Vorrichtung zur Behandlung von Organismen, insbesondere des menschlichen Körpers mit elektrischem Strom. E,- ist längst bekannt, den menschlichen Organismus mit elektrischem Strom zu be handeln, und es sind zu diesem Zweck so wohl hochfrequenter Wechselstrom als Gleich strom zur Anwendung gekommen. Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen haben erwiesen, dass günstige physiologische Wirkungen erzielt werden können, wenn Wechselstrom mit verhältnis mässig niedriger Periodenzahl, die vorzugs weise 15-60 Perioden pro Sekunde beträgt; und mit sinusförmiger oder angenähert sinus- förmiger Spannungskurve benutzt wird.
Es hat sich herausgestellt, dass die durch solchen Wechselstrom hervorgerufenen Nervenrei zungen Muskelspannungen verursachen, die sich in eine innere Muskelarbeit auslösen, welche ihrerseits eine Vermehrung des Stoff wechsels herbeiführen, wobei eine gewisse Wärmewirkung als ein durch den vermehrten Stoffwechsel hervorgerufener sekundärer Effekt hervorgebracht wird. Hierdurch unterscheiden sich die Wirkungen dieser Ströme in thera peutischer Beziehung wesentlich von den Wirkungen der bisher gewöhnlich verwende ten hochfrequenten Strömen, welche haupt sächlich nur durch die äussern Teile des Organismus fortgeleitet werden und durch eine ausschliesslich als reiner elektrothermischer Effekt auftretende Wärmewirkung begleitet sind.
Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung, mittelst welcher dem mensch lichen Organismus oder andern Organismen ein Wechselstrom von verhältnismässig hoher Spannung gefahrlos zugeführt werden kann, derart, dass die hohe Spannung selbsttätig auf eine für den Organismus gefahrlose Spannung herabgesetzt wird, wobei jedoch gleichzeitig die Stromstärke, unabhängig von den im Laufe der Behandlung auftretenden Veränderungen des Organismuswiderstandes, praktisch genommen unbeeinflusst bleibt.
Die Vorrichtung soll anhand der beige fügten Zeichnung erläutert werden. Fig. 1 isteinSchaltungsschema, das eineAusführungs- form des Erfindungsgegenstandes darstellt; Fig. 2 und 3 sind Diagramme zur nähern Erläu terung der Wirkungsweise der Vorrichtung. Die Elektroden 1, die mit dem Organis mus in Berührung gebracht werden sollen, sind mit je einer Klemme 2 der Sekundär wicklung 3 eines Transformators mit ver hältnismässig hohem Übersetzungsverhältnis (zum Beispiel 25 : 1) zwischen der Sekundär wicklung 3 und der Primärwicklung 4 ver bunden.
Die Primärwicklung 4 ist in Reihe mit einem grossen konstanten Vorschaltwider- stand 5 und einem ebenfalls verhältnismässig hochohmigen Regulierungswiderstand 6 an die Klemmen 7 des Netzes oder des Gene- rators angeschlossen, zwischen denen eine sinusförmige Wechselspannung mit konstanter Amplitude herrscht. Als Beispiel sei ange nommen, dass die Spannung zwischen den Klemmen 7 380 Volt beträgt und ferner, dass der Regulierwiderstand 6 und der Vorschalt- widerstand 5 etwa gleich 2000 Ohm bezw. 1000 Ohm sind.
Die Spannung zwischen den Primärklemmen 8 bei vollständig eingeschal tetem Regulierwiderstand 6 sei zum Beispiel 10 Volt, vorausgesetzt, dass der Sekundär stromkreis unterbrochen ist. Die Leerlauf spannung an der Sekundärseite des Trans formators ist dann unter Voraussetzung des vorgenannten Übersetzungsverhältnisses gleich 250 Volt.
Wenn dagegen die Elektroden 1 vor dem Schliessen des Primärstromes in richtiger Weise in Berührung mit dem Or ganismus gebracht worden sind, so wird die Sekundärspannung beim Schliessen des Pri märstromes nur während eines äusserst kurzen Momentes den Wert der Leerlaufspannung annehmen, worauf dieselbe schnell auf etwa den zehnten Teil der Leerlaufspannung her absinken wird, während gleichzeitig der elek trische Widerstand des Organismus unter der Einwirkung der anfänglich hohen Spannung schnell abnimmt.
Bei bekannten Systemen zur Behandlung mit Gleichstrom konstanter Spannung würde die Verwendung einer so hohen Spannung wie 250 Volt, die sich als sehr günstig zur Überwindung und wirkungs vollen Herabsetzung des Anfangswiderstandes des Körpers im Einschaltungsaugenblick er wiesen hat, für schwache und kränkliche Organismen eine gewisse (xefahr mit sich bringen, und auf jeden Fall würde die un mittelbar nach der Einschaltung eintretende Reduzierung des Organismuswiderstandes eine bedeutende Zunahme der Stromstärke, sowie der physiologischen Reizung zur Folge haben, und diese Stromzunahme müsste durch wiederholte Nachregulierungen kompensiert werden.
Bei der beschriebenen Anordnung dagegen ist eine solche Nachregulierung mit der Hand nicht mehr nötig, weil eine un mittelbare genaue Nachregulierung selbsttätig erfolgt und dadurch bewirkt wird, dass der eingangs eingestellte physiologische Reizungs zustand im Organismus praktisch genommen genau unverändert beibehalten wird. Die selbsttätige Regulierungswirkung erklärt sich daraus, dass die Primärstromstärke des Trans formators auf Grund der Vorschaltung grosser Widerstände praktisch genommen konstant bleibt.
Wenn der Widerstand zwischen den Elektroden 1 sinkt, sinken sowohl die Primär spannung als die Sekundärspannung des Transformators selbsttätig, so dass eine be trächtliche Anfangsspannung gefahrlos dem Organismus aufgedrückt werden kann. Nach dem ein stationärer Zustand sich eingestellt hat, kann die Stromzufuhr durch allmähliches Ausschalten des Widerstandes 6 vergrössert werden. Hierbei lässt sich, wie die Erfahrung gezeigt hat, die Stärke des Primärstromes ganz ohne Gefahr auf einen Wert bringen, der einer Leerlaufspannung an der Sekundär seite von etwa 625 Volt entspricht.
Mit Rücksicht hierauf sollten der regelbare und der feste Widerstand zweckmässig solche Widerstandswerte erhalten, dass die sekundäre Leerlaufspannung zwischen 0 und ungefähr 750 Volt verändert werden kann.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung geht aus dem in Fig. 2 darge stellten Vektordiagramm deutlich hervor. In diesem Diagramm stellt 11T das magnetische Feld im Eisenkern des Transformators dar. Der Halbmesser des Kreises stellt der Grösse nach den Primärstrom ri dar, dessen Ampli tude praktisch genommen konstant ist. Die primäre Klemmenspannung Ei steht praktisch genommen senkrecht auf N, da das Streufeld und der ohmsche Spannungsabfall im Trans formator vernachlässigt werden können.
Da die Belastung des Transformators im vorlie genden Falle praktisch genommen induktions- und kapazitätsfrei ist, so ist der Sekundär strom La der Richtung nach sehr nahe der Primärspannung gerade entgegengesetzt und der Grösse nach der Wattkomponente Ii cos cpi des Primärstromes proportional. Die watt lose Komponente Ii sin <B>91</B> des Primärstromes ist der Grösse nach der Spannung Ei bezw. Ea proportional.
Bei Leerlauf ist der Winkel #-i offenbar gleich<B>90'.</B> Da die Sekundär spannung Es dem Wert von sin 550i propor tional ist, so kann man setzen Es = Ego # sin cpi wo Eao den Leerlaufwert (sin @Oi = 1) der Sekundärspannung bedeutet.
Beim Sinken des Belastungswiderstandes nimmt der Winkel cpi ab und. wird bei Kurz sebluss praktisch genommen gleich 0. Man hat also 12 =12k # cos <B>501</B> wo 121, den sekundären Kurzschlussstrom (cos coi = 1) bedeutet.
Da für den Sekundärwiderstand die Be ziehung
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besteht, so lassen sich die Variationen der Sekundärspannung und des Sekundärstromes beim Ändern des Sekundärwiderstandes (Kon stante # tg 5o1), das heisst des Widerstandes im Körper des Patienten, in einem Koordianten- system veranschaulichen.
Das Diagramm der Fig. 3 zeigt die Kurven für E2 und 1,2 als Funktionen des Sekundär widerstandes R2 in einem speziellen, experi mentell untersuchten Falle bei einer Vor richtung nach der beschriebenen Ausführungs form. Das Übersetzungsverhältnis n des Trans formators war gleich 22,7. Die Widerstände 5 und 6 im Primärkreis betrugen je 2000 Ohm. Bei Leerlauf war die Primärspannung des Transformators gleich 10 Volt und folglich die Sekundärspannung Ego = 227 Volt.
Bei Kurzschluss der Sekundärwicklung war der Sekundärstrom I2k =10,2 Milliampere. Es bestehen also für diesen Fall die Beziehungen
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I2 = 10, 2 # cos cpi Miniampere E2 = 227 # sin ggi Volt Da der Körperwiderstand, einschliesslich des veränderlichen Übergangswiderstandes an den Elektroden, im Laufe der Behand lung im allgemeinen ungefähr zwischen den Grenzen 2000 Ohm und 8000 Ohm (schraf fierter Bereich Fig. 3) variiert,
so wird die Stromstärke im Körper des Patienten, wie Fig. 3 zeigt, auch bei starken Widerstands schwankungen während der Behandlung praktisch genommen konstant bleiben, da die Stromkurve innerhalb und in der Nähe des genannten Widerstandsbereiches ein ver hältnismässig flaches Maximum aufweist. Bei bekannten Systemen zur therapeutischen Behandlung mit elektrischem Strome kommen dagegen während der Behandlung starke Schwankungen der Stromstärke vor, und zwar einerseits, wie schon erwähnt, infolge der Änderungen des Körperwiderstandes selbst und anderseits infolge der manchmal sehr grossen Schwankungen des Übergangs- widerstandes an den Elektroden.
Bei der beschriebenen Vorrichtung haben die ge nannten, nicht zu vermeidenden Widerstands schwankungen keinen merklichen Einfluss auf die Stromstärke. Es ist dadurch möglich, einen vollständig gleichförmigen physio logischen Reizungszustand während der ganzen Behandlung aufrecht zu erhalten, der eine kräftige therapeutische Wirkung herbeiführt, ohne jedoch beim Patienten irgendwelche unangenehme Empfindungen hervorzurufen. Anstatt ohmscher Vörschaltwiderstände können gegebenenfalls--andere Wechselstrom widerstände, wie zum Beispiel Drosselspulen verwendet werden.
Wird der Regulier widerstand 6 durch eine Drosselspule er setzt, so kann die erforderliche Regulierbar keit dadurch herbeigeführt werden, dass die Drosselspule-mit einem veränderlichen Luft zwischenraum versehen wird. Es ist wichtig, dass das Anlegen der Elektroden 1 all den Organismus nicht bei solch hohen Spannungen erfolgt, die auf treten, wenn der Regulierwiderstand gänzlich oder zum Teil ausgeschaltet ist. Beim All legen der Elektroden sollte der Regulier widerstand 6 zweclkrnä(;ig abgeschaltet sein.
Damit die Unterbrechung des Regulier widerstandes vor jeder Behandlung nicht versäumt wird, empfiehlt es sich, bei einer Vorrichtung der vorliegenden Art eine be sondere Signal- und Warnungsvorrichtungvor- zusehen, die durch die Kurbel des Regulier widerstandes gesteuert wird und bei der beispielsweise dargestellten Ausführungsform aus einer Signallampe 9 bestellt, die zwischen einer der Netzklemmen 7 und einer Kontakt- schierre 10 eingeschaltet ist, derart, dass der Lampenstromkreis über die Schiene und die Rheostatkurbel 11 geschlossen wird, sobald ein Teil des Regulierwiderstandes 6 ein geschaltet wird,
während der betreffende Stromkreis dagegen unterbrochen wird im selben Moment, wo der Regulierwiderstand abgeschaltet wird. Im Fall, dass der Regu lierwiderstand vor einer Behandlung nicht ordnungsmässig abgeschaltet ist, so wird die behandelnde Person auf diesen Umstand durch das Leuchten der Lampe aufmerksam gemacht.