation des Wirkwiderstandes in den Generatorkreis), die Frequenz aber im wesentlichen konstant bleibt.

Bei den bekannten Elektroden ist dies aber nicht der Fall, weil wie schon angedeutet - im Nahfeld dieser Elektroden eii>6iemlich starkes elektrisches Feld mit einem relativ großen Anteil von zum

109841/0463

behandelnden Körper senkrecht -verlaufenden elektrischen Feldlinien herrscht, so daß unerlaubt starke Frequenzverwerfungen oder zu schlechte Energieübertragung eintreten, wenn nicht eine Abstimmautomatik für eine entsprechende Korrektur sorgt«,

Die erfindungsgemäßen Elektroden sind daher ohne Abstimmautomatik verwendbar, so daß die erfindungsgemäß mit solchen Elektroden betriebenen Kurzwellengeräte für die Behandlung im magnetischen Wirbelfeld wesentlich billiger hergestellt werden können. Zwar sind diese Kurzwellengeräte dann wegen der fehlenden Nachstimmautomatik nicht mehr für den Anschluß von Kondensatorelektroden geeignet; die mit der Erfindung erzielten Vorteile, sind aber so entscheidend, insbesondere ist die gewünschte Eindringtiefe bei besserer Fettentlastmg erreicht, daß anzunehmen ist, daß die Erfindung die schon jetzt durch die Möglichkeit der Behandlung mit dm- und cm-Wellen, womit sich gute Wärmeprofile (Tiefenwirkung, Fettentlastung) erzielen lassen, stark in ihrer Bedeutung geschwächte Kondensatorfeldmethode verdrängen, wenn nicht ablösen wird.

Eine weitere Erkenntnis des Erfinders ist in der Tatsache zu sehen, daß es möglich ist, die erfindungsgemäß klein gehaltene Induktivität durch eine großflächige Leiterschleife zu realisieren und die gewünschte große Kapazität durch Gegenüberstellung der Endflächen dieser großflächigen Leiterschleife zu erzielen. Auf diese Weise ist es technisch möglich gewesen, die Elektroden auch relativ klein zu halten.

Nachfolgend werden Einzelheiten der Erfindung anhand von 10 Figuren, welche Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Kurzwellentherapiegerät in Ansicht, Fig. 2 eine Ausführungsform einer im Rahmen der Erfindung verwendbaren Elektrode in Ansicht,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer Elektrode, insbesondere für die Behandlung von Zonen des Körperstammes, in Ansicht,

109841/0463

Pig, 4 einen Schnitt durch die Pig. 3 nach den Linien IV - IV in vergrößerter Darstellung,

Pig. 5 eine Teilansicht des in Pig. 3 nicht sichtbaren, z.T. in Pig. 4 erkennbaren wesentlichen Aufbaus des Innern der Elektrode nach Pig. 3 Ton unten gesehen, ebenfalls in vergrößerter Darstellung,

Pig. 6 eine andere Elektrodenausführung für die Behandlung kleinerer Gewebeabschnitte in Ansicht,

Pig. 7 einen Schnitt durch die Elektrode nach Pig. 6 nach den linien VII - VII_t

Pig. 8 einen Schnitt durch eine Seitenwand der Elektrode nach Pig. gemäß Schnittlinien VIII - VIII in vergrößerter Darstellung,

Pig. 9 eine andere Elektrodenausführung fels sogenannter Langfeldstrahler) für die Behandlung langer Gewebeabschnittein Ansicht, W Pig.10 ein Schnitt durch die Elektrode nach Pig. 9 gemäß Schnittlinien X-X.

In Pig, 1 ist ein Gerät für die Kurzwellentherapie dargestellt, das den im Gehäuse 1 untergebrachten Generator, den Tragarm 2 für eine daran anschließbare Elektrode 3 sowie das Energiekabel 4 für die Verbindung von Generator und Elektrode umfaßt.

Pig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Elektrode, welche aus einem rahmanartig geformten Blechstreifen gebildet ist, welcher eine Leiterschleife darstellt. Die Enden 5 der Schleife sind derart sich überlappend angeordnet, daß ihre Plächen parallel zueinander mit gegenseitigem Abstand verlaufen; sie bilden die große Kapazität der Leiterschleife, während der relativ breite Blechstreifen nur eine geringe Induktivität aufweist. Zwischen den sich überlappenden Plächen kann ein Dielektrikum ^vorgesehen sein. Die Ankopplung der HP-Speiseleitung kann in bekannter Weise erfolgen. Das verwendete Blech ist poliert, um eine möglichst glatte Oberfläche zu erzielen und kann dünn und biegsam sein, so daß die Elektrode - eingehüllt in _fc flexiblen, isolierenden Kunststoff-an die Porm zu behandelnder Körperteile angepaßt werden kann. Die dargestellte Elektrode hat o» folgende Abmessungen: Rahmenbreite b^2O0 mm; Rahmenlänge 1* 450mm; _* Breite c bzw. d des Leiter- (blech)-Streifens 40 ... 45 mm; ο Material: Aluminium, Kupfer oder versilberte Bänder; Dielektrikum:Luft *"* (Polyaethylen, Polystyrol oder AIgO--Keramik) Blechstärke: s < 1 mm· «·» Die Breite des Leiterstreifens ist bei der gezeigten Ausführung auf allen Rahmenseiten gleich groß; sie kann auch unterschiedlich

gewählt werden, insbesondere ist es angebracht, sie zur Erzielung eines weitgehend homogenen magnetischen Feldes im umgekehrten Verhältnis wie die längen der Rahmenseiten zu bemessen, also el = bd.

Bei der Elektrode nach Fig., 3 wird die leiterschleife gebildet aus den Rahmenteilen 6a, 7, 8, 9 und 6b. Auf ihrer offenen dem Betrachter zugewandten Seite ist die Schleife an die Form des Körperstammes durch eine konkave Einwölbung angepaßt. An ihrer Rückseite ist die Elektrode mit einer isolierenden Platte 10 abgeschlossen«, An der Rahmenseite 8 ist der Anschluß der koaxialen Speiseleitung 11 vorgesehen. Der Außenleiter 12 ist mittels Metallwinkel 13 an der Rahmenseite angeflanscht. Der Innenleiter 14 erstreckt sich bis ins Innere der Elektrode und ist dort mit dem e nach oben verlaufenden Blechstreifen 15 verbunden, welcher seinerseits in die Metallplatte 16 έ übergeht. Diese Platte entspricht in ihrer Form und Größe der ihr gegenüber angeordneten Metallplatte 17> mit welcher sie mittels der beiden metallischen Schraubverbindungen 18, 19 mechanisch und galvanisch verbunden ist. Am Leiterteil 6a sind mittels der metallischen Abstandsplättchen 20, 21 die metallischen Zungen 22 und 23 mittels Metallniet 24 befestigt. Diese Zungen 22, 23 sind so schmal, daß sie zwischen den metallischen Schraubverbindungen 18, 19 ohne diese zu berühren gut hindurchpassen (sh„ Fig. 3) und einen Abstand von ihnen haben, bei dem sicher keine elektrischen Überschläge auftreten. Zur Verbesserung der Stabilität über die gesamte Zungenlänge sind diese noch mittels des Metallniets 24a verbunden. Damit der Abstand zwischen den beiden Zungen konstant bleibt, ist zwischen ihnen die Platte 25 aus isolierendem Material eingefügt. Der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt f sind in Wirklichkeit vorhandene Kunststoffstreifen, welche zwischen den dargestellten Metallteilen zur AbStandshaltung vorgesehen sind. Dargestellt sind lediglich aus Kunststoff bestehende Abstandsringe 25a, welche im Gegensatz zu den Kunststoffstreifen eine verständliche Zeichnung ermöglichen.

An die Rahmenseite 9 angeschweißt ist die sich parallel zum Rahmenteil 6b erstreckende Metallplatte 26. Diese Platte 26 erstreckt sich bis zu der in Fig. 5 gestrichelt dargestellten Linie 26a und ihre seitlichen Begrenzungen sind zu Zungen 26b und 26c verlängert. Die Platte 26 bzw. ihre Zungen 26b, 26c sind mit den Teilen 25a, 25 und 6b mittels der Schraubverbindungen 27 mechanisch verbunden; außerdem bilden diese Schraubverbindungen auch noch eine galvanische Verbindung

109ÖA1/(K63

-β- 1764611

zwischen 6b und 26 (26b, 26c). Die Metallplatte 28 1st mit den Schlitzen 28a und 28b versehen, die so ausgebildet und angeordnet? sind, daß die Bolzen der Schraubverbindungen 27 als In die Schlitze eingreifende Führungsglieder für die Verschiebung der Platte 2$ in Richtung des Doppelpfeiles 29 dienen. Durch Festziehen der Schraubverbindung 27 wird die Platte dann in der gewünschten Stellung, axretiert und so die Größe der Elektrodenkapazität den Erfordernissen angepaßt. Sie Elektrode 1st wie üblich mit eine» Kunststoffgehäuse umgeben (nicht dargestellt)·

Bei dieser Ausführungsform bilden die breiten Rahmenseiten 6 bis 9 die kleine Induktivität, während die Metallteile 6b und 26 bzw· 28 außerdem die eine Seite und die mit 6a verbundenen Zungen 22, 25 die andere Seite der großen Kapazität darstellen· Mittels der Platten 16,17 ist der Innenleiter der koaxialen Speiseleitung kapazitiv an die Zungen 22, 25 und damit an die Elektrode angekoppelt.

Eine erfindungsgemäße Besonderheit -an dieser Art der Herstellung, einer großen Kapazität besteht darin, daß praktisch keine dielektrischen Verluste auftreten, weil das einzige (außer Luft) verwendete Dielektrikum in der Platte 25 besteht, die sich aber im (elektrisch) fast feldfreien Raum befindet, weil die Kondeneatorzungen 22, 23, gleiches Potential besitzen und die elektrischen Feldlinien zwischen 22, 25 einerseits und 6bund 26, 28 andererseits nicht über dieses Dielektrikum 25 verlaufen·

Aus der Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Elektrode mit dem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse 50 entsprechend den gestriohelten vertikalen Linien umkleidet werden kann· Das Gehäuse 50 weist an den Seiten 31 und 52 für die Wärmeabfuhr vorgesehene Schlitze 35 auf. Das Gehäuse, ist mit den Bohrungen.54 ausgestattet,und die Elektrode besitzt die entsprechenden Gewindelöcher 35, damit das Gehäuse mittels Schrauben (nicht dargestellt) mit der Elektrode verbunden werden kann*

Die Elektrode besteht im wesentlichen aus geraden oder abgewinkelten Metallplatten, die mittels Isolierender Kunststoffplatten oder Kunststoffstreifen in bestimmter Weise räumlich zueinander angeordnet sind· Die Metallplatten sind mit den Bezügesohlen 36 bis 41ί 45-47, 51, 5β 59, 64, 66 (Fig. 7) versehen, die isolierenden Kunststoffplatte sind

109841/0483

mit den Bezugszahlen 67, 69, 72, 74 (Pig. 7) und die Kunststoffstreifen als Abstandhalter mit 75 - 79 (Hg. 6), 79^! (Pig. 6, 7) versehen.

Die quaderförmige Gestalt der Elektrode ist durch eine mehrfach abgewinkelte Metallplatte gegeben, deren einzelne Abschnitte mit 36 - 41 bezeichnet sind. Bei 42, 43, 44 sind an diese Metallplatte die Platten 45, 46, 47 angeschweißt. Der Plattenteil endet bei der gestrichelten Linie 48 (Pig. 6) und die oberen und unteren Begrenzungen dieser Platte sind als Zungen 49, 50 weitergeführt. Längs dieser Zungen ist die Metallplatte 51, welche die Schlitze 52 und 53 aufweist, also in Richtung des Doppelpfeiles 54 verschiebbar und in der gewünschten Stellung mittels der Schrauben 55, 56 feststellbar. Die Platte 46 ist bei 57 abgeknickt und endet mit dem Plattenteil 58. Parallel zum Plattenteil 58 verläuft die Platte 59, die bei 60 abgeknickt ist und mit ihrem abgeknickten Teil am als Vierkantstange 61 ausgebildeten Innenleiter des Koaxialanschlusses 6$, dessen Außenleiter 63 mit dem Metallplattenabschnitt 36 verschraubt ist. Die Platte 45 setzt sich fort in dem Plattenabschnitt 64> außerdem ist bei 65 an die Platte 45 noch die Platte 66 angeschweißt. Zueinander parallel verlaufen also die Platten 58, 59 > die Platten 39, 64, 66 und 46 sowie 45, 41, 47 und 40 bzw. Der Abstand der Platten 41 und 47 wird durch die Kunststoffplatte 67 bestimmt, wobei 41 und 47 durch die Platte 67 hindurch mittels Metallniet 68 verbunden sind. Der Abstand der Platten 64 und 66 wird durch die Kunststoffplatte 69 bestimmt, wobei 64 und 66 durch die Platte 69 hindurch mittelB Metallniet 70 verbunden sind. Die Platte 58 ist mittels Met 71 auf der Kunststoffplatte 72 und die Platte 59 mittels Niet 73 auf der Kunststoffplatte 74 befestigt. Der Abstandshaltung dienen die

+ angelötet

- 10 109841/0483

Kunststoffstreifen 75 - 79, 79', welche die Abstände, z.B. zwischen Teilen 45, 67, 49 (Fig. 8) und damit zwischen den Platten 40 bzw. 49/50) und 47» 45 und 41; 39 und 64; 46 und 66;, 72 und 74 bestimmen. Die Größen der Abstände ergeben sich aus der Zeichnung, die eine ausgeführte Elektrode etwa im Maßstab 1:2 zeigt. Die Kunststoffstreifen sind - ebenso wie der in Pig. 6 und 7 sichtbare Streifen 79^f auch am unteren nicht sichtbaren Ende der Elektrode, das mit der Kunststoffplatte 80 abgedeckt ist, vorhanden, der Übersichtlichkeit/aber nicht dargestellt.

In Pig. 8 ist des besseren Verständnisses wegen vergrößert ein Schnitt gemäß den linien VIII - VIII der Pig. 6 herausgezeichnet. Die Schraube 55 (56) dient dazu, die Teile 45, 76, 67, 75, 49, 51 miteinander fest zu verschrauben (auf entsprechende Weise sind auch die Teile 46, 78, 69, 77, mittels Schraube 81 und Mutter 82 miteinander verbunden) und außerdem stellen die Schraubenbolzen der Schrauben 55 (56) die Führungen für die Schienen 52, 53 dar.

Das zur Behandlung erzeugte magnetische PeId tritt bei der mit der Kunststoffplatte 80 abgedeckten öffnung aus sowie auf der dieser öffnung gegenüberliegenden Seite, die mit dem Gehäusedeckel 83 abgeschlossen 1st.

Mittels der verschiebbaren Metallplatte 51 kann die Kapazität der Elektrode in gewissen Grenzen eingestellt und so die Elektrode bei einer bestimmten Frequenz in Resonanz gebracht werden«

- 11 109641/0463

Pig. 9 zeigt eine gemäss der Erfindung aus zwei Elektroden zusammengebaute Elektrode, mit der lange Behandlungsfeider, z.B. der musculus erector trunci, erwärmt werden können.

Diese Elektrode besteht (elektrisch gesehen) aus zwei Leiterschleifen; diese werden gebildet aus2 mehrfach gewja-kelten Blechstreifen mit den Abschnitten 84, 85, 86, 87, 88 sowie 89, 90, 91* 92. Die Teile 85 und 90 bilden einen Steg und können auch durch ein einziges Blechstück ersetzt werden. Bei 93 sind die Teile 88 und 94 miteinander verschweisst. Bei 95 und 96 ist der durchgehende Blechstreifen 97 mit den Abschnitten 87 und 92 verschweisst. Der aus den Abschnitten 88 und 94 gebildete Blechstreifen ist unter Zwischenlage der Kunststoffplatte 98 mit dem Blechstreifen 97 mittels der Metallniete 99, 100 verbunden.

Der Abschnitt 84 endet bei der gestrichelten Linie 101; die seitlichen Begrenzungen dieses Abschnittes 84 sind jedoch zu Zungen 102, 103 verlängert, auf denen die Steh-Gewindebolzen 104, I05 befestigt sind. Diese Bolzen dienen als Führungsg-lieder für die in der Platte I06 vorgesehenen Schlitze 107* lOS; auf diese Weise ist die Platte 106 in Richtung des Doppelpfeiles 109 auf den Zungen 102, 103 verschiebbar und mittels der Rändelmuttern 110, 111 feststellbarj _Bi_e dient der Kapazitätseinstellung.

Mit 112 und II3 sind zwei Metallplatten bezeichnet, welche mittels der Schraubverbindungen 114, II5 und unter Zwischenlage der Kunststoffstreifen 116, 117 miteinander leitend verbunden sind. Die Kunststoffstreifen sind auch nahe an der mittels der Kunststoffplatte 118 abgeschlossenen hinteren öffnung der Elektrode nocheinmal vorhanden und mit II6¹ und 117^f bezeichnet. Weitere Kunststoffstreifen, welche den Abstand zwischen den Abschnitten 84,(89) und dem Blechstreifen 97 sowie den Abstand zwischen dem Streifen 94 und der Metallplatte 119 bestimmen, tragen die Bezugszeichen 120 und 121 bzw. 120* und 121· (Fig. ΙΟ).

- 12 -

109841/0463

1764668

Die Platten 119 und 84 (89) sind mittels der metallischen Schraubverbindungen 122, 123 (122¹, 123^f) miteinander verbunden und durch die Zwischenlage der Kunststoffstreifen 120, 121 (bzw. 120¹, 121^f an der Hinterseite der Elektrode) sowie der Kunststoffplatte 98 ist gleichzeitig eine ausreichende mechanische Festigkeit sowie sichere Abstandshaltung gewährleistet. Die Platte 112 besitzt die Metallfahne 124, an deren freiem Ende 125 der als Vierkantstange ausgebildete Innenleiter 126 des Koaxialanschlusses 127 angelötet ist. Der Aussenlelter 128 ist mittels der Schrauben 129 an dem auf der Kunststoffhinterwand 118 montierten Metallwinkel 130 befestigt, der seinerseits mittels der Schrauben 13I die elektrische Verbindung zu den Leiterschleifen, d.h. unmittelbar zu den Abschnitten 84, 89 herstellt. Die Platten 112, II3 dienen der kapazitiven Einkopplung der Hochfrequenzenergie in die Elektrode. Zu beachten ist, dass die grosse aus den Platten 97# 88 (94) und den Platten 84 (89) und 119 gebildete Elektrodenkapazität Luft als Dielektrikum enthält (gute Stabilität, geringste Verluste) und dass die Kunststoffplatte 98 sich ausserhalb des elektrischen Feldes befindet, also keine dielektrischen Verluste bewirkt. Es dringen auch keine elektrischen Felder der Kapazität nach aussen. Die Abmessungen dieser Elektrode betragen Länge 1 = 80 cm; Tiefe t = ca. 10 cm; Breite b = ca. 10 cm; Bleohstärke = ca. 1 mm, Kunststoffstreifen- und Plattendicke » ca. 1 ,,, 3 mm; Kunststoffmaterial = Polystyrol oder Keramik; Blechmaterial = Aluminium.

Die Elektrode wird wie üblich mit einem Kunststoffgehäuse (gegebenenfalls mit Lüftungsschlitzen) versehen.

Als Leitermaterial für die Elektroden wird zwar vorzugsweise Blech verwendet, es kann aber im Rahmen der Erfindung ersetzt sein duroh metallisierten Kunststoff, Drahtgeflechte od.dgl. Es liegt auoh im Rahmen der Erfindung, mehrere Leiterschleifen z.B. ineinander zu legen; bei dieser oder entsprechenden ebenfalls erfindungsgemässen Modifikationen müssten aber eine höhere Induktivität und grössere Elektrodenverluste (kleinerer Wirkungsgrad) in Kauf genommen werden.

109841/0463 - 13 -

Zusammengefasst unterscheiden sich die Elektroden nach der Erfindung von den in der KW-Therapie heute gebräuchlichen dadurch, dass medizinisch eine grössere Tiefenwirkung der Erwärmung bei gleichzeitiger besserer Fettentlastung erreicht wird. Es werden dazu elektromagnetische Resonatoren benutzt, die eine Öffnung besitzen, an der ein für die Behandlung günstiges elektromagnetisches Feld vorhanden ist. Die angeregten Eigenschwingungen haben bei gleicher an den behandelten Körper abgegebener Leistung im Vergleich zu den bekannten Elektroden geringe Spannungen (kleine Intensitäten der elektrischen Feldstärke) und hohe Ströme (grosse Intensitäten der magnetischen Feldstärke). Die Elektroden sind "niederohmig", d.h. die Induktivitäten der Kreise sind klein, die Kapazitäten gross. Damit durch die hohen Stromstärken keine grossen Verluste auftreten, sind grosse stromführende Flächen verwendet. Durch das grosse in der Öffnung vorhandene und möglichst auf dem behandelten Körper senkrecht stehende magnetische Feld und das geringe dort befindliche elektrische Feld wird eine gute Fettentlastung erzielt. Eine grosse Eindringtiefe der Erwärmung wird auch dadurch erreicht, dass die Intensität der magnetischen Feldstärke nur langsam mit wachsendem Abstand von der Öffnung abfällt. Das magnetische Feld der in der KW-Therapie gebräuchlichen Elektroden fällt sehr schnell ab, weil die stromführenden Leiter (im Vergleich zur gewünschten Eindringtiefe) kleine Querschnittsflächen haben. In den hier beschriebenen Elektroden wird der Strom deswegen über (im Vergleich zur gewünschten Eindringtiefe) breite Flächen geführt. Bei Versuchen wurde festgestellt, dass die Tiefe, in welcher noch die Hälfte der Wärmemenge wie in unmittelbarer Nähe der Elektrode erzeugt wird, etwa der Breite der Leiters chleife-(quer zur Schleife gemessen) entspricht. Eine weitere Massnahme zur Vergrösserung der Eindringtiefe besteht darin, dass die von der Strombahn aufgespannte Fläche gross ist. (In der statischen Näherung für die Feldberechnung heisst das, dass die Polfläche gross wird).

^Tchaltungstechnisch wird eine solche Rückwirlamc dor Elektroden .'"Uf den Generator bei verschiedener Ankopplung der behandelten

109841/0463

Körper an die Elektroden erzielt, dass der Sekundärkreis und dessen Frequenznachstimmung üblicher KW-Geräte überflüssig werden. Dieses Verhalten wird durch einen Eingangsreflexionsfaktor des Strahlers bedingt, der bei variabler Belastung der Elektrode durch den behandelten Körper seinen Betrag stark ändert und seinen Winkel nur gering, (so dass der zulässige Bereich des Rieke-Diagramms nicht überschritten wird). Dieser günstige Verlauf des Reflexionsfaktors wird dadurch hervorgerufen, dass im Wechselwirkungsraum vor der öffnungsebene in der unbelasteten Elektrode wesentlich mehr magnetische als elektrische Energie gespeichert wird. Durch die Wahl des Ankoppelelementes und der Abstimmung kann der günstige Reflexionsfaktorverlauf eingestellt werden.

Die vom Generator abgegebene Energie kann den Elektroden über Koaxialleitung oder Zweidrahtleitung zugeführt werden. Die Energiezuführung über die Koaxialleitung hat den Vorteil geringerer Abstrahlung und eines sicheren Betriebes, die Energiezufuhr über eine Zweidrahtleitung gestattet es, die Elektroden an vorhandene Geräte anzuschliessen, vor allem dann, wenn die Elektroden in den kapazitiven Bereich verstimmt werden.

Die Verkopplung der Eigenschwingungen des Strahlers mit den Feldern der Leitung kann über elektrische oder magnetische Sonden vorgenommen werden. Bei überkritischer Ankopplung der Elektroden an die Leitung wird die Leitung bei elektrischen Sonden etwa K/4 + η ^/2, bei magnetischen Sonden etwa//2 + η V² (ⁿ ganzzahlig) lang; durch geeignete Bemessung der Sonde und der Abstimmung kann die Leitungslänge etwas um diese Werte variiert werden. Bei unterkritischer Ankopplung ist es umgekehrt. Wird die Elektrode überkritisch an die Leitung angekoppelt, so wird bei richtiger Abstimmung vom Generator maximale Leistung bei grossen zu behandelnden Volumina abgegeben, bei kritischer oder unterkritischer Ankopplung ist es umgekehrt. Die vorhergehenden Überlegungen wurden unter der Voraussetzung durchgeführt, dass der Generator

- 15 109841/0463

leerlaufstabil aufgebaut ist. Im Fall eines kurzschlusstabilen Generators liegen die Verhältnisse bei Kabellänge und Ankopplung umgekehrt.

Der Wirkungsgrad der Strahler, d.h. das Verhältnis von an den Patienten abgegebener Leistung zur in der Elektrode verbrauchten Leistung ist deswegen gross, weil im Wechselwirkungsraum vor der öffnungsfläche ein relativ grosser Anteil der gesamten magnetischen Energie gespeichert wird (im Gegensatz zu den bekannten induktiven Elektroden, bei denen wegen der vergleichsweise kleinen Leiterquerschnitte ein grosser Teil der magnetischen Energie in unmittelbarer Nähe der Leiter gespeichert wird).

Die für die Elektroden benötigten grossen Kapazitäten für grosse gespeicherte Energien werden als grosse Luftkondensatoren ausgeführt und es ist für eine statische oder dynamische Abschirmung der Kapazität gesorgt, d.h. die elektrischen Felder können - wie

beabsichtigt - nicht ins Ä'ussere der Elektrode treten (man vergeschlossenen wendet dazu z.B. Plattenkondensatoren in einem/Metallkasten oder_nur dynamisch abgeschirmten Metallkasten).

109841/0463 - 16 -

Claims

T 7BWB β β

Patentansprüche

Gerät für die Kurzwellentherapie im Frequenzbereich zwischen etwa 10 MHz und 100 MHz (ca. j5 bis ^O m Wellenlänge) mit Mitteln zur Ankopplung des Generators an eine Behandlungselektrode, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode, die eine Induktivität und eine Kapazität solcher Grosse aufweist, dass sie bei der verwendeten Frequenz ausreichend genau in Resonanz ist, eine möglichst grosse Kapazität und eine möglichst kleine Induktivität besitzt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Induktivität dadurch erzielt ist, dass die Elektrode eine grossflächige Leiterschleife aufweist.

3· Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die grosse Kapazität dadurch erzielt ist, dass Leiterteile der Elektrode einander gegenüber und eng benachbart zueinander angeordnet sind.

4. Gerät nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile der Leiterschleife selbst die Kapazität bilden.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschleife aus flachem Blech besteht.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleife im wesentlichen in einer Ebene liegt.

7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleife in einer entsprechend dem zu behandelnden Körper gekrümmten Fläche liegt.

8. Gerät nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, dass das Blech zu einer einen Hohlraum wenigstens teilweise umschliessenden Schleife ausgeformt ist.

- 17 109841/0463

9· Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleife den Hohlraum mindestens annähernd vollständig umschliesst.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des die Leiterschleife bildenden ea der gewünschten Eindringtiefe der Hochfrequenzenergie entsprechend bemessen ist.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode mehrfach vorhanden ist und die sich entsprechenden Teile der einzelnen Elektroden elektrisch und/ oder mechanisch zusammengebaut sind,

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei zusammengebauten Elektroden die sich entsprechenden Teile ersetzt sind durch ein beiden Elektroden gemeinsames Teil.

15. Gerät für die Kurzwellentherapie im Frequenzbereich zwischen etwa 10 MHz und 100 MHz (ca. ;5 bis 30 m Wellenlänge) mit einer Elektrode sowie mit einer Verbindungsleitung vom Generator zur Elektrode, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Generator und Verbindungsleitung als Koppelmittel für die Hochfrequenzenergie eine Kapazität vorgesehen ist, dass die Verbindungsleitung eine Länge aufweist, die ein Viertel der Wellenlänge der Speisefrequenz ausmacht, und dass die Verbindungsleitung mittels Induktivität als Koppelmittel an die Elektrode angekoppelt ist.

14. Gerät für die Kurzwellentherapie im Frequenzbereich zwischen etwa 10 MHz und 100 MHz (ca. 2 bis JO m Wellenlänge) mit einer Elektrode sowie mit einer Verbindungsleitung vom Generator zur Elektrode, nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wischen Generator und Verbindungsleitung als Koppelmittel für die jchfrequenzenergie eine Induktivität vorgesehen ist, dass die Verndungsleitung eine Länge aufweist, die ein Viertel der Wellenlänge * Speisefrequenz ausmacht,und dass die Verbindungsleitung mittels azität als Koppelmittel an die Elektrode angekoppelt ist.

η nno / 1 /o/ eil

15. Gerät für die Kurzwellentherapie im Frequenzbereich zwischen etwa 10 MHz und 100 MHz (ca. 3 bis J50 ra Wellenlänge) mit einer Elektrode sowie mit einer Verbindungsleitung vom Generator zur Elektrode, nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennasichnet, dass zwischen Generator und Verbindungsleitung als Koppelmittel für die Hochfrequenzenergie eine Kapazität vorgesehen ist, dass die Verbindungsleitung eine Länge aufweist, die die Hälfte der Wellenlänge der Speisefrequenz ausmacht/und dass die Verbindungsleitung mittels Kapazität als Koppelmittel an die Elektrode angekoppelt ist.

16. Gerät für die Kurzwellentherapie im Frequenzbereich zwischen etwa 10 MHz und 100 MHz (ca. 3 bis 30 m Wellenlänge) mit einer Elektrode sowie mit einer Verbindungsleitung vom Generator zur Elektrode, nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Generator und Verbindungsleitung als Koppelmittel für die Hochfrequenzenergie eine Induktivität vorgesehen ist, dass die Verbindungsleitung eine Länge aufweist, die die Hälfte der Wellenlänge der Speisefrequenz ausmacht,und dass die Verbindungsleitung mittels Induktivität als Koppelmittel an die Elektrode angekoppelt ist.

17. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Schleife umschlossene Hohlraum an seiner einen offenen Seite abgeschlossen ist.

18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Abschlussmittel Leitermaterial verwendet ist.

19. Gerät für die Kurzwellentherapie mit Behänd lungselektroden, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grosse Kapazität der Behandlungselektrode durch parallele Anordnung der Enden der die Induktivität der Elektrode bildenden Leiterschleife erzeugt ist.

- 19 -

10 q R u 1 / η L r> 3

ORIGINAL INSPECTED

20. Gerät nach Anspruch 19* dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden der Leiterschleife je zwei sich in Grosse und Form wenigstens etwa entsprechende parallel zueinander verlaufende und einander gegenüberliegende Flächen aufweisen und dass die beiden Flächen des einen Endes von den beiden Flächen des anderen Endes umfasst v/erden derart, dass alle Flächen parallel zueinander verlaufen und in gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet sind.

21. Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Flächen eines Endes in der gleichen V/eise von zwei miteinander und mit einem Anschluss der Speiseleitung verbundenen Platten umgeben sind.

22. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelle der Hochfrequenz-Einspeisung in die Elektrode in der Mitte zwischen den Enden der Leiterschleife vorgesehen ist.

109841/0483

Leerseite