DE1812856U

DE1812856U - Fotoelektrischer umwandler fuer mechanische bewegungen in elektrische signale.

Info

Publication number: DE1812856U
Application number: DED20226U
Authority: DE
Inventors: Heinz Diefenbach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-04-12
Filing date: 1960-04-12
Publication date: 1960-06-09

Description

RA, 233108*12. 4.60 _Tl

PATENTANWALT DIPL-PHYS. HEINRICH SEIDS </

Wiesbaden - Riederbergstraße 46 - Telefon 41615 Postsche&konto Frankfurt/M 181008 - Deutsche Bank 27 814

Heinz Diefenbach, Ing,
Frankfurt / M·

Fotoelektrischer Umwandler für mechanische Bewegungen in elektrische Signale

Die Neuerung bezieht sich auf einen fotoelektrischen Umwandler für mechanische Bewegungen in elektrische Signale, der insbesondere zur leistungslosen Messung von Bewegungen an Körperflächen, wie beispielsweise Hautoberflächen,operativ freigelegte flächen, .Arterien usw. für medizinische Messungen gedacht ist»

Bs sind bereits fotoelektrische Umwandler bekannt, die aus einer Lichtquelle und einer das von der zu messenden Bewegung beeinflußte Strahlenbündel der Lichtquelle aufnehmenden Fotozelle bzw. einem Fotoelement bestehen. Bei diesen bekannten Geräten sind die Lichtquelle und die Fotozelle von einander getrennt an einem gabelförmigen Halter angebracht. Die von der Lichtquelle austretenden Strahlen werden an der zu beobachtenden Körperoberfläche vorbeigeführt und durch ein auf der Körperoberfläche anzubringendes Blendenstück beeinflußt. Dieser bekannte Umwandler eignet sich nur zur Messung, wenn der Patftient vollständig ruhig liegt.Bereits die geringste Bewegung hat eine vollständige

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Verfälschung des Meßergebnisses zur folge. Außerdem ist dieses bekannte Meßgerät nur mit größter Schwierigkeit einzurichten, und die zu beobachtende Körperstelle des Patienten muß durch Aufsetzen des Blendenstückes vorbereitet werden.

Alle diese Nachteile und Schwierigkeiten werden durch die Neuerung dadurch behoben, daß die lichtquelle und die Fotozelle an einem gemeinsamen Gehäuse -de- angebracht und auf die zu beobachtende Körperstelle zum Reflektieren des Strahlenbündels der Lichtquelle und Zurückführen der reflektierten Strahlen zur Fotozelle ausgerichtet bzw· ausrichtbar sind»

Durch die Neuerung ist das Ausrichten des Gerätes außerordentlich erleichtert, so daß Messungen ohne besondere Schulung reihenweise durchgeführt werden können. Der Ausrichtvorgang macht nicht mehr irgendwelche für den Patienten lästige Vorbereitungen der zu beobachtenden Körperstel-Ie erforderlich und benötigt nicht mehr so lange Zeit,während der Patient vollständig ruhig liegen muß. Darüber hinaus bietet das G erät nach der Neuerung den wesentlichen Vorteil, daß es für viele Zwecke und Messungen verschiedenster Art verwendbar ist, wahren! die bekannten Geräte nur für die Messung von Volumenpulsen verwendbar waren. Das Gerät nach der Heuerung kann auch für andere als medizinische Messungen eingesetzt werden.

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Das Gerät kann in verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt sein.

In "besonders zweckmäßiger Ausführungsform sind die lichtquelle und die fotozelle etwa koaxial zu einander angeordnet« Man kann hierdurch mit verhältnismäßig kleinen Beflektionswinkeln arbeiten, wodurch die Fehlerquellen durch geringe Bewegung des Patienten praktisch ausgeschaltet sind. In dieser Ausführungsform der Heuerung können im vorderen Teil eines rohrförmigen Gehäuses eine in der Mitte durchbohrte fotozelle und hinter dieser Bohrung eine lampe mit Optik als Lichtquelle angeordnet sein*

In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der Neuerung ist die lichtquelle im vorderen Eeil eines rohrförmigen G- ehäuses angebracht, während die fotozelle in einem seitlichen Ansatz des Gäbt aus es oder einer seitlich am Gehäuse ansetzbares Halterung gehalten ist. Die fotozelle kann dabei mit ihrer optischen Achse gegenüber der optisehen Achse der Lichtquelle verschwenkbar gelagert sein, ferner kann der seitliche Abstand zwischen der Lichtquelle und der fotozelle verstellbar sein. In dieser Ausführungsform der Neuerung läßt sich der Reflektionswinkel auf einen günstigsten Wert einstellen.

In einer dritten Ausführungsform ist die fotozelle mit ihrer empfindlichen Seite bzw. Schicht auf einem flutlichtkörper angebracht, der mit geringem Abstand von der zu beobachtenden Oberfläche anzuordnen ist und dem die Lichtquelle

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seitlich zur Fotozelle zugeordnet ist. Sie der zu beobachtenden Oberfläche zugekehrte Fläche des Flutlichtkörpers kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. In der Regel wird man diese Oberfläche eben gestalten. Sie kann jedoch auch mit zylindrischer oder sphärischer Oberfläche mit Linsenwirkung ausgebildet sein» Ferner ist es möglich, diese Oberfläche der zur beobachtenden Oberfläche anzupassen. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform der Erfindung besteht darin»daß auch verhältnismäßig starke Bewegungen des Patienten die Justierung des Gerätes nicht beeinflussen» Das Einstellen des Gerätes wird hierdurch besonders einfach und schnell möglich·

Um bei einer solchen Ausfti hrungsform der Feuerung zu verhindern, daß Lichtstrahlen unmittelbar von der Lichtquelle zu der Fotozelle gelangen, kann der Flutlichtkörper mittels eines Biagonalschnittes in zwei Prismen geteilt sein, von denen das eine das von der Lichtquelle kommende Strahlenbündel durch lotalreflektion auf die zu beobachtende Oberfläche richtet und das zweite nur von der zu beobachtenden Oberfläche reflektierte Strahlen zur Fotozelle führt*

In der Zeichnung sind drei Ausführungsformen der Neuerung schematisch dargestellt.

Bs zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform des Gerätes nach der

!Teuerung im Schnitt,

Fig.2 u.3 eine zweite Ausführungsform des Gerätes im Längsschnitt bzw. in Yorderansieht,

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Pig. 4 u. 5 eine dritte Ausführungsform des Gerätes nach der !Teuerung im Schnitt und in Draufsicht,

Pig. 6 eine Abwandlung des Gerätes nach Fig. 4u.5 im Schnitt.

Im Beispiel der Fig. 1 ist am vorderen Ende des rohrförmigen Gehäuses 1 ein scheibenförmiges Fotoelement 2 angebracht, das in der vorderen Stirnseite des Gehäuses liegt. Das Fotoelement 2 ist in seiner Mitte mit einer Bohrung 3 versehen, hinter der die Lichtquelle 4 im vorderen !eil des Gehäuses 1 untergebracht ist. Mach vorne hin ist auf das Fotoelement 2 ein Haltering 7 aufgesetzt,der zugleich den äusseren Rand des Fotoelementes 2 abdeckt, um die wirksame Fläche des Fotoelementes auf den Bereich der von der zu beobachtenden Körperfläche 8 reflektierten Strahlen zu begrenzen.

Die Lichtquelle 4 ist in diesem Beispiel als Glühlampe ausbildet,die an der Vorderseite ihres Kolbens unmittelbar die Optik 5 trägt. Es ist jedoch auch möglich,eine gesonderte Optik im vorderen !eil des Gehäuses zwischen dem Fotoelement und der eigentlichen Lichtquelle 4 anzuordnen. Hierzu muß aber der für die Lichtquelle 4 vorgesehene Teil des Gehäuses langer ausgebildet werden. Die am Lampenkolben angebrachte Optik 5 kann, wie Fig. 1 zeigt, in die Bohrung 3 des Fotoelementes 2 ragen, während eine von der Lampe gesonderte Optik in der Bohrung 3 des Fotoelementes 2 angebracht,insbeson-

dere in der Rückwand 6 des Fotoelementes 2 gelagert sein kann.

Der Raum des Gehäuses 1 hinter der lichtquelle 4, d.h. hinter der Lampenfassung ist zur Aufnahme üblicher Stabbatterien 9 für die Lampe der Lichtquelle 4 ausgebildet und nach hinten durch die G-ehäusekappe 10 abgeschlossen, die zugleich den Schalter 11 für die Lichtquelle enthält.

Seitlich ist an dem Gehäuse 1 eine Halteeinrichtung 12 üblicher Art angebracht, um das G erät nach der Neuerung an einem üblichen Stativ anzubringen.

Um eine Axialverschiebung zwischen der Lichtquelle 4 und dem Fotoelement 2 zu ermöglichen, kann der vordere Gehäuseteil als getrenntes rohrförmiges Glied 13 auf dem eigentlichen Gehäuse 1 axial verschiebbar gelagert und ggf. mit einer üblichen Führungs- und Einstelleinrichtung versehen sein. Die von dem Fotoelement 2 zum Anzeige- und Registriergerät führenden Leitungen 14 sind aus dem vorderen Gehäuseteil 13 geführt und stellen die einzigen an dem Gerät nach der Heuerung vorgesehenen Yerbinclungsleitungen dar.

Im Betrieb des Gerätes wird der von der Lichtquelle 4 erzeugte und mit der Optik 5 gebündelte Lichtstrahl durch die Bohrung 3 des Fotoelementes 2 auf die in Bewegung befindliche Körperfläche 8 gestrahlt und von dort auf das Fotoelement 2 reflektiert. Entsprechend der Bewegung der angestrahlten Fläche 8 entstehen in dem Fotoelement 2 amplitudengetreue Stromschwankungen, die in dem anzuschlieBenden Registriergerät bekannter Art als Kurven für die Diagnostik aufgezeichnet

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werden. Zum Auswechseln der Batterien 9 ist lediglich die Gehäusekappe 10 wie bei einer Taschenlampe abzunehmen. Zum Auswechseln der Lampe kann der vordere Gehäuseteil 13 vom Gehäuse 1 nach vorn abgezogen werden. Auch die Passung für das Fotoelement 2 kann abnehmbar ausgeführt sein,um u.U. das Fotoelement auszuwechseln.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 u.3 sitzt die Lampe in einem rohrförmigen Gehäuse 21, das in diesem Beispiel lediglich die·..: . Passung und Anschlußklemmen 29 für die Lichtquellenlampe 24 aufnimmt. Das Gehäuse 21 ist daher verhältnismässig klein ausgebildet und in dem Bereich der Lampe 24 mit Kühlrippen 35 versehen. Die Lampe 24 ist in diesem Beispiel ohne Optik ausgebildet, während die Optik 25 im vorderen Teil des Gehäuses 21 gelagert ist. Vor der Optik 25 ist auf das Gehäuse 21 ein sich nach vorne verhungernder Abblendschirm 36 aufgesetzt, der verhindert, daß Streustrahlung von der Lichtquelle 24 unmittelbar zu der seitlich zum Gehäuse 21 angeordneten Fotozelle 22 gelangen kann. Die Fotozelle 22 ist in einem eigenen Halter angebracht, der auf der Vorderseite als Blende 27 und auf der Rückseite als Träger 26 ausgebildet ist. Dieser Fotozellenhalter ist über ein Verbindungsstück 37 seitlich an das Gehäuse 21 der Lichtquelle 24 angesetzt. Dieses Verbindungsstück umfaßt gabelförmig das Gehäuse 21 und ist an diesem fest angebracht,während es auf der Seite der Fotozelle 22 den Fotozellenträger mittels einer Schlitz-Schrauben-Verbindung hält. Hierdurch ist eine seitliche Verschiebung zwischen der Fotozelle und

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der Lichtquelle ermöglicht. Zwischen der Befestigungsstelle des Verbindungsstückes 37 am G-ehäuse 21 und der Anbringungsstelle des Fotozellenträgers 26 ist da» Verbindungsstück mit einem Gelenk 38 versehen, das eine gegenseitige Verschwenkung der optischen Achsen der Lichtquelle 24»25 und : der Fotozelle 22 gestattet.

Die Arbeitsweise des Gerätes nach Fig. 2 u.3 ist praktisch die gleiche wie diejenige des Gerätes nach Fig* I. Zusätzlich "bietet das Gerät nach Fig. 2 u.3 die Möglichkeit die Fotozelle für besondere Messungen gegenüber der Lichtj, quelle zu justieren.

In den Ausführungsformen nach Fig. 4 bis 6 ist die Fotozelle bzw. das Fotoelement 42 seitlich zur Lichtquelle 44 angeordnet. Hierzu ist das Fotoelement 42 mit seiner aktiven Schicht auf einen Flutlichtkörper 59 angebracht, während die Lampe 44 in diesen Flutlichtkörper 59 eingebettet ist. Der Flutlichtkörper 59 kann aus beliebigem zur Füh-

"■~" rung von Lichtstrahlen geeignetem Material z.B«Glas,Kunststoff u.dgl. hergestellt sein· Die.der zu beobachtenden Körperfläche 8 zugewandte Oberfläche 60 des Flutlichtkörpers ist in der Ausführung nach Fig. 4 und 5 eben ausgebildet.

' Hierdurch wird die zu beobachtende Eörperflache 8 im gesamten Bereich der Oberfläche 60 des Flutliehtkörpers 59 gleichmäßig bestrahlt· Die von der Körperfläche 8 reflektierten Strahlen treten dann ungehindert durch den Flutlichtkörper 59 auf die Fotozelle bzw. das Fotoelement 42.

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Um ein unmittelbares Auftreffen von Lichtstrahlen aus der Lichtquelle 44 auf das Fotoelement 42 zu verhindern, kann wie ^ig. 4 zeigt der Flutlichtkörper 59 aus zwei Prismen 59^f und 59'* aufgebaut sein. Der Schnitt zwischen beiden Prismen 59' und 59'' ist so gelegt,daß das eine Prisma 59' das von der Lichtquelle kommende Strahlenbündel durch Totalreflektion auf die zu beobachtende Oberfläche 8 riehtet,während das zweite Prisma 59'' nur die von der zu beobachtenden Oberfläche 8 reflektierten Strahlen zum Fotoelement 42 führt.

Für besondere Untersuchungen kann, wie Fig. 6 zeigt,die Oberfläche 61 des Flutlichtlörpers 59 der zu beobachtenden Körperfläche 8 in der Form angeglichen sein. Man erhält hierdurch eine besonders intensive Bestrahlung der zu beobachtenden Körperfläche 8, während die reflektierten Strahlen durch die Oberfläche 61 des Flutlichtkörpers 59 ungehindert zum Fotoelement 42 gelangen.

Außer den beschriebenen Beispielen kann das Gerät nach der Neuerung auch in seinen einzelnen Elementen abgewandelt werden. Wesentlich ist in jedem Fall, daß das Fotoelement bzw. die Fotozelle mit der Lichtquelle zu einem Bauteil vereinigt sind und die von der lichtquelle austretenden Strahlen nach Reflektion auf der zu beobachtenden Körperfläche von der Fotozelle bzw. dem Fotoelement aufgenommen werden.

- 10 Schutzansprüche:

Claims

-ίο- PA233108*12. k.

Schutzansprüche:

1, Fotoelektrischer Umwandler zur leistungslosen Messung von Bewegungen an Körperflachen, insbesondere für medizinische Zwecke, bestehend aus einer Lichtquelle und einer das von der zu messenden Bewegung beeinflußten Strahlenbündel der Lichtquelle aufnehmenden Fotozelle bzw. Fotoelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Lich.tq.ueHe und die Fototeile an einem gemeinsamen Gehäuse angebracht und auf die beobachtenden Körperstelle zum Reflektieren des Strahlenbündels der Lichtquelle und Zurückführen der reflektierten Strahlen zur Fotozelle ausgerichtet bzw. ausrichtbar sind.

2· Fotoelektrischer Umwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und die Fotozelle etwa koaxial zu einander angeordnet sind.

3· Fotoelektrischer Umwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Teil eines rohrförmigen Gehäuses eine in der Mitte durchbohrte Fotozelle und hinter dieser Bohrung eine Lampe mitOptik als Lichtquelle angeordnet sind.

4. Fotoelektrischer Umwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle im vorderen Teil eines rohrförmigen Gehäuses angebracht ist, während die Fotozelle in einem seitlichen Ansatz des Gehäuses oder einer seitlichem Gehäuse ansetzbaren Halterung gehalten ist«

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5. Fotoelektrischer TJmwa,ndler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlich des Gehäuses angebrachte

Fotozelle und die Lichtquelle in ihre optischen Achsen zu einander verschwenkbar gelagert sind.

6. Fotoelektrischer Umwandler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Abstand zwischen der Lichtquelle und der Fotozelle verstellbar ist,

7· Fotoelektrischer Umwandler nach einem der Ansprüche bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle mit ei nstellbaren Fokusierungs- und Bündelungseinrichtungen versehen ist.

8. Fotoelektrischer Umwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotozelle mit ihrer empfindlichen Seite bzw. Schicht auf einem Flutlichtkörper angebracht ist, der mit geringem Abstand von der zu beobachtenden Oberfläche anzuordnen äst und dem die Lichtquelle seitlich zur Fotozelle zugeordnet ist,

9. Fotoelektrischer Umwandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flutlichtkörper an seiner der zu beobachten Körperfläche zugekehrten Oberfläche dieser Körperfläche angepaßt ist.

10. Fotoelektrischer Umwandler nach Anspruch 8 od.9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flutlichtkörper mittels eines Diagonalschnittes in zwei Prismen geteilt ist, von denen das eine das von der Lichtquelle kommende Strahlenbündel durch

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iotalreflektion auf die zu beobachtende Oberfläche richtet und das zweite nur die von der zu beobachtenden Oberfläche reflektierte Strahlen zur fotozelle führt.

11. Fotoelektrischer Umwandler nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle in den Flutlichtkörper eingebettet ist*

12. Fotoelektrischer Umwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das die liehtquelle, die Fotozelle und gegebenenfalls den Flutlichtkörper vereinigende Gerät auch die Stromquelle für die Lichtquelle und deren Schalter enthält, während die Fotozelle über Leitungskabel an ein Anzeige- bzw. Registriergerät anschließbar ist.