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Anordnung zur Erzeugung eines Magnetfeldes
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines sich zeitlich
ändernden Magnetfeldes für therapeutische Zwecke mit mindestens einer auf einem
etwa stabförmigen Kern aufgebrachten, elektrischen Wicklung, die an eine Stromquelle
anschließbar ist.
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Es ist bekannt, daß durch Einwirkung magnetischer Felder, sowohl durch
zeitlich konstante als auch durch Wechselfelder, Heilwirkungen im menschlichen Körper
erzielt werden können, z.B. die Beschleunigung von Wundheilungen oder Funktionsverbesserungen
erkrankter Organe. Bekannte Geräte hierfür sind im wesentlichen als ein Elektromagnet
ausgebildet, der mit einem Strom beschickt und relativ zu dem zu behandelnden Patienten
so orientiert wird, daß das aus dem Magneten austretende Feld über oder durch das
erkrankte Organ des Patienten verläuft. Diese Einrichtungen liefern jedoch eine
sehr hohe Feldstärke bzw.
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sehr hohe magnetische Induktion von 1000 und mehr Gauß, und die hierbei
verwendeten Frequenzen der Wechselfelder sind verhältnismäßig hoch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Erzeugung
eines Magnetfeldes für therapeutische Zwecke zu schaffen, das nicht nur auch bei
längerer Einwirkungsdauer keine schädlichen Wirkungen hervorruft und mit dem sich
vor allem eine besonders wirksame Therapie zur Verminderung oder gar Beseitigung
vegetativer Funktionsstörungen erzielen läßt.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht,
daß die Stromquelle und die Wicklung mit ihrem
Kern zur Erzeugung
einer magnetischen Induktion, deren Werte im Bereich zwischen etwa 0,5 bis 150 Gauß
liegen, bemessen sind und die Frequenz der periodischen Änderung des Stroms und
damit des Feldes im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 1,2 Hz verstellbar ist. Die erfindungsgemäße
Anordnung beschränkt sich also gezielt auf einen im Verhältnis zu anderen Geräten
sehr niedrigen Bereich der magnetischen Induktion und damit der Feldstärke und auf
einen sehr schmalen, im wesentlichen unter einem Hertz liegenden Frequenzbereich.
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Bei der Erfindung wurde erkannt, daß durch ein längs der Wirbelsäule
durch den Körper eines Patienten in langsamem Wechsel hin- und herbewegtes äußeres
Magnetfeld das Befinden des Patienten verbessert und vegetative Fehlfunktionen vermindert
werden können. Durch Anlegen von Elektroden an Beinen und Armen und/oder Kopf des
Patienten lassen sich Spannungen bzw. Ströme messen, die mit einer bestimmten Frequenz
zwischen mehr oder weniger großen positiven und negativen Werten hin- und herschwanken.
Es wird angenommen, daß dieser Rhythmus der Steuerung durch das vegetative Nervensystem
mit seinem Wechselspiel von Sympathiskus und Parasympathikus entspricht. Es hat
sich gezeigt, daß durch Stärke und Frequenz des vorerwähnten äußeren Magnetfeldes
diese durch Messung leicht zu beobachtenden körpereigenen, elektrischen und magnetischen
Wechselvorgänge beeinflussen und sich gewissermaßen mitnehmen lassen. Diese Beeinflussung
läßt sich sowohl bei parallel zur bzw. in Richtung der Wirbelsäule als auch bei
quer zur Wirbelsäule verlaufendem äußeren Feld nachweisen.
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Zur Beeinflussung dieser Vorgänge hat es sich bei der erfindungsgemäßen
Anordnung als vorteilhaft erwiesen, daß der durch die Wicklung fließende Strom aus
Impulsen
wechselnder Richtung besteht, deren Frequenz zwischen einem
Impuls in jeder Richtung pro Minute bis etwa 70 Impulsen in jeder Richtung pro Minute
veränderbar ist. Hierzu kann beispielsweise ein sinusförmiger Strom mit entsprechend
niedriger Frequenz vorgesehen sein. Es sind aber auch rechteckförmige Impulse wechselnder
Richtung im Rahmen der Erfindung denkbar. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß der durch die Wicklung fließende Strom in zwei
aufeinanderfolgenden Halbperioden jeweils unterschiedlichen Wert, also unterschiedliche
Größe bzw. Amplitude aufweist, sei es positiv oder negativ, so daß also die eine
Halbwelle größer oder kleiner ist als die andere. Dadurch wird es möglich, durch
das äußere Magnetfeld die eine Halbwelle der vorerwähnten, meßbaren, körpereigenen,
elektromagnetischen Wechselvorgänge stärker zu beeinflussen bzw. zu unterstützen
und die andere weniger oder ihr gar bei Bedarf entgegenzuwirken, wenn sie einer
Überfunktion der vegetativen Steuerung durch Parasympathikus oder Sympathikus entspricht.
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Die Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Gerätes wird noch
erweitert, wenn das magnetische Feld während jeder Periode einmal längs einer Strecke,
also räumlich hin- und herbewegt wird. Hierbei empfiehlt es sich, daß die räumliche
Bewegung synchron mit der zeitlichen Änderung des Feldes ist, insbesondere daß die
zeitliche und die räumliche Feldänderung gleichphasig sind. Das Feld hat dann seine
Extremwerte an den Endpunkten der Hin- und Herbewegung, wobei der zu behandelnde
Patient parallel zur der Strecke, längs welcher die Hin- und Herbewegung erfolgt,
liegt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht
die elektrische Wicklung der erfindungsgemäßen Einrichtung aus zwei Spulen, die
auf zwei getrennten, im Abstand voneinander längs einer Strecke mit ungefähr gleicher
Achsenrichtung, vorzugsweise koaxial, angeordneten Kernen aus ferromagnetischem
Material gewickelt und unabhängig voneinander mit Strom beschickbar sind. Mit einer
derart ausgebildeten Anordnung ergeben sich verschiedene Anwendungsmöglichkeiten.
Es läßt sich beispielsweise ein ortsfestes, magnetisches Wechselfeld durch Hintereinanderschaltung
beider Spulen erzeugen. Durch Wahl des Abstandes der beiden Kerne läßt sich innerhalb
gewisser Grenzen der Feldverlauf beeinflussen. Zweckmäßigerweise werden die beiden
Spulen und ihre Kerne gleich ausgebildet. Etwaige unerwünschte, aber auch erwünschte
Ungleichheiten können in bekannter Weise durch entsprechende Wahl von Strom, Windungszahl
und -sinn, Größe, Querschnitt oder/und Permeabilität des jeweiligen Kerns beseitigt
bzw. erzeugt werden.
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Darüber hinaus aber läßt sich mit einer derartigen Ausbildung der
erfindungsgemäßen Anordnung auch in einfacher Weise die oben erwähnte, räumliche
Hin- und Herbewegung des Feldes erzeugen durch Speisung der beiden Spulen mit phasenverschobenen
Strömen. Man erhält auf diese Weise ein Wanderfeld. In besonderer Weise wird dies
bei der Erfindung dadurch erreicht, daß die Spulen mit aus gleichgerichteten Impulsen
bestehenden Strom beschickbar ist, wobei der Strom in der einen Spule um die Dauer
einer Halbperiode gegenüber dem in der anderen Spule phasenverschoben ist. Hierbei
läßt sich, ähnlich wie oben bereits beschrieben, ein räumlich hin- und herbewegtes
Feld, das sich auch zeitlich synchron mit der Bewegung ändert, erzeugen.
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Es ist daher bei der Erfindung insbesondere vorgesehen, daß die Stromimpulse
in der einen Spule entgegengesetzt zu denen in der anderen Spule gerichtet sind.
Es wird also abwechselnd in der einen Halbperiode die einen und in der anderen Halbperiode
die andere Spule mit einem (bei gleichem Spulenwindungssinn) jeweils entgegengesetzt
gerichteten Stromimpuls gespeist.
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Man erzielt somit entgegengesetzt gerichtete Felde in den beiden Spulen,
beispielsweise durch abwechselndes Anschalten einer Gleichstromquelle an die Spulen
mit jeweils entgegengesetzter Polarität. Es ist aber auch die Speisung mit entsprechend
niederfrequentem, sinusförmigen Wechselstrom möglich, dessen positive und negative
Amplituden abwechselnd mit Hilfe von Gleichrichterelementen den Spulen zugeführt
werden.
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Insbesondere sieht die Erfindung aber vor, daß bei dieser Ausführungsform
die Impulshöhe des Stroms in der einen Spule größer oder kleiner als in der anderen
Spule ist, um die erwähnten körpereigenen Wechselvorgänge in gewünschter Weise während
jeder Halbperiode mehr oder weniger stark unterschiedlich zu beeinflussen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich im Rahmen der Erfindung in
verschiedener Weise ausgestalten. Bei einer Ausführungsform, die sich als besonders
günstig und zweckmäßig erwiesen hat, ist vorgesehen, daß die Wicklung auf einem
oder zwei in Achsrichtung hintereinander liegenden Kernen in einem rohrförmigen
Gehäuse aus nichtmagnetischem Werkstoff gelagert ist, das in vorzugsweise horizontaler
Lage auf einem Trägergestell, ebenfalls vorzugsweise aus nichtmagnetischem Werkstoff,
befestigt ist. In dieser
Form kann das Gerät leicht mit den Spulen
über oder neben einem auf einer Liege ruhenden Patienten aufgestellt werden. In
Erweiterung der Anwendungmöglichkeiten der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß
das Gehäuse auf dem Trägergestell um eine vertikale Achse schwenkbar und in einer
gewünschten Richtung feststellbar gelagert ist, so daß das Feld auch beispielsweise
quer zur Wirbelsäule des liegenden oder sitzenden Patienten geführt werden kann.
Vorteilhafterweise kann das Trägergestell, auf Rollen oder dgl. gelagert, verfahrbar
sein, um zusätzlich das Feld auch räumlich zu bewegen. Die Bewegung kann von Hand
oder durch einen Antrieb geschehen. In bevorzugter Weise kann hierbei ein das Trägergestell
mit der Frequenz des die Wicklung speisenden Stroms hin- und herbewegender Antrieb
vorgesehen sein, dessen Steuerung also von der Stromquelle her bzw. durch deren
Frequenz erfolgt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
schematisch dargestellt und beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1: eine Anordnung mit zwei getrennten Spulen, Fig.
2 u. 3: je ein Schaltungsbeispiel, Fig. 4 u. 5: den zeitlichen Verlauf der Ströme
bzw. der von den Spulen gemäß Fig. 2 und 3 erzeugten Felder und Fig. 6: den Feldverlauf
bei Hin- und Herbewegung längs einer Strecke AB.
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Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 sind zwei Spulenwicklungen 1 und 2
auf je einem etwa stabförmigem Kern 3 und 4 aus ferromagnetischem Material gewickelt.
Beide hier gleich ausgebildeten Elektromagnete 1,3 und 2,4 sind koaxial hintereinander
in einem rohrförmigem Gehäuse 5 aus nicht magnetischem Werkstoff gelagert. Das Gehäuse
5 ist mit seiner Achse in horizontaler Lage auf einem Gestell 6 in einer Schwenklagerung
7 befestigt und kann auf diesem um die vertikale Achse geschwenkt und in einer gewünschten
Richtung fest eingestellt werden. Das Gestell 6 ist hier auf Rollen 8 gelagert und
kann mittels eines Antriebs 9 längs einer Strecke, hier mit den Endpunkten A und
B, hin-und hergefahren werden.
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Werden die Spulen 1 oder/und 2 mit einem Strom beschickt, so erzeugen
sie in bekannter Weise ein magnetisches Feld.
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In dem dargestellten Beispiel werden die Spulen abwechselnd bei gleichem
Bindungssinn mit entgegengesetzt gerichteten Stromimpulsen gespeist. Ihre Felder
H1 (von Spule 1 herrührend) und H2 (von Spule 2 herrührend) haben daher im Prinzip
etwa den in Fig. 1 durch gestrichelte Linien dargestellten Verlauf. Befindet sich
im Bereich dieser Felder ein Patient 10, dessen Lage in Fig. 1 durch eine strichpunktierte
Linie angedeutet ist, so wird dessen Körper von den Feldern durchströmt. Hierbei
liegen wegen des räumlichen Abstands und wegen der phasenverschobenen, d.h.
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abwechselnden Speisung der Spulen 1 und 2 die jeweils entsprechenden
Werte des durch die beiden Einzelfelder H1 und H2 gebildeten, resultierenden Feldes
H abwechselnd etwa im Bereich der Endpunkte der Strecke AB. Das Feld bewegt sich
auf dieser Strecke durch den Körper des Patienten 10 hin und her, wobei es auch
seine Richtung ändert.
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Fig. 2 und 3 zeigen zwei verschiedene Möglichkeiten der Speisung der
beiden Spulen 1 und 2 mit Stromimpulsen, einmal mit rechteckförmigen, einmal mit
sinusförmigen Impulsen. Gemäß Fig. 2 werden die Spulen durch abwechselndes Anschalten
an eine Gleichstromquelle mit einer gewünschten Frequenz jeweils von entgegengesetzt
gerichteten, ungefähr rechteckförmigen Stromimpulsen durchströmt, die entsprechende,
ebenfalls entgegengesetzt gerichtete Felder H1 und H2 erzeugen (bei gleichem Windungssinn
der Spulen), wie dies durch Pfeile in Fig. 2 angedeutet ist.
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Mit Hilfe von separat und unabhängig voneinander einstellbaren Widerständen
können unterschiedlich große Werte der Stromimpulse eingestellt werden, so daß sich
unterschiedlich große Einzelfelder H1 und H2 ergeben. Ein Beispiel für den zeitlichen
Verlauf des Feldes H bzw.
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der Einzelfelder H1 und H2 für einen solchen Fall zeigt Fig. 4. Während
jeder PeriodeT einer Umschaltung zwischen den Spulen 1 und 2 fließt ein unteschiedlich
großer Strom durch jeweils eine der beiden Spulen und erzeugt ein unterschiedlich
großes Feld H1 und H2. Mit 11 ist in Fig. 2 eine Einrichtung zum Umpolen der Spule
1 bezeichnet, um gegebenenfalls deren Windungssinn bzw. Flußrichtung umzukehren.
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Wie aus Fig. 3 und 5 ersichtlich, lassen sich aber auch durch Gleichrichtung
eines sinusförmigen Wechselstromes entsprechend langsamer Frequenz 1/T sinusförmig
verlaufende, magnetische Felder H1 und H2 erzeugen, wobei die einzelnen, durch die
Spulen fließenden Impulse bzw. Halbwellen ebenfalls mit Hilfe der Widerstände R1
und R2 in ihrem Wert bzw. Größe unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Anstelle der hier vorgenommenen Umpolung der Spule 2
kann die Gleichwirkung
auch durch Umkehr ihres Windungssinnes erreicht werden.
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Es ist, wie leicht einzusehen, bei der dargestellten Anordnung auch
möglich, die beiden Spulen 1 und 2 in Serie hintereinander zu schalten und dann
das von ihnen gemeinsam erzeugte Wechselfeld räumlich mit Hilfe des Antriebs 9 längs
der Strecke AB hin- und herzubewegen. Hierzu brauchen die Schaltungen gemäß Fig.
2 und 3 lediglich dahingehend abgeändert zu werden, daß die Spulen in Serie an die
ihre Polarität periodisch ändernde Quelle angelegt werden, wobei die beiden Widerstände
abwechselnd - je nachdem, welcher während einer Halbperiode nicht benötigt wird
- kurzgeschlossen (z.B. mittels Gleichrichter) werden. Der entsprechende reldverlauf
in Abhängigkeit von der Bewegung ergibt sich für diesen Fall aus der Fig. 6, wo
also die Anordnung vom Mittelpunkt M aus abwechselnd nach links und rechts bis zu
den Endpunkten A und B gefahren wird. Auch hier erreicht das Feld seine Extremwerte
an den End- bzw. Umkehrpunkten A und B der Hin- und Herbewegung.
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