DE1082358B - Electrode for generating a high-frequency field for warming up substances, especially biological tissues - Google Patents

Description

Für die Anwendung hochfrequenter Felder zur Durchwärmung von Stoffen, insbesondere von biologischen Geweben, sind die folgenden drei Möglichkeiten bekannt:For the use of high-frequency fields to warm substances, especially biological ones Tissues, the following three possibilities are known:

1. Kondensatorfeldmethode; dabei befindet sich das Behandlungsobjekt als verlustbehaftetes Dielektrikum im hochfrequenten elektischen Feld zwischen isolierten Elektroden,1. capacitor field method; the object to be treated is located as a lossy dielectric in the high-frequency electric field between isolated electrodes,

2. Spulenfeldniethode (Wirbelstrombehandlung); dabei befindet sich das Behandlungsobjekt im hochfrequenten magnetischen Feld einer Spule.2. Coil field rivet (eddy current treatment); included the treatment object is in the high-frequency magnetic field of a coil.

3. Strahlenfeldmethode; dabei befindet sich das Behandlungsobjekt im Nah- oder Fernfeld eines elektromagnetischen Strahlers.3. radiation field method; the object to be treated is located here in the near or far field of an electromagnetic radiator.

Bei bekannten Elektroden für die Kondensator- und die Spulenfeldbehandlung liegen die oberen Grenzen für die praktisch sinnvoll anzuwendenden Frequenzen bei etwa 300 MHz bzw. 50 MHz. Diese Grenzen werden eingehalten, weil bei höheren Frequenzen unerwünscht hohe Strahlungsverluste auftreten. Oberhalb der Frequenz von 300 MHz ist bisher für die Behandlungen nur das Strahlenfeld, das mit einem elektromagnetischen Strahler, z. B. Hohlstrahler, Dipol erzeugt werden kann, verwendet worden. Hierbei ist jedoch die Behandlung von Objekten nur von einer Seite aus möglich.In known electrodes for capacitor and coil field treatment, the upper limits are for the practically meaningful frequencies to be used at around 300 MHz or 50 MHz. These limits are adhered to because undesirably high radiation losses occur at higher frequencies. Above The frequency of 300 MHz is so far only the radiation field with an electromagnetic field for the treatments Emitters, e.g. B. hollow radiator, dipole can be generated, has been used. Here is however, objects can only be handled from one side.

Das angegebene Ziel läßt sich durch eine Behandlungselektrode erreichen, die ähnlich wie eine bekannte Behandlungselektrode zur Erzeugung eines hochfrequenten magnetischen Wirbelfeldes aus einem als flächenhafte Induktivität ausgebildeten elektrisch leitenden Hohlkörper mit innenliegenden, als Kapazität wirkenden Elektrodenteilen (Topfkreis) besteht. Im Gegensatz zu der Bekannten Elektrode besitzt jedoch die Elektrode nach der Erfindung im Hohlkörper keine Öffnung an dem Ort maximalen Schwingstromes, also im Strombauch, sondern ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine Öffnung hat zum Einführen des Behandlungsobjektes in seine Behandlungslage zwischen die als Kapazität wirkenden Elektrodenteile.The stated goal can be achieved by a treatment electrode Achieve, which is similar to a known treatment electrode for generating a high-frequency magnetic vortex field from an electrically formed as a planar inductance conductive hollow body with internal electrode parts acting as capacitance (cup circle). In contrast to the known electrode, however, the electrode according to the invention has a hollow body no opening at the location of the maximum oscillating current, that is to say in the belly of the current, but is characterized in that the hollow body has an opening for introducing the object to be treated into its treatment position between the capacitors Electrode parts.

Die Anregung des Topfkreises, dessen elektrische Hohlraumlänge ein ganzzahliges Vielfaches der Viertelwellenlänge des benutzten hochfrequenten Erregerstromes betragen muß, kann in bekannter Weise durch einen Hochfrequenzgenerator erfolgen, dessen Energie galvanisch, kapazitiv oder induktiv in den Hohlkörper eingekoppelt ist.The excitation of the pot circle, the electrical cavity length of which is an integral multiple of the Quarter wavelength of the high-frequency excitation current used must be, can be in a known manner done by a high frequency generator whose energy galvanically, capacitively or inductively into the Hollow body is coupled.

Bei einer derartigen Anordnung gilt für das Behandlungsobjekt die von der klassischen Methode der Kondensatorfeldbehandlung her bekannte Wärmeverteilung nur dann, wenn die Abmessungen des Objektes kleiner als etwa ein Zehntel der Wellenlänge des Elektrode zur ErzeugungWith such an arrangement, the following applies to the object to be treated the heat distribution known from the classic method of capacitor field treatment only if the dimensions of the object are less than about a tenth of the wavelength of the Electrode for generation

eines hochfrequenten Feldesof a high frequency field

für die Durchwärmung von Stoffen,for warming fabrics,

insbesondere von biologischen Gewebenespecially of biological tissues

Anmelder:Applicant:

Siemens - Reiniger -WerkeSiemens - Reiniger -Werke

Aktiengesellschaft,
Erlangen, Luitpoldstr. 45/47Corporation,
Erlangen, Luitpoldstr. 45/47

Dipl.-Ing. Walter Krause, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Walter Krause, Erlangen,
has been named as the inventor

erregenden Hochfrequenzstromes sind. Sind sie größer — das ist bei den praktisch vorkommenden Behandlungsfällen bei der Anwendung von dm- und cm-Wellen in der Hochfrequenz-Wärme-Therapie immer der Fall —, so stellt das Objekt nicht mehr wie bei der üblichen Kondensatorfeldbehandlung ein verlustbehaftetes Dielektrikum im elektrischen Wechselfeld dar, sondern den mit Verlusten behafteten, der elektromagnetischen Feldenergie ausgesetzten Innenleiter eines schwingenden Topfkreises.exciting high-frequency current. Are they larger - this is the case with the practical ones Treatment cases when using dm and cm waves in high-frequency heat therapy always the case - the object no longer adjusts as in the usual capacitor field treatment lossy dielectric in the electric alternating field, but the one with losses, The inner conductor of an oscillating cup circle exposed to the electromagnetic field energy.

Die Wärmeverteilung, die sich mit Hilfe einer solchen Elektrode in einem biologischen Objekt ergibt, entspricht etwa — gleiche Wellenlängen vorausgesetzt — derjenigen Wärmeverteilung, die man erhalten würde, wenn man das Objekt zwischen zwei sich gegenüberstehenden elektromagnetischen Strahlern anordnen würde. Diese Wärmeverteilung ist in beiden Fällen um so günstiger, je größer die benutzte Wellenlänge ist. Ein wesentlicher Vorteil der Elektrode nach der Erfindung besteht daher darin, daß sie ohne Schwierigkeiten auch für die Anregung durch längere dm-Wellen als die in der Praxis der dm-Wellen-Therapie augenblicklich üblichen Wellen (1,25 dm) bemessen werden kann. Auf diese Weise wird besonders günstige, bisher nur der Spulenfeldmethode eigene Wärmeverteilung (starke Fettentlastung) erzielt, d. h., das Fettgewebe wird im Verhältnis zum Muskelgewebe nur wenig erwärmt.The heat distribution that results from such an electrode in a biological object, corresponds roughly - assuming the same wavelengths - to the heat distribution that is obtained would if one placed the object between two opposing electromagnetic radiators would arrange. This heat distribution is the more favorable in both cases, the larger the one used Wavelength is. A major advantage of the electrode according to the invention is therefore that they without difficulty even for the excitation by longer dm waves than those in practice dm-wave therapy instantly customary waves (1.25 dm) can be measured. In this way becomes particularly favorable, so far only the coil field method owns heat distribution (strong fat relief) achieved, d. In other words, the fat tissue is only slightly heated in relation to the muscle tissue.

Mit der Elektrode nach der Erfindung gelingt es, das Verhältnis zwischen der Temperaturerhöhung im Fettgewebe und der Temperaturerhöhung im angrenzenden Muskelgewebe bis auf den Wert von 0,2 herabzusenken. Die Wärmewirkung entspricht damit etwaWith the electrode according to the invention it is possible to reduce the ratio between the temperature increase in Fat tissue and the increase in temperature in the adjacent muscle tissue down to a value of 0.2. The heat effect is roughly the same

009· 52W269009 52W269

der Wärniewirkung eines Strahlenfeldes gleicher Frequenz. Da die Strahlenenergie bei der Strahlenfeldmethode jedoch dem Körper nur von einer Seite zugeführt wird — sofern man nicht in umständlicher Weise zwei Strahler verwenden will —-, ergibt sich ein starker Intensitätsabfall zum Körperinnern hin. Das Verhältnis der Erwärmung zwischen dem oberflächennahen Fettgewebe und den tiefer gelegenen Muskelgeweben ist aus diesem Grunde ungünstiger als bei der Elektrode nach der Erfindung, mit der das Behandlungsobjekt von zwei Seiten her mit einem gebündelten Energiestrom durchflutet wird und dabei in den tiefer gelegenen Muskelgeweben Wärmewirkungen erzielt werden, wie sie mit der Strahlenfeldmethode nicht zu erreichen sind.the thermal effect of a radiation field of the same frequency. Since the radiation energy in the radiation field method However, the body is only fed from one side - provided that it is not cumbersome Way wants to use two spotlights - it turns out a strong decrease in intensity towards the inside of the body. The ratio of warming between the near-surface Fat tissue and the deeper muscle tissue is less favorable for this reason than in the case of the electrode according to the invention, with which the object to be treated is bundled from two sides with one Energy flow is flooded and thereby heat effects in the deeper muscle tissues can be achieved in a way that cannot be achieved with the radiation field method.

Die-erfindungsgemäße Elektrode hat gegenüber dem Dipolstrahler, dessen räumliche Abmessungen immer in einem bestimmten eng begrenzten Verhältnis zur Wellenlänge des Generatorstromes stehen müssen, den weiteren Vorteil, daß man in der Dimensionierung der Elektroden für verschieden große Behandlungsobjekte praktisch nicht behindert ist.The electrode according to the invention always has its spatial dimensions compared to the dipole radiator must be in a certain narrowly limited relationship to the wavelength of the generator current, the Another advantage is that you can dimension the electrodes for different sized objects to be treated is practically not disabled.

Ausführungsbeispiele und weitere Erläuterungen zum Gegenstand der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Figuren gegeben. Übereinstimmende Bauelemente der dargestellten verschiedenen Elektrodenformen sind in den Figuren durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Exemplary embodiments and further explanations of the subject matter of the invention are given below given on the basis of the figures. Corresponding components of the various electrode shapes shown are identified in the figures by the same reference symbols.

In der Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung eine Behandlungselektrode nach der Erfindung für medizinische Zwecke dargestellt, die aus einem beidseitig geschlossenen metallischen Hohlzylinder 2 besteht, dessen Längswand 3 eine Öffnung 4 aufweist. Parallel zu . den beiden Stirnflächen 5, 6 sind über kurze elektrisch leitende Verbindungsstäbe 7, 8 zwei Kondensatorplatten 9, 10 angeordnet. Eine konzentrische Energieleitung 11 ist auf der der Öffnung 4 gegenüberliegenden Seite in den Hohlzylinder 2 eingeführt. An dem Außenleiter und an dem Innenleiter der Energieleitung 11 sind je ein parallel zur Längswand 4 des Hohlzylinders 2 orientierter Stab 12, 13 zur kapazitiven Ankopplung der Elektrode an die Energieleitung 11 angeschlossen.In Fig. 1 is a perspective view of a treatment electrode according to the invention for medical purposes shown, which consists of a metallic hollow cylinder 2 closed on both sides, the longitudinal wall 3 of which has an opening 4. Parallel to . the two end faces 5, 6 are over short electrically conductive connecting rods 7, 8, two capacitor plates 9, 10 are arranged. A concentric one Power line 11 is inserted into hollow cylinder 2 on the side opposite opening 4. On the outer conductor and on the inner conductor of the power line 11 are each parallel to the longitudinal wall 4 of the hollow cylinder 2 oriented rod 12, 13 for capacitive coupling of the electrode to the Power line 11 connected.

Man kann den Abstand der Kondensatorplatten 9, 10 auch einstellbar machen, um dadurch mit einer Elektrode verschieden große Behandlungsobjekte optimal erfassen zu können. In diesem Falle sind allerdings Mittel erforderlich, welche die mit der Abstandsvariation der Kondensatorplatten 9, 10 eintretende Verstimmung der Behandlungselektrode wieder auszugleichen gestatten. Ein solches Mittel kann z. B. nach der Schnittdarstellung Fig. 1 a aus einer von der Energieleitung 11 abzweigenden konzentrischen Stichleitung 11 α mit veränderbarem Kurz- ,,= schlußsteg 11 h bestehen. ~ """^The distance between the capacitor plates 9, 10 can also be made adjustable in order to be able to optimally detect objects of treatment of different sizes with one electrode. In this case, however, means are required which allow the detuning of the treatment electrode that occurs with the variation in the spacing of the capacitor plates 9, 10 to be compensated for again. Such a means can e.g. B. according to the sectional view Fig. 1 a from a branching from the power line 11 concentric stub 11 α with a changeable short- ,, = circuit web 11 h exist. ~ """^

Gemäß Fig. 2 können die Kondensatorplatten 9., 10 entfallen. In diesem Falle üben die Stirnflächen 5, 6 des Zylinders 2 die kapazitive Wirkung der Anordnung aus. Eine in der Figur von der Elektrode losgelöst dargestellte isolierende, entsprechend der Öffnung 4 geformte Abdeckplatte 14 soll verhindern, daß der Patient mit elektrisch leitenden Teilen der Elektrode in Berührung kommt, und dient gleichzeitig als Stützfläche für den Patienten.According to FIG. 2, the capacitor plates 9, 10 omitted. In this case, the end faces 5, 6 exercise of the cylinder 2, the capacitive effect of the arrangement the end. An insulating shown detached from the electrode in the figure, corresponding to the opening 4 shaped cover plate 14 is intended to prevent the patient from touching electrically conductive parts of the electrode comes into contact, and at the same time serves as a support surface for the patient.

In der Fig. 3 ist eine Elektrode von kastenförmigem Aufbau dargestellt, die insbesondere zur Behandlung menschlicher Gelenke, ζ. B. zur Behandlung des Kniegelenkes, geeignet ist, wie in der Fig. 3 gestrichelt angedeutet ist.In Fig. 3, an electrode of box-shaped structure is shown, in particular for treatment human joints, ζ. B. for the treatment of the knee joint, is suitable, as indicated by dashed lines in FIG. 3.

Die Größe des Behandlungsraumes der verschiedenen Elektroden kann freizügigst nach Bedarf gewählt werden. Die optimale Abstimmung der Elektrode auf die Frequenz des hochfrequenten Betriebsstromes sowie die Anpassung an die Energieleitung gewinnt man durch bekannte Transformationsglieder, die gleichzeitig die Verbindung zwischen der Elektrode und der Energieleitung bilden. Die richtige Einstellung dieser Glieder kann mit Hilfe einer an sich bekannten Meßleitung, mit der der Fußpunktwiderstand der Elektroden gemessen werden kann, vorgenommen werden.The size of the treatment room for the various electrodes can be freely chosen as required will. The optimal adjustment of the electrode to the frequency of the high-frequency operating current as well as the adaptation to the power line wins one by known transformation elements, which at the same time the connection between the electrode and form the power line. Proper adjustment of these limbs can be accomplished with the help of a per se known measuring line with which the base resistance of the electrodes can be measured will.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Elektrode zur Erzeugung eines hochfrequenten Feldes für die Durchwärmung von Stoffen, insbesondere von biologischen Geweben, bestehend aus einem als flächenhafte Induktivität ausgebildeten, elektrisch leitenden Hohlkörper mit innenliegenden, als Kapazität wirkenden Elektrodenteilen (Topfkreis), dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine Öffnung hat zum Einführen des Behandlungsobjektes in seine Behandlungslage zwischen die als Kapazität wirkenden Elek'trodenteile.1. Electrode for generating a high-frequency field for warming up substances, in particular of biological tissues, consisting of a flat inductance, electrically conductive hollow body with internal electrode parts acting as capacitance (cup circle), characterized in that the hollow body has an opening for introducing the treatment object into its treatment position between the as Electrode parts acting on capacitance. 2. Elektrode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zylinderartigen Hohlkörper mit einer Öffnung in der Mantelfläche zum Einführen des Behandiungsobjektes zwischen die beiden Stirnflächen des Zylinders.2. Electrode according to claim 1, characterized by a cylindrical hollow body with a Opening in the lateral surface for introducing the object to be treated between the two end faces of the cylinder. 3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlkörperinnern zwei jeweils mit einander gegenüberliegenden Stellen des Hohlkörpers elektrisch leitend verbundene Kondensatorplatten (9, -10) ■ vorgesehen sind, deren3. Electrode according to claim 1 or 2, characterized in that two each in the hollow body interior electrically conductively connected capacitor plates with mutually opposite points of the hollow body (9, -10) ■ are provided, their -Zwischenraum, durch die öffnung für das Behand--Gap through the opening for the treatment- - lungsgut zugänglich ist.- is accessible. ■ ■ 4. Elektrode nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stirnfläche eine Kondensatorplatte zugeordnet ist, die parallel und mit Abstand zur Stirnfläche angeordnet ist.4. Electrode according to claim 2 and 3, characterized in that each end face has a capacitor plate is assigned, which is arranged parallel and at a distance from the end face. 5. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Kon-5. Electrode according to claim 3, characterized in that the mutual spacing of the con ■ densatorplatten veränderbar ist.■ capacitor plates can be changed. 6. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekenn-6. Electrode according to claim 2, characterized - zeichnet, daß die Stirnflächen des Hohlzylinders ■ selbst die kapazitiv wirkenden, das Behandlungsobjekt einschließenden Elektrodenelemente bilden. - shows that the end faces of the hollow cylinder ■ themselves form the capacitively acting electrode elements enclosing the object to be treated. ^-.-'-Elektrode nach einem der vorhergehenden -^ Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Öffnung freigelegten inneren Teile der Elektrode durch einen isolierenden Schirm vom Behandlungsraum abgetrennt sind. ■^ -.- 'electrode according to one of the preceding - ^ Claims, characterized in that the through the opening exposed internal parts of the electrode are separated from the treatment room by an insulating screen. ■ In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 892 221;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 006 086, 1 002 480.Considered publications:
German Patent No. 892 221;
German explanatory documents No. 1 006 086, 1 002 480. In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 039148.Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1 039148. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © OOS 52T/26S-5.60© OOS 52T / 26S-5.60