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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Gerät
zur automatischen Auswertung von Hautimpedanzveränderungen zwecks Einschätzung des
Gesundheitszustandes der inneren Organe eines Menschen oder Tieres.
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Bestehende
Verfahren, Hautimpedanzwerte in der Organdiagnostik einzusetzen,
stützen
ihre Ergebnisse auf nicht-ratiometrische Messungen der basischen
Hautimpedanz und liefern widersprüchliche und unzuverlässige Ergebnisse,
die von zahlreichen Variablen abhängen, einschließlich Gemütszustand
des Patienten, Muskelverspannung, Messzeit, Kontaktbereich und Druck
der Messelektrode und von einer Person zur anderen abweichenden
physiologischen Unterschieden.
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Nach
vielen Jahren der Forschung glaubt der Erfinder nun, dass die Innenorgane
des menschlichen oder tierischen Körpers mit ihnen übereinstimmende
Bereiche auf der Haut aufweisen, wo Informationen bezüglich der
entsprechenden Innenorgane durch Messen der elektrischen Eigenschaften
der Haut aufgerufen werden können.
Der Erfinder ist ferner der Auffassung, dass die genannten übereinstimmenden
Hautbereiche Eigenschaften aufweisen, die mit der Wissenschaft der
reflexiven Physiotherapie (einschließlich Akupunktur) im Zusammenhang
stehen, beispielsweise die Fähigkeit,
durch die entsprechenden Organe verursachten Schmerz zu heilen und/oder
zu lindern.
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Der
Erfinder ist darüber
hinaus der Ansicht, dass diese entsprechenden Hautbereiche kartografisch aufgezeichnet
werden können,
wobei sich diese Karte auf unterschiedliche Personen anwenden lässt.
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Der
Erfinder hat festgestellt, dass die Ohrmuschel besonders genau kartografisch
aufgezeichnet werden kann und für
das Erfindungsverfahren ganz besonders geeignet ist, da bei den
meisten Kulturkreisen die Haut des Ohrs frei liegt und untersucht
werden kann, ohne dass Bekleidungsstücke entfernt werden müssen.
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In
der vorliegenden Beschreibung, außer der Zusammenhang lässt eindeutig
auf das Gegenteil schließen,
ist der Begriff "Impedanz" so zu verstehen,
dass er den Begriff Widerstand mit einschließt.
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Die
Patentschrift US-A-3 971 366 offenbart ein Gerät zur Diagnose eines Gesundheitszustandes
eines Organs, das eine elektrische Signalerzeugungseinrichtung umfasst,
an die wenigstens zwei Elektroden angeschlossen werden können, eine
Einrichtung zur Überwachung
und Messung wenigstens eines ersten Kennwertes, der vom Widerstand
oder der Impedanz zwischen den Elektroden abhängt, eine Einrichtung zum Einstellen
der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden und eine Aufzeichnungseinrichtung
zum Aufzeichnen der Messwerte des ersten Kennwertes.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Impedanzänderung
lässt sich
auf zwei Art und Weisen messen:
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Verfahren 1: Wechselstrom-Auswertung.
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Der
Unterschied zwischen der mit einer bestimmten Frequenz und an einem
bestimmten Hautbereich mit einer Kalibrierelektrode und einer Referenzelektrode
gemessenen Wechselstromimpedanz und der mit einer ähnlichen
Frequenz und im gleichen Bereich mit einer Messelektrode und einer
Referenzelektrode gemessenen Impedanz wird dazu verwendet, den Gesundheitszustand
des dem untersuchten Hautbereich entsprechenden inneren Organs festzustellen.
Die Kontaktbereiche der Kalibrierelektrode und der Referenzelektrode sind
relativ größer als
der Hautkontaktbereich der Messelektrode.
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Verfahren 2: Gleichstrom-Auswertung
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Der
Begriff "Durchbruchseffekt" bezieht sich auf
das plötzliche
und starke Abfallen des elektrischen Hautwiderstandes, das nach
einer ausreichenden, zwischen den Elektroden angelegten Potentialdifferenz
beobachtet wird.
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Die
Haut zwischen den Elektroden wird einem Gleichstrompotential von
einer Größenordnung
ausgesetzt, die so gewählt
ist, dass sie den Durchbruchseffekt verleiht. Der Gleichstromwiderstand
der Haut wird zwischen einer Messelektrode gemessen, die in Bezug
auf eine Referenzelektrode negativ polarisiert ist und der Gleichstromwiderstand
des gleichen Hautbereiches wird wieder gemessen, jedoch mit der
in Bezug auf die Elektrode positiv polarisierten Messelektrode.
Das Verhältnis
zwischen diesen beiden Werten wird dazu verwendet, den Gesundheitszustand
des dem untersuchten Hautbereich entsprechenden inneren Organs festzustellen.
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Ein
Gerät,
das generell der Erfindung entspricht, kann die folgenden Funktionsblöcke aufweisen:
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Eine
Mess- und/oder Kalibrierelektrode, eine Referenzelektrode, einen
Spannungserzeugungsblock, einen Messblock, einen Steuerblock, einen
Benutzer-Schnittstellen
Block, einen Ergebnisdarstellungsblock und, wahlweise, einen Datenspeicherblock.
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Der
Spannungserzeugungsblock erzeugt eine Potentialdifferenz zwischen
der Messelektrode und der Referenzelektrode, oder der Kalibrierelektrode
und der Referenzelektrode. Der Spannungserzeugungsblock ist an den
Steuerblock angeschlossen und wird von diesem gesteuert. Der Messblock
ist an die Messelektrode und die Referenzelektrode (1)
angeschlossen.
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Der
Messblock bestimmt die Impedanz zwischen der Messelektrode und der
Referenz- oder Kalibrierelektrode. Andernfalls kann der Spannungserzeugungsblock
durch den Messblock an die Messelektrode oder Referenzelektrode
(2) angeschlossen sein. Der letztendliche Zweck
des Messblocks ist es, einen Kennwert zu messen (z.B. Spannung oder
Strom), der zur Bestimmung der Impedanz oder des Widerstandes zwischen
der Messelektrode und der Referenzelektrode eingesetzt werden kann.
Der Messblock ist an den Steuerblock angeschlossen.
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Der
Steuerblock ist an den Benutzer-Schnittstellen-Block (falls vorhanden),
an den Datenspeicherblock (falls vorhanden), den Ergebnisdarstellungsblock,
den Spannungserzeugungsblock und den Messblock angeschlossen. Der
Steuerblock stellt die vom Spannungserzeugungsblock erzeugte Spannung
ein. Der Steuerblock verwendet vom Messblock erhaltene Informationen,
um den Durchbruchseffekt zu ermitteln, und die Widerstandsasymmetrie.
Der Steuerblock kann im Datenspeicherblock (falls vorhanden) Informationen
speichern und wieder aufrufen. Der Steuerblock informiert den Benutzer
an Hand des Ergebnisdarstellungsblocks über die Messergebnisse. Der
Ergebnisdarstellungsblock kann eine sicht- oder hörbare Angabe
erzeugen, um den Benutzer über
das vom Steuerblock erhaltene Ergebnis, d.h. den Gesundheitszustand
des inneren Organs zu informieren.
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Beschreibung
des Verfahrens
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Nach
ausgedehnter experimenteller Arbeit hat der Erfinder festgestellt,
dass ein generell erfindungsgemäßes Gerät zur Erlangung
zuverlässiger
Ergebnisse wie unten beschrieben betrieben werden kann.
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Verfahren 1: Wechselstrom-Auswertung
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Die
Kalibrierelektrode wird mit dem in Frage stehenden, dem inneren
Organ entsprechenden Hautbereich einer Person in Kontakt gebracht,
dessen Gesundheitszustand bestimmt werden soll. Die Referenzelektrode
wird mit irgendeinem anderen Hautbereich, normalerweise der Hand
des Patienten, in Kontakt gebracht. Der Steuerblock benutzt den
Spannungserzeugungsblock, um ein Wechselstromsignal von bestimmter
Frequenz und Größe zwischen
Kalibrier- und Referenzelektrode zu erzeugen. Der Steuerblock bestimmt über den Messblock
die Impedanz zwischen den Elektroden. Der Steuerblock speichert
den Impedanzwert im Datenspeicherblock ("Kalibrierimpedanz" genannt) Der Steuerblock signalisiert über den
Ergebnisdarstellungsblock, dass die Kalibrierimpedanz bestimmt worden
ist. Die Kalibrierelektrode wird entfernt und die Messelektrode wird
auf den zu untersuchenden Hautbereich aufgesetzt. Der Steuerblock
benutzt den Spannungserzeugungsblock, um ein Wechselstromsignal ähnlicher
Frequenz und Größe zwischen
der Kalibrier- und Referenzelektrode zu erzeugen.
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Der
Steuerblock bestimmt das Verhältnis
zwischen der Kalibrierimpedanz und der mit der Messelektrode gemessenen
Impedanz und setzt dieses Verhältnis
in eine Angabe über
den Gesundheitszustand des inneren Organs um. Der Steuerblock zeigt
das Resultat auf dem Ergebnisdarstellungsblock an (z.B. auf einer Prozentskala
für Krankheitsintensität).
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Das
Resultat wird zweckdienlicherweise im Prozentformat angezeigt, wobei
die Berechnung nach folgender Gleichung erfolgt: Krankheit
% = (1 – 1Messung/1Referenz) × 100;oder Krankheit % = (1 – RReferenz/RMessung) × 100
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Unterschiedliche
Prozentbereiche entsprechen den verschiedenen Gesundheitszuständen des
Organs. Typischerweise zeigen 0 bis 40% einen gesunden Zustand an,
40 bis 60% zeigen die oberen Grenzen des gesunden Zustandes auf,
60 bis 80% deuten einen sub-akuten Zustand an und 80 bis 100% zeigen
einen akuten Zustand des betreffenden Innenorgans an.
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Verfahren 2:
Gleichstrom-Auswertung
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Die
Referenzelektrode wird mit irgendeinem Hautbereich in Verbindung
gebracht. Die Messelektrode wird mit einer bestimmten Hautstelle
in Verbindung gebracht, die dem inneren Organ entspricht, dessen
Gesundheitszustand bestimmt werden soll. Der Steuerblock benutzt
den Spannungserzeugungsblock, um eine Gleichstrom Potentialdifferenz
zwischen den Elektroden zu erzeugen. Der Steuerblock bestimmt den
Widerstand zwischen den Elektroden über einen Messblock. Der Steuerblock
stellt die Gleichstrom Potentialdifferenz ein und prüft den Widerstand
bis er unter eine bestimmte Schwelle abfällt oder plötzlich beginnt, schnell abzunehmen
(Durchbruchseffekt). Der Steuerblock prüft den Widerstand bis ein stabiler
Wert erreicht ist. Der Steuerblock speichert diesen Widerstandswert
im Datenspeicherblock ("Referenzwiderstand" genannt).
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Der
Steuerblock kehrt die Polarisation der Mess- und Referenzelektroden
in Bezug aufeinander um und benutzt den Spannungserzeugungsblock,
um durch die Elektroden ein Gleichstrompotential anzulegen. Der
Kontrollbock bestimmt den Widerstand zwischen den Elektroden über den
Messblock ("Messwiderstand" genannt).
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Der
Steuerblock bestimmt das Verhältnis
zwischen dem "Messwiderstand" und dem "Referenzwiderstand" und berechnet aus
diesem Verhältnis
die Intensität
der Krankheit. Für
die Berechnung wird folgende Gleichung verwendet: Krankheit
% = (1 – 1Messung/1Referenz) × 100; Krankheit % = (1 – RReferenz/RMessung) × 100
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Der
Kontrollblock zeigt das Ergebnis auf dem Ergebnisdarstellungsblock
an (z.B. auf einer Prozentskala für Krankheitsintensität).
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Das
Resultat wird zweckmäßigerweise
im Prozentformat angezeigt mit unterschiedlichen Prozentbereichen
entsprechend den verschiedenen Gesundheitszuständen des Organs. Typischerweise
zeigen 0 bis 40% einen gesunden Zustand an, 40 bis 60% zeigen die
oberen Grenzen des gesunden Zustandes auf, 60 bis 80% deuten einen
sub-akuten Zustand an und 80 bis 100% zeigen einen akuten Zustand
des betreffenden Innenorgans an.
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Für die beste
Durchbruchseffekt-Induktion sollte die Referenz-Widerstandsmessung mit der in Bezug auf
die Referenzelektrode negativ polarisierten Messelektrode durchgeführt werden,
obwohl man annimmt, dass mit höheren
Potentialdifferenzen zwischen den Elektroden der Durchbruchseffekt
ebenfalls beobachtet werden kann, wenn die Polarität umgekehrt
ist.
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Bei
Anwendung des Gleichstromverfahrens, wenn das innere Organ nicht
gesund ist, wird ein höherer Widerstand
mit in Bezug auf die Referenzelektrode positiv polarisierter Messelektrode
gemessen werden als bei der in Bezug auf die Referenzelektrode negativ
polarisierten Messelektrode, z.B. 300 kΩ im Gegensatz zu 30 kΩ. Ähnlich verhält es sich
bei Anwendung des Wechselstromverfahrens, wenn die unter Verwendung
der Messelektrode erhaltene Messung einen Impedanzwert anzeigen
wird, der höher
ist als der, der unter Verwendung der Kalibrierelektrode erhaltenen
Messung.
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Es
ist ebenfalls möglich,
ein Wechselstromsignal bei Anwendung des Gleichstromverfahrens zu
verwenden.
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Obwohl
sowohl das Wechselstrom- wie auch das Gleichstrom-Auswertungsverfahren
effektiv ist, wird für
dünne Körperhautschichtbereiche,
wie z.B. die Ohrmuschel, das Gleichstrom-Auswertungsverfahren bevorzugt,
während
für dickere
Körperhautschichtbereiche,
wie z.B. die Füße, das
Wechselstrom-Auswertungsverfahren bevorzugt wird, da dickere Hautschichtbereiche
höhere
Spannungen zum Erzielen des Durchbruchseffekts benötigen, was
für den
Patient schmerzhaft sein könnte.
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Der
Erfinder ist der Auffassung, dass ein Gerät wie oben beschrieben neue
Mess- und ratiometrische Verfahren
verwendet und konstante und reproduzierbare diagnostische Ergebnisse
erzielt, unabhängig
von den von einer Person zur anderen abweichenden physiologischen
Unterschieden, vom Gemütszustand
des Patienten, Muskelverspannung und Messdauer. Die Ergebnisse hängen von
der Krankheitsintensität
ab, der Druckeffekt ist unbedeutend.
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Beispiele
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Beispiel 1:
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In
einer ersten Untersuchung, bei der ein Magengeschwür festgestellt
wurde, erhielt man die folgenden Ergebnisse:
Entsprechende
Ohrbereiche (dünne
Haut – Gleichstrommessung):
Referenzwiderstand
= 10 kΩ;
=> Entsprechender Magenbereich:
Messwiderstand = 200 kΩ;
d.h. 95% Krankheitsaktivität
=> Entsprechende gesunde
Organbereiche: Messwiderstand = 10–25 kΩ d.h. 0–60% Krankheitsaktivität
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Entsprechende
Fußbereiche
(dicke Haut – Wechselstrommessung):
Referenzwiderstand
= 15 kΩ (bei
250 Hz);
=> Entsprechender
Magenbereich: Messwiderstand = 300 kΩ; d.h. 95% Krankheitsaktivität
=> Entsprechende gesunde
Organbereiche: Messwiderstand = 15–37,5 Ώ d.h. 0–60% Krankheitsaktivität
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Beispiel 2:
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Pyelonephritis (Nierenentzündung)
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Entsprechende
Hörbereiche
(dünne
Haut – Gleichstrommessung):
Referenzwiderstand
= 10 kΩ;
=> Entsprechender Nierenbereich:
Messwiderstand = 100 kΩ;
d.h. 90% Krankheitsaktivität
=> Entsprechende gesunde
Organbereiche: Messwiderstand = 10–25 kΩ d.h. 0–60% Krankheitsaktivität
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Fußbereiche
(dicke Haut – Wechselstrommessung):
Referenzwiderstand
= 10 kΩ (bei
250 Hz);
=> Nierenbereich:
Messwiderstand = 100 kΩ;
d.h. 90% Krankheitsaktivität
=> Gesunde Organbereiche:
Messwiderstand = 10–25
kΩ d.h.
0–60%
Krankheitsaktivität
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
in einem schematischen Blockschaltplan ein Gerät zur Auswertung von Hautimpedanzveränderungen
und des Gesundheitszustandes eines entsprechenden inneren Organs
unter Verwendung der Gleichstrom- oder Wechselstrommessverfahren,
generell gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 zeigt
in einem schematischen Blockschaltplan einen alternativen Einsatz
eines Gerätes
zur Auswertung von Hautimpedanzveränderungen und des Gesundheitszustandes
eines entsprechenden inneren Organs unter Anwendung von Gleichstrom-
oder Wechselstrommessverfahren, generell gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt
in einem schematischen Blockschaltplan ein Gerät zur Auswertung von Hautimpedanzveränderungen
und des Gesundheitszustandes eines entsprechenden inneren Organs
unter Verwendung der Gleichstrom- oder Wechselstrommessverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 zeigt
in einem schematischen Schaltkreisplan eine Stromzufuhreinheit gemäß 3;
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5 zeigt
in einem schematischen Schaltkreisplan einen Steuerblock und einen
Benutzer-Schnittstellen-Block gemäß 3;
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6 zeigt
in einem schematischen Schaltkreisplan einen Ergebnisdarstellungsblock
gemäß 3;
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7 zeigt
in einem schematischen Schaltkreisplan einen Spannungserzeugungsblock
und einen Messblock gemäß 3;
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8 zeigt
in einem schematischen Schaltkreisplan einen Datenspeicherblock
gemäß 3;
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9 zeigt
ein vereinfachtes Fließbild
der in der Mikrosteuereinheit im Steuerblock in 5 verwendeten
Software;
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10 zeigt
in grafischer Darstellung den Durchbruchseffekt, der erzielt wird,
wenn das erfindungsgemäße Gerät im Gleichstrommessverfahren
eingesetzt wird;
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11 zeigt in grafischer Darstellung die
Abhängigkeit
des Hautwiderstandes von angelegter Spannung für eine Hautstelle, die einem
gesunden Organ entspricht (11a)
und für
eine Hautstelle, die einem kranken Organ entspricht (11b),
welche man erhält,
wenn das erfindungsgemäße Verfahren
unter Anwendung des Gleichstrommessverfahrens angewendet wird;
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12 zeigt
in grafischer Darstellung die Abhängigkeit der Hautimpedanz von
angewendeter Frequenz, wenn das erfindungsgemäße Verfahren unter Anwendung
des Wechselstrommessverfahrens angewendet wird;
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13 zeigt
in grafischer Darstellung Hautstellen an einer inneren Organen entsprechenden
menschlichen Ohrmuschel; und
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14 zeigt
in grafischer Darstellung Hautzonen an der bestimmten inneren Organen
entsprechenden Sohle eines menschlichen Fußes.
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In
den Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 1 generell ein
Gerät zur
Bestimmung des Gesundheitszustandes eines inneren Organs eines Patienten
durch das Impedanzveränderungs-Messverfahren,
generell gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Das
Gerät 1 umfasst
einen Spannungserzeugungsblock 5, der eine Potentialdifferenz
zwischen einer Messelektrode 11.1 oder einer Kalibrierelektrode 11.2 und
einer Referenzelektrode 11.3 erzeugt. Der Spannungserzeugungsblock 5 ist
an einen Steuerblock 2 angeschlossen und wird von diesem
gesteuert. Der Messblock 6 ist an die Messelektrode 11.1 oder
die Kalibrierelektrode 11.2 und die Referenzelektrode 11.3 angeschlossen.
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In 2 bezeichnet
die Bezugsziffer 1.2 generell ein Alternativgerät zur Bestimmung
des Gesundheitszustandes eines inneren Organs eines Patienten durch
das Impedanzveränderungs-Messverfahren,
generell gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Der
Spannungserzeugungsblock 5 erzeugt eine Potentialdifferenz
zwischen der Messelektrode 11.1 oder Kalibrierelektrode 11.2 und
der Referenzelektrode 11.3. Der Spannungserzeugungsblock 5 ist
an einen Steuerblock 2 angeschlossen und wird von diesem
gesteuert. Der Messblock 6 ist an die Messelektrode 11.1 oder
die Kalibrierelektrode 11.2 und die Referenzelektrode 11.3 angeschlossen.
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Der
Messblock 6 bestimmt die Impedanz zwischen der Messelektrode 11.1 oder
Kalibrierelektrode 11.2 und der Referenzelektrode 11.3.
Alternativ kann der Spannungserzeugungsblock 5 über den
Messblock 6 an die Messelektrode 11.1 oder die
Kalibrierelektrode 11.2 oder die Referenzelektrode 11.3 angeschlossen sein.
Der endgültige
Zweck des Messblocks 6 ist die Messung eines Kennwertes
(z.B. Spannung oder Strom), der von der Impedanz oder dem Widerstand
zwischen der Messelektrode 11.1 oder der Kalibrierelektrode 11.2 und
der Referenzelektrode 11.3 abhängt. Der Messblock 6 ist
an den Steuerblock 2 angeschlossen.
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Der
Steuerblock 2 ist an den Benutzer-Schnittstellen-Block 8,
den Datenspeicherblock 3, den Ergebnisdarstellungsblock 7,
den Spannungserzeugungsblock 5 und den Messblock 6 angeschlossen.
Der Steuerblock 2 stellt die vom Spannungserzeugungsblock 5 erzeugte
Spannung ein. Der Steuerblock 2 verwendet die vom Messblock 6 erhaltene
Information, um den Durchbruchseffekt und die Widerstandsasymmetrie
zu ermitteln. Der Steuerblock 2 kann im Datenspeicherblock 3 Daten
abspeichern und wiederaufrufen. Der Steuerblock 2 informiert
den Benutzer über
die Messergebnisse über
den Ergebnisdarstellungsblock 7. Der Ergebnisdarstellungsblock 7 kann
eine optische oder akustische Anzeige erzeugen, um den Benutzer über das
Ergebnis, d.h. den durch den Steuerblock 2 erhaltenen Gesundheitszustand
des inneren Organs zu informieren.
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Bezugnehmend
auf 3 ist eine elektrodermische Diagnostikeinheit 1 vorgesehen,
die in erster Linie zur Verwendung in der Diagnose der Pathologie
innerer Organe beim Menschen durch elektrische Stimulierung und
Impedanzmessung weiter entfernt gelegener Hautstellen dienen soll.
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Bei
der elektrodermischen Diagnostikeinheit 1 gibt der Steuerblock 2 der
Bedienungsperson Anweisungen über
eine LCD Anzeige 37 alleine oder in Kombination mit einem
an die Videosichtanzeigeeinheit 13 angeschlossenen Videobildschirm
oder einem an die UHF Modulationseinheit 10 angeschlossenen
Fernsehgerät.
Der Bildschirm oder das Fernsehgerät zeigen Listen von Organen,
die diagnostiziert werden können. Die
Bedienungsperson wählt über die
Tastatur 9 innere Organe zur Diagnose aus.
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Die
Steuereinheit 2 wählt
ein Diagnoseverfahren aus, das auf der Position der zu untersuchenden Hautstelle/zone
beruht. Zwei Diagnoseverfahren stehen zur Verfügung, nämlich Wechselstrommessung (Ws Messung)
oder Gleichstrommessung (Gs-Messung). Eine Wechselstrommessung eignet
sich besser für
dickere Hautschichtbereiche wie zum Beispiel Fußsohlen. Eine Gleichstrommessung
ist besser für
dünnere
Hautschichtbereiche wie das Ohr geeignet.
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Die
Steuereinheit 2 zeigt ein Bild des zu untersuchenden Bereiches
(beispielsweise den Fuß oder
das Ohr). Eine blinkende Zone oder ein blinkender Punkt zeigen an,
wo die Messelektrode 11.1 vom Bedienungspersonal aufzusetzen
ist. Die Steuereinheit 2 steuert den Spannungserzeugungsblock 5 über eine
optische Verbindung, um die gewählte
Untersuchung auszuführen.
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Für eine Gleichstrommessung:
Der Spannungserzeugungsblock 5 erzeugt eine geringe, konstante Potentialdifferenz
zwischen der Messelektrode 11.1 und der Referenzelektrode 11.3,
wobei die Messelektrode in Bezug auf die Referenzelektrode negativ
polarisiert ist. Der Strom wird ständig durch die Steuereinheit 2 unter
Verwendung des Messblocks 6 überwacht; steigt der Strom über eine
vorgegebene Schwelle, wird angenommen, dass beide Messfühler Kontakt
zur Haut haben. Die Potentialdifferenz zwischen den Messfühlern wird
langsam erhöht
und der den Messfühler
durchlaufende Strom ständig
gemessen. Der Hautwiderstand wird berechnet, indem der Wert des
auf die Messfühler
angelegten Potentials durch den Wert des den Messfühler durchlaufenden
gemessenen Stroms geteilt wird. Wird ein plötzlicher, starker Widerstandsabfall
festgestellt, (siehe 9 bezüglich Algorithmus), wird die
Potentialdifferenz zwischen den Messfühlern ständig so angepasst, dass der
durch die Messfühler
hindurch gemessene Strom auf einem vorbestimmten Niveau aufrecht
erhalten wird. Dies setzt sich fort bis die Änderungsgeschwindigkeit im
Hautwiderstand unter ein vorbestimmtes Niveau abfällt. Der
zu diesem Zeitpunkt erhaltene Wert der Potentialdifferenz wird über den
Steuerblock 2 im Datenspeicherblock 3 abgespeichert.
Der Steuerblock 2 verwendet den Spannungserzeugungsblock,
um die gleiche Potentialdifferenz zwischen den Messfühlern mit
entgegengesetzter Polarisation auszuüben (die Messelektrode ist
in Bezug auf die Referenzelektrode positiv polarisiert). Der Strom
wird ständig
gemessen. Man nimmt an, dass das Verhältnis (gemessener Strom)/(Soll-Strom)
den Erkrankungsgrad eines bestimmten Organs angibt. Wenn dieses
Verhältnis
sich in der Nähe
von Null bewegt, wird angenommen, dass das betreffende Organ erkrankt
ist. Ist dieses Verhältnis
größer als
0.6, wird angenommen, dass das betreffende Organ gesund ist. Je
näher dieses
Verhältnis
an Null ist, desto größer, glaubt
man, ist das Ausmaß der Erkrankung
(z.B. Krebs) des Organs.
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Der
Steuerblock 2 überwacht
den Strom über
den Messblock 6 und zeigt das Untersuchungsergebnis auf
der LCD Anzeigeeinrichtung 37 auf einer prozentualen Krankheitsskala
so lange an bis die Bedienungsperson das Fußpedal 12 drückt. Der Steuerblock
speichert das Untersuchungsergebnis im Datenspeicherblock 3 und
aktiviert den Summer 36, um anzuzeigen, dass die Untersuchung
abgeschlossen ist.
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Für eine Wechselstrommessung:
Die Bedienungsperson setzt die Referenzelektrode 11.3 und
die Kalibrierelektrode 11.2 auf die Haut des Patienten
auf sobald sie über
die LCD Anzeige 37 dazu veranlasst wird. Der Spannungserzeugungsblock 5 erzeugt
eine geringe, konstante Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 11.2, 11.3.
Der Strom wird ständig überwacht
und wenn der Strom über
eine vorgegebene Schwelle steigt, wird angenommen, dass beide Messfühler in
Kontakt mit der Haut sind. Nun wird eine Sinuswechselspannung zwischen
den Elektroden eingesetzt. Der Strom wird ständig durch den Steuerblock 2 unter
Verwendung des Messblocks 6 überwacht und die Spannung angepasst,
bis der Strom das vorgegebene Niveau erreicht. Dieses Verfahren
nennt man Kalibrieren.
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Die
Steuereinheit 2 zeigt auf einem Video- oder Fernsehbildschirm
unter Verwendung des Ergebnisdarstellungsblocks ein Bild des zu
untersuchenden Bereiches (normalerweise den Fuß). Die Steuereinheit 2 zeigt
auf der LCD Anzeigeeinrichtung 37 eine Mitteilung, die
die Bedienungsperson informiert, dass die Messelektrode 11.1 und
die Referenzelektrode 11.3 jetzt aufzusetzen sind. Ein
blinkender Bereich oder Punkt zeigt an, wo die Messelektrode 11.1 von
der Bedienungsperson anzubringen ist. Der Strom wird ständig gemessen. Es
wird angenommen, dass das Verhältnis
(gemessener Strom)/(Soll-Strom) eine Angabe über den Erkrankungsgrad eines
bestimmten Organs ist. Wenn dieses Verhältnis sich in der Nähe von Null
bewegt, wird angenommen, dass das betreffende Organ erkrankt ist.
Ist dieses Verhältnis
größer als
0.6, wird angenommen, dass das betreffende Organ gesund ist. Je
näher dieses
Verhältnis
an Null ist, desto größer, glaubt
man, ist das Ausmaß der
Organerkrankung (z.B. Krebs). Der Steuerblock 2 überwacht
den Strom über
den Messblock 6 und zeigt das Untersuchungsergebnis auf
der LCD Anzeigeeinrichtung 37 auf der prozentualen Krankheitsskala
an bis das Bedienungspersonal das Fußpedal 12 drückt. Der
Steuerblock speichert das Untersuchungsergebnis im Datenspeicherblock 3 und
aktiviert den Summer 36, um anzuzeigen, dass die Untersuchung
abgeschlossen ist.
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Die
Steuereinheit 2 besteht aus einer Mikrosteuereinrichtung 16 (normalerweise
einer 8051). Ein Oszillator 28 liefert ein Taktsignal für die Mikrosteuereinrichtung 16.
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Eine
Standard-Adressverriegelungskonfiguration (11) wird verwendet,
um einen 16 Bit Adressbus (11.1, 16.3) zu erzeugen,
der die Verbindung zum 32K Random Access Speicher 56 und
zum 32K Read-Only-Speicher 57 herstellt. Ein bidirektionaler
Datenbus 16.1 transportiert Daten zur und von der Mikrosteuereinrichtung 16.
Die Mikrosteuereinrichtung 16 bildet eine Schnittstelle
mit einer Tastatur 9 unter Verwendung der Tastaturschnittstelle 17 (normalerweise
74HC922).
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Die
Elektroden sind vom Hauptstromkreis über einen Transformator 43 im
Spannungserzeugungsblock 5 galvanisch isoliert 55.
Der Messblock 6 ist optisch vom Hauptstromkreis über Optokupplungsmittel 51, 52, 53, 54 isoliert.
Eine auf die Primärspule
des Transformators 43.1 ausgeübte Sinusspannung, wird durch die
Sekundärspule 43.2 erhöht. Ein
Spannungsverdopplungsstromkreis 44 verdoppelt die Sinusleistung
der Spule 43.2 und richtet diese gleich, so dass über einem
Kondensator 38 eine konstante Spannung erscheint. Wenn
das Relais 40 ausgeschaltet ist, wird eine Wechselspannung
zum Relais 42 geführt.
Ist das Relais 40 angeschaltet, wird die konstante Spannung über dem
Kondensator 38 zum Relais 42 geführt. Das
Relais 42 wird dazu verwendet, die Polarität des Signals
von Relais 40 umzuschalten. Diese Kombination aus Relais 42 und 40 wird
dazu verwendet, die Spannung zwischen den Messfühlern auf eine Wechselspannung
oder eine konstante Spannung einzustellen und ermöglicht die
Umkehrung der Polarität
der Messfühler.
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Die
Primärspule 43.1 des
Transformators 43 wird von einem Op Amp 41 betrieben,
der im Gegentaktverstärker-Mode
verwendet wird. Ein programmierbarer Sinusgenerator 39 (normalerweise
ML2036) gibt das Eingangssignal für den Op Amp 41. Der
Sinusgenerator 39 wird von der Mikrosteuereinrichtung 16 über Leitungen 22.1, 22.3, 22.4 gesteuert.
Die Frequenz wird digital über
diese Reihen-Sammelleitung programmiert. Die Größenordnung des Ausgangssinussignals
(halber Spitze-Spitze Wert) entspricht der Spannung auf dem Ausgang 24.1 eines
Digital-Analog-Umsetzers 24. Die Ausgangsspannung des Digital-Analog
Umsetzers 24 wird über
die Sammelleitung 16.1 durch die Mikrosteuereinrichtung 16 eingestellt.
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Der
Strom wird unter Einsatz des Messblocks 6 gemessen. Wenn
der Stromkreis zwischen den Elektroden durch eine Impedanz, beispielsweise
den menschlichen Körper,
geschlossen ist, wird Strom durch die Elektroden über den
Messwiderstand 46 zur Erde hin geleitet. Die über diesem
Resistor erscheinende Spannung ist in Bezug auf die Erde daher proportional
zum durch die Messfühler
geleiteten Strom. Ein Op Amp Puffer 45 führt das
Signal dem Präzisionsgleichrichter
zu, der von den Op Amps gebildet wird, die mit den Bezugsziffern 47 und 48 bezeichnet
sind. Diese extrahieren den Absolutwert des Signals, welches einem
seriellen Analog-Digital Umsetzer (ADU) 49 zugeführt wird.
Der ADU 49 kommuniziert mit der Mikrosteuereinrichtung 16 über einen
seriellen Bus, bestehend aus den Leitungen 22.1, 22.2 und 22.3 über eine
optische Verbindung, die von drei Optokupplungsmitteln 52, 53, 54 zur
Verfügung
gestellt wird. Eine Null-Überschreitungs-Ermittlungseinrichtung 50 ermittelt
die Polarität
der Spannung über
dem Messwiderstand 46 und leitet diese Information über die
Optokupplungseinheit 51 als binäre eins oder null an die Mikrosteuereinrichtung 16 weiter. Wird
auf die Elektroden eine Wechselspannung ausgeübt, wird der Strom an jeder
Spannungsspitze gemessen. Die Mikrosteuereinrichtung 16 wartet
auf einen Übergang
von null auf eins am Ausgang 22.5 der Optokupplungseinrichtung 51.
Die Mikrosteuereinrichtung 16 wartet für eine Zeit, die einem Viertel
der Zeit der Ausgangsspannungsfrequenz entspricht, bevor eine Umwandlung
vom Analog- zum Digitalumsetzer 49 gefordert wird.
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Die
Mikrosteuereinrichtung zeigt die zutreffende Information auf einem
Bildschirm über
die Videoanzeigeeinheit 13 an. Ein Doppel-Port Random Access
Speicher 30 enthält
eine binär
aufgezeichnete (bit-mapped) Version des Bildschirms. Die Mikrosteuereinrichtung 16 kann
im Doppel-Port RAM 30 über
einen Datenbus 16.1 unter Verwendung der Steuerleitungen 16.6.
und 16.7 und des Adressbusses mit den Bezugsziffern 11.1 und 16.3 Daten
einlesen und einschreiben. Ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA,
field programmable gate array) 25 benutzt Zähleinrichtungen
und Schieberegister, um fortlaufend Bytes von Bildschirmdaten zu
lesen und rote, grüne
und blaue (RGB) Pixel-Information so wie auch vertikale und horizontale
Rücklaufinformation
in eine RGB – PAL
Codiereinrichtung 31 zu schreiben. Ein universeller Synchronisierungsimpulsgenerator 33 erzeugt
PAL Video Standard-Synchronisationsimpulse.
Diese Impulse werden am Hauptsystem-Taktgeber phasenverriegelt unter
Verwendung einer phasenstarren Schleife (phase locked loop) 34.
Der Pixel-Taktgeber wird vom Hauptsystem-Taktgeber 16.5 abgeleitet
unter Verwendung von Zähleinrichtungen
im FPGA 25. Der Pixel-Taktgeber wird dazu verwendet, Daten
im richtigen Tempo und auf richtige Weise vom Doppel-Port RAM 30 abzulesen
und reihenweise anzuordnen, so dass der RGB – PAL Codiereinrichtung zugeführte Bitströme in ein
Standard PAL Synchronvideosignal kodiert werden können, welches
direkt in den Videoeingang 31.1 eines Standard-Videobildschirms
eingegeben werden kann.
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Die
UHF Modulationseinheit 10 wandelt das Synchron-Videosignal
in ein Ultra-Hochfrequenz-Signal um,
das direkt in den Antennenanschluss 35.1. eines Fernsehgerätes eingegeben
werden kann. Ein integrierter UHF-Modulator 35 moduliert
das Synchron-PAL-Signal
von der Videoanzeigeeinheit auf eine von äußeren Elementen bestimmte Frequenz.
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Strom
wird an den Stromkreis über
den Stromzufuhrblock 4 geliefert. Ein Transformator 14.1 mit
an das Stromnetz angeschlossener Primärkoppeleinrichtung und an die
Gleichrichterbrücke 14.2 angeschlossener
Sekundärkoppeleinrichtung
wandelt die 220 VAC (Volt Wechselspannung) aus dem Stromnetz auf
7,2 VAC um. Die Ausgangsleistung des Gleichrichters wird dem SV
Regler 14.3 zugeführt.
Ein monolithischer Voltumwandler 15.1, normalerweise ein
MAX660, erzeugt eine –5
V Zufuhr aus der SV Hauptzufuhr.
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Der
dem Volterzeugungsblock 5 und dem Messblock 6 zugeführte Strom
ist galvanisch von der Hauptstromzufuhr isoliert. Ein Gleichstromwandler 15.2 (normalerweise
ein NMA0505) wird dazu verwendet, dem isolierten Patienten-Schnittstellen-Stromkreis
+5 V und –5
V zuzuführen.
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10 zeigt
eine grafische Darstellung der Spannung über eine Zeitspanne, im Verlauf
derer der Durchbruchseffekt (x) erreicht wird. Zum Zeitpunkt des
Durchbruchs (x) entsteht eine plötzliche
und starke Abnahme des Widerstandes und es wird daher auch eine
plötzliche
und starke Spannungsabnahme beobachtet. Der Referenzwert wird gemessen
sobald sich die Spannung nach dem Durchbruchseffekt stabilisiert.
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Die 11a und 11b zeigen,
wie der Widerstand betroffen ist, wenn ein Organ erkrankt ist. In 11a zeigen die zwei Kurven Widerstandswerte bei
unterschiedlichen Spannungen für
ein gesundes Organ, während
die 11b zwei Kurven der Widerstandwerte
bei unterschiedlichen Spannungen für ein krankes Organ zeigt.
Die Linien 50 zeigen die Referenzwiderstandswerte und die
Linien 52 die Messwiderstandswerte. Die 11b zeigt zwei Kurven der Widerstandswerte bei
unterschiedlichen Spannungen für
ein krankes Organ. Ist ein Organ gesund, sind die Referenz- und
Messwiderstandswerte ähnlich,
nimmt jedoch der Krankheitszustand des Organs zu, so erhöht sich
der Messwert und desto größer ist
der Unterschied zwischen Referenz- und Messwert.
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In ähnlicher
Weise zeigt 12 wie sich die Messimpedanz ändert, wenn
ein Organ erkrankt ist. Die Linie 56 zeigt Referenz- oder
Widerstandswerte bei unterschiedlichen Frequenzen. Die Linie 58 zeigt
Messwiderstandswerte für
ein gesundes Organ, während
die Linie 60 Messwiderstandswerte bei einem erkrankten Organ
wiedergibt. Je stärker
ein Organ erkrankt, desto höher
ist der Widerstand der Messwerte und folglich der Unterschied zwischen
den Mess- und Referenzwerten.
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In
Bezug auf die 13 und 14 werden
die Mess- oder Kalibrierelektroden auf eine der angegebenen Stellen
aufgesetzt, um eine Diagnose eines bestimmten Organs zu erhalten.
Die Stelle, an der die Elektrode aufgesetzt wird, hängt von
dem bestimmten Organ ab; die unten aufgeführten Tabellen 1 und 2 zeigen die
Organe, auf die sich die nummerierten Stellen beziehen.
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Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf die genauen strukturellen in der vorliegenden Beschreibung offenbarten
Einzelheiten und für
den Fachmann wird ersichtlich sein, dass die oben genannten Grundsätze zur Herstellung
anderer Geräte,
die diese Grundsätze
verkörpern,
angewandt werden können.
Insbesondere verwendet das beschriebene Gerät Impedanz- und Widerstandsmessungen,
um den Gesundheitszustand des betreffenden Organs zu berechnen,
für den
Fachmann wird ersichtlich sein, dass andere Werte, die entweder direkt
oder indirekt im Verhältnis
zum Widerstand oder zur Impedanz stehen, als Messungen und bei den
Berechnungen verwendet werden können.
