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Apparat zur Erzeugung von Interferenz und Schwebungsströmen Angemeldet
am Beginn der Pa-tentdauer: Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Erzeugung von
Interferenz- und Schwebungsströmen an einer wählbaren Stelle eines Körpers, insbesondere
zur Elektrotherapie des menschlichen Körpers unter Verwendung von mindestens zwei
an den Körper angeschlossenen Elektrodenpaaren, wobei sich die zwischen den von
einer Oszillatoreinrichtung mit Impuls oder Wechselstrom versorgten Elektroden eines
jeden Paares ausbildenden Stromwege im Bereich einer wählbaren Stelle kreuzen.
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Der Vorteil dieser Behandlungsmethode, welche auch als Interferenzstromtherapie
bezeichnet wird, liegt besonders darin, daß an der Übergangsstelle Haut-Elektrode
ein kleiner Strom und ein Strom von höherer Frequenz zur Wirkung kommen kann, der
keinen llautreiz hervorruft, hingegen an der Kreuzungsstelle der beiden Stromwege
entsprechend der Uberlagerung der beiden Ströme ein relativ großer Interferenz strom
einer kleinen Frequenz, welche der Frequenzdifferenz der beiden Ströme engt~ spricht,
erhalten werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Behandlungsmethode besteht darin,
daß durch entsprechende Anordnung der Elektroden der Punkt, in dem die Überlagerung
stattfindet, genau festgelegt werden kann und dieser Punkt in tief unter der Haut
liegenden Bereichen des zu behandelnden Körpers liegen kann.
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Die interferenzstrorntherapie hat sich etwa bei der Sciimerzbekämpfung,
Muskelgymrias tik, der Behandlung von Gelenkserkrankungen, euralgien, zur Schlaftherapie,
zur Kreislauftherapie und zur Behandlung verschiedener Entsündungazustände bewährt.
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Bei den bekannten Apparaten der oben angeführten Art wurden zwei auf
baumäßig voneinander getreII#te Oszillatoren mit geringem Frequenzuntersohled zur
Erzeugung der beiden Grundschwingungen verwendet. Die benötigten Frequenzunterschiede
der beiden Grundschwingungen sind sehr klein und liegen etwa zwischen 0,5 bis go
Hz. Bei einer üblichen Oszillatorfrequenz von 5000 Hz entspricht 1 Hz einer Frequenzioleranz
von 0,02%, eine Genauigkeit die kaum zu erreichen ist, da sich die Oszillatoren
gegenseitig beeinflussen und sioh deren Frequenzen bei zu geringem Unterschied angleichen.
Da die Frequenz mindestens eines Oszillators steuerbar sein muß, sind diese Genauigkeiten
auch nicht durch Verwendung von Quarz oszillatoren erreichbar. Ferner können bei
diesen bekannten Apparaten nur sinusförmige Interferenzströme erhalten werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Apparat der oben angeführten Art
zu schaffen, welcher die oben angeführten Nachteile nicht aufweist, einen einfachen
Aufbau besitzt und der es ermöglicht Interferenz ströme beliebiger Kurvenform und
Frequenz zu erzeugen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Oszillator mit
mindestens zwei den Elektrodenpaaren zugeordneten Nutzstromausgängen vorgesehen
ist, wobei mindestens einer der Nutzströme duroh einen Phasenschieber in seiner
Phasenlage rhytmisoh veränderbar ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß als
Oszillator ein Rechtecksoszillator verwendet wird, dessen Ausgang einerseits über
einen Endverstärker und gegebenenfalls über eine Kurvenumwqndlungsglied an ein erstes
Elektrodenpaar und anderseits über ein Differenzierglied an einen von einem niederfrequenten
Oszillator in seiner Impulsbreite gesteuerter monostabiler Multivibrator angeschlossen
ist, diesem monostabilen
Rilltivibrator ein weiteres Differenzierglied
nachgeschaltet ist, welches mittels einer differenzierten Flanke der im monostabilen
Multivibrator erzeugten Schwingung einen weiteren Oszillator ansteuert, welcher
über einen weiteren Endverstärker und gegebenenfalls ein Kurvenumwandlungsglied
an ein zweites Elektrodenpaar angeschlossen ist. Da im ersten monostabilen Multivibrator
die lmpulsbreite durch einen niederfrequenten Oszillator beeinflußt wird, wird der
erzeugte Impuls im Rhytmus dieses Oszillators breiter und schmäler. Die zweite Flanke
der in diesem monostabilen Multivibrator erzeugten Schwingung, ändert daher ihre
Phasenlage gegenüber der Grund schwingung rhytmisch in der Frequenz des steuernden
niederfrequenten Oszillators. Durch Differenzierung dieser zweiten Flanke und Ansteuerung
eines weiteren Oszillators, der als monostabiler Multivibrator, aber auch als Sinusoszillator
ausgebildet sein kann, wird erreicht, daß dieser zweite Oszillator eine Schwingung
erzeugt, die rhytmisch gegenüber der ersten im Rechteckge nerator erzeugten Schwingung
phasenverschoben ist. Die Phasenverschiebung kann hierbei zwischen 5 und 355 Grad
verändert werden. Die Frequenzen der beiden Ausgangsströme sind gleich, wobei die
Phasenlage des zweiten Ausgangsstromes jedoch gegen den ersten variabel ist. Werden
nun in einem Kreuzungspunkt beide Frequenzen zur Interferenz gebracht, so ergibt
sich eine Interferenzschwingung in der Frequenz, mit der die Phasenlage zueinander
variiert. Die Hüllkurve der Interferenz schwingung kann daher bei wech sel strommäßiger
Zuführung jede beliebige Kurvenform aufweisenf wobei diese Kurvenform durch den
niederfrequenten Oszillator bestimmt wird. Verändert dieser niederfrequente Oszillator
die Impulsbreite des ersten monostabilen Multivibrators rechteckförmig, so entsteht
eine Reohteckinterferenzschwingung.
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Erzeugt der Niederfrequenzoszillator eine Sinusschwingung, so ist
die Interferenzkurve sinusförmig.
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Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung besitzen die beiden
Endverstärker einen Ausgang für Wechselspannungen und einen Ausgang für Gleichspannungen.
Die beiden Kurvenformungsglieder können ausgeschaltet werden. Hierdurch wird erreicht,
daß man vom Gleichspannungsausgang einen Rechteckgleichstromimpuls erhält, der zur
Interferenz gebracht, zwei Variationen drinöglicht. Einmal besteht die Möglichkeit,
die Gleichspannungsimpulse gegenpolig zur Interferenz zu bringen. In diesem Falle
heben sich die Impulse bei Impuls-Phasengleichheit auf und bei Gegenphasigkeit entsteht
eine Wechselspannung . Bringt man die beiden Kurven gleichpolig zur Interferenz,
dann entsteht bei Impuls-Pbasengleichheit ein Gleichspannungsimpuls mit der Grundfrequenz,
und bei Gegenphasigkeit eine Gleichspannung, die besteht, solange die Phasenverschiebung
1800 beträgt. Durch diese Maßnahme ist es daher möglich in derTiefe des Gewebes
eine Gleichspannung hervorzurufen, obwohl Impulse mit einer relativ hohen Frequenz
zugeführt werden. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß
an einem Rechteckoszillator zwei oder mehrere monostabile Multivibratoren über ein
Differenzierglied mit nachgeschaltetem monostabilen Multivibrator angeschlossen
sind, wobei die Impulsbreite der ersten monostabilen Multivibratoren von einem niederbrequenten
Oszillator gesteuert wird und jedem monostabilen Multivibrator eine Endstufe mit
Patientenausgang zugeordnet ist, und zusätzlich ein Endverstärker mit Patientenausgang
direkt durch den Reohteckoszillator angesteuert wird. Durch diese Maßnahme wird
erreicht, daß drei oder mehrere Endverstärker und damit drei oder mehrere Patientenstronikreise
angeschlossen werden können.
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Der erste Patientenkreis nimmt direkt die Grundfrequenz ab, der zweite
von einem monostabilen Multivibrator und der dritte vom anderen monostabilen Multivibrator
über die oben erwähnte Sobaltanordnung ab. Durch entsprechende Einstellung der Grundimpulsbreite
und damit der Phasenlagender ersten monostabilen Multivibratoren iantereinander,
kann im Interferenzpunkt eine Stromvervielfachung bei Wechselstrominterferenz erzielt
werden, bzw.
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kann der Interferenzpunkt genauer festgelegt werden. Der große Vorteil
einer derartigen Anordnung besteht darin, daß nur ein Oszillator vorhanden ist der
frequenzbestimmend ist, wobei dieser Oszillator in seiner Frequenzkonstanz nicht
kritisch ist. Ss ist daher möglich, die Interferenzfrequenz beliebig klein zu machen;
durch die Verwendung von Gleichstrosimpulsen mit gleicher Amplitudenbreite und gleicher
Pausenbreite ist es außerdem möglich am Interferenzpunkt Gleichspannungen hervorzurufen.
Durch eine mehrphasige Anordnung ist es möglich, genauere Projezierungen der Interferenzpunkte
durch~ zuführen und die Energie im Interferenzpunkt gegenüber den zuführenden Elektroden
weiter zu vergrößern.
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Die Erfindung wird nun näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung einen
Teil eines menschlichen Körpers an dem zwei lektrodenpaare von einem erfindungsgemäßen
Apparat angelegt sind. Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Apparates
gemäß der Erfindung und Fig. 3 ein Schaltbild der Ausführungsform gemäß Fig. 2.
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In Fig. 1 besitzt der erfindungsgemäße Apparat 1 zwei Patientenausgänge,
welche durch die Klemmen 2, 3 bzw.
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4, 5 gebildet werden und mittels Elektroden 6, 7 bzw. 8,9 an den zu
behandelnden Teil 1o des menschlichen Körpers angeschlossen sind. Werden nun den
Elektroden 6,7 und 8,9 Impuls- oder Wechselströme mit zueinander verschobenen Phase
zugeführt, erhält man an der Kreuzungsatelle 13 der beiden Strompfade 11 und 12
einen Interferenzstrom. Die gewünschte Lage und Tiefe der Kreuzungsstelle 13 am
Teil lo kann durch entsprechende Anordnung der Elektroden 6 - 8 eingestellt werden.
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In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild mit dazugezeichneten Kurvenverl
äufen eines erfi ndungsgemäßen Apparat es erzeugt.
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Mit 14 ist ein Rechteckgenerator bezeichnet, von dem über ein Differenzierglied
15 aus der ansteigenden Flanke des Rechteckimpulses des Generators 14 ein Impuls
erzeugt wird.
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Dieser Impuls steuert einen monostabilen Multivibrator 16 an, dessen
Impulsbreite von einem niederfrequenten Oszillator 17 gesteuert wird. Aus der zweiten
Flanke der im Multivibrator 16 erzeugten Schwingung wird durch ein Differenzierglied
18 ein neuer Impuls erzeugt, der einen monostabilen Multivibrator 19 ansteuert.
Die Impulsbreite des Multivibrators 19 ist hierbei so eingestellt, daß Pause und
Impuls dauer gleich groß sind ( Tastverhältnis 1>. Von diesem Multivibrator 19
wird mit einem Endverstärker 21 mit einem Kurvenformglied der Patientenstrom gewonnen.
Am Rechteckgenerator 14 ist ein weiterer Endverstärker 20 mit einem Kurvenformer
angeschlossen, welcher ebenfalls einen Patientenstrom liefert. Diese beiden Patientenströme
sind nun um den Betrag der Impulsbreite des monostabilen Multivibrators 16 phasenverschoben.
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In Fig. 3 ist eine dotailierte Schaltung der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform
dargestellt, wobei für einander entsprechende Schaltungseinheiten die gleichen Bezugszeichen
verwendet werden. Da die verwendeten Schaltungseinheiten allgemein bekannt sind,
wird auf deren Aufbau nicht näher eingegangen.
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Der Rechtecksgenerator 14 ist als selbst schwingender Multivibrator
ausgebildet, welcher über einen Koppelkondensator 33 an das Differenzierglied 15
angeschlossen ist. DasDifferenzierglied 15 ist über eine Diodenankopplung 22 zur
Unterdrückung der Impulse der zweiten Flanke der vom Differenzierglied 15 gelieferten
Impulse mit dem monostabilen Multivibrator 16 verbunden. Der monoatabile Multivibrator
16 wird über den Verstärker 23 durch den als Wienbrückengenerator 17 ausgeführten
niederfrequenten
Oszillator in seiner Impuls breite beeinflußt0 Die Frequenz des Sienbrückengenerators
17 kann durch die Regelwiderstände 31 eingestellt werden.
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Ferner kann die Kurvenform der vom Wienbrückengenerator erzeugten
Schwingung durch Reglerwiderstände (nicht gezeigt) in bekannter Weise eingestellt
werden.
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Die Beeinflussung der Impulsbreite kann sowohl koliektorseitig, wie
auch basisseitig am Multivibrator 16 erfolgen.
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Aus Stabilitätsgründen wurde die kollektorseitige Beeinflussung der
Spannung vorgezogen. Die im monostabilen Multivibrator 16 erzeugten Rechteckimpulse
werden durch das Differenzierglied 18 differenziert und über eine Diodenankopplung
24, welche die ansteigende Impulsflanke unterdrückt, an den monostabilen Multivibrator
19 angeschlossen. Dieser Multivibrator ist so eingestellt, daß die Impuls und Pausenbreite
der erzeugten Impulse gleich groß ist. Die Phasenlage dieser Rechteckimpulse variiert
daher rhytmisch gegenüber der vom astabilen Multivibrator direkt erzeugten Reohtsignale.
Da der monostabile Multivibrator 19 vom stabilen Multivibrator aus zwangsgesteuert
ist, sind Mitziehererscheinungen bzw. Frequenzverwerfungen auch bei stationärer
Phasenverschiebung nicht möglich. Vom monostabilen Multivibrator 19 wird die Rechtecksschwingung
einer Treiberstufe 25 zugeführt und dann in der Endstufe 21 leistungsverstärkt.
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Durch entsprechende Dimensionierung der Schaltelemente der Treiberstufe
25 und der Endstufe 21 können die Rechtecksimpulse in Sinusschwingungen umgewandelt
werden. Der Endverstärker 21 ist über eine Transformatorkopplung an daß erste Patientenausgangsklemmenpaar
tll, 15 angeschlossen.
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Die Rechtecksimpulse des astabilen Multivibrators 14 werden ferner
über einen Kondensator 26 über eine Treiber~ stufe 27 an den Endverstärker 20 angekoppelt.
Durch entsprechend Bemessung der Schaltelemente der Treiberstufe
27
und des Endverstärkers 20 können die Rechteckimpulse in Sinusschwingungen umgewandelt
werden. Der Endverstarker 20 ist über eine Transformatorkopplung an das zweite Patientenausgangsklemmenpaar
2, 3 angeschlossen.
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Weiters ist eine Anzeigevorrichtung 28 vorgesehen. Die beiden phasenverschobenen
Rechtecksimpulse werden in einer Transformatorwicklung 29 überlagert, der erhaltene
Interferenzstrom verstärkt und einer Anzeigelampe zugeführt, welche entsprechend
der erzeugten Interferenz spannung aufleuchtet.
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Die Versorgung der gesamten Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 erfolgt
über die Stromverstorgung 32, welche eine Gleichrichterbrücke, Glättungskondensatoren
und eine Zenerdiode zur Konstanthaltung der Spannung einschließt.
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Obwohl die Erfindung nur in anwendung auf einen elektromedizinischen
Apparat beschrieben wurde, sind auch andere Anwendungen möglich. So kann etwa ein
Apparat gemäß der Erfindung zur Erwärmung oder Schmelzen von Werkstücken aus Metall
an einer wählbaren Stelle, etwa im Inneren des Werk~ stückes, verwendet werden.
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Ein weiters Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Nachrichten und
Meßwertübermittlung. Hiebei werden die stabilen und phasenmodulierten Schwingungen
über 2 unabhängige Nach~ richtenwege übermittelt und im Empfänger zur Interferenz
gebracht. Hiedurch ist der Modulationswert als amplitudenmodulierter Wert im Empfänger
verfügbar, sodaß durch einfache Demodulation der Modulationswert wiedergewonnen
werden kann, wobei Störungen im Nachrichtenübertragungswege -Rauschen und dergl.
- empfangsseitig durch Asplitudenbegrenzung ausgeschaltet werden können.