DE868324C

DE868324C - Device for transmitting electromagnetic radiation at a frequency between 10 and 10 Hz to substances and biological tissue arranged in the near field of the radiator for the purpose of their treatment

Info

Publication number: DE868324C
Application number: DES3856D
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Osswald; Johannes Dr Paetzold; Walter Taube
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1939-09-03
Filing date: 1939-09-03
Publication date: 1953-02-23
Also published as: DE731142C

Description

Einrichtung zur Ubertragung einer elektromagnetischen Strahlung von einer Frequenz zwischen 108 und 1010 Hz auf im Nahfeld des Strahlers angeordnete Stoffe und biologische Gewebe zum Zwecke ihrer Behandlung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur lDlbertragung einer elektromagnetischen Strahlung von einer Frequenz zwischen Io8 und Io10 Hz auf im Nahfeld des Strahlers angeordnete Stoffe und biologische Gewebe zum Zwecke ihrer Behandlung.Device for transmitting electromagnetic radiation from a frequency between 108 and 1010 Hz arranged in the near field of the radiator Fabrics and biological tissues for the purpose of treating them. The invention relates to a device for the transmission of electromagnetic radiation from a Frequency between Io8 and Io10 Hz on substances arranged in the near field of the radiator and biological tissues for their treatment.

Der allgemeine Vorschlag, zur Behandlung von Stoffen und biologischen Geweben, insbesondere zum Zwecke ihrer Erwärmung, außer dem Kondensatorfeld und dem Spulenfeld auch das gerichtete elektromagnetische Strahlungsfeld zu verwenden, wurde schon vor mehr als IO Jahren gemacht. Trotzdem hat sich die Industrie bis jetzt mit der Herstellung geeigneter Einrichtungen für diese Behandlungsart nicht befaßt. Die Gründe hierfür waren zunächst der schlechte Wirkungsgrad bei dieser Art der tSbertragung der Hochfrequenzenergie und, wenigstens für eine Frequenz bis zu 3 in9 Hz, die großen Abmessungen des den Strahler umgebenden Reflektors, der, um eine optimale Verstärkung zu ergeben, nach den Feststellungen auf dem Gebiet der Nachrichtentibermittlung eine tfflnung haben muß, die groß gegenüber der Wellenlänge der Strahlung (etwa IO i) ist. The general proposal for the treatment of substances and biological Tissues, especially for the purpose of heating them, except for the capacitor field and to use the directional electromagnetic radiation field in addition to the coil field, was made more than 10 years ago. Even so, the industry has grown up not now with the manufacture of suitable facilities for this type of treatment deals. The reasons for this were initially the poor efficiency with this Type of transmission of high frequency energy and, at least for one frequency up to to 3 in9 Hz, the large dimensions of the reflector surrounding the radiator, the, to give optimal reinforcement, according to the findings in the field the message transmission must have an opening that is large compared to the wavelength of radiation (about IO i).

Sleit einigen Jahren gehört nun die Erkenntnis zum Stand der Technik, daß es möglich sein muß, den Wirkungsgrad bei der Behandlung im elektro- magnetischen Strahlungsfeld dadurch wesentlich zu verbessern, daß der Reflektor und der Raum zwischen dem Strahler und dem Behandlungsoibjekt mit einem Dielektrikum ausgefüllt wird, das in bezug auf seine Dielektrizitätskonstante-(DK) dem Behandlungsobjekt angepaßt ist. Hierdurch wird eine Reflexion der Strahlung an der Oberfläche des Behandlungsobjekts vermieden. Man hat ferner erkannt, daß durch Ausfüllung des Reflektors mit einem Isolierstoff mit möglichst hoher DK seine Abmessungen gegenüber der Ausfüllung mit Luft entsprechend dem Faktor ßs (e = DK des Isolierstoffes) verkleinert werden können. For a few years now, the knowledge has been part of the state of the art, that it must be possible to improve the efficiency of the treatment in the electro- magnetic Significantly improve the radiation field that the reflector and the room between the radiator and the treatment object filled with a dielectric that in terms of its dielectric constant (DK) is the object to be treated is adapted. This causes a reflection of the radiation on the surface of the Treatment object avoided. It has also been recognized that by filling the reflector with an insulating material with the highest possible DK its dimensions compared to the filling can be reduced with air according to the factor ßs (e = DK of the insulating material) can.

Auch diese Erkenntnisse haben nicht zum Bau einer praktisch brauchbaren Übertragungseinrichtung geführt. Gemäß der Feststellung, daß das Muskelgewebe eine DK von etwa 80 hat, wurde zwar vorgeschlagen, den Reflektor entweder mit einem bei der Frequenz der Strahlung praktisch verlustfreien keramischen Isolierstoff mit einer DK von etwa 80 oder mit bestem destilliertem Wasser auszufüllen; für die Praxis sind aber beide Füllstoffe' nicht geeignet. Der keramische Isolierstoff mit der DK von etwa so kann bis jetzt nur in kleineren Stücken hergestellt werden. Größere Teile müssen aus kleineren Stücken, deren Flächen plan geschliffen sind, zusammengesetzt werden. Hierdurch werden größere Teile sehr teuer. Außerdem ist dieser Stoff sehr schwer. Bestes destilliertes Wasser hat zwar eine genügend geringe Ohmsche Leitfähigkeit, seine Dipolleitfähigkeit erreicht aber schon bei einer Frequenz von 3 io8 Hz einen Wert, der der Ohmschen Leitfähigkeit von nicht destilliertem Wasser entspricht. Es absorbiert deshalb in dem Frequenzbereich zwischen IO8 und Io10 Hz einen Teil der vom Strahler ausgehenden Strahlung und wird infolgedessen schnell sehr warm. Even these findings did not lead to the construction of a practically usable one Transmission device out. According to the finding that the muscle tissue is a DK of about 80, it has been suggested to use the reflector with either one at the frequency of the radiation with practically lossless ceramic insulating material a DK of about 80 or the best distilled water to fill in; For the practice but both fillers are not suitable. The ceramic insulating material with the DK of about so can only be made in smaller pieces up to now. Bigger ones Parts have to be assembled from smaller pieces, the surfaces of which are ground flat will. This makes larger parts very expensive. Plus, this stuff is very much heavy. The best distilled water has a sufficiently low ohmic conductivity, however, its dipole conductivity already reaches a frequency of 308 Hz Value that corresponds to the ohmic conductivity of non-distilled water. It therefore absorbs part of the frequency range between IO8 and Io10 Hz the radiation emitted by the heater and as a result quickly becomes very warm.

Gegenstand der 1Erfindung ist eine Einrichtung zur Ubertragung einer elektromagnetischen Strahlung von einer Frequenz zwischen Io8 und Io10 Hz auf im Nahfeld des Strahlers angeordnete Stoffe und biologische Gewebe, bei der der den Strahler umgebende Reflektor mit strömendem Leitungswasser ausgefüllt ist. Die vom Leitungswasser absorbierte Strahlung ist zwar infolge ihrer größeren Ohmschen Leitfähigkeit etwas größer als die von bestem destilliertem Wasser absorbierte und seine Erwärmung deshalb an sich etwas stärker, durch die ständige Erneuerung des den Reflektor ausfüllenden Wassers wird jedoch eine bei der Behandlung störende Erwärmung des im Reflektor vorhandenen Wassers vermieden. Liegt der Reflektor während der Behandlung am Behandlungsobjekt an, so wird sogar eine Kühlung und damit eine Wärmeentlastung der Oberfläche des Blehandlungsobjekts erreicht. The subject of the invention is a device for transmitting a electromagnetic radiation at a frequency between Io8 and Io10 Hz on im Substances and biological tissue arranged in the vicinity of the radiator, in which the The reflector surrounding the radiator is filled with flowing tap water. The ones from Tap water absorbed radiation is due to its greater ohmic conductivity slightly larger than that absorbed by the best distilled water and its warming therefore a bit stronger in itself, due to the constant renewal of the reflector filling However, water is a disruptive heating of the treatment in the reflector Avoided existing water. Does the reflector lie on the object to be treated during the treatment? on, then even a cooling and thus a heat relief of the surface of the Lead object reached.

Der Reflektor gemäß der Erfindung bewirkt überraschenderweise eine mehr als zweifache Verstärkung der vom Strahler ausgehenden Strahlung nur dann, wenn seine Öffnung zwischen dem I,2sfachen und dem 2,25fachen Wert der Wellenlänge der Strahlung im Wasser liegt. Mit einem Reflektor mit einer Öffnung von I,7 2 wurde eine optimale Verstärkung im Nahfeld des Strahlers erzielt. Die Verstärkung war in diesem Fall 20- bis 2fach, während sie bei einem Öffnungedurchmesser von I,25 und 2,25 2 3fach, bei einem Öffnungsdurchmesser von I,4 und 2 2 fach und bei einem Öffnungsdurchmesser von 1,55 und 1,85 i 8fach war. The reflector according to the invention surprisingly causes a more than twice the amplification of the radiation emanating from the radiator only if when its aperture is between 1.2 times and 2.25 times the wavelength the radiation in the water. Using a reflector with an opening of I, 7 2 was an optimal gain in the near field of the radiator is achieved. The reinforcement was in this case 20 to 2 times, while with an opening diameter of 1.25 and 2.25 2 3 times, with an opening diameter of 1, 4 and 2 2 times and with one Orifice diameters of 1.55 and 1.85 i was 8 times.

Bei den Versuchen mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung hat sich herausgestellt, daß die Größe der Verstärkung im Nahfeld des Strahlers auch von dem Abstand des Strahlers vom Scheitel des Reflektors abhängt. Als günstig hat sich ein Abstand von etwa 1/4 der Wellenlänge der Strahlung in dem den Reflektor ausfüllenden Stoff oder einem ganzzahligen Vielfachen davon erwiesen. In the tests with a device according to the invention has found that the magnitude of the gain in the near field of the radiator is also of the distance of the radiator from the vertex of the reflector depends. Has turned out to be cheap a distance of about 1/4 of the wavelength of the radiation in the one filling the reflector Substance or an integral multiple of it.

Besonders günstig waren Abstände von o,28, 0,55 und o,8 oder 1,1 . Bei einem Abstand von etwa 2 und i, am besten bei den Werten 0,55 und I,I i, tritt dabei infolge einer Interferenz der vom Strahler ausgehenden und vom Reflektor reflektierten Strahlung in unmittelbarer Nähe der Reflektoröffnung ein tiefes Minimum mit nachfolgendem hohen Maximum auf. Befindet sich bei der Behandlung dile Oberfläche des Behandlungsobjekts an dieser Stelle des Minimums des Strahlungsfeides, so wird sie in starkem Maße entlastet.Distances of o, 28, 0.55 and o, 8 or 1.1 were particularly favorable. At a distance of about 2 and i, preferably at the values 0.55 and I, I i, occurs as a result of an interference of the emanating from the radiator and the reflected from the reflector Radiation in the immediate vicinity of the reflector opening has a deep minimum with the following high maximum. During treatment, it is located on the surface of the object to be treated at this point of the minimum of the radiation field, it becomes to a great extent relieved.

Die Reflektoröffnung kann durch eine Schicht aus festem Isolierstoff abgeschlossen werden, wenn die Dicke dieser Schicht so bemessen wird, daß eine Reflexion der Strahlung an dieser Schicht nicht eintritt. Versuche haben gezeigt, daß eine Schicht, die sehr dünn gegenüber der Wellenlänge der Strahlung in dieser Schicht ist, die Strahlung ungehindert hindurchläßt. Eine Schicht aus Pertinax ergab bei einer Strahlung, deren Wellenlänge in Pertinax I85 cm betrug, bis zu einer Dicke von 5 mm praktisch keine Reflexion. Es ist deshalb am besten, die Abschluß schicht höchstens 5 mm dick zu machen. The reflector opening can be through a layer of solid insulating material be completed when the thickness of this layer is dimensioned so that a reflection the radiation does not enter this layer. Tests have shown that a Layer that is very thin compared to the wavelength of the radiation in this layer is that allows radiation to pass through unhindered. A layer of Pertinax resulted in radiation, the wavelength of which in Pertinax was 185 cm, up to a thickness from 5 mm practically no reflection. It is therefore best to do the final shift to make a maximum of 5 mm thick.

Zwecks guter Anpasung des Reflektors an die Oberfläche des Behandlungsobjekts ist es erwünscht, daß die Abschluß schicht schmiegsam und elastisch ist. Es ist deshalb zweckmäßig, die Reflektoröffnung durch eine den Druck des strömenden Wassers aufnehmende !dünne Schicht abzudecken, dieser Schicht in einem Abstand die eigentliche Abschluß schicht aus einem elastischen und schmiegsamen Isolierstoff vorzulagern und den Raum zwischen den beiden Schichten mit nicht strömendem Wasser auszufüllen. Natürlich Xkann man anstatt des nicht strömenden Wassers auch einen anderen, vorzugsweise flüssigen Isolierstoff mit der gleichen DK in den Raum zwischen den beiden Schichten einbringen. For the purpose of a good adaptation of the reflector to the surface of the object to be treated it is desirable that the final layer is pliable and elastic. It is therefore it is advisable to push the reflector opening through the pressure of the flowing water absorbent! thin layer to cover this layer at a distance the actual Final layer made of an elastic and pliable insulating material and fill the space between the two layers with non-flowing water. Of course you can use another instead of the non-flowing water, preferably liquid insulating material with the same DK in the space between the two layers bring in.

Für den Fall, daß die DK des Behandlungsobjekts wesentlich kleiner ist als die DK des -Leitungswassers, ist es zweckmäßig, den Raum zwischen den beiden Abschluß schichten mit einem Isolierstoff mit einer kleineren DK als die des Wassers auszufüllen. Wird zur Ausfüllung ein Isolierstoff gewählt, dessen DK zwischen der des Wassers und der des Blehandlungsobjekts liegt, so ist die Reflexion der Strahlung an der Oberfläche des Behandlungsobjekts gegenüber der Anordnung ohne Zwischenschicht oder mit einer Zwischenschicht mit der DK des Wassers erheblich verringert. Es ist selbstverständlich, daß die DK der Zwischenschicht für den Fall, daß diese Zwischenschicht bei der Behandlung am Behandlungsobjekt anliegen soll, größer als die DK des Behandlungsobjekts und bei der Angrenzung der Zwischenschicht während der Behandlung an Luft größer als I sein muß. In the event that the DC of the object to be treated is significantly smaller is than the DK of the tap water, it is convenient to use the space between the two Final layers with an insulating material with a smaller DK than that of the water to be filled out. If an insulating material is selected for filling, its DK between the of the water and that of the lead object lies, so is the reflection the radiation on the surface of the treatment object compared to the arrangement without Intermediate layer or with an intermediate layer with the DC of the water considerably decreased. It goes without saying that the DK of the intermediate layer in the event that this intermediate layer should lie against the object to be treated during treatment, greater than the DC of the object to be treated and at the border of the intermediate layer must be greater than I during treatment in air.

Als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist (eine für die Übertragung einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge in Luft von 107 cm bemessene Reflektoranordnung in der Fig. I in einer Seitenansicht und in der Fig. 2 im Schnitt veranschaulicht. Zur Verkürzung des Dipols und zur Verkleinerung der Abmessungen des Reflektors ist dieser mit strömendem Leitungswasser gefüllt. Die Wellenlänge der zu übertragenden Strahlung in Wasser beträgt 119 mm. As an embodiment of the subject matter of the invention is (a for the transmission of electromagnetic radiation with a wavelength in Air reflector arrangement measuring 107 cm in FIG. I in a side view and illustrated in FIG. 2 in section. To shorten the dipole and to Reduction of the dimensions of the reflector is that with flowing tap water filled. The wavelength of the radiation to be transmitted in water is 119 mm.

Der nahezu halbkugelige Metallreflektor I, in dessen Innern der aus zwei Teilen bestehende 2 Dipol 2 angeordnet ist, ist mit dem Zuflußrohr 3 und dem Abflußrohr 4 für das Leitungswasser ausgerüstet. Die Öffnung des Reflektors I hat einen Durchmesser von I95 mm, also von I,65 i. Der Dipol 2 ist in einem Einsatzstück aus keramischem Isolierstoff befestigt. Jede der Hälften des Dipols endet in je einer Steckbuchse 5, die in dem außerhalb des Reflektors angeordneten Isoliergehäuse 6 angebracht sind. Der Reflektor I ist durch die dünne Isolierschicht8 abgeschlossen, die mit dem verstärkten Rand 7 des Reflektors verbunden ist. The almost hemispherical metal reflector I, inside of which the two parts consisting of 2 dipole 2 is arranged, is with the inflow pipe 3 and the Drain pipe 4 equipped for the tap water. The opening of the reflector I has a diameter of 195 mm, i.e. 1.65 mm. The dipole 2 is in an insert made of ceramic insulating material attached. Each of the halves of the dipole ends in each a socket 5, which is arranged in the insulating housing arranged outside the reflector 6 are attached. The reflector I is closed by the thin insulating layer8, which is connected to the reinforced edge 7 of the reflector.

Der Raum II des Reflektors wird von dem Leitungswasser durchströmt. Die Schicht 8 ist so dünn, daß sie keine Reflexion der vom Dipol 2 ausgehenden Strahlung bewirkt. In einem Abstand von 20 mm ist der Schicht 8 die Gummimembran I2 vorgelagert, die unter Zwischenschaltung der ringförmigen Distanzstücke I3 und 14 ebenfalls mit dem Rand 7 des Reflektors 1 verbunden ist. Im Raum 15 zwischen der Schicht 8 und der Gummimembran I2 ist nicht strömendes Wasser angeordnet, das mittels des Ventils I6 eingefüllt werden kann. Am Reflektor I ist das Ventil 9 angebracht, das den Raum II mit der Außenluft verbindet und der vor dem Füllen des Raumes II mit Wasser in diesem Raum vorhandenen Luft ein Entweichen während des Füllens gestattet. Sämtliche Teile des Reflektors sind an dem Handgriff IO befestigt, durch den auch die Zu- und Abflußleitung für das strömende Leitungswasser geführt ist. The tap water flows through space II of the reflector. The layer 8 is so thin that it does not reflect the radiation emanating from the dipole 2 causes. The rubber membrane I2 is placed in front of layer 8 at a distance of 20 mm, with the interposition of the annular spacers I3 and 14 also the edge 7 of the reflector 1 is connected. In space 15 between layer 8 and the rubber membrane I2 is arranged non-flowing water, which by means of the valve I6 can be filled. On the reflector I, the valve 9 is attached to the space II connects with the outside air and the before filling the room II with water in air present in this space is allowed to escape during filling. All Parts of the reflector are attached to the handle IO, through which the access and drain line for the flowing tap water is guided.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for transmitting an electromagnetic Radiation from a frequency between IO8 and Io10 Hz in the near field of the radiator arranged substances and biological tissues for the purpose of their treatment, in which the Radiator from one filled with an insulating material with a high dielectric constant The reflector is surrounded, characterized in that the reflector with flowing Tap water filled and its opening through a layer of solid insulating material is completed, which is very thin compared to the wavelength of the radiation in this Layer, preferably no more than 5 mm thick.

2. Device according to claim I, characterized in that the distance between the radiator and the apex of the housing to about 1/4 of the wavelength the radiation in water or an integral multiple thereof, preferably on 0.28, 0.55, 0, 8 or 1 times the value of this wavelength set or adjustable is.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the opening of the reflector through a receiving the pressure of the flowing water thin layer covered, this layer at a distance another, preferably supple and elastic thin layer in front and the space between the two Layers with non-flowing water or with another, preferably liquid one Insulating material with the same or a smaller one, but above the value I. Dielectric constant is filled.