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Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungs-Anordnung mit einer Strahlenquelle und einem im Strahlengang angeordneten Filter, der zwei transparente, im Wesentlichen planparallel zueinander angeordnete Filterscheiben aufweist, die mit ihren umlaufenden Rändern jeweils an einem Rahmenteil aus gut wärmeleitendem Material gehalten sind, wobei die Filterscheiben und die Rahmenteile einen geschlossenen Hohlraum begrenzen, indem ein das Strahlenspektrum selektiv beeinflussendes Medium vorgesehen ist, wobei der Hohlraum als Druckkammer ausgebildet ist, so dass im Betrieb der Bestrahlungs-Anordnung Überdruck in dem Hohlraum herrscht und wobei zwischen den Filterscheiben und dem jeweils zugeordneten Rahmenteil ein Haltemittel angeordnet ist.
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Derartige Bestrahlungs-Anordnungen, die zur Wärmetherapie des menschlichen Körpers eingesetzt werden können, sind schon seit längerem bekannt. Die
DE 911525 C offenbart eine gattungsgemäße Anordnung. In der
EP 678 705 B1 wird ebenfalls eine Bestrahlungs-Anordnung mit einer Strahlenquelle und einem im Strahlengang angeordneten Filter beschrieben. Da nicht das gesamte, von der Strahlenquelle ausgesandte Strahlenspektrum für die Wärmetherapie geeignet ist, wird ein geeigneter Filter ausgewählt, der bestimmte Banden aus dem Strahlenspektrum herausfiltert. Der Filter besteht aus einem Rahmen, in dem zwei Filterscheiben angeordnet sind, die durch ein Haltemittel an dem Rahmen gehalten sind. Durch die Filterscheiben und den Rahmen wird ein Hohlraum gebildet, in dem sich ein Medium befindet, das das Strahlenspektrum selektiv beeinflusst. Im Betrieb der Bestrahlungs-Anordnung erwärmen sich die Filterscheiben und das im Hohlraum eingeschlossene Medium durch die von der Strahlenquelle produzierte Wärme. Durch die Erwärmung dehnt sich das in dem Hohlraum befindliche Medium aus und übt Druck auf die Filterscheiben aus. Da mindestens eine der Filterscheiben üblicherweise aus Kunststoff ausgebildet ist, kann sich diese verformen, wodurch die Filtereigenschaften beeinflusst würden. Die Bestrahlungs-Anordnung weist daher eine Druckausgleichsvorrichtung auf, die Druckschwankungen in dem Hohlraum ausgleicht. Bei der Erwärmung des Mediums in dem Hohlraum zwischen den Filterscheiben kann es weiterhin vorkommen, dass in dem Medium gelöste Gase ausgasen und Gasblasen die Filterwirkung des Filters beeinflussen. Bei der Bestrahlung-Anordnung der vorliegenden Erfindung wird jedoch ein Ausgasen des Mediums bei Erwärmung verhindert und werden die Filterscheiben bei Druckanstieg nicht verformt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Gefährdung des Patienten durch übermäßige Druckerhöhung im Hohlraum zwischen den Filterscheiben auszuschließen.
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Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Haltemittel flexibel ausgebildet ist und bei einer Beaufschlagung durch Ausdehnung des Mediums ein elastisches Verhalten zeigt. Erfindungsgemäß wird also bei der Bestrahlungs-Anordnung einer drohenden Sprengung der Filtereinrichtung dadurch entgegengewirkt, dass der Ausdehnung des Filtermediums mit einer erhöhten Elastizität begegnet wird, welche das Haltemittel vermittelt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Bestrahlungs-Anordnung ist das Haltemittel dabei bei Beaufschlagung durch das Medium derart formveränderbar, dass hieraus eine Vergrößerung des das Medium aufnehmenden Volumens resultiert. Diese Volumenvergrößerung ist in der Lage, die bei der funktionellen Erwärmung im Filterungsprozess durch Lichtabsorption entstehende Ausdehnung des Mediums zu kompensieren, also die auf einer kurzen Wegstrecke wirkende Kraft der Mediumsausdehnung aufzunehmen. Hinsichtlich der Formveränderung kann das Haltemittel dabei zumindest eine, oder aber auch mehrere Vorzugsrichtungen aufweisen.
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Eine bevorzugte Ausführung der Bestrahlungs-Anordnung kann mit einem Haltemittel versehen sein, das zwischen einer der Filterscheiben und dem jeweils zugeordneten Rahmenteil befindlichen Abstand überbrückt, der sich in der Größenordnung einiger Millimeter bewegt. Besonders bevorzugt beträgt dieser Abstand etwa zwischen 0,3 und 5 Millimeter, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,8 Millimeter, besonders bevorzugt ist er größer als 1 Millimeter.
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Eine zweckmäßige Ausführung der Bestrahlungs-Anordnung kann mit einem Haltemittel versehen sein, das durch eine Membran aus Gummi oder dergleichen Naturkautschuk oder einem flexiblen Kunststoffmaterial wie einem Elastomer oder einem thermoplastischen Elastomer (TPE) gebildet ist.
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Bevorzugt kann das Haltemittel dabei mit einem Silikonkautschukmaterial, einem Butadien-Styrol-Kautschuk oder einem Styrol-Butadien-Block-Copolymer ausgebildet sein, so dass in jedem Fall eine gute Temperaturbeständigkeit des Haltemittels gewährleistet ist.
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Überdies kann es erfindungsgemäß bei einer Variante der Bestrahlungs-Anordnung vorgesehen sein, dass die näher an der Strahlenquelle angeordnete Filterscheibe als Sicherheitsvorrichtung ausgebildet ist, so dass sie bruchanfälliger ist als die Filterscheibe, die weiter von der Strahlenquelle entfernt ist. Durch den Druckaufbau im Hohlraum zwischen den Filterscheiben kann somit dem Entgasen der Flüssigkeit bei einer Temperaturerhöhung entgegen gewirkt werden. Durch den Einsatz von Materialien wie Glaskeramik oder Mineralglas kann vermieden werden, dass sich die Filterscheiben durch den Druck im Hohlraum verformen, wodurch ein Linseneffekt entstehen würde, der die Filtereigenschaften beeinflusst. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Filterscheiben wird sichergestellt, dass im Fall einer unzulässigen Druckerhöhung im Hohlraum zwischen den Filterscheiben die innere, näher an der Strahlenquelle angeordnete Filterscheibe zuerst bricht, wodurch eine Gefährdung des Patienten ausgeschlossen wird. Bei der OE 911525 C wird zum selben Zweck eine weitere Glasplatte auf der dem Patienten zugekehrten Seite des Filters angebracht. Die
DE 195 15 182 A offenbart eine ähnliche Lösung, während die
DE 40 42 259 C und die
GB 1,084,335 Thermoschalter oder Druckwächter zur Sicherheit offenbaren.
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Weiterhin ist aus dem bereits erwähnten britischen Patent
GB 1,084,335 bereits eine Beleuchtungseinrichtung bekannt, die eine aus zwei voneinander beabstandeten Glasplatten bestehende Frontabdeckung aufweist. Der Hohlraum in der Frontabdeckung ist mit einem ebenfalls einen Hohlraum aufweisenden Reflektorschirm der Beleuchtungseinrichtung verbunden. In diese Hohlräume wird unter Druck Wasser eingefüllt, das kontinuierlich zirkuliert, um die Beleuchtungseinrichtung zu kühlen. Aus dieser Erfindung ist aber weder bekannt, dass mit Hilfe eines geeigneten Mediums bestimmte Banden aus dem Strahlenspektrum der Strahlenquelle herausgefiltert werden können, noch ist eine Sicherheitsvorrichtung für den Fall eines unzulässigen Druckaufbaus in den Hohlräumen beschrieben.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben, dass die näher an der Strahlenquelle angeordnete Filterscheibe eine Sollbruchstelle aufweist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die innere, von dem Patienten abgewandte Filterscheibe im Falle einer unzulässigen Druckerhöhung im Hohlraum zuerst zerbricht. Somit kann eine Verletzung des Patienten ausgeschlossen werden.
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Gemäß einer weiteren Variante vorgesehen, dass die näher an der Strahlenquelle angeordnete Filterscheibe dünner ist, als die Filterscheibe, die weiter von der Strahlenquelle entfernt ist. Auch in dieser Variante wird sichergestellt, dass die innere Filterscheibe zuerst bricht, falls sich der Druck in dem Hohlraum zwischen den Filterscheiben unzulässig erhöht. In dieser Variante sind zudem keine zusätzlichen Bearbeitungsschritte der inneren Filterplatte erforderlich.
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Gemäß einer weiteren Variante kann auch vorgesehen werden, dass die näher an der Strahlenquelle angeordnete Filterscheibe aus einem bruchanfälligeren Material besteht, als die Filterscheibe, die weiter von der Strahlenquelle entfernt ist. Auch hier wird wieder erreicht, dass die innere Filterscheibe im Fall eines Druckanstiegs in dem Hohlraum zwischen den Filterscheiben zuerst springt. Zusätzlich können den beiden Filterscheiben durch die unterschiedlichen Materialien unterschiedliche optische Eigenschaften verliehen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rahmen der Bestrahlungs-Anordnung an seinem Außenumfang Kühlrippen aufweist. Durch die Kühlrippen wird die beim Betrieb der Bestrahlungs-Anordnung entstehende Wärme abgeführt, so dass sich das in dem Hohlraum zwischen den Filterscheiben befindliche Medium weniger stark erwärmt und somit auch weniger stark zum Ausgasen neigt.
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Vorteilhafterweise kann die Bestrahlungs-Anordnung einen Lüfter umfassen, und die Kühlrippen können so ausgebildet sein, dass der freie Querschnitt zwischen den Kühlrippen und einem Gehäuse der Bestrahlungs-Anordnung in Bezug auf die Luftleistung des Lüfters optimiert ist. Dadurch wird erreicht, dass der vom Lüfter geförderte Luftstrom beim Durchgang durch den freien Querschnitt zwischen den Kühlrippen nicht beschleunigt wird. Auf diese Weise kann die Kühlung der Filtereinrichtung optimiert werden. Zusätzlich wird die Geräuschbildung verringert.
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Insgesamt bildet die erfindungsgemäße Bestrahlungs-Anordnung damit eine Kombination einer Art von Druckausgleichsbehälter für geringe Volumenanteile, die durch die Mediumsausdehnung entstehen, kombiniert mit einem Druckbehälter für den Dampfdruck.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Figuren in einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen hierbei in teilweise schematisierter Darstellung die
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1 einen Schnitt durch eine Bestrahlungsvorrichtung
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2 eine Draufsicht auf das Filterelement mit Rahmen; und die
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3 einen Schnitt durch das Filterelement mit Rahmen entlang der Linie B-B der 2.
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In der 1 erkennt man eine Schnittdarstellung einer im Ganzen mit 1 bezeichneten Bestrahlungs-Anordnung. Die Bestrahlungs-Anordnung umfasst ein Gehäuse 2, in dem eine Strahlenquelle 3 angeordnet ist. Als Strahlenquelle 3 kann beispielsweise eine Halogenlampe eingesetzt werden. Benachbart zu der Strahlenquelle 3 ist ein Reflektor 4 angeordnet. Bevorzugt wird ein Halbkugelreflektor eingesetzt, mit dem ein sehr homogenes Bestrahlungsfeld erzielt werden kann. Im Strahlengang der Strahlenquelle 3 ist das Filterelement 5 angeordnet. Das Filterelement 5 umfasst einen Rahmen, der aus einem näher an der Strahlenquelle angeordneten Rahmenteil 6 und einem weiter von der Strahlenquelle entfernten Rahmenteil 7 besteht. Die beiden Rahmenteile 6, 7 weisen je eine relativ große zu der Filterachse 8 konzentrische Bohrung 9, 10 auf. In jeder der Bohrungen 9, 10 ist eine Filterscheibe 11, 12 angeordnet. Die Filterscheiben 11, 12 sind in den jeweiligen Rahmenteilen 6, 7 mit axialem Abstand zueinander angebracht, so dass zwischen ihnen ein scheibenförmiger Hohlraum 13 entsteht Der Hohlraum 13 ist mit einem das Strahlenspektrum selektiv beeinflussendem Medium gefüllt, um bestimmte Banden aus der von der Strahlenquelle 3 abgegebenen Strahlung heraus zu filtern. Üblicherweise besteht dieses Medium bei Filtern zum Einsatz bei der Wärmetherapie aus Wasser, dem eventuell noch Fungizide beigesetzt sind.
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Zwischen der Strahlenquelle 3 und dem Filterelement 5 ist ein zur Filterachse 8 konzentrisches Hitzeschild 14 angeordnet. Dieses Hitzeschild 14 schirmt das Filterelement 5 von Strahlung ab, die sonst auf das Filterelement 5 treffen und dieses zusätzlich aufheizen würde.
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Als weitere Kühleinrichtung ist auf der dem Filterelement entgegengesetzten Seite der Strahlenquelle 3 ein Lüfter 15 angeordnet.
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In 2 ist eine Draufsicht auf das Filterelement 5 der Bestrahlungs-Anordnung 1 dargestellt. Die beiden Rahmenhälften 6, 7 des Filterelements 5 weisen an ihren Rändern lamellenförmige Kühlrippen 16 auf. Die Kühlrippen 16 sind so ausgebildet, dass der zwischen ihnen entstehende freie Querschnitt 17 in Bezug auf die Lüftleistung des Lüfters 15 optimiert ist. Dadurch kann der vom Lüfter 15 geförderte Luftstrom den zwischen den Kühlrippen 16 gebildeten freien Querschnitt 17 durchströmen, ohne dabei beschleunigt zu werden. Somit werden Störgeräusche vermieden und eine optimale Kühlung des Filterelements 5 erreicht.
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In regelmäßigen Abständen sind anstelle der Kühlrippen verbreiterte Stege 18 in den beiden Rahmenteilen 6 und 7 angeordnet. In diesen Stegen 18 sind parallel zur Filterachse 8 verlaufende Längsbohrungen 19, 20 angebracht, die Befestigungsmittel zum Verspannen der Rahmenteile 6 und 7 gegeneinander, sowie Befestigungsmittel zur Befestigung des Filterelements 5 im Gehäuse 2 der Bestrahlungs-Anordnung 1 aufnehmen können.
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In 3 ist ein Schnitt durch das in 2 dargestellte Filterelement 5 entlang der Linie B-B dargestellt Die beiden Rahmenhälften 6, 7 weisen einen verbreiterten Steg 18 mit Längsbohrungen 19, 20 auf, in denen Befestigungsmittel angebracht werden können, um die Rahmenhälften 6, 7 gegeneinander zu verspannen und im Gehäuse 2 der Bestrahlungs-Anordnung 1 zu befestigen. Benachbart zu den großen, konzentrisch zu der Filterachse 8 angeordneten Durchgangsbohrungen 9, 10 ist in jeder der Rahmenhälften 6, 7 eine Stufe 21, 22 angebracht. Die Filterscheiben 11, 12 sind so in die jeweils hälftigen Rahmenteile 6, 7 eingebracht, dass ihre umlaufenden Ränder auf den Stufen 21, 22 aufliegen. Eine Befestigung der Filterscheiben 11, 12 in den Rahmenhälften 6, 7 erfolgt mit einem Haltemittel 23, das flexibel ausgebildet ist und bei einer Beaufschlagung durch Ausdehnung des Mediums ein elastisches Verhalten zeigt. Das Haltemittel 23 ist dabei als ebenfalls randseitig umlaufende Klebemittelschicht bei Beaufschlagung durch das Medium derart formveränderbar, dass eine Vergrößerung des das Medium aufnehmenden Volumens resultiert. Dabei beträgt die Größenordnung der durch das Haltemittel 23 jeweils zwischen einer der Filterscheiben 11, 12 und dem jeweils zugeordneten Rahmenteil 6, 7 überbrückte Abstand in etwa einige Millimeter.
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Die näher an der Strahlenquelle 3 angeordnete Filterscheibe 11 ist als Sicherheitsvorrichtung ausgebildet. Im Falle eines unzulässigen Druckanstiegs im Hohlraum 13, der beispielsweise durch einen Ausfall des Lüfters 15 bedingt wird, wird also zuerst die Filterscheibe 11 zerstört. Die dem Patienten zugewandte Filterscheibe 12 bleibt intakt, um Verletzungen zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist die Dicke a der Filterscheibe 11 geringer als die Dicke b der Filterscheibe 12. Es ist auch denkbar, dass die Filterscheibe 11 eine Sollbruchstelle aufweist oder aus weniger druckbeständigem Material besteht, als die Filterscheibe 12. Als Material für die Filterscheiben 11, 12 kann etwa Glaskeramik oder Borosilikatglas eingesetzt werden.
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Benachbart zu der Stufe 21, 22 weist jedes Rahmenteil 6, 7 eine Ringnut 24, 25 auf. Diese Ringnuten 24, 25 stehen mit dem Hohlraum 13 zwischen den Filterscheiben 11 und 12 in Verbindung und vergrößern diesen. Eine dieser Ringnuten 24, 25 weist eine Bohrung 26 auf, über die das Medium in den Hohlraum eingeführt werden kann. Die Bohrung 26 kann mit einem geeigneten Stopfen 27 verschlossen werden.
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Benachbart zu der Ringnut 24, 25 ist in einem der Rahmenteile 6, 7 eine weitere Ringnut 28 angeordnet. In dieser Ringnut 28 wird ein Dichtungsmittel 29, wie beispielsweise ein O-Ring angebracht, um die beiden Rahmenteile gegeneinander abzudichten.
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Im Betrieb der Bestrahlungs-Anordnung 1 gibt die Strahlenquelle 3 Strahlung ab, die über den Reflektor 4 in Richtung des im Strahlengang angeordneten Filterelements 5 gelenkt wird. Durch die dabei entstehende Wärme erwärmt sich das im Hohlraum 13 befindliche Medium und will sich ausdehnen, wodurch der Druck im Hohlraum 13 ansteigt. Um eine Verformung der Filterscheiben 11, 12 und die dabei entstehende Linsenwirkung der Filterscheiben zu vermeiden, bestehen die Filterscheiben 11, 12 vorzugsweise aus einem starren Material, wie Glaskeramik oder Borosilikatglas. Durch den erhöhten Druck kann ein Ausgasen des im Hohlraum 13 befindlichen Mediums vermieden bzw. verringert werden. Es entstehen in dem Hohlraum 13 also keine Gasblasen, die die Filterwirkung beeinflussen könnten.
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Übersteigt der Druck in dem Hohlraum 13 beispielsweise aufgrund eines defekten Lüfters 15 einen kritischen Wert, so platzt die der Strahlenquelle 3 zugewandte dünnere Filterscheibe 11, da diese aufgrund ihrer Gestaltung bruchanfälliger ist als die Filterscheibe 12, die weiter von der Strahlenquelle 3 entfernt ist. So wird verhindert, dass trotz des im Betrieb erwünschten hohen Drucks im Problemfall Glasscherben auf den Patienten treffen oder anderweitig unkontrolliert herumfliegen; sie bleiben vielmehr im Gehäuse 2 der Bestrahlungs-Anordnung 1.
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Dementsprechend betrifft die vorstehend beschriebene Erfindung also eine Bestrahlungs-Anordnung 1 mit einer Strahlenquelle 3 und einem im Strahlengang angeordneten Filter 5, der zwei transparente, im Wesentlichen planparallel zueinander angeordnete Filterscheiben 11, 12 aufweist, die mit ihren umlaufenden Rändern jeweils an einem Rahmenteil 6, 7 aus gut wärmeleitendem Material gehalten sind, wobei die Filterscheiben 11, 12 und die Rahmenteile 6, 7 einen geschlossenen Hohlraum 13 begrenzen. Dabei ist ein das Strahlenspektrum selektiv beeinflussendes Medium vorgesehen, wobei der Hohlraum 13 als Druckkammer ausgebildet ist, so dass im Betrieb der Bestrahlungs-Anordnung 1 Überdruck in dem Hohlraum 13 herrscht und zwischen den Filterscheiben 11, 12 und dem jeweils zugeordneten Rahmenteil 6, 7 ist jeweils ein Haltemittel 23 angeordnet. Um eine Gefährdung des Patienten durch übermäßige Druckerhöhung im Hohlraum zwischen den Filterscheiben 11, 12 auszuschließen ist das Haltemittel 23 flexibel ausgebildet und zeigt bei einer Beaufschlagung durch Ausdehnung des Mediums ein elastisches Verhalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 911525 C [0002]
- EP 678705 B1 [0002]
- DE 19515182 A [0009]
- DE 4042259 C [0009]
- GB 1084335 [0009, 0010]
