DE1054194B - An einen Hochfrequenzgenerator anzuschliessende Behandlungselektrode - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Für die Anwendung hochfrequenter Felder zur Durchwärmung von Stoffen, insbesondere von biologischen Geweben, sind die folgenden drei Möglichkeiten, bekannt:

1. Kondensatorfeldmethode

Dabei befindet sich das Behandlungsobjekt als verlustbehaftetes Dielektrikum im hochfrequenten elektrischen Feld zwischen isolierten Elektroden,

2. Spulenfeldmethode (Wirbelstrombehandlung)

Dabei befindet sich das Behandlungsobjekt im hochfrequenten magnetischen Feld einer Spule.

3. Strahlenfeldmethode

Dabei befindet sich das Behandlungsobjekt im Nah- oder Fernfeld eines elektromagnetischen Strahlers.

Bei bekannten Elektroden für die Kondensator- und die Spulenfeldbehandlung liegen die oberen Grenzen für die praktisch sinnvoll anzuwendenden Frequenzen bei etwa 300 bis 50 MHz. Diese Grenzen werden eingehalten, weil bei höheren Frequenzen unerwünscht hohe Strahlungsverluste auftreten. Oberhalb der Frequenz von 300 MHz sind bisher für Behandlungen nur elektromagnetische Strahler verwendet worden. Die Behandlung von Objekten im Feld solcher Strahler erfordert für Lokalbehandlungen (Behandlung begrenzter Teile von Objekten) entweder sehr hohe Frequenzen (Wellenlänge in Luft etwa 10 cm) oder eine Verkürzung des Dipols durch Einbettung in Stoffe hoher Dielektrizitätskonstante. Beide Möglichkeiten sind für die Anwendung· nicht sehr vorteilhaft, da einmal die Eindringtiefe und die Entlastung des Fettgewebes bei hohen Frequenzen nur gering sind und zum anderen durch Einbettung verkürzte Strahler bei der üblichen Ankopplung an das Behandlungsobjekt über Luft an der Grenzschicht zwischen Einbettungsstoff und Luft starke Verluste durch Reflexion ergeben.

Die Erfindung strebt an, die vorgenannten Nachteile der Strahlenfeldmethode zu vermeiden, und zwar durch ein Aufbauprinzip für eine zum Betrieb mit hochfrequenten Strömen über 300 MHz geeignete Behandlungselektrode, das es gestattet, die räumlichen Abmessungen der Elektrode bei gegebener Frequenz des erregenden Stromes in weiten Grenzen beliebig zu wählen, damit der Konstrukteur in einfacher Weise einem Hochfrequenzgenerator den verschiedenen Behandlungsfällen optimal angemessene Elektroden zuordnen kann.

Erfindungsgemäß wird dies durch einen Behandlungselektrodenaufbau erreicht, der aus einem an sich bekannten für Dezimeter- und Zentimeterwellen als Schwingkreis wirkenden Gebilde (Topfkreis) entwickelt ist. Unter Topfkreis wird dabei ein elektrisch

An einen Hochfrequenzgenerator anzuschließende Behandlungs elektr οde

Anmelder:

Siemens - Reiniger - Werke

Aktiengesellschaft, Erlangen, Luitpoldstr. 45-47

Dipl.-Ing. Walter Krause, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

leitendes Gebilde verstanden, das aus einem eine flächenhafte Induktivität darstellenden Hohlkörper (Außenleiter) und einem im Innern des Hohlkörpers angeordneten Bauteil (Innenleiter) besteht, dessen Enden im Zusammenwirken mit den ihm benachbarten Teilen oder inneren Ansätzen des Hohlkörpers die Schwingkreiskapazität des Topfkreises bilden. Die Anregung des Topfkreises kann in bekannter Weise durch einen Hochfrequenzgenerator erfolgen, dessen Energie galvanisch, kapazitiv oder induktiv in den Hohlkörper eingekoppelt wird.

Die Erfindung besteht darin, daß, ausgehend von der vorbeschriebenen Anordnung, der Hohlkörper mit einer öffnung versehen ist, in deren Ebene mindestens angenähert der Innenleiter verlegt ist. Bei Anregung des Topf kreises, dessen elektrische Hohlraumlänge für optimale Verhältnisse ein ganzzahliges Vielfaches der Viertelwellenlänge des benutzten hochfrequenten Erregerstromes betragen muß, wird der dem freigelegten Innenleiter vorgelagerte Raum, der zur Aufnahme des Behandlungsobjektes dient, von einem hochfrequenten elektromagnetischen Feld erfüllt. Dieses Feld entspricht etwa dem Nahfeld eines Dipolstrahlers, wobei jedoch die magnetischen Feldlinien stärker ausgebildet sind als die elektrischen. Bringt man in diesen Raum das Behandlungsobjekt, so bildet dieses den fehlenden, mit Verlusten behafteten Teil des Außenleiters des Topfkreises. Wird der Topflireis zu elektromagnetischen Schwingungen angeregt, so dringt die hierbei entstehende elektromagnetische Feldenergie praktisch nur in das der Öffnung des Topfkreises vorgelagerte Gebiet ein und erwärmt somit das Behandlungsobjekt.

Es ist für die Zwecke einer Hochfrequenzerwärmung zwar ein hohlkörperartiges Resonanzgebilde bekannt, das zu hochfrequenten Schwingungen angeregt

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Claims (2)

werden kann. Dieses Gebilde stellt jedoch keine an einen Hochfrequenzregenerator anschließbare Behandlungselektrode dar, sondern bildet einen wesentlichen Bestandteil des Hochfrequenzgenerators selbst. Auch dient die bekannte Vorrichtung zur Erzeugung eines dielektrischen Feldes für die Kondensatorfelddurchwärmung eines bandartigen Objektes, das zwischen kondensatorplattenartige Ansätze des Hohlkörpers hindurchzuschieben ist. Wegen des schmalen Behandlungsraumes wäre die bekannte Anordnung für die medizinische Anwendung ungeeignet und im übrigen wegen ihrer relativ großen Ausdehnung im Verhältnis zum Behandlungsraum für diesen Zweck auch zu unhandlich. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Elektrode besteht also darin, Lokalbehandlungen (Behandlung engbegrenzter Gebiete) an biologischen Objekten mit elektromagnetischer Feldenergie ohne Zwischenschalten eines verlustarmen Verkürzungsmediums durchführen zu können. Dabei kann die Wellenlänge des die elektromagnetische Feldenergie erzeugenden Hochfrequenzgenerators in Luft beträchtlich größer sein (etwa fünf- bis zehnmal) als die linearen Ausdehnungen des zu behandelnden Gebietes. Die besonders für die Wärmetherapie günstigen Eigenschäften des Strahlenfeldes längerer elektromagnetischer Wellen — große Wärmeentlastung des Unterhautfettgewebes, starke Erwärmung und große Tiefenwirkung im Muskelgewebe —- bleiben beim Gegenstand der Erfindung erhalten. Das angegebene Konstruktionsprinzip gestattet es, bei gegebener Frequenz des zur Verfügung stehenden Hochfrequenzgenerators die Abmessungen der für verschiedene Behandlungsfälle erforderlichen Elektroden freizügig zu bemessen. Die Abstimmung des Topfkreises auf die gegebene Generatorfrequenz läßt sich insbesondere durch eine unterschiedliche Ausbildung der kapazitiv wirkenden Bauteile, die Anpassung an die Energieleitung des Hochfrequenzgenerators durch bekannte Transformationsglieder erreichen. In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. In den Fig. 1 bis 9 sind Behandlungselektroden für medizinische Zwecke dargestellt, deren Grundaufbau aus einem metallischen Hohlzylinder besteht. Die erfindungsgemäß vorgesehene Öffnung ist entweder in der Mantelfläche (Fig. 1 bis 7) oder in einer Stirnfläche (Fig. 8 und 9) des Zylinders vorgesehen. In der Fig. 1 ist ein Längsschnitt und in der Fig. 2 ein Querschnitt durch eine zylinderförmige Elektrode mit beiderseits geschlossenen Stirnflächen dargestellt. (Der Hohlzylinder könnte an den Stirnseiten auch offen sein, doch erreicht man durch einen geschlossenen Hohlzylinder eine gedrungenere Bauform.) Die Mantelfläche 1 des Hohlzylinders ist durch eine Öffnung 2, die etwa einem Zentrierwinkel von 120° entspricht, unterbrochen. Gegenüber dieser Öffnung 2 ist in den Hohlzylinder die konzentrische Anschlußleitung 3 eingeführt, dessen Innen- und Außenleiterenden mit je einem Blechstreifen 4, 5 galvanisch verbunden sind. Diese Blechstreifen bilden den Innenleiter der Elektrode. Sie sind in einer Geraden hintereinander und parallel zur Hohlzylinderlängswand derart orientiert, daß sie etwa auf der Höhe der durch die Öffnung 2 entstandenen Kanten 6, 7 der Hohlzylindermantelfläche 1 liegen. Die Anschlußleitung 3 kann zur Anpassung der Elektrode an den Wellenwiderstand des Energiekabels einen bekannten Leitungstransformator 3 a enthalten. Das Behandlungsfeld der Elektrode erfüllt etwa den Raum zwischen den freigelegten Teilen 8, 9 der Zylinderstirnwände und ist in der Fig. 1 gestrichelt angedeutet, TJm bei gleicher Frequenz des Generatorstromes zu kleineren Elektroden und damit zu kleineren Behandlungsfeldern zu kommen, muß man bei kleineren Hohlzylinderabmessungen, d. h. bei kleinerer Eigeninduktivität der Elektrode, deren kapazitiv wirkende Teile vergrößern. In den Fig. 3 und 4 ist — wiederum durch einen Elektrodenlängsschnitt und -querschnitt — dargestellt, daß dies durch verbreiterte Innenleiter-Blechstreifen 10, 11 und an diese befestigte, parallel zu den Zylinderstirnflächen angeordnete, z. B. kreisförmige Platten 12,13 geschehen kann. Eine noch weiter gehende Vergrößerung der Topfkreiskapazitäten zur Erzielung noch kleinerer Elektrodenabmessungen ist in den Fig. 5 bis 7 veranschaulicht, die einen Längsschnitt (Fig. 5) und Querschnitt (Fig. 6) durch eine erfindungsgemäße Behandlungselektrode sowie eine Draufsicht auf deren Zylindermantelöffnung (Fig. 7) darstellen. Bei teilweise abgeschnittenen Zylinderstirnflächen sind an den geraden Schnittkanten dieser Stirnflächen rechtwinklig zu diesen in das Elektrodeniainere ragende Bleche 14,15 angebracht, denen mit Abstand zum freien Ende zu verbreiterte Innenleiter-Blechstreifen 16, 17 vorgelagert sind. Für eine Wellenlänge der anregenden Schwingung von 65 cm soll eine Elektrode der zuletzt beschriebenen Form folgende Abmessungen aufweisen: Zylinderdurchmesser=9cm; Zylinderlänge= 10 cm; Querschnitt jedes Blechstreifens 16,17 am freien Ende =4-0,05 cm2; Abstand der Blechstreifenenden von den Zylinderstirnwänden = 0,5 cm; Fläche der Blechstreifen 14, 15=1,5-4 cm2; Abstand zwischen den Blechen 14, 15 und den Innenleiter-Blechstreifen 16, 17 = 0,2 cm. In der Fig. 8 ist im Längsschnitt und in der Fig. 9 im Querschnitt eine gleichfalls zylinderförmige Elektrode dargestellt, bei der jedoch im Gegensatz zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen eine Stirnseite des Zylinders geöffnet ist und der Innenleiter parallel zu dieser Stirnseite verläuft. Im übrigen entspricht die Anordnung des Innenleiters der Anordnung nach Fig. 5 bis 7. Entsprechende Bauteile beider Anordnungen sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen. Patentansprüche:

1. An einen Hochfrequenzgenerator anzuschließende Behandlungselektrode zur Erzeugung eines hochfrequenten Feldes für die Durchwärmung von Stoffen, insbesondere von biologischen Geweben, dadurch gekennzeichnet, daß, ausgehend von einem an sich bekannten elektrisch leitenden Gebilde, das aus einem eine flächenhafte Induktivität darstellenden Hohlkörper (Außenleiter) und einem im Innern des Hohlkörpers angeordneten Bauteil (Innenleiter) besteht, dessen Enden im Zusammenwirken mit den ihm benachbarten Teilen oder inneren Ansätzen des Hohlkörpers die Schwingkreiskapazität des Topfkreises bilden, der Hohlkörper mit einer Öffnung versehen ist, in deren Ebene mindestens angenähert der Innenleiter verlegt ist.

2. Behandlungselektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zylinderförmigem Hohlkörper der Zylindermantel über die volle Höhe des Zylinders teilweise entfernt ist und der