Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von Eigenschaften und Verschiedenheiten von Körpern, insbesondere im organischen Aufbau des menschlichen oder tierischen Körpers sowie von zeitlichen Veränderungen desselben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung von Eigenschaften und Verschiedenheiten von Körpern, insbesondere im organischen Aufbau des menschlichen oder tierischen Körpers sowie von zeitlichen Veränderungen desselben unter Verwendung von Elektroden, die über ein Messgerät miteinander verbunden sind. Bei bekannten Geräten dieser Art liegen die Elektroden mit einem bestimmten Druck an der Körperfläche an. Bei diesem Verfahren ergeben sich Nachteile dadurch, dass die Übergangsstelle zwischen den Elektroden und dem zu untersuchenden Körper das Messergebnis ungünstig beeinflusst.
Bei einem anderen Verfahren wird der zu untersuchende Körperteil in das elektrische Feld zweier Kondensatorplatten gebracht, und es werden die infolge von Inhomogenitäten im Körper bewirkten Kapazitätsänderungen mit einem der üblichen Messverfahren ermittelt und registriert. Dabei kann jedoch die genaue Lage der Inhomogenitäten im Untersuchungskörper nicht festgestellt werden.
Gemäss der Erfindung wird mittels mindestens der einen über die Körperoberfläche bewegbaren Abtastelektrode das beim Anlegen einer Wechselspannung an den Körper entstehende elektrische Feld desselben abgetastet. Die Abtastelektrode ist dabei mit dem einen Pol einer Stromquelle verbunden, deren anderer Pol an den Untersuchungskörper angeschlossen ist.
Zur Grobmessung wird die bewegliche Abtastelektrode bei der Messung im Abstand von der Oberfläche des Untersuchungskörpers gehalten, und dieser Abstand wird bei fortlaufender Messung jeweils so verändert, dass die elektrische Messvorrichtung einen stets gleichen Anzeigewert angibt, so dass sich die bei jeweils gleichem Anzeigewert der elektrischen Messvorrichtung ergebenden, verschieden grossen Abstände zu Äquipotentialfiächen ergänzen.
Durch dieses Verfahren lassen sich insbesondere krankhafte Abweichungen des zu untersuchenden Körpers in rascher und einfacher Weise feststellen.
Da bei der Messung nicht nur der Wert der Kapazität gemessen wird, der sich im wesentlichen durch den Abstand der Elektrode von der Körperoberfläche ergibt, sondern auch der Widerstand in die Messung eingeht, der eine Schwächung des den Körper, insbesondere in der Nähe der Elektrode durchfliessenden Stromes bewirkt, lassen sich Veränderungen unterhalb der Körperoberfläche feststellen.
Zur anschliessenden Feinmessung können die bewegbaren Elektroden in einem gleichbleibenden Abstand von der Oberfläche des Untersuchungskörpers gehalten und die sich bei jeweils gleichem Abstand der Elektroden von der Körperoberfläche hierbei ergebenden verschiedenen Anzeigewerte der elektrischen Messvorrichtung messend miteinander verglichen werden.
Um Schnellmessungen vornehmen zu können, kann der Untersuchungskörper mit mehreren Elektroden gleichzeitig abgetastet werden, deren Messergebnisse nacheinander über einen Kollektor auf ein gemeinsames Messinstrument, z. B. einen Oszillographen, übertragen und dort abgelesen werden.
Zur Durchführung des vorerwähnten Verfahrens dient zweckmässig eine Vorrichtung mit einer elektrischen Stromquelle und einer in deren Kreis angeordneten Messvorrichtung, bei welcher der eine Pol der Stromquelle mit dem Untersuchungskörper koppelbar ist, während mindestens eine über die Oberfläche des Untersuchungskörpers bewegbare Elektrode den an deren Pol bildet, bei welcher Vorrichtung erfindungsgemäss die bewegbare Abtastelektrode mit einer Einrichtung zum Messen ihres jeweiligen Abstands von der Oberfläche des Untersuchungskörpers ausgestattet ist. Diese Einrichtung zur Abstandsmessung kann aus einem verschiebbaren Massstab bestehen, der zweckmässig durch einen Kraftspeicher selbsttätig vorwärts bewegbar ist. Dieser Massstab kann für Messungen mit gleichbleibendem Abstand in beliebiger Stellung an der Elektrode festgestellt werden.
Es kann auch ein optischer Entfernungsmesser mit der ortsveränderbaren Elektrode verbunden sein.
Ein solcher Entfernungsmesser besteht zweckmässig aus einem Gerät, welches zwei Lichtstrahlen aussendet, die im Auftreffpunkt zur Deckung zu bringen sind.
Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das zur Messung dienende Gerät in Schrägansicht mit seinen an Leitungen liegenden beiden Polen.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des einen als Messelektrode dienenden Pols.
Fig. 3 zeigt die Messelektrode teilweise aufgeschnitten mit einem zur Abstandsmessung dienenden eine und ausrollbaren Massstab.
Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Elektrode mit einem optischen Entfernungsmesser.
Fig. 5 zeigt die prinzipielle Schaltung des Messgerätes.
Fig. 6 veranschaulicht in schematischer Darstellung eine Einrichtung zur Übertragung der von mehreren zur gleichzeitigen Messung verwendeten Messelektroden aufgefangenen Energie auf einen gemeinsamen Bildschirm.
Das in Fig. 1 dargestellte Messgerenät 1 enthält eine elektrische Wechselstromquelle, z. B. in Form eines Oszillators mit einer schwingungserzeugenden Röhre oder dergleichen, welche über die Netzanschlussleitung 2 mit dem Stromnetz in Verbindung steht. Von dem Gerät 1 führt die mit der Wechselstromquelle 34 (Fig. 5) in Verbindung stehende Leitung 3 zu einem Anschlusspol 4, der zur Erzielung einer kapazitiven, galvanischen oder einer kombinierten Kopplung mit dem Untersuchungskörper auf geeignete Weise ausgebildet ist. Der Pol kann für die Untersuchung von Personen zu einem Handgriff 4 geformt oder auch als Fuss- bzw. Unterlagsplatte (Fig. 5) ausgebildet sein.
Wird der Anschlusspol 4 mit dem zu untersuchenden Körper bzw. der Person in Berührung gebracht, so wird im Untersuchungskörper ein elektrisches Feld aufgebaut, welches Verschiedenheiten in seiner Intensität aufweist, wenn Inhomogenitäten im Körper vorhanden sind. Die Feldverteilung in der Umgebung des Körpers gibt Aufschluss über die Lage der Inhomogenität in demselben.
Um diese Stellen ermitteln zu können, ist das Messgerät 1 über eine weitere, von der Anzeigevorrichtung 31 (Fig. 5) ausgehende Leitung 5 mit einer Messelektrode 6 verbunden, die den anderen Pol der kapazitiven Kopplung des Untersuchungskörpers mit der Stromquelle im Messgerät bildet und entsprechend, wie später beschrieben, ausgebildet ist. Diese mit einem Handgriff 11 ausgestattete Elektrode 6 wird an den unter dem Einfluss des elektrischen Feldes stehenden Untersuchungskörper herangeführt und die von der Elektrode aufgefangene Energie über die Leitung 5 zur Anzeigevorrichtung 31 des Messgeräts l zurückgeleitet, welches diese durch Zeigerausschlag auf der Skala 7 ablesbar macht.
Je nach dem Grad der Annäherung an den Untersuchungskörper wird ein verschieden starker Zeigerausschlag auf der Skala 7 des Messgerätes 1 erhalten.
Wird eine von der ersten Körperstelle verschiedene zweite Körperstelle mit der Elektrode 6 abgetastet, so ergibt sich bei gleichem Elektrodenabstand vom Untersuchungskörper ein von dem ersten Zeigerausschlag abweichender zweiter Zeigerausschlag. Der Zeigerausschlag an der Anzeigevorrichtung ist also abhängig von der Stärke des in dem abgetasteten Bereich vorhandenen elektrischen Feldes und von dem Abstand der Elektrode zum Untersuchungskörper.
Die Untersuchung eines Körpers 13 kann daher auch so vorgenommen werden, dass in einem bestimmten Abstand der Messelektrode von dem zu untersuchenden Körper der Ausschlag von der Skala 7 des Messgerätes 1 abgelesen wird. Dieser Ausschlag kann durch Regelung der Stärke des elektrischen Feldes im Untersuchungskörper mittels des Knopfes 9 und durch Regelung der von der Elektrode 6 aufgefangenen Energie mittels des Knopfes 10 bei einer geeigneten Entfernung gut ablesbare Werte ergeben.
Die Messelektrode 6 wird zur Untersuchung des Körpers 13 nacheinander über die interessierenden Stellen eines Körpers oder eines beliebigen Gegenstandes gebracht, wobei der Abstand der Messelektrode von der Körperoberfläche jeweils so lange verändert wird, bis der gleiche Zeigerausschlag an der Skala 7 des Messgeräts erreicht ist. Die unter Einhaltung des gleichen Messwertes ermittelten Abstände zwischen der Elektrode 6 und der Körperoberfläche unterscheiden sich voneinander, sofern die untersuchten Körperstellen verschiedene Eigenschaften besitzen. Diese Abstände werden gemessen und geben durch Vergleich miteinander bzw. mit bekannten Normalwerten Aufschluss über die im bzw. am Untersuchungskörper vorhandenen Verschiedenheiten bzw. Veränderungen.
Durch Messungen am gesunden Körper lassen sich auf diese Weise Äquipotentialflächen finden, die als Normalwerte zu betrachten sind. Falls sich bei Messungen an anderen Untersuchungspersonen Squi- potentialflächen ergeben, die einen vom Normalen abweichenden Verlauf besitzen, lässt sich auf Anomalien, insbesondere Erkrankungen, schliessen. Dass bei solchen Messungen das Gewebe in der Nähe der Untersuchungselektrode eine Rolle spielt, lässt sich so erklären, dass durch die Messung nicht nur die Kapa zität der Elektrode gegenüber der Körperoberfläche gemessen wird, sondern dass eigentlich die Messung einer Serienschaltung der genannten Kapazität mit einem Ohmschen Widerstand erfolgt, da das unterhalb der Körperoberfläche liegende Gewebe dem elektrischen Strom im wesentlichen einen Ohmschen Widerstand entgegensetzt.
Man kann bei der Messung auch so vorgehen, dass man mit geeignetem gleichbleibendem Elektrodenabstand misst und die dabei auftretenden unterschiedlichen Ausschläge am Messgerät registriert und auswertet, wobei vorzugsweise die Eichung der Intensitätsunterschiede an der Anzeigevorrichtung in Entfernungswerten einer bestimmten Elektrodenart erfolgt. Dieses Messverfahren ist besonders dann zweckmässig, wenn kleine Flächen genau zu messen sind, um die genaue Lage von kleinen Veränderungen bzw.
Verschiedenheiten im oder am Körper festzustellen.
Vorzugsweise wird für diese Feinmessung eine Elektrode verwendet, deren Fläche nur 1 cm2 oder weniger beträgt. Eine solche Elektrode 12 ist in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Um jeweils den gleichen Abstand von der Oberfläche des Untersuchungskörpers bei der Messung zu gewährleisten, kann diese ebenfalls mit einem Handgriff 17 ausgestattete Elektrode 12 mit einem Abstandsstück 14 versehen sein, welches in seiner Längsrichtung veränderlich oder an der Elektrode in deren Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Beispielsweise kann das Abstandsstück aus einem Stab oder einer Hülse bestehen, der bzw. die in einem an der Elektrode 12 angeordneten Gewinde nach Art einer Mikrometerschraube hin und her schraubbar ist.
Eine zur Grobmessung mit stets gleichbleibendem Zeigerausschlag am Messgerät 1 dienende Elektrode 6, welche beispielsweise für kapazitive Kopplung mit einer Kondensatorplatte 15 in einem Gehäuse 16 ausgestattet ist, ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Elektrode besitzt einen Flächendurchmesser von vorzugsweise 5 bis 20 cm und ist mit einem parallel zu ihrer Achse verschiebbaren, in einem Gehäuse 18 aufrollbaren Massstab 19 für die Entfernungsmessung versehen.
Dieser Massstab steht unter Einwirkung einer Federkraft, welche den Massstab 19 durch die Elektrode 6 hindurch senkrecht auf dem zu untersuchenden Körper 13 aus dem Gehäuse 18 herausschiebt. Durch Drücken einer Sperrklinke 20 kann die durch diese bewirkte Arretierung des Massstabes in eingerollter bzw. teilweise ausgeschobener Stellung aufgehoben werden, worauf ein Ausschieben bzw. weiteres Ausschieben des Massstabes 19 durch die Federkraft erfolgt. Der mit einer Skala 21 versehene Stab 19 zeigt in einem Fenster 22 seines Gehäuses 18 seine ausgeschobene Länge und damit die Entfernung der Elektrode 6 vom Körper 13 an. Zur Feststellung des Stabes 12 in beliebiger Stellung kann auch eine Klemmschraube dienen.
Durch diese Arretierungseinrichtungen kann der Massstab 19 in derjenigen ausgeschobenen Lage festgestellt werden, welche dem gewünschten, stets gleichen Abstand der Elektrode von der Körperoberfläche bei Registrierung der verschiedenen Zeigerausschläge entspricht.
Zweckmässig wird jedoch für dieses insbesondere zur Feinmessung geeignete Messverfahren die Elektrode 6 gegen die in Fig. 2 abgebildete Elektrode 12 mit kleiner Fläche ausgewechselt. Zu diesem Zweck sind die Elektroden durch einen Steckkontakt 23 mit der Leitung 5 zur Stromquelle 34 des Messgerätes 1 verbunden. Sie können auch mit auswechselbaren Elektrodenköpfen ausgestattet sein.
Um eine Beeinflussung der Messergebnisse durch die messende Person auszuschalten, ist die Gesamtapparatur mit Ausnahme der Auffangfläche der Elektrode, insbesondere die Leitung 3, durch eine Schutzhülle 24 induktionsarm abgeschirmt. Zur Ableitung der unerwünschten äusseren elektrischen Einflüsse auf die Messapparatur kann die Abschirmung mit einer Erdleitung 25 verbunden sein.
Als Abstandsmesser kann auch ein seitwärts an der Elektrode 6 drehbar gelagerter Messhebel 20 angeordnet sein, der jeweils bis zum Anschlag an den Untersuchungskörper verschwenkbar ist. Der hierbei erhaltene Winkel des Messhebels zur Messelektrode bildet ein Mass für die Entfernung der Elektrode vom Untersuchungskörper. Es kann aber auch ein in seiner Längsrichtung an der Elektrode 6 bzw. 12 verschraubbares Abstandsstück 14 für die Entfernungsmessung verwendet werden.
Ferner kann ein optischer Entfernungsmesser beliebiger Bauart vorgesehen sein, welcher gegenüber den mechanischen Entfernungsmessern den Vorteil besitzt, dass er das zu messende elektrische Feld zwischen den Untersuchungskörper und der Elektrode nicht durch zwischenliegende Massstäbe verändert. In Fig. 4 der Zeichnung ist ein für diesen Zweck besonders geeigneter optischer Entfernungsmesser in Verbindung mit einer Elektrode 6 dargestellt. Dieser Entfernungsmesser besteht aus einer hinter der Elektrode angeordneten punktförmigen Lichtquelle 26, dessen eines Strahlenbündel 27 durch eine zentrische Durchbrechung 32 in der Elektrode 6 senkrecht auf den Untersuchungskörper 13 gerichtet ist.
Ein weiteres von der Lichtquelle 26 ausgehendes Strahlenbündel 28 ist auf einen um seine Mittelachse drehbaren Spiegel 29 gerichtet, welcher zur Entfernungsmessung so eingestellt werden muss, dass der von diesem reflektierte Strahl 55 mit dem durch die Ausnehmung 32 in der Elektrode 6 hindurchtretende Strahl 27 auf der Oberfläche des Untersuchungskörpers 13 zur Dekkung kommt. Die Winkelstellung des Spiegels 29 kann auf einer Skala 30 direkt die Entfernungen anzeigen.
Zur Verstärkung der zwischen den Elektroden bei der Messung erzeugten Spannung kann eine Verstärkerröhre 35 oder deren mehrere verwendet werden.
Zu diesem Zweck steht die Elektrode 6 bzw. 12 über die Leitung 5 mit dem Gitter 33 der Verstärkerröhre 35 in Verbindung, während deren Elektrode 36 mit der Messvorrichtung 31 gekoppelt ist. Der Elektrodenkreis wird über die Wechselstromquelle 34 des Messgeräts, eine Teilstrecke des Anodenstromkreises 38 der Verstärkerröhre 35 und über die von der Batterie 37 gespeiste Verstärkerröhre 35 geschlossen. In der Schaltskizze gemäss Fig. 5 sind einfachheitshalber die üblichen Mittel zur Erzeugung einer negativen Gittervorspannung weggelassen.
Um die Messung mit stets gleichem Zeigerausschlag der Anzeigevorrichtung 31 zu gewährleisten, kann in deren Stromkreis ein Relais 56 eingeschaltet sein, das bei Erreichen eines bestimmten, gegebenenfalls einstellbaren Ausschlages der Messvorrichtung 31 einen Signalstromkreis 39 schliesst und damit ein akustisches oder optisches Signal 40 in Tätigkeit setzt.
Auch können andere an sich bekannte Signaleinrichtungen verwendet werden, die bei Erreichung eines bestimmten Anzeigewertes der Messvorrichtung in Tätigkeit treten. Beispielsweise kann der Zeiger der Anzeigevorrichtung 31 beim Erreichen einer gewünschten Skalenstelle einen schmalen Spalt freigeben, durch welchen sodann ein Lichtstrahl ausgesandt wird. Auch kann ein optisches Signal in Form eines magischen Auges Verwendung finden. Durch derartige Signale kann die Messung der jeweiligen Abstände der Elektroden 6 bzw. 12 vom Untersuchungskörper 13 wesentlich erleichtert und beschleunigt werden.
Das Gerät kann auch für die gleichzeitige Messung mit mehreren Elektroden ausgebildet sein, um eine schnelle Messung von Messpunktreihen zu ermöglichen. Eine solche gleichzeitig mit mehreren Messelektroden durchgeführte Messung ist besonders dann zweckmässig, wenn mit jeweils gleichem Abstand der Elektroden zum Untersuchungskörper gemessen wird. In Fig. 6 der Zeichnung ist beispielsweise eine Messung mit fünf Elektroden 12 veranschaulicht, welche mittels ihrer Abstandsstücke 14 in jeweils gleichem Abstand von der Oberfläche des Untersuchungskörpers 13 gehalten werden. Um eine Aufzeichnung der gleichzeitig erhaltenen Messergebnisse der Elektroden 12 zu ermöglichen, sind diese mit den Kontakten 41 bis 45 verbunden.
Diese Kontakte werden durch einen Kontaktgeber 46 mechanisch, beispielsweise durch eine rotierende Bewegung, mit den Ablenkplatten einer Braunschen Röhre verbunden, wobei der Elektronenstrahl dieser Röhre gleichzeitig mittels einer synchron arbeitenden Hilfsspannung eine seitliche Verschiebung erhält, die der jeweiligen Bewegung des Kontaktgebers 46 entspricht.
Hierdurch entsteht auf dem Bildschirm 47 der Braunschen Röhre eine Kurve 48, da jeder Messpunkt zu einer bestimmten Ausschlagstärke des Kathodenstrahls der Röhre beiträgt.
Durch eine vor dem Bildschirm 47 der Braunschen Röhre eingefügte durchsichtige Schablone einer Normalkurve 49 kann ein sofortiger Vergleich mit den erhaltenen Messwerten über etwaige Abweichungen gezogen werden.
Um die durch Messung erhaltenen Messwerte verwendbar zu machen, ist eine Eichvorrichtung, bestehend aus einem Kondensator 50 und einem zu diesem parallel geschalteten Widerstand 51 von jeweils bekannter Grösse vorgesehen, welche zwischen die Leitung 3 zu dem einen Pol und die Leitung 5 zu dem aus der Elektrode 6 bzw. 12 bestehenden anderen Pol der Vorrichtung eingeschaltet ist. Diese Eichvorrichtung kann für die eigentliche Messung mittels eines Schalters 52 ausser Tätigkeit gesetzt werden, wenn eine bestimmte, für die spätere Messung erforderliche Verhältnisgrösse ermittelt worden ist. Die somit erhaltene Empfindlichkeit wird zweckmässig bei den späteren Messungen als Vergleichsgrösse in Rechnung gestellt. Ferner ist eine Steuerungseinrichtung mit den Steuerknöpfen 9 und 10 im Gerät 1 vorgesehen, um die Empfindlichkeit regulieren zu können.
Durch diese Steuerungseinrichtungen können die Messwerte in solche Bereiche gelegt werden, dass eine genaue Messung und Ablesung der Zeigerausschläge möglich ist und die nicht interessierenden Grundausschläge unterhalb der Zeigerschwankungen ausgeschaltet sind.
Der den Aufbau des elektrischen Feldes im Untersuchungskörper bewirkende Pol 4 kann kapazitiv oder galvanisch oder auf mehrere dieser Arten mit dem Untersuchungskörper gekoppelt sein. Dieser Pol kann auch in beliebiger anderer Form freistrahlend seine Energie an den Untersuchungskörper abgeben und beispielsweise als Draht (offene Antenne), Spule, Platte, Drahtgitter oder dergleichen, ausgeführt sein. Er kann in grösserem Abstand von dem Untersuchungskörper angeordnet sein.
Die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung können dafür verwendet werden, um in dem Körper von an bestimmten Krankheiten leidenden Menschen Heilungsvorgänge zu verfolgen und den Krankheitsherd messbar zu erfassen. Hierbei können Vorgänge erfasst und verfolgt werden, die bisher durch Röntgenuntersuchung nicht registriert werden konnten.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Prüfung der Wirkung von Arzneimitteln. Beispielsweise lässt sich in kürzester Zeit feststellen, ob ein gegen eine bestimmte krankhafte Veränderung gegebenes Arzneimittel positiv oder negativ auf das betreffende Organ einwirkt, wobei von Bedeutung ist, ob sich die erhaltenen Messresultate dem Normalzustand nähern oder hiervon entfernen.