CH398821A

CH398821A - Dezimeterwellen-Stielstrahler für medizinische Behandlung

Info

Publication number: CH398821A
Application number: CH331461A
Authority: CH
Inventors: Seifert Gerhard
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1960-03-23
Filing date: 1961-03-20
Publication date: 1966-03-15
Also published as: SE218418C1; GB935666A; US3230957A; DE1163993B

Description

Dezimeterwellen-Stielstrahler für medizinische Behandlung
Die Heilwirkung durch Wärme, die durch lokali- sierte Hochfrequenzstrahlung grösserer Wellenlänge im Körper erzeugt wird, ist bekannt. Vielfach können diese Heilwirkungen bei der Körperhöhlenbehandlung nicht ausgenützt werden, weil die bisher bekannten Strahler für medizinische Behandlung bezüglich ihrer Grosse und ihrer Abmessungen für dieses Anwendungsgebiet ungeeignet sind.

Um diesem Mangel auf dem Gebiet der Körperhöhlenbehandlung abzuhelfen, wird ein neuer Dezimeterwellen-Stielstrahler für medizinische Behandlung durch dielektrische Erwärmung, bestehend aus einem X/4 langen Topfkreis mit einem örtlich unterbrochenen zylindrischen Aussenleiter vorgeschlagen, der sich dadurch auszeichnet, dass seine strahlende Fläche durch einen langgestreckten Aussenleiter gebildet wird, in den eine Vielzahl quer zu seiner Längsachse verlaufender Schlitze über seine Zylinderfläche verteilt angebracht sind, deren Breite und deren Abstände voneinander so gewählt sind, dass das äussere elektrische Feld um den Strahler und seine Spitze praktisch gleichmässig verteilt ist.

Vorzugsweise kann der Stielstrahler im Dezimetergebiet von 400-500 MHz arbeiten. Die Ankopplung des Topfkreises an den Generator kann an sich beliebig gewählt werden, vorzugsweise aber natürlich so, dass die Kopplung zum Körper so gut ist, dass ein möglichst grosser Teil der zugeführten Hochfrequenz in Wärme umgewandelt wird, ohne dass der Strahler selbst übermässig erwärmt wird.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele des Strahlers nach der Erfindung dar.

Es zeigen :
Figur 1 einen induktiven Topfkreisstrahler im schematischen Längsschnitt ;
Figur 2 eine Ansich davon ;
Figur 3 einen kapazitiven Topfkreisstrahler im schematischen Längsschnitt ;
Figur 4 eine Ansicht dazu.

Der Strahler ist letzten Endes ein Topfkreis auf koaxialer Basis, der über Schlitze mit dem zu erwärmenden Medium gekoppelt ist. Wie jeder Kreis enthält auch dieser Strahler sowohl eine Induktivität als auch eine Kapazität. Bei einem induktiv erregten Strahler nach Figur 1 und 2 besteht die Induktivität nicht nur aus der Aussenseite des Innenleiters 1 und der Innenseite des Aussenleiters 2, die beide über den Koppelbügel 3 verbunden sind, sondern auch aus dem induktiven Anteil der Schlitze 4 und der über die Schlitze parallel geschalteten Aussenseite des Aussenleiters 2. Dazu kommt gegebenenfalls noch der zwischen Koppelbügel 3 und Vorderende 5 des Strahlers liegende Raum.

Dieser Raum beeinflusst aber ebenso entsprechend die einerseits zwischen Innen-und Aussenleiter liegende Kapazität, die andererseits wieder durch die Kapazität der Schlitze 4 verändert und durch deren Verlustwiderstand bedämpft wird.

Wie bei jedem strahlenden Gebilde besitzen die Schlitze 4 einen erwünschten Strahlungs-und einen schädlichen Verlustwiderstand. Letzterer bewirkt eine Durchlaufdämpfung, die angenähert nach der be d kannten Formel bk = 2,4.-in Dezibel berechnet r werden kann, worin d die Wandstärke und r die halbe Schlitzbreite bedeutet. Es ist daher günstig, die Breite der Schlitze gross und die Wandstärke klein zu wählen. Bei einer Wandstärke von 0,5 mm und einer Schlitzbreite von 4 mm ergibt sich eine Dämp- fung th ; von etwa 2,4.-= 0,6 db. Erfahrungs
2 gemäss sind unter 1 db liegende Werte nicht mehr störend, d. h. die Dämpfung ist dann so klein, dass kein nennenswerter Verluststrom auftritt, der den Strahler erwärmt.

Der Strahler soll durch die ausgestrahlte Hochfrequenz Wärme in einem entsprechenden Medium wie Muskelgewebe, Fettpolster u. a. erzeugen, zusätzlich auftretende Verlustwärme stört nur, da strahlernahe Körperteile überhitzt werden können.

Infolgedessen muss der Strahler selbst kalt bleiben, so dass es auch nicht möglich ist, nach dem Prinzip der durch Schlitze oder Löcher gedämpften Leitung einen Strahler aufzubauen, sondern der Strahler muss immer ein Topfkreis sein, der durch die vorhandene Strahlungsdämpfung allerdings nicht die Güte eines geschlossenen Topfkreises haben kann.

Die Erregung dieses Gebildes kann durch kapazitive oder induktive Ankopplung erfolgen. Die Bezeichnung kapazitiv entspricht ihrer Bedeutung, während bei induktiver Ankopplung es nicht unbedingt festzustellen ist, ob die Kreiskapazität nicht auch eine koppelnde Funktion mitübernimmt. Bei Strahlern grösseren Durchmessers, z. B. ca. 20 mm Innendurchmesser des Aussenleiters 2, hat sich die induktive Kopplung besser bewährt. Infolge der grossen Mantelfläche ist die Induktivität relativ gross, es wird also, um die Resonanzfrequenz zu erreichen, eine kleinere Kapazität benötigt, was hinwiederum nicht die notwendige Kopplung ergeben würde.

Danach ist es bei Strahlern geringeren Durchmessers, etwa 10 mm innerhalb des Aussenleiters, so, dass infolge der kleineren Induktivitäten, die die kleineren Mantelflächen bilden, eine grössere Kapa zität benötigt wird. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 wird bis auf etwa 7 mm in der Mitte des Strahlers der gesamte Hohlraum durch zwei vom Aussenleiter 0,5 mm Abstand haltende Messingblöcke 6 und 7 ausgefüllt wobei der eine (6) galvanisch am Innenleiter 1 befestigt ist, der durch beide hindurchläuft. Zur Justierung des Innenleiters in Bezug auf den Aussenleiter ist im metallischen Vorderende 5 ein verschraubbares Isolierstück 5'vorgesehen.

Allem Anschein nach ist die durch die innere und äussere Mantelfläche gebildete Kapazität überwiegend Kreiskapazität, die Zwischenräume zwischen den beiden Blöcken einerseits und dem Block 7 und dem metallischen Vorderende 5 andererseits bilden vorwiegend die Koppelelemente, d. h. durch axiale Verschiebung des Blocks 7 lässt sich der Reflexionsfaktor verändern, wobei allerdings eine Frequenzverschiebung zu beachten ist. Die Kapazität lässt sich nicht dadurch erhöhen, dass der Abstand zwischen den beiden Flächen der Innen-und Aussenleiter beliebig klein gemacht wird, dabei würde die Durchlaufdämpfung zu stark anwachsen, so dass der in der Strahlerspitze liegende Raum nicht mehr erregt werden könnte.

Die Strahlung der Spitze wird aber dazu gebraucht, um das ganze Feld so zu beeinflussen, dass die Gesamtstrahlung etwa gleichmässig um den Strahler verteilt wird.

Welche Kopplung angewendet wird, ist vom Strahlerdurchmesser abhängig, wobei Schlitzbreite, Strahlerlänge und Schlitzanzahl eine gewisse Rolle bei der Dimensionierung spielen. Bei gutem Abgleich kann ein Reflexionsfaktor von m = 0,95 erreicht werden, der Wirkungsgrad der Anpassung liegt mithin bei 99,5%.

Der induktiv gekoppelte Strahler nach Fig. 1 und 2 ist so aufgebaut, dass der Koppelbügel 3 aus dem Innenleiter 1 besteht, der an seinen Enden kurz vor dem Ende der Schlitze 4 ein an zwei Seiten gefiedertes und an den beiden anderen Seiten ausgeschnittenes Kontaktstück 8 trägt. Die Ausschnitte 9 sind erforderlich, damit der an der Spitze verbleibende Raum mit in den angeregten Kreis einbezogen wird und nicht vollkommen abgeschlossen tot bleibt. Unmittelbar vor diesem Kontaktstück wird ein entsprechend langes Stück 10, das die Kapazität gegen den Aussenleiter 2 bildet, auf den Innenleiter 1 aufgesetzt.

Der Strahler ist etwa 7/4 lang, der Kapazitätsbelag etwa X/10 bei einem Innendurchmesser des Aussenleiters 2 von ),/32. Die Breite der Schlitze 4 ist ca. 4,5 mm bei einem Schlitzabstand von ca. 1,5 mm. Eine Aufnahme der Ortskurve, die unter Belastung erfolgte, ergab ein Stehwellenverhältnis von n = 0,95 bei der Sollfrequenz.

Die Schlitze erstrecken sich in ihrer Länge bei beiden Ausführungsbeispielen über den halben Umfang des zylindrischen Aussenleiters und sind in ihrer Lage um 120 zueinander versetzt.

Claims

PATENTANSPRUCH Dezimeterwellen-Stielstrahler für medizinische Behandlung durch dielektrische Erwärmung, bestehend aus einem)./4 langen Topfkreis mit einem örtlich unterbrochenen zylindrischen Aussenleiter, dadurch gekennzeichnet, dass seine strahlende Fläche durch einen langgestreckten Aussenleiter gebildet wird, in den eine Vielzahl quer zu seiner Längsachse verlaufender Schlitze über seine Zylinderfläche verteilt angebracht sind, deren Breite und deren Abstände voneinander so gewählt sind, dass das äussere elektrische Feld um den Strahler und seine Spitze praktisch gleichmässig verteilt ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Dezimeterwellen-Stielstrahler nach Patentaspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Topfkreis für induktive Anregung ausgebildet ist.

2. Dezimeterwellen-Stielstrahler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Topfkreis für kapazitive Anregung ausgebildet ist.

3. Dezimeterwellen-Stielstrahler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze über den halben Umfang des zylindrischen Aussenleiters reichen und in ihrer Lage zueinander versetzt sind.

4. Dezimeterwellen-Stielstrahler nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzbreite grösser als der gegenseitige Schlitzabstand ist.

5. Dezimeterwellen-Stielstrahler nach Patentanspruch und Unteransprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieDurchlaufdämpfung derSchlitze d bk = 2,4- < 1 db ist, wobei d die Wandstärke des r zylindrischen Aussenleiters und 2 r die Breite der Schlitze ist.

6. Dezimeterwellen-Stielstrahler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregung des in der Strahlerspitze liegenden Raumes durch den Abstand zwischen der Innenfläche des Aussenleiters und der Aussenfläche des Innenleiters bestimmt ist.