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Die Erfindung betrifft ein Gerät fur therapeutische Zwecke mit einem Applikator, welcher wenigstens eine im Niederfrequenzbereich betriebene elektrische Spule mit zumindest einem Leiterzug aufweist, dessen stromfuhrender Leiter in mehreren, flachig angeordneten Leiterschleifen verlegt ist.
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Das Gerat wird fur die magnetische Wechselfeld-Beeinflussung von biologischem Material, insbesondere zur therapeutischen Behandlung von Lebewesen, eingesetzt. Das Gerät enthalt einen Applikator zur Übertragung von Feldenergie auf das biologische Material mittels einer Flachspule, welche ein Magnetfeld erzeugt. Der Applikator kann für die zweckmäßige Übertragung der Feldenergie beispielsweise als eine Behandlungsmatte zur Auflage oder Anlage an Korperteilen von Lebewesen ausgebildet sein. Die Flachspule besteht aus mindestens einem Leiterzug mit einem stromfuhrenden Leiter zwischen den Anschlusskontakten, wobei der elektrische Leiter des Leiterzuges zwischen den Anschlusskontakten in Leiterschleifen flachig verlegt ist.
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Diese Gerte arbeiten vorzugsweise in einem Niedrigfrequenzbereich um ca. 100 bis 200 Hz und erzeugen in diesem Frequenzbereich fast ausschließlich magnetische Felder für die Magnetfeldtherapie. Elektrische Felder treten in diesem Niedrigfrequenzbereich, wenn überhaupt, in keinen nennenswerten und nicht verwertbaren Größenordnungen auf.
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Fur bestimmte therapeutische Maßnahmen werden aber auch elektrische Felder benötigt. Diese werden üblicherweise mit Behandlungsgeraten erzeugt, die im Hochfrequenzbereich arbeiten.
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Sollen sowohl elektrische als auch magnetische Felder therapeutisch angewendet werden, mussen verschiedene Geräte eingesetzt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der vorstehenden Art derart weiterzuentwickeln, dass sowohl magnetische als auch elektrische Felder erzeugt werden können, die therapeutisch anwendbar sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gerät mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelost. Hiernach weist der Leiter des Leiterzuges einen unrunden Querschnitt auf.
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Damit ist eine Leitergeometrie vorgesehen, bei der das Verhaltnis der Oberflache des Leiters zu seinem Querschnitt größer ist als bei einem bisher ublichen Leitermaterial mit rundem Leiterquerschnitt.
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Die Erfindung geht davon aus, dass für die Erzeugung eines magnetischen Feldes der Stromfluss I durch einen stromdurchflossenen Leiter und somit der Querschnitt des Leiters eine wesentliche Einflussgroße ist, wogegen für die Erzeugung eines elektrischen Feldes die Spannungsdifferenz ΔU des stromdurchflossenen Leiters zu einem benachbarten stromdurchflossenen Leiter maßgeblich ist und somit die Oberfläche des Leiters als wesentliche Große eingeht (Kondensatorprinzip).
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Durch die erfindungsgemäße flache Leitergeometrie wird eine deutlich großere Leiteroberflache im Verhältnis zum Leiterquerschnitt ausgebildet, was folglich fur einen höheren Widerstandswert des Leiters und für ein größeres Spannungspotential an der Leiteroberfläche sorgt. Somit wird zwischen den unmittelbar benachbarten Leiterabschnitten desselben – in Leiterschleifen verlegten – Leiterzuges der elektrischen Spule oder zwischen den unmittelbar benachbarten Leitern verschiedener Leiterzuge der elektrischen Spule eine derartige Spannungspotentialdifferenz erzeugt, die ein für medizinische Anwendungen verwertbares elektrisches Feld liefert. Dabei verfügen die in mehreren Leiterschleifen verlegten Leiter der Leiterzüge über eine besonders hohe Kapazität zur Erzeugung eines elektrischen Feldes.
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Die Erfindung verwirklicht somit sowohl das Spulenprinzip zur Erzeugung eines magnetischen Feldes als auch das Kondensatorprinzip zur Erzeugung eines elektrischen Feldes mit einer einzigen Flachspule in demselben Applikator.
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Mit einem derartigen Applikator kann in einem im Niederfrequenzbereich, bis ca. 200 kHz, arbeitenden Gerät zur Magnetfeldtherapie desgleichen ein elektrisches Feld zur Elektrotherapie erzeugt werden, was die therapeutischen Anwendungsmöglichkeiten des Gerates erheblich erweitert.
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Die in dem erfindungsgemaßen Applikator kombinierbaren elektromagnetischen und elektrischen Felder erzielen einen Synergieeffekt zur aktiven dynamischen Zellstimulation, wodurch eine besonders vorteilhafte physiologische Wirkung beim behandelten Lebewesen erreicht werden kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 18, der nachfolgenden Beschreibung und den zugehorigen Zeichnungen hervor.
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Durch die vorteilhaften Gestaltungsmaßnahmen gemäß den Unteranspruchen wird die Spannungsdifferenz zwischen den benachbarten Leitern desselben Leiterzuges bzw. zwischen den benachbarten Leitern verschiedener Leiterzüge erhöht, wodurch jeweils das elektrische Feld weiter intensiviert werden kann.
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Außerdem führen die vorteilhaften Ausgestaltungen jeweils zur weiteren Erhöhung des kapazitiven Anteils zur Erzeugung des elektrischen Feldes.
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Diese und weitere aus den Patentanspruchen, der Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele und den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale konnen jeweils für sich oder in Kombination als vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein, fur die hier Schutz beansprucht wird.
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Das erfindungsgemaße Gerät wird nachfolgend an verschiedenen Ausführungsbeispielen näher erlautert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung verschiedene Gestaltungsvarianten der Flachspulen des Applikators des erfindungsgemäßen Gerates. Wobei die moglichen Gestaltungsvarianten nicht auf die gezeigten Ausfuhrungsbeispiele beschränkt sind.
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Es zeigen
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1 eine Draufsicht auf eine Anordnung einer erfindungsgemäßen Flachspule mit einem Leiterzug,
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2 eine Draufsicht auf eine Anordnung von einer Flachspule mit vier Leiterzugen und zwischengeschalteten Widerstandselementen,
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3 eine Draufsicht auf eine Anordnung von einer Flachspule mit acht Leiterzugen,
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4 die Anordnung der Flachspule nach 3 mit zwischengeschalteten Widerstandselementen,
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5 eine Draufsicht auf eine Anordnung von zwei Flachspulen mit je einem Leiterzug,
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6 eine Draufsicht auf eine Anordnung von zwei in zwei Ebenen angeordneten Flachspulen mit je einem Leiterzug,
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7 eine Schnittansicht auf die Anordnung der Flachspulen nach 6.
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In 1 ist eine Flachspule 1 dargestellt, die im Inneren eines nicht näher gezeigten Applikators integriert ist. Der Applikator ist gewöhnlich als eine flache Matte ausgebildet, die sich zur Auflage auf die zu behandelnden Körperteile eignet. Je nach Größe des Applikators konnen eine oder mehrere Flachspulen 1 der Gestaltungsvariante nach 1 im Inneren der Matte nebeneinander angeordnet sein.
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Der Applikator und ein ebenfalls nicht näher dargestelltes Netzanschlussteil mit einer Steuerungseinheit bilden die wesentlichsten Bestandteile des erfindungsgemäßen Gerätes fur therapeutische Zwecke.
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Je nach therapeutischem Zweck konnen auch eine oder mehrere alternativen Flachspulen 1a, 1b, 1c, 1d, 1e entsprechend der nachfolgend gezeigten Gestaltungsvarianten nach 2 bis 6 im Inneren der Matte nebeneinander angeordnet sein. Ebenso konnen die verschiedenen Flachspulen 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e der Gestaltungsvarianten nach 1 bis 6 in Kombination in ein und demselben Applikator angeordnet sein.
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Die Flachspule 1 nach 1 besteht aus einem Leiterzug 2, der zwischen zwei Anschlusskontakten 3 zur Stromeinspeisung aus einer Stromquelle 4 einen durchgängigen, stromfuhrenden Leiter 5 aus beispielsweise Kupfer oder vergoldetes Kupfer aufweist. Der Leiter 5 ist bandförmig mit einer Breite von 1,1 mm und einer Dicke von 50 μm ausgebildet. Der Leiter 5 ist zwischen den beiden Anschlusskontakten 3 in mehreren Leiterschleifen 6 flächig verlegt. Der gesamte Leiterzug 2 ist auf einer in 1 nicht dargestellten flexiblen Leiterplatte 7 aus z. B. Kunststoff angeordnet, so dass der Applikator mit der Flachspule 1 leicht an die zu behandelnden Korperteile angeformt werden kann. Die Leiterschleifen 6 werden in kombinierten Verlegestrukturen verlegt, die im Ausfuhrungsbeispiel eine kreisrunde Flache ausfullen. Die Verlegestrukturen ergeben sich in diesem Ausführungsbeispiel durch Mäanderanordnung, Spiralanordnung und Labyrinthanordnung der Leiterschleifen 6, wobei die verschiedenen Anordnungen miteinander kombiniert sind. Hieraus ergibt sich eine systematische Verschachtelung der Leiterschleifen 6, wobei in Bezug auf die Stromfuhrung durch den Leiterzug 2 voneinander weit entfernte Leiterabschnitte entlang des Leiters 5 unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Die Leiterschleifen 6 sind außerdem so verlegt, dass die unmittelbar benachbarten Leiterabschnitte des Leiters 5 bzw. die Leiterschleifen 6 zueinander einen Abstand von etwa 0,1 mm aufweisen.
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An den beiden Anschlusskontakten 3 der Flachspule 1 wird Wechselstrom mit einer Niederfrequenz von beispielsweise 100 Hz eingespeist, so dass ein entsprechender Stromfluss I durch den Querschnitt des Leiters 5 erzeugt wird. Dadurch bildet sich um den Leiter 5 der Flachspule 1 ein magnetisches Feld heraus. Gleichzeitig wird ein Spannungspotential U über die – im Verhältnis zum Querschnitt – deutlich größere Oberfläche des Leiters 5 herausgebildet. Das Spannungspotential ist in Abhängigkeit des Leiterwiderstandes entlang des Leiters 5 veränderlich. Infolge der erfindungsgemaßen Leiteranordnung liegen Leiterabschnitte des Leiters 5 mit unterschiedlichem Spannungspotential in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander. Dadurch bildet sich zwischen den benachbarten Leiterabschnitten des Leiters 5 der Flachspule 1 ein nutzbares elektrisches Feld aus.
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Die gewählte Leitergeometrie, die Leiteranordnung und der Leiterabstand sind Parameter, die jeweils für sich und im Zusammenwirken das elektrische Feld bestimmen und die Intensitat des elektrischen Feldes in einer für therapeutische Zwecke verwertbaren Große realisieren.
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In 2 ist eine zur Anordnung nach 1 alternative Anordnung von einer Flachspule 1a mit vier in Reihe geschalteten Leiterzügen 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 dargestellt. Jeder Leiter 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 der vier Leiterzuge 2.1 bis 2.4 ist wie vorbeschrieben ausgebildet und weist an seinen zwei Enden je einen Kontaktpunkt 8 auf. Zwischen den Kontaktpunkten 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 der Leiterzuge 2.1 bis 2.4 ist jeweils ein Widerstandselement 9 zwischengeschaltet. Die einzelnen Leiter 5.1 bis 5.4 der Leiterzuge 2.1 bis 2.4 weisen eine sehr unterschiedliche Lange auf. Durch diese Maßnahmen wird eine höhere Spannungspotentialdifferenz zwischen den benachbarten Leitern 5.1 bis 5.4 der einzelnen Leiterzuge 2.1 bis 2.4 erzeugt, die eine Verstarkung des elektrischen Feldes bewirkt.
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In 3 ist eine Anordnung von einer Flachspule 1b ersichtlich, die zwischen den Anschlusskontakten 3 zur Stromeinspeisung aus der Stromquelle 4 acht Leiterzüge 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, aufweist. Die Leiter 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, der acht Leiterzuge 2.1 bis 2.8, sind gleichartig und wie im Ausführungsbeispiel nach 1 beschrieben ausgebildet. Die Verlegestruktur ergibt sich in diesem Ausfuhrungsbeispiel durch die aneinander geordnete Spiralanordnung der Leiterschleifen 6 der jeweiligen Leiterzüge. Die unmittelbar benachbarten Leiterabschnitte bzw. Leiterschleifen 6 weisen zueinander einen Abstand wie die Leiterabschnitte 5 bzw. Leiterschleifen 6 im Ausführungsbeispiel nach 1 auf.
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Die einzelnen Leiterzuge 2.1 bis 2.8, sind zwischen ihren Kontaktpunkten 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.8 durch je ein Bruckenkontakt 10 miteinander verbunden. Die Verbindung mittels der Bruckenkontakte 10 erfolgt derart, dass jeweils mindestens ein unmittelbar benachbart angeordneter Leiterzug 2.1 bis 2.8 uberbrückt wird. Daraus ergibt sich eine Reihenschaltung der Leiterzuge 2.1 bis 2.8 die nicht der Anordnungs-Reihenfolge der Leiterzüge 2.1 bis 2.8 entspricht. Dadurch werden die Leiterzüge 2.1 bis 2.8 elektrisch verschachtelt, so dass die Spannungspotentialdifferenz zwischen den benachbart liegenden Leitern 5.1 bis 5.8 der verschiedenen Leiterzüge 2.1 bis 2.8 deutlich erhöht wird, was infolge dessen eine weitere Verstärkung des elektrischen Feldes bewirkt.
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In 4 ist eine zur Anordnung nach 3 alternative Anordnung einer Flachspule 1c mit acht in Reihe geschalteten Leiterzugen 2.1 bis 2.8 dargestellt. Die Anordnung und Verschaltung der Leiterzüge 2.1 bis 2.8 ist mit der Anordnung und Verschaltung nach dem Ausführungsbeispiel gem. 3 identisch. Zwischen den Kontaktpunkten 8.1 bis 8.8 der Leiterzuge 2.1 bis 2.8 ist im Bereich der Brückenkontakte 10 zusätzlich jeweils ein Widerstandselement 8 zwischengeschaltet.
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Damit wird in der Flachspule 1c nach diesem Ausführungsbeispiel die Spannungspotentialdifferenz zwischen den benachbarten Leitern 5.1 bis 5.8 der verschiedenen Leiterzüge 2.1 bis 2.8 verstarkt. Dies bewirkt eine weitere Intensivierung des elektrischen Feldes.
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5 zeigt eine kombinierte Spulenanordnung 1d aus einer ersten Flachspule 1d' und einer zweiten Flachspule 1d'' mit je einem Leiterzug 2' und 2''. Jede der Flachspulen 1d', 1d'' erhalt uber die Anschlusskontakte 3', 3'' eine gesonderte Stromeinspeisung aus einer separaten Stromquelle 4', 4''. Die beiden Leiter 5', 5'' der Leiterzüge 2', 2'' der ersten und zweiten Flachspule 1d', 1d'' sind gleichartig und wie im Ausführungsbeispiel nach 1 beschrieben ausgebildet. Die Verlegestruktur ergibt sich in diesem Ausfuhrungsbeispiel durch eine Spiralanordnung der Leiterschleifen 6', 6'' der jeweiligen Leiterzüge 2', 2'', wobei die Leiterschleifen 6' des Leiterzuges 2' der ersten Flachspule 1d' abwechselnd benachbart zu den Leiterschleifen 6'' des Leiterzuges 2'' der zweiten Flachspule 1d'' angeordnet sind, so dass die beiden Leiterzüge 2', 2'' der Flachspulen 1d', 1d'' ineinander verschachtelt sind. Dabei sind die unmittelbar benachbarten Leiter 5', 5'' der Leiterzüge 2', 2'' ebenso beabstandet angeordnet wie die Leiterabschnitte 5 bzw. Leiterschleifen 6 im Ausfuhrungsbeispiel nach 1. Das elektrische Feld bildet sich bei der Spulenanordnung 1d nach diesem Ausführungsbeispiel zwischen den benachbarten Leitern 5' und 5'' des Leiterzuges 2' der ersten Spule 1d' und des Leiterzuges 2'' der zweiten Spule 1d'' aus. Über die separaten Stromquellen 4', 4'' können mittels einer nicht dargestellten Steuerungseinheit die beiden Flachspulen 1d', 1d'' mit verschiedenen elektrischen Signalen unterschiedlicher Starke und/oder unterschiedlicher Frequenz gespeist werden. Mittels der Steuereinheit und der separaten Signaleinspeisung kann außerdem eine Phasenverschiebung der eingespeisten elektrischen Signale bis 180° (Bogengrad) erzeugt werden. Dadurch kann ein sehr intensives elektrisches Feld zwischen den benachbarten Leitern 5', 5'' der Leiterzüge 2', 2'' der ersten und zweiten Flachspule 1d', 1d'' erzeugt werden.
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Neben der vorteilhaften Leitergeometrie, Leiteranordnung und Leiterabstand führt in diesem Ausführungsbeispiel die unterschiedliche Signaleinspeisung in die Flachspulen 1d', 1d'' zusätzlich zu einer Erhohung der Intensität des erzeugten elektrischen Feldes.
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6 zeigt eine zur Anordnung nach 5 alternative Spulenanordnung 1e einer ersten Flachspule 1e' und zweiten Flachspule 1e'' mit je einem Leiterzug 2', 2''. Jede der Flachspulen 1e', 1e'' verfügt auch hier über eine Stromeinspeisung aus je einer separaten Stromquelle 4', 4''. Die Leiter 5', 5'' der Leiterzuge 2', 2'' sind gleichartig und wie im Ausführungsbeispiel nach 1 beschrieben ausgebildet. Im Unterschied zur Ausführungsbeispiel nach 5 sind die beiden Flachspulen 1e', 1e'' auf zwei verschiedenen Ebenen des Applikators, nämlich auf einer Oberseite 11 und einer Unterseite 12 der flexiblen Leiterplatte 7 angeordnet. Vorteilhafter Weise besteht die Leiterplatte 7 aus Kunststoff, so dass sie als Isolationsschicht zwischen den beiden Flachspulen 1e', 1e'' wirkt.
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Die Verlegestruktur ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls durch eine Spiralanordnung der Leiterschleifen 6', 6'' der jeweiligen Leiterzüge 2', 2'', wobei als Gestaltungsbesonderheit die Leiterschleifen 6', 6'' derart beabstandet angeordnet sind, dass der Abstand des Leiters 5' des einen Leiterzuges 2' der Breite des Leiters 5'' des jeweils anderen Leiterzuges 2'' entspricht. Zusatzlich sind die in Spiralanordnung verlegten Leiterschleifen 6', 6'' der Leiterzüge 2', 2'' derart zueinander versetzt angeordnet, dass der Leiter 5' des ersten Leiterzuges 2' den projizierten Abstandsraum zwischen den Leiterschleifen 6'' des zweiten Leiterzuges 2'' kongruent einnimmt. Gleiches trifft auch umgekehrt zu. Diese Anordnung ist gut ersichtlich aus 7, die einen etwas vergroßerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung durch den Applikator mit der Spulenanordnung 1e nach 6 zeigt.
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Die Spannungspotentialdifferenz und damit das elektrische Feld bildet sich bei der Spulenanordnung 1e nach dem Ausführungsbeispiel gem. 6 und 7 zwischen den jeweils nächst gelegenen Leiterabschnitten 5' und 5'' der Leiterzüge 2', 2'' der ersten und der zweiten Flachspule 1e', 1e'' aus.
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Beispielhaft sind in dieser Schnittdarstellung nach 7 die Wirklinien 13 des sich jeweils um die Leiter 5', 5'' ausbildenden magnetischen Feldes und die Wirklinien 14 des sich zugleich ausbildenden elektrischen Feldes zwischen den Leitern 5' und 5'' angedeutet.
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Ebenso wie im Ausfuhrungsbeispiel nach 5 konnen die beiden Flachspulen 1e', 1e'' mittels der Steuereinheit separat angesteuert und mit verschiedenen elektrischen Signalen unterschiedlicher Stärke, unterschiedlicher Frequenz und/oder mit einer Phasenverschiebung gespeist werden. Die Spannungspotentialdifferenz wird bei der Anordnung 1e nach diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich durch die zwischen gelagerte Isolationsschicht 7 erhöht.
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Dadurch bildet sich ein besonders intensives elektrisches Feld zwischen den Leitern 5', 5'' der Leiterzuge 2', 2'' der ersten und zweiten Flachspule 1e', 1e'' heraus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flachspule a, b, c, d, e, erste ', zweite ''
- 2
- Leiterzug .1 bis .8
- 3
- Anschlusskontakt
- 4
- Stromquelle erste ', zweite ''
- 5
- Leiter .1 bis .8
- 6
- Leiterschleife
- 7
- flexible Leiterplatte
- 8
- Kontaktpunkt
- 9
- Widerstandselement
- 10
- Brückenkontakt
- 11
- Oberseite der Leiterplatte
- 12
- Unterseite der Leiterplatte
- 13
- Wirklinien des magnetischen Feldes
- 14
- Wirklinien des elektrischen Feldes
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4004682 A1 [0003]
- DE 19605777 A1 [0003]
- DE 3403786 A1 [0003]
- DE 19615647 A1 [0003]
