DE68927835T2

DE68927835T2 - Ultraschallbehandlung von Tieren

Info

Publication number: DE68927835T2
Application number: DE68927835T
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Vago
Original assignee: Malmros Holding Inc
Current assignee: Arjo IP Holding AB
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: EP0645130A3; EP0645130A2; EP0645131A2; EP0645131B1; EP0335851A3; EP0604742A1; DE68927835D1; EP0335851A2; US4942868A; EP0645131A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Behandlung von Tieren und Menschen mit Ultraschallwellen zu Zwecken der Hygiene sowie der Therapie, wie z.B. Reinigung, bakteriozide und fungizide Behandlung und die Förderung der Heilung von Hautverletzungen.
Bei einer Form der Ultraschallbehandlung wird der Ultraschall mit Hilfe eines Wandlers auf das Arbeitsfluid übertragen. Der zu behandelnde Teil des Tieres wird in das Arbeitsfluid eingetaucht und der Wandler überträgt Schwingungen im Ultraschallbereich über das Arbeitsfluid auf das Tier.
Bei einem dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren dieser Art zur Ultraschallbehandlung von Menschen wird Ultraschall mit Energiepegeln im Bereich zwischen 0 und 5 Watt pro Quadratzentimeter auf die Patienten übertragen. Dieses Verfahren wird in der Regel zur Behandlung von steifen Gelenken und Muskelbeschwerden eingesetzt. Weitere Beispiele von Ultraschallbehandlungen sind beschrieben in den USA-Patenten 4,501,151 an Christman vom 26. Februar 1985 für EIN ULTRASCHALLBEHANDLUNGSGERÄT, WELCHES DIE DOSIERUNG MISST; USA-Patent 3,499,436 an Balamuth vom 10. März 1970 für EIN VERFAHREN UND GERAT ZUR BEHANDLUNG VON ORGANISCHEN STRUKTUREN MIT KOHÄRENTEN ELASTISCHEN ENERGIEWELLEN; sowie USA-Patent 3,867,929 an Joyner et. al. vom 25. Februar 1975 für EIN ULTRASCHALLBEHANDLUNGSGERÄT UND VERFAHREN ZU SEINER NUTZUNG sowie das westdeutsche Gebrauchsmuster G8714883.8.
Die therapeutische Behandlung nach dem gegenwärtigen Stand der Technik hat verschiedene Nachteile, die vor allem darauf beruhen, daß nicht die geeigneten Frequenzen und Intensitäten des Ultraschalls ausgewählt werden. Zum Beispiel: (1) einige Frequenzen und Intensitäten schließen das Risiko ein, daß sich das tiefergelegene Gewebe des Patienten überhitzt und (2) einige entsprechen nicht den Zwecken der Hygiene, da die gewählte Frequenz höher als wünschenswert ist. Darüber hinaus werden in der dem Stand der Technik entsprechenden Literatur antivirelle, antibakterielle und fungizide Wirkungen nicht betrachtet oder die Verfahren wurden nicht so angewendet, daß die antivirelle, antibakterielle und fungizide Wirkung effektiv angewendet wurde.
Bekanntlich können Teile des Körpers gereinigt werden, indem man Ultraschallwellen durch ein flüssiges Medium leitet. Zum Beispiel enthält das USA-Patent 2,970,073 an Prange vom 31. Januar 1961 eine Offenlegung eines VERFAHRENS ZUR ULTRASCHALLREINIGUNG VON MENSCHLICHEN KÖRPERTEILEN, wobei die Verwendung von Ultraschall im Bereich von 10 bis 20 Kilohertz in einer Lösung aus Wasser, einem keimtötenden Mittel sowie einem Benetzungsmittel zur Handreinigung bei Chirurgen beschrieben wird. In diesem Patent werden Energiepegel unter 5 Watt pro Quadratzentimeter und Frequenzen zwischen 15 und 50 Kilohertz empfohlen.
Eine weitere Beschreibung einer Reinigungsvorrichtung, bei der Ultraschall verwendet wird, wird in der europäischen Patentanmeldung Nr.0049759 dargestellt. Sie beschreibt die Anwendung von Ultraschall und Flüssigkeit zur Entfernung von Nagellack. In einigen Ausführungsformen bewegen sich die verwendeten Frequenzen im Megahertzbereich zwischen circa 1/4 Megahertz bis 3 Megahertz und in anderen liegen sie über 80 Kilohertz, wie es z.B. in dem USA-Patent 3,867,929 offengelegt ist.
Diese Art Ultraschallreinigungsvorrichtung hat dahingehend einen Nachteil, daß sie nur unter Verwendung von Zusätzen, wie z.B. keimtötenden Mitteln im Falle des USA-Patents 2,970,073 und Nagellackentferner im Falle des USA-Patents 3,316,922 oder in der Offenlegungsschrift DE3238476 oder dem europäischen Geschmacksmusterpatent G8714883.8, funktioniert.
Die Behandlung von verletztem weichem Gewebe und Knochen ist bekannt von Dyson et. al. "Erzeugung von Mastzellendegranulation in Haut mit Hilfe von Ultraschall" IEEE Transaction on Ultrasonics, Ferroelectronics and Freguency Control, Band UFFC 31, n. 2, März 1986, S.194 - 201. Diese Information wurde aber nicht in einer integrierten Vorrichtung zum Baden und zur Therapie verwendet.
Es ist demzufolge die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Technologie zur Behandlung von Tieren mit Ultraschallwellen zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe hygienische und therapeutische Zwecke erfüllt werden, ohne Reizungen oder Schädigungen für die Tiere hervorzurufen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung einer Ultraschallvorrichtung zur Behandlung von Tieren aus Anspruch 1 und durch die Vorrichtung aus Anspruch 7 erfüllt.
Zweckmäßigerweise schließt der Schritt des Empfangens von körpergeleitetem Schall den Schritt des Eintauchens wenigstens eines Teiles des Körpers in das Arbeitsfluid ein, wobei ein Klang gehört wird, dessen Tonhöhe sich von der Tonhöhe des luftgeleiteten Schalls in der Umgebung unterscheidet. Darüber hinaus enthält der Schritt des Einstellens der Vorrichtung die Schritte der Veränderung von mindestens einem der folgenden Faktoren: die Form des Schwingungserzeugers in dem Behälter, die Größe von mindestens einem der Schwingungserzeuger und die Anordnung eines Schwingungserzeugers oder die Veränderung von mindestens einer Verkleidung vor den Schwingungserzeugern, der Anordnung des Wandlers im Verhältnis zu den Schwingungserzeugern um unerwünschten körpergeleiteten hörbaren Schall zu verringern oder den Schritt der Veränderung von wenigstens einem der folgenden Faktoren: die Anordnung von wenigstens einem Schwingungserzeuger, die Form der Schwingungserzeuger, die Größe von wenigstens einem Schwingungserzeuger, die Anordnung des Wandlers, der die Schwingungserzeuger antreibt, die Form des Behälters, die Verkleidung der Schwingungserzeuger sowie das Material, aus dem die Vorrichtung besteht, um unerwünschten körpergeleiteten Schall zu reduzieren.
Bei einer Ausführungsform enthält der Schritt des Anbringens von wenigstens einem Schwingungserzeuger den Schritt des Anbringens einer Glasplatte in der Wandung des Behälters sowie das Anbringen eines elektronischen Wandlers auf die Art, daß er die Glasplatte in Schwingungen versetzt, wodurch die Schwingungen durch die Glasplatte auf das Arbeitsfluid übertragen werden.
Ein Verfahren zur Behandlung von Tieren in einem Arbeitsfluid, daß sich in einem Behälter befindet, welches die folgenden Schritte einschließt: das Übertragen von Ultraschallschwingungen mit einer Energiedichte von mehr als 15 Watt pro Quadratzentimeter durch das Arbeitsfluid während einer ersten Phase, in der kein Teil des Tieres in das Arbeitsfluid eintaucht, wobei das Arbeitsfluid sterilisiert wird; das Eintauchen eines Teiles des Körpers des Tieres in das Arbeitsfluid während einer zweiten Phase, die sich von der ersten Phase unterscheidet, wobei der betreffende Teil des Körpers sich in akustischem Kontakt mit dem Arbeitsfluid befindet; das Hindurchleiten von Ultraschallwellen durch das Arbeitsfluid zu dem Teil des Körpers mit einer Frequenz im Bereich zwischen 15 und 100 Kilohertz und einer Energiedichte, die während dieser zweiten Phase keine Reizungen auf das Tier ausübt. Das verfahren kann weiterhin den Schritt der Absorption eines Teils der Ultraschallwellen in einer Wandung umfassen, wobei die Übertragung der Ultraschallwellen an die Luft reduziert wird.
Zweckmäßigerweise kann der Schritt des Hindurchleitens der Ultraschallwellen durch das Arbeitsfluid den Schritt der Anwendung von Ultraschallwellen in einem Frequenzbereich einschließen, der keine Reizungen auf Menschen ausübt, wenn der Schall durch die Luft übertragen wird. Der Schritt des Eintauchens eines Teiles eines Tieres kann den Schritt des Eintauchens von einem Teil des Körpers eines Tieres in zumindest teilweise entgastes Wasser einschließen. Bei einer Ausführungsform kann der Schritt des Eintauchens eines Körperteiles eines Tieres den Schritt des Eintauchens eines Körperteiles eines Tieres in Wasser, das einen Zusatz enthält, der mindestens eine der beiden Wirkungen unterstützt, der reinigenden oder der anti-mikrobiellen, umfassen. Das Verfahren kann den Schritt des Feststellens von Ultraschall in dem Arbeitsfluid enthalten und über die Energiedichte Angaben machen, und es kann den Schritt der Verringerung des Energiepegels der durch das Arbeitsfluid übertragenen Ultraschallwellen bei Überschreiten eines vorher für die zweite Phase festgelegten Maximums einschließen, sobald festgestellt wird, daß ein Fremdkörper während der ersten Phase in das Arbeitsfluid eingetaucht wird.
Der Vorgang der Anwendung von Ultraschall kann den Vorgang der Anwendung von Ultraschall mit einer Energiedichte im Bereich von 0,1 bis 5 Watt pro Quadratzentimeter durch das Arbeitsfluid bei Patienten einschließen, wobei die Ultraschallwellen durch das Arbeitsfluid auf den Körperteil geleitet werden und der Frequenzbereich zwischen 15 Kilohertz und 100 Kilohertz sowie die Energiedichte zwischen 0,1 und 5 Watt pro Quadratzentimeter durch das Arbeitsfluid für eine Zeitdauer von weniger als 15 Minuten beibehalten werden und eine Intensität und Frequenz gewählt werden, die keine vorübergehende Hohlraumbildung erzeugen.
Die vorher festgelegte Frequenz kann durch eine Kippfrequenz über eine vorher festgelegte Kippfrequenzband breite moduliert werden. Allgemeiner ausgedrückt, wird ein Körperteil eines Tieres in das Arbeitsfluid eingetaucht, wobei dieser Körperteil mit dem Arbeitsfluid in akustischen Kontakt kommt, und es werden Ultraschallwellen mit einer vorher festgelegten Frequenz im Frequenzbereich zwischen 15 Kilohertz und 100 Kilohertz mit einer keine Reizungen erzeugenden Energiedichte durch das Arbeitsfluid auf den Körper geleitet, wobei die vorher festgelegte Frequenz durch eine Kippfrequenz innerhalb eines vorher festgelegten Kippfrequenzbandes moduliert wird.
Vorteihafterweise umfaßt ein Verfahren zur Sterilisierung und Reinigung die Schritte des Eintauchens eines Objektes zur Reinigung in einer Flüssigkeit und des Übertragens von Ultraschallwellen durch das Fluid mit einer Frequenz und Intensität, die ausreichen, um unerwünschtes Material und durch Mikroben erzeugte Lysis zu entfernen, wobei das unerwünschte Material, wie z.B. Blut, von dem Objekt entfernt wird und das Objekt sterilisiert wird, wobei die Energiedichte zumindest während eines Teiles der Zeit mehr als 30 Watt pro Quadratzentimeter beträgt. Der Schritt der Übertragung von Ultraschallwellen kann den Schritt der Übertragung von Ultraschallwellen mit einer ersten Frequenz und Intensität, die zur Reinigung ausreichen, und mit einer zweiten Frequenz und Intensität, die zur Sterilisation ausreichen, einschließen, und der Schritt der Übertragung von Ultraschallwellen umfaßt den Schritt der Übertragung von Ultraschall mit einer Frequenz und Intensität, die sowohl reinigt, als auch sterilisiert. Der Schritt des Eintauchens des Objektes in das Fluid umfaßt den Schritt des Eintauchens des Objektes in Wasser mit einem antiseptischen Zusatz.
In einer Ausführungsform umfaßt das Verfahren der Behandlung von Tieren die Modulation der vorher festgelegten Frequenz mit einer Kippfrequenz mit einer vorher festgelegten Kippfrequenzbandbreite.
Eine Vorrichtung zur Ultraschallbehandlung von Tieren umfaßt eine Behältervorrichtung, die dazu geeignet ist, ein Arbeitsfluid aufzunehmen, in welches zumindest ein Teil eines zu behandelnden Tieres zur Behandlung mit Ultraschallwellen eingetaucht werden kann, sowie einen Generator zur Einleitung von Ultraschallwellen in das Arbeitsfluid innerhalb des Behälters in zwei aus-gewählten Bereichen, die sich zumindest durch zwei miteinander korrespondierende Zeiträume und einen weiteren Zeitraum, der zur Zerstörung von Mikroben ausreicht, unterscheiden, wobei während des einen der Bereiche die Energiedichte weniger als 15 Watt pro Quadratzentimeter beträgt und die Frequenz im Bereich zwischen 15 Kilohertz und 100 Kilohertz liegt. Während des zweiten Zeitraumes liegt die Energiedichte im Bereich unter 15 Watt pro Quadratzentimeter.
Die Energiedichte in dem Arbeitsfluid, welches zu dem Tier Kontakt hat, bewegt sich zweckmäßigerweise zwischen 0,1 und 5 Watt pro Quadratzentimeter und zumindest einer der beiden Bestandteile, entweder der Behälter oder der Generator zur Erzeugung von Ultraschallwellen in dem Arbeitsfluid, sollten aus einem Material bestehen, welches Schall der verwendeten Frequenz absorbiert. In einer Ausführungsform ist ein Entgaser enthalten, mit dem zumindest ein Teil des Gases aus dem Wasser entfernt wird und der so angebracht ist, daß der Behälter mit zumindest teilweise entgastem Wasser gefüllt wird, sowie ein Sensor zur Messung der Energiedichte der Ultraschallwellen in dem Arbeitsfluid, eine Einrichtung zur Verringerung der durch den Generator erzeugten Energie bei der Einleitung der Ultraschallwellen, sobald die von diesem Sensor gemessene Energiedichte einen vorher festgelegten Wert überschreitet.
Zweckmäßigerweise enthält die Vorrichtung einen Sensor zur Feststellung des Eintauchens eines Objektes in das Arbeitsfluid sowie eine Einrichtung zur Verringerung der Intensität der durch die Einrichtung zur Einleitung von Ultraschallwellen erzeugten Energie, sobald das Eintauchen eines Objektes in das Arbeitsfluid festgestellt wird. Der Generator erzeugt Ultraschallwellen im Frequenzbereich zwischen 15 und 100 Kilohertz, die durch das Arbeitsfluid im Behälter geleitet werden, wobei die Energiedichte des Schalles in dem Arbeitsfluid, das sich in Kontakt mit dem Tier befindet, zwischen 0,1 und 5 Watt pro Quadratzentimeter beträgt, wobei weder die Intensität noch die Frequenz zu vorübergehender Hohlraumbildung führen. Die Schaltung umfaßt eine Modulationsschaltung zur Modulation der ersten Frequenz der Ultraschallwellen mit einer zweiten Kippfrequenz in einer zweiten Kippfrequenzbandbreite, die auf die erste Frequenz zentriert ist. Der Generator kann einen Schwingungserzeuger und eine Schnittstelle umfassen, wobei die Schnittstelle eine Glasplatte umfaßt, die an der Behältervorrichtung befestigt ist und so angebracht ist, daß sie durch den Schwingungserzeuger in Schwingungen versetzt wird, wobei die Schwingungen auf das Arbeitsfluid übertragen werden.
In einer Vorrichtung zur Ultraschallbehandlung von Tieren wird ein Behälter so eingerichtet, daß er ein Arbeitsfluid aufnehmen kann, in dem zumindest ein Teil eines Tieres zur Behandlung mit Ultraschallwellen eingetaucht werden kann, und ein Generator wird so eingerichtet, daß er Ultraschallwellen in das Arbeitsfluid im Behälter einleitet mit einer Energiedichte unter 15 Watt pro Quadratzentimeter und in einem Frequenzbereich zwischen 15 und 100 Kilohertz, wobei der Generator einen Schwingungserzeuger und eine Schnittstelle umfaßt, wobei die Schnittstelle eine an dem Behälter angebrachte Glasplatte umfaßt, die so angebracht ist, daß sie durch den Schwingungserzeuger in Schwingungen versetzt wird, die in das Arbeitsfluid übertragen werden.
Weiterhin umfaßt ein Verfahren zur Behandlung von Tieren das Eintauchen eines Teiles des Tieres in das Arbeitsfluid, wobei sich an dem betreffenden Teil eine Wunde befindet und sich dieser Teil in akustischem Kontakt mit dem Arbeitsfluid befindet und diese Behandlung mehrere Male, zwischen einmal alle zwei Tage und vier Mal pro Tag, ausgeführt wird. Hierbei wird eine Zeitdauer gewählt, die eine Zunahme der Entzündung und eine Verlängerung des Heilungsprozesses vermeidet, während der aber das behandelte Tier gereinigt wird und die zu einer Unterstützung des Heilungsprozesses führt. Während jeder Behandlung wird der betreffende Körperteil der Einwirkung von Ultraschallwellen im Frequenzbereich zwischen 15 Kilohertz und 100 Kilohertz mit einer Energiedichte zwischen 0,1 und 5 Watt pro Quadratzentimeter im Arbeitsfluid ausgesetzt, wobei die Zeitdauer der Einwirkung weniger als 15 Minuten beträgt und eine Intensität und Frequenz gewählt werden, die nicht zu vorübergehender Hohlraumbildung führen. Es ist zweckmäßig, die Anzahl der Behandlungen, die Dauer der jeweiligen Behandlung, sowie die Häufigkeit des Badens in mit Schallenergie angereichertem Arbeitsfluid durch Beobachtung der Wunden festzugelegen und die Zeit der Einwirkung des mit Schallenergie angereichertem Arbeitsfluids zu verkürzen, sobald während des Badens Reizungen auftreten oder sich danach die Entzündung verstärkt bzw. der Heilungsprozeß sehr langsam verläuft.
Aus den vorhergehenden Erläuterungen wird deutlich, daß die Einrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber denen nach dem gegenwärtigen Stand der Technik über einige Vorteile verfügen. Dazu gehören z. B. (1) es werden vorteilhafte hygienische, therapeutische und antimikrobielle Wirkungen erzeugt, während die Tiere nicht geschädigt werden, (2) die schwingungserzeugenden Wandler werden sparsam betrieben durch den Einsatz von dämpfendem Wasser als Arbeitsfluid, (3) es kommt zu einer Reinigung und Wundheilung mit gleichzeitiger antivireller, antibakterieller und fungizider Wirkung, so daß mit dieser Erfindung auch bestimmte schwere Verletzungen, wie z.B. schwere Verbrennungen, behandelt werden können.
Die obengenannten und weitere Eigenschaften werden durch die folgenden detaillierten Beschreibungen und die beiliegenden Zeichnungen verständlicher, die im einzelnen folgendes darstellen:
FIG. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ultraschallbehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
FIG. 2 ist eine schematische Darstellung einer Badevorrichtung, die eine Form der Ultraschallbehandlungsvorrichtung aus FIG. 1 zeigt;
FIG. 3 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Wandlerelementes, welches erfindungsgemäß an einem Behälter für Arbeitsfluid angebracht ist;
FIG. 4 ist eine schematische Darstellung eines Ultraschallgenerators, wie er in der Ausführungsform von FIG. 3 verwendet werden kann;
FIG. 5 ist ein Blockdiagramm einer Energiedichteanzeige, die Teil der in FIG. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen ist;
FIG. 6 ist ein schematischer Schaltplan einer Ausführungsform einer Rück kopplungsschaltung, die für den Betrieb der Erfindung nützlich ist;
FIG. 7 ist eine Schnittdarstellung einer Wandreinrichtung, die einen Teil von FIG. 1 und 2 bildet;
FIG. 8 ist eine Vorderansicht eines lnnenteils des Wandlers aus FIG. 6;
FIG. 9 ist eine fragmentarische Seitenansicht (teilweise im Schnitt) des Wandlerelements aus FIG. 6;
FIG. 10 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung, die einen Teil der Badevorrichtung aus FIG. 2 bilden kann.
FIG. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ultraschallvorrichtung 10, mit einer Ultraschallregelungs- und -erzeugungseinrichtung 12 und einem Ultraschallübertragungssystem 14, welche miteinander verbunden sind, um Ultraschall für hygienische, therapeutische und antimikrobielle Zwecke zur Verfügung zu stellen. Das Ultraschallregelungs- und -erzeugungssystem 12 ist mit dem Ultraschallübertragungssystem 14 verbunden und übermittelt an dieses Signale. Das Ultraschallübertragungssystem kann eine Badevorrichtung sein, welche von hygienischem und therapeutischem Nutzen für einen Badenden ist.
Bei einigen Ausführungsformen sendet ein Wandler innerhalb des Ultraschallübertragungssystems 14 ein Rückkopplungssignal an das Ultraschallregelungs und -übertragungssystem 12 zu Zwecken der Überwachung. Die Ultraschallvorrichtung 10 kann zur Reinigung beitragen, sie kann Hautwunden bei Tieren und besonders bei Menschen heilen und gleichzeitig bakteriozide, virizide und fungizide Wirkung ausüben.
Die Frequenz der Schwingungen wird im Bereich zwischen 15 und 100 Kilohertz gehalten und die STPT-Energiedichte beträgt weniger als 15 Watt pro Quadratzentimeter, allerdings wird die reinigende Wirkung bei über 80 Kilohertz geringer und ab einer STPT-Energiedichte von über 5 Watt pro Quadratzentimeter treten leichte Reizungen auf. Die zweckmäßigste Frequenz liegt bei 30 Kilohertz und die zweckmäßigste Energiedichte liegt zwischen 0,1 und 5 Watt pro Quadratzentimeter. Beide Größen können variiert werden, um den größtmöglichen Nutzen für den Badenden zu erzielen, ohne ihm zu schaden.
In der Beschreibung sind die Energiedichte (Energie pro Flächeneinheit) und die intensität (Leistungsdichte bzw. Leistung pro Flächeneinheit) des Ultraschalls als Durchschnittswerte über Raum und Zeit (SATA), Spitzenwerte im Raum und Durchschnittswerte über die Zeit (SPTA), Durchschnittswerte im Raum und Spitzenwerte über die Zeit (SATP) sowie Spitzenwerte in Raum und Zeit (SPTP dargestellt. Diese Termini sind mit ihrer Bedeutung natürlich unter Fachleuten) bekannt, so daß Spitzenwerte der Energie oder Intensität die Maximalwerte innerhalb eines Zyklus darstellen, und Energie- und Leistungsdichte werden entweder räumlich beschrieben, da sie in bestimmten Gebieten auftreten, oder zeitlich, um dar-zustellen, daß sie zu bestimmten Zeiten auftreten. Ähnlich können die Durch-schnittswerte entweder die an einer bestimmten Steile gemessenen durch-schnittlichen Werte sein, oder die durchschnittlichen Werte, gemessen zu einer bestimmten Zeit. In einer Ausführungsform liegt die Leistungsintensität im Bereich zwischen 80 mW (Milliwatt) und 16 mW pro Quadratzentimeter im Abstand von einer Viertelween länge vom Wandler (SATA).
Die Frequenz und Intensität des Ultraschalls werden so ausgewählt, daß gewebezerstörende Aufheizungen vermieden werden Durch die Auswahl von Frequenzen unter 100 Kilohertz wird die Zerstörung von Gewebe durch Hitze vermieden. Eine Hohraumbudung kann sowohl positive, als auch negative Auswirkungen haben. Hohraumbildung sollte linear verlaufen. Die nichtlineare vorübergehende Hohiraumbildung ist zu vermeiden, da sonst während der Spitzen der vorüber-gehenden hohen Schallintensität Schädigungen hervorgerufen werden können.
Da sich die Intensität (Leistung pro Flächeneinheit) über Zeit und Raum ändert, wird die Übertragung des Ultraschalls so gestaltet, daß in allen Bereichen, in denen sich der Badende befinden kann, eine positive Wirkung ohne schädigende Nebenwirkungen auftritt. Eine lineare Hohlraumbildung bzw. die Bildung von Mikrobläschenströmen hat eine reinigende Wirkung und unter bestimmten Bedingungen kann sie zur Heilung und zur antimikrobiellen Wirkung beitragen.
Durch Dämpfung hervorgerufene Abweichungen, wie sie bei Verwendung nur einer Schallquelle auftreten können, können durch Entgasung des Arbeitsfluids bzw. Wassers reduziert werden. Hierdurch werden die großen Bläschen (größer als 50 Mikrometer), die sonst den durch das Arbeitsfluid geleiteten Schall dämpfen würden entfernt. Die anderen Bläschen mit einer Größe zwischen 20 und 40 Mikrometern bewegen sich hin und her in einem "Mikroströmung" genannten Prozeß, und rufen eine reinigende Wirkung hervor. Darüber hinaus unterstützen sie die Heilung, indem sie eine Art Stimulation hervorrufen, die anscheinend die Makrophagen auf der Oberfläche der Wunden reduziert. Aus diesem Grund muß also der niedrigste SPTP- Wert, der in der Nähe des Badenden auftritt, hoch genug sein, um die Mikroströmung zu erzeugen und die höchste Intensität (SPTP) muß unter der Schwelle liegen, wo eine vorübergehende oder nichtlineare Hohlraumbildung, die die Zellen des Patienten schädigen würde, hervorgerufen wird.
Zum Sterilisieren des Wassers vor dem Bad wird die Leistungsdichte des Ultraschalls so erhöht, daß sie Mikroben zerstört. Der Ultraschall wird mit einer Frequenz übertragen, die nach ihrer Wirksamkeit bei der Zerstörung von Mikroben mit möglichst geringer Leistung und möglichst wenig Schallübertragung an die Luft ausgewählt wurde. Diese Leistungsdichte SPTP liegt bei über 15 Watt pro Quadratzentimeter und die Frequenz bei über 15 Kilohertz, ist aber den Anforderungen entsprechend auszuwählen. Es können Zusätze wie Benetzungsmittel und Desinfektionsmittel verwendet werden. Dieser Prozeß kann auch zur Sterilisation von unbelebten Objekten in dem verwendeten Fluid verwendet werden. Die höhere intensität kann dadurch erreicht werden, daß mehrere Platten verwendet werden, oder indem der gleiche Wandler mit Platte impulsartig eingesetzt wird, um eine Verringerung der Wirkung, hervorgerufen durch eine Aufheizung des Wandlers bei hoher Leistung, zu vermeiden.
FIG. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Ultraschallvorrichtung 10 mit einer Ausführungsform des Ultraschallregelungs- und -erzeugungssystems 12, welches an einer Form des Ultraschallübertragungssystems 14 angebracht ist. Bei dieser Ausführungsform umfaßt das Ultraschallübertragungssystem 14 eine Kunststoffbadewanne 16, die Wasser als Arbeitsfluid 18 enthält und eine Wasserzuführung, wie z.B. von einem Hahn 26 in einer Wandarmatur 49. In einer Ausführungsform ist ein Steuergerät 15 an der Badeeinrichtung angebracht, um die Energie der übertragenen Ultraschallwellen zu verringern oder die Übertragung völlig zu unterbrechen, wenn eine Person sich in das Wasser 18 begibt. Die Wasserzuführung 20 ist so angebracht, daß eine vorhergehende Aufbereitung möglich ist und das Wasser bequem der Badewanne 16 zugeführt werden kann. Die Badewanne 16 muß fest genug sein, um die Wassermenge 18 aufzunehmen, und sie muß groß genug sein, um die Aufnahme von Körperteilen eines Menschen oder eines anderen Tieres, z.B. eines Haustieres, in die Wassermenge 18 zuzulassen. In der zweckmäßigsten Ausführungsform ist die Wanne 16 eine Badewanne, es können aber auch ein Fußbecken oder ein Kleintierbad oder ähnliches gewählt werden.
Zur Bereitstellung von entgastem Wasser umfaßt die Fluidzuführung ein Wasserrohr oder ähnliches 22, um Wasser aufzunehmen, einen Entgaser 24 und ein Ventil, wie z.B. einen Hahn oder ähnliches 26, die so angebracht sind, daß das Wasser durch das Wasserrohr 22 von der Wasserquelle, wie z.B. einem Haus-haltwasseranschluß, durch den Entgaser 24 und nach der Entgasung in die Wanne 16 fließt. Es gibt eine große Auswahl an handelsüblichen Entgasern, einschließlich solcher, bei denen ein Vakuum durch ein Netz oder eine Membran oder ähnliches hindurch wirkt, und alle diese Entgaser sind geeignet.
Das Ultraschallregelungs- und -erzeugungsystem umfaßt einen Ultraschallgenerator 28 zur Erzeugung eines periodischen elektrischen Signals und eine Wandlereinrichtung 30 zur Umwandlung dieses elektrischen Signals in Schwingungen, welche durch die Wassermenge 18 zum Reinigen, Heilen von Hautwunden und zum Erzielen antimikrobieller Wirkungen hindurchgeleitet werden. Der Ultraschallgenerator 28 wird über einen Netzanschluß mit Strom versorgt und kann entweder mit 115 oder mit 230 Volt sowie mit 60 Hertz oder 50 Hertz versorgt werden. Er ist elektrisch über ein Kabel mit der Wandlereinrichtung 30 verbunden, um Schwingungen in einem Frequenzbereich und mit einer Intensität zu erzeugen, die durch Abstrahlung von der Wandreinrichtung oder vom Wasser an die Luft auf den Patienten und in der Nähe befindliche Personen keine Reizungen ausüben und nicht für ihn schädlich sind.
In der zweckmäßigsten Ausführungsform wird eine Frequenz von 30 Kilohertz verwendet. Die SPTP-Leistungsdichte für entgastes Wasser bei dieser Frequenz beträgt circa 0,1 bis 5,0 Watt pro Quadratzentimeter. Für nur teilweise entgastes Wasser sind die absoluten Werte um 0,1 Watt pro Quadratzentimeter niedriger und für leicht gashaltiges Wasser ist die Intensität um 0,2 Watt pro Quadratzentimeter geringer. Die tatsächliche gewählte Frequenz muß nicht bei 30 kHz (Kilohertz) liegen, sie sollte sich aber im Bereich von 20 kHz plus minus 15 kHz bewegen.
Um das Wohlbefinden des Patienten in der Ultraschallvorrichtung 10 zu sichern, werden in dem Wasserhahn 26 unterschiedliche Anteile kalten und warmen Wassers miteinander gemischt, wie durch die Einsteeinrichtung 33 vorgegeben und in der Temperaturanzeige 35 angezeigt wird. Analog erfolgt die Einstellung der durch die Wandreinrichtung 30 emittierten Leistung über die Einstelleinrichtung 37, und die Leistung der Schwingungen im Bad werden durch einen Wandler 39 gemessen und in der LED-Anzeige 41 angezeigt.
Um Signale der gewählten Frequenz und Intensität auf die Wandreinrichtung 30 zu übertragen, ist der Ultraschallgenerator 28 elektrisch über ein Kabel 32 mit der Ultraschallwandlereinrichtung 30 verbunden und sowohl der Ultraschallgenerator 28 als auch die Steuerkonsole 43 sind elektrisch über ein Kabel 45 mit dem Wandler 39 verbunden, um Rückkopplungssignale zu empfangen. Die Steuerkonsole 43 umfaßt auch andere übliche elektrische Geräte, die nicht Bestandteil dieser Erfindung sind, wie z.B. einen Erdschlußunterbrecher 51, Sicherungen 53 und einen Netzschalter 55.
Obwohl in der in FIG. 2 dargestellten Ausführungsform der Wandler 39 nahe der zu erwartenden Position der Badenden angebracht ist, wird in der zweckmäßigsten Ausführungsform ein Wandler in der Einrichtung 30 an einer innen gelegenen Platte, die später beschrieben wird, befestigt und an das Kabel 45 angeschlossen. Die Schaltung wird im Herstellerwerk geeicht mit Hilfe eines Wandlers, der an der zu erwartenden Position des Badenden angebracht wird, um Werte zu erhalten, die den Rückkopplungssignalen von dem Wand 1er auf der inneren Platte entsprechen. In einigen Ausführungsformen umfaßt eine Steuereinrichtung 15 eine Vielzahl von Sensoren 17, die elektrisch mit einem Detektor 19 verbunden sind, welcher wiederum zu Steuerzwecken mit dem Ultraschallgenerator 28 verbunden ist. Die Sensoren 17 sind Kondensatorsensoren, die an der Wanne 16 angebracht sind, um ein Ansteigen des Wasserstandes, hervorgerufen durch das Eintauchen einer Person in das Wasser, festzustellen. Statt dieser Kondensatordetektoren, welche ein Ansteigen des Wasserspiegels feststellen, können auch andere Detektoren verwendet werden, wie z.B. Schaildetektoren, die den Aufenthalt einer Person in der Nähe der Wasseroberfläche feststellen, oder Wärmedetektoren oder ähnliches. Diese Detektoren senden ein Signal an den Ultraschallgenerator 28, wenn der Ultraschallgenerator 28 zu Sterilisationszwecken mit hoher Leistung arbeitet. Hierdurch soll vermieden werden, daß Personen geschädigt werden, wenn sie während dieser Hochleistungsphase in das Fluid eintauchen.
Zu diesem Zweck stellt die Schaltung 19 eine Kapazitätsänderung fest, wenn der Wasserspiegel ansteigt, das empfangene Signal wird differenziert und auf einen Eingang eines UND-Gliedes gegeben. Wenn an dem anderen Eingang des UND- Gliedes durch das Vorhandensein eines hochenergetischen Signals Spannung ansteht, wird der Ultraschallgenerator 28 ausgeschaltet, so daß die Leistung sofort auf Null sinkt. Statt die Leistung völlig auszuschalten, kann ein Widerstand in Reihe mit dem Ultraschallgenerator 28 geschaltet werden, um die Leistung zu verringern. Diese Veränderungen gehen so schnell vor sich, daß der Patient nicht geschzdigt wird.
Wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, werden die Badenden Schall empfinden, welcher weder durch die Luft noch durch das Wasser geleitet wird, sondern durch den Körper vom Wasser aufgenommen wird. Unter bestimmten Umständen kann dieser Schall störend wirken, deshalb sollte er gedämpft, in der Frequenz verändert oder beseitigt werden.
Um diesen Schall zu verändern, zu dämpfen oder zu beseitigen, können die schwingenden Platten entweder in ihrer Struktur verändert oder elektrisch entsprechend gesteuert werden. Sie können so verändert werden, daß die Übertragung der Unterschwingungen, welche den die Badenden störenden Schall hervorrufen können, durch das Wasser reduziert wird.
Zur strukturellen Veränderung der Platten können ihre Form, ihre Anzahl oder Größe oder die Antriebspunkte verändert werden. Diese Veränderungen werden durchgeführt, um die Schwingungserzeugung günstiger zu gestalten. Um die schwingenden Platten elektrisch so anzusteuern, daß der störende Schall vermieden wird, werden die Schwingungen im Arbeitsfluid über einen Sensor aufgenommen. Die empfangenen Schwingungen werden verarbeitet, um die Grundfrequenz, welche in der zweckmäßigsten Ausführungsform 30 kHz beträgt, zu entfernen, z.B. durch Filterung. Die von den aufgenommenen Schwingungen verbleibenden Unterschwingungen mit ihrer niedrigeren Frequenz werden verwendet, um die Erregerunterschwingungen zu löschen, indem sie dem Arbeitsfluid zugeführt werden, wobei die Amplitude der Rückkopplungsschaltung so angepaßt wird, daß die empfangenen Unterschwingungen von dem Erregersignal des Wandlers subtrahiert werden.
Um Leistungsstärken zu erreichen, die eine Sterilisation mit oder ohne Zusätze zulassen, müssen entweder (1) besondere Vorkehrungen getroffen werden, um den gleichen Wandler, wie er für einen Badenden verwendet wird, anders einzusetzen, oder (2) ein oder mehrere andere Wandler und schwingende Platten verwendet werden. Zum Beispiel kann der Wandler mit Hilfe von Pulsationen mit hoher Stromstärke getrieben werden und so Impulse hochintensiven Ultraschalls erzeugen, wobei die Zeit zwischen den einzelnen Impulsen der Abkühlung dient. Als Alternative hierzu können mehrere Schwingungserzeuger verwendet werden, die so beabstandet sind, daß Stehwellen vermieden werden.
FIG. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Ultraschallwandlereinrichtung 30, welche über das Kabel 32 elektrisch mit dem Ultraschallgenerator 28 (FIG. 2) verbunden ist. Die Ultraschallwandlereinrichtung 30 umfaßt eine Schnittstelle und einen Wandlerkörper, welche miteinander verbunden sind, so daß der Wandlerkörper mechanische Schwingungen in einem ausgewählten Frequenzbereich erzeugt und diese der Schnittstelle mitteilt, welche ihrerseits die Schwingungen auf den Wasserkörper 18 überträgt.
Zur Schwingungserzeugung umfaßt der Wanderkörper drei Wandlerelemente 46A, 46B und 46C, die elektrisch mit dem Kabel 32 verbunden sind und miteinander in Reihe geschaltet sind, um synchron zu schwingen und so Schwingungen an die Schnittstelle zu übertragen. Die Wandler in der zweckmäßigsten Ausführungsform sind magnetostriktive Wandler, es können aber auch andere Wanderarten verwendet werden, wie z.B. piezoelektrische Wandler und ähnliche. Darüber hinaus kann ein elektrisch betätigter Wandler in der Nähe des Ultraschallgenerators 28 (FIG. 2) und - wenn dies gewünscht wird - getrennt von der Schnittstelle angebracht werden und durch eine lange akustische Kupplung, wie z.B. einer pneumatischen Kupplung, wie sie zur Schwingungsübertragung verwendet wird, Schwingungen auf die Schnittstelle und letztendlich auf den Wasserkörper 18 übertragen. Um Schwingungen auf das Arbeitsfluid zu übertragen, umfaßt die Schnittstelle eine Schwingungsplatte 40 und eine Vielzahl von Befestigungselementen, von denen zwei als 42A und 42B dargestellt sind, und die verwendet werden, um die Schwingungsplatte 40 an dem Kunststoffbehälter oder der Badewanne 16 zu befestigen. In der zweckmäßigsten Ausführungsform ist eine Seite der Schwingungsplatte 40 am Gehäuse der Ultraschallwandlereinrichtung 30 befestigt und die andere Seite ist so angeordnet, daß sie sich mit dem Wasser 18 auf die im folgenden beschriebene Weise in Kontakt befindet.
Die Befestigungsvorrichtungen 42A und 42B umfassen die Bolzen 50A und 50B, welche an der Schwingungsplatte 40 angeschweißt und so gestaltet sind, daß auf sie entsprechende Muttern aufgeschraubt werden können, welche die jeweiligen Dichtungsmanschetten 48A und 48B auf die Ränder der Wanne 16 aufpressen, wobei sich der größte Teil der Schwingungsplatte 40 auf einer Seite der Wanne 16 befindet, und die Wandler auf der anderen Seite, so daß die Schwingungsplatte 40 durch die Wandler im Verhältnis zur Wandung der Wanne 16 in Bewegung versetzt wird und die Dichtungsmanschetten 48A und 48B abwechselnd zusammenpreßt und auseinanderzieht, ohne daß Flüssigkeit durch die Manschetten hindurchtreten kann. Um Energieverluste und mögliche störende oder schädigende Wirkungen weiter zu verringern, ist die Wanne 16 (FIG. 2) so gestaltet, daß die Schallübertragung an die Luft und die Bildung von Stehwellen im Wasser möglichst gering gehalten werden. Als Teil dieser Gestaltung besteht die Wandung der Wanne 16 aus einem schallabsorbierenden Kunststoffmaterial, welches speziell die von den Wandlern erzeugten Frequenzen absorbiert.
FIG. 4 umfaßt eine schematische Darstellung der Schaltung eines Teils des Ultraschallgenerators 28 mit dem Anschluß an den Erdschlußunterbrecher 55 und die Sicherungen 51 über den Netzschalter 53. Als Erdschlußunterbrecher kann jeder geeignete Typ verwendet werden, der über einen manuellen Schalter 60 und einen internen Schalter verfügt, der durch einen Stromfluß über die Erdung von 5 Milliampere betätigt wird und den Stromkreis unterbricht. Geeignete Erdschlußunterbrecher können erworben werden von Arrow-Hart unter der Modellnummer 9F2091MI. Der Netzschalter kann manuell bedient werden und ist in einer Ausführungsform außerdem durch eine Magnetspule 57 gesteuert, die bewirkt, daß der Schalter in seine normale offene Stellung zurückkehrt wenn die Leistungsdichte in der Ultraschallübertragungsvorrichtung 14 (FIG. 2) einen vorher festgelegten Grenzwert auf eine im folgenden beschriebene Weise überschreitet.
Der Ultraschallgenerator 28 umfaßt einen Trenntransformator 62, einen Spartransformator 64, einen Frequenzumformer 66, einen Ausgangsanpassungsinduktor 68 und einen Ausgangstrennkondensator 70. Am Trenn-transformator 62 liegen 115 Volt Wechselspannung an der Primärwicklung an, die als niedrigere Spannung an den Frequenzumformer 66 weitergeleitet wird, wobei sie durch den Spartransformator 64 gesteuert wird und an das Potential angepaßt wird, welches am Frequenzumformer 66 anliegt.
Zum Erzeugen von Schwingungen mit einer Frequenz von 30 Kilohertz und einer Leistung, wie sie durch den Spartransformator 64 gesteuert wird, kann der Frequenzumformer 66 jedes beliebige handelsübliche Modell sein. In der zweckmäßigsten Ausführungsform ist der Frequenzumformer ein Kippfrequenzgenerator mit einer Trägerfrequenz von 30 kHz, moduliert mit 100 bis 120 Hertz über eine Bandbreite von plus/minus einem halben Kilohertz und einer Kippfrequenzbandbreite von insgesamt 1 Kilohertz.
Durch die Verwendung einer Kippfrequenz von 1 Kilohertz werden die Stehwellen reduziert, und durch die Verhinderung von Resonanzen wird die Schallabgabe an die Luft reduziert. Während die Modulationen 100 bis 120 Hertz in einer Kippfrequenzbandbreite von 1 Kilohertz betragen, können die Rate und das Band so gewählt werden, daß das Auftreten luftgeleiteten Schalls und von Stehwellen minimiert wird. Ein geeigneter Frequenzumformer wird von der Swen Sonic Inc angeboten. Der Trenntransformator 62 umfaßt Abgriffe, die einen Betrieb mit entweder 120 oder 240 Volt gestatten.
Um den von dem Badenden aus dem Wasser empfangenen Schall zu reduzieren, werden Unterwellenschwingungen, die durch den Schallgenerator erzeugt werden, so angepaßt, bis der Schall erträglich ist oder ganz verschwindet. Dies kann erreicht werden, indem der Wandler oder die Schwingungsplatten so modifiziert werden, daß die Schwingungen, die am leichtesten durch den Körper des Badenden aufgenommen und übertragen werden, eliminiert werden. Darüber hinaus kann Schall dadurch beseitigt werden, daß auf den Badenden die gleichen Unterwellenfrequenzen übertragen werden, wie sie durch das Wasser geleitet werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise, indem die betreffenden Schwingungen in der Wanne gemessen werden, die 30 kHz-Trägerfrequenz herausgefiltert wird und die Unterwellen auf den Schwingungsplattenwandler rückgekoppelt werden, um die Unterwellen zu löschen. Weiterhin kann der Schall, den der Badende über seinen Körper aus dem Wasser empfängt, in einigen Anordnungen durch eine wesentlich größere Kippfrequenzbandbreite reduziert werden.
FIG. 5 zeigt das Blockschaltbild einer Schaltung zum Empfang von Signalen vom Wandler 39 (Fig. 2), mit deren Hilfe die gemessene Leistungsdichte der Ultraschallwellen in der LED-Anzeige 41 angezeigt wird. Diese Schaltung umfaßt einen Verstärker 80, einen Analog-Digital-Wandler 82 und einen Anzeigentreiber 84. Diese Einrichtungen sind nicht Teil der Erfindung, und eine handelsübliche Einrichtung ist erhältlich unter der Bezeichnung Linear Technology Operational Amplifier (Linearbetriebsverstärker) LT1014DN.
Der Betriebsverstärker ist an das Kabel 45 angeschlossen, um die Signale, welche die Leistungsdichte der Ultraschallfrequenz angeben, aufzunehmen. Diese Signale werden geglättet und in ein variierendes Gleichstromsignal umgewandelt. Der Ausgang des Betriebsverstärkers ist elektrisch verbunden mit dem Analog-Digital- Wandler 82, welcher das Gleichstromsignal in einen digitalen Code umwandelt und an den Anzeigentreiber 84 weiterleitet Dieser wiederum treibt die LED-Anzeige 41, welche die Leistungsdichte des Ultraschalls in dem Wasserkörper 18 (FIG. 2) in Watt pro Quadratzentimeter, wie sie von dem Wandler 39 (FIG. 2) gemessen wird, anzeigt. Der Verstärker 80 hat eine Zeitkonstante, welche ein Gleichstromsignal aus den auf den im Wasser 18 befindlichen Wandler 39 (FIG. 2) auftreffenden Ultraschallschwingungen erzeugt.
FIG. 6 umfaßt eine Rückkopplungsschaltung 90, welche zwischen den Ausgang des Verstärkers 80 (FIG. 5) und den Eingang des Frequenzumformers 66 (FIG. 4) geschaltet ist, um die Leistung der Ultraschallschwingungen zu steuern. Sie umfaßt einen Schwellenwertdetektor 92, einen relaisgetriebenen Dreipowechselschalter 94, eine Warnlampe 96 und einen automatischen Blinkgeber 98.
Zum Schutz vor zu hoher Leistungsdichte ist der Schwellenwertdetektor 92 so geschaltet, daß er Signale vom Ausgang des Verstärkers 80 über den Leiter 100 empfängt, und einer der Ausgänge ist elektrisch an die Magnetspule 102 des relaisgetriebenen Dreipolwechselschalters 94 angeschlossen. Über diesen Anschluß führt der Schwellenwertdetektor 92 der Magnetspule 102 Strom zu, um den relaisgetriebenen Dreipolwechselschalter 94 aus seiner normalen Stellung, in welcher der Frequenzumformer 66 (FIG. 6) die volle Leistung aus dem Spartransformator 64 aus FIG. 6 erhält, umzuschalten in seine erregte Stellung, in welcher der Frequenzumformer die Leistung von Abgnff 106 des Spartransformators 64 erhält, sobald der Detektor 39 (FIG. 2) eine SPTP-Leistungsdichte von mehr als 5,0 Watt pro Quadratzentimeter mit mehr als 30 oder weniger als 15 Kilohertz, 100 Az, mit 80 bis 90 Prozent Amplitudengröße und einer Kippfrequenz von plus/minus 1 Kilohertz mißt.
Der relaisgetriebene Dreipolwechselschalter 94 kann manuell so eingestellt werden daß er den Kontakt mit der Anschlußklemme 106 des Spartransformators 64 herstellt, um eine verringerte Leistung an den Frequenzumformer 66 abzugeben und so den Zwecken der Reinigung zu genügen bzw. im Gegensatz dazu kann der Frequenzumformer zur Erfüllung der anti-mikrobiellen Funktion parallel zum Spartransformator an den Leiter 108 angeschlossen werden, um die volle Leistung aufzunehmen. Wenn die Leistung die im Schwellenwertdetektor 92 vorgegebene Stärke übersteigt, wird die Relaisspule 102 in den stromführenden Zustand versetzt, um den relaisgetriebenen Dreipowechselschalter 94 wieder auf den Abg riff 106 des Spartransformators umzuschalten, womit die Leistung verringert wird. Falls die Leistung nicht verringert wird, überträgt der Schwellenwertdetektor 92 ein entsprechendes Signal an den relaisgetriebenen Dreipowechselschalter 94 und den automatischen Blinkgeber 98, damit der relaisgetriebene Dreipowechselschalter 94 manuell umgeschaltet werden kann.
FIG. 7 zeigt (teils im Schnitt) eine Vorderansicht der Ultraschallwandlereinrichtung 30 (FIG. 2), welche eine Schwingungsplatteneinrichtung 110 und eine magnetostriktive Schwingungserzeugereinrichtung 112 umfaßt. Die Schwingungsplatteneinrichtung 110 umfaßt (1) in der bevorzugten Ausführungsform eine aus Glas und Stahl bestehende Schwingungsplatte 40, obwohl auch eine ausschließlich aus rostfreiem Stahl bestehende Platte verwendet werden kann; (2) eine Elastomerdichtung 48; (3) einen Spannring 118; (4) eine Vielzahl von Nickelmellen 120 und (5) eine Vielzahl von schwingungsdämpfenden Befestigungen, von denen eine als 122 dargestellt ist. Die Platte 40 selbst kann rund oder rechteckig sein, mit einer Dicke von circa 1/8 Inch und einer Fläche, die in der bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen von einem 8 Inch Durchmesser umschlossen wird. Die Glasplatte steht in Kontakt mit dem Inneren und die Glasplatte ist auf der rostfreien Stahlplatt befestigt. Die rostfreie Stahlpatte umfaßt Nickellamellen. Die Größe der Schwingungsplatte wird von dem Bedarf nach Übertragung einer ausreichenden Leistung durch das Wasser, um den verschiedenen Zwecken, wie Reinigung, Desinfektion oder Therapie, gerechtzuwerden, bestimmt. Glas stellt eine gute Verbindung zum Wasser her, es ist inert, hart, ein elektrischer Isolator und leicht zu reinigen, es können aber auch andere Materialien verwendet werden.
Wenn sie direkt mit dem Wasser 18 in Verbindung steht, sollte die Schwingungsplatte 40 größer als die Öffnung in der Wannenwandung sein (FIG. 2). Zweckmäßigerweise wird die Kante der entsprechenden Öffnung in der Wandung der Wanne 16 abgedichtet, wobei der magnetostriktive Schwingungserzeuger außerhalb der Wanne 16 verbleibt. Um die Wanne 16 von innen gegen das Auslaufen des Wassers 18 abzudichten (FIG. 2), wird die Elastomerdichtung 48 bei der Verwendung einer runden Platte als schlauchförmige Manschette ausgeführt, die einen Außendurchmesser von circa 3 9/16 Inch, einen lnnendurchmesser von circa 3 1/4 Inch und eine Länge von ca. 31/32 Inch aufweist. Sie wird zwischen einer runden Aussparung der Wanne 16 und dem äußeren Rand der Schwingungsplatte 40 eingefügt und fest an die Wannenwandung gepreßt, um ein Auslaufen der Flüssigkeit zu verhindern.
Zum Festhalten der Elastomerdichtung 48 zwischen der Schwingungsplatte 40 und der Wanne 16 ist das Gehäuse der magnetostriktiven Schwingungserzeugereinrichtung 112 von einem Spannring 118 umgeben. Der Spannring 118 besteht aus rostfreiem Stahl und umfaßt eine Vielzahl von auf dem Umfang beabstandeten Öffnungen, die dazu dienen, jeweils einen von einer Vielzahl von Bolzen der Befestigungen 122 aufzunehmen, welche den Spannring 118 umgeben. In der bevorzugten Ausführungsform bestehen diese Befestigungen 122 aus Bolzen deren Köpfe an der Schwingungsplatte 40 befestigt sind, während ihre Schäfte nach oben ragen und die Gewindekörper durch die entsprechenden Löcher in dem Spannring 118 innerhalb der Ringmanschette 48 hindurchtreten und die mit einem Radius von circa 3 7/8 Inch von der Mitte des Ringes zentriert sind.
Am oberen Ende der Bolzenschäfte befinden sich konventionelle Außengewinde, welche eine Vielzahl entsprechender Muttern auf eine im folgenden beschriebene Weise aufnehmen, um den Spannring 118 und die Schwingungsplatte 40 gemeinsam zwischen die Ringmanschette 48 und die Wandung der Wanne 16 zu pressen. Wenn die Befestigung auf diese Weise erfolgt, liegt die Oberfläche der Schwingungsplatte 40, die mit dem Wasser 18 (FIG. 2) in Kontakt ist, plan zur inneren Oberfläche der Wanne 16 und wird in eine Vertiefung hineingezogen. Um die Schwingungsplatte 40 in Schwingungen zu versetzen, umfaßt die mag netostriktive Schwingungserzeugereinrichtung 112 ein Gehäuse 130, eine Vielzahl von Magnetspulenwicklungen, von denen zwei als 132 und 134 dargestellt sind, sowie elektrische Verbindungen zu den Magnetspulen, die durch das Gehäuse hindurchführen (in Fig. 7 nicht dargestellt). Das Gehäuse 130 ist an den Spannring 118 angeschweißt, so daß bei der Befestigung des Spannringes 118 mit Hilfe der Befestigungen 122 an der Schwingungsplatte 40 die Ultraschallwandlereinrichtung 30 an der Wanne 16 befestigt wird und die Schwingungsplatte 40 in Kontakt mit dem Wasser 18 kommt (FIG. 2) und damit die Verbindung zu den magnetostriktiven Elementen hergestellt wird, die so angebracht sind, daß sie die Platte in Schwingungen versetzen und sie elektrisch über das Kabel 32 an den Ultraschallgenerator 28 (FIG. 2) angeschlossen ist.
Um die Schwingungsplatte 40 in Schwingungen zu versetzen, sind an der Oberfläche der Schwingungsplatte 40 neben den Wicklungen, wie sie als 132 und 134 dargestellt sind, entweder mit Klebstoff, oder durch Hartlöten oder durch eine andere Art der Befestigung eine Vielzahl Nickelamellen 120 angebracht, die über die Oberfläche zwischen den drei Magnetspulenwicklungen beabstandet sind (von denen zwei als 132 und 134 dargestellt sind), so daß bei Zuführung von Strom zu den Magnetspulenwicklungen mit der Arbeitsfrequenz, welche in der bevorzugten Ausführungsform 30 Kilohertz beträgt, die Schwingungsplatte 40 im wesentlichen gleichmäßige Schwingungen mit einer Leistungsdichte, durch das Wasser 18 hindurchleitet, die durch die am Ultraschallgenerator 28 (FIG. 2) anliegende Stromstärke steuerbar ist. In der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schwingungsplatte eine Platte aus rostfreiem Stahl, auf welche Nickellamellen aufgelötet sind und an welcher eine gehärtete Glasplatte mit Hilfe von Epoxid befestigt ist. Hierdurch berührt kein elektrisch leitfähiges Metall das Wasser und die Platte aus rostfreiem Stahl versetzt die Glasplatte in Schwingungen. Die Glasplatte steht in Kontakt mit dem Wasser, dichtet die Wand des Behälters ab und überträgt die Schwingungen auf das Wasser.
FIG. 8 zeigt eine Draufsicht einer runden Ausführung der Ultraschallwandlereinrichtung 30 wobei das Oberteil des Gehäuses 13.0 und die Magnetspulenwicklungen, wie z.B. 132 und 134 (FIG. 7), entfernt sind. Wie in dieser Darstellung gezeigt wird, sind drei Befestigungen 122A - 122C mit je einer Mutter 140A - 14º0 vorhanden, die auf einen entsprechenden Schaft 142A - 142C aufgeschraubt ist, um die Schwingungsplatte 40 (FIG. 7) in dem Spannring 118 und damit das Gehäuse 130 an der Wanne 16 (FIG. 2) festzuhalten. Das Kabel 32 tritt in das Gehäuse 130 ein und ist mit der Klemmeneiste 144 verbunden, um bei 146 einen Erdschluß mit der Schwingungsplatte 40 (FIG. 7) sowie elektrische Verbindungen mit den Magnetspulen, die über 132, 134 und 136 zur Aktivierung der Nickellamelen 120 auf der Schwingungsplatte angebracht sind, herzustellen. Bei dieser Ausführungsform ziehen die drei in Reihe geschalteten Magnetspulen gleichzeitig die Nickellamellen 120 nach innen und lassen sie nach außen zurückkehren, um die Schwingungen auf das Wasser 18 zu übertragen.
FIG. 9 ist eine Schnittdarstellung durch die Wanne 16 auf der Seite, an welcher sich die Ultraschallwandlereinrichtung 30 befindet. Darin ist das Käbel 32 zu sehen, welches ein verdralltes und abgeschirmtes Leiterpaar mit einem kunststoffubeschichteten Mantel ist und über eine elastomere Zugentlastung verfügt und vom Gehäuse 130 ausgeht und die Verbindung zum Ultraschallgenerator 28 (FIG. 2) herstellt. In einer Ausführungsform mit an der Platte 40 (FIG. 3 und 7) befestigtem Detektor 39A (FIG. 7) kann das Kabel 32 auch die Leiter 45 umfassen.
FIG. 10 umfaßt ein Blockdiagramm einer Schaltung, die dazu geeignet ist, in einem Stromkreis mit Kabel 32 einen Netzschalter 142 sowie ein UND-Glied 144 in die Steuerschatung 15 zum Steuern der Ultraschallwellenerzeugung mit Schwellenwertdetektor 140 aufzunehmen.
Der Eingang des Netzschalters 142 ist elektrisch an das Kabel 32 angeschlossen, um Signale vom Ultraschallgenerator 28 (FIG. 2) aufzunehmen. während der Ausgang elektrisch mit den Wandlern 132, 134 und 136 (FIG. 7 und 8) verbunden ist, um Schwingungen auf die Wandler zu übertragen und so Ultraschall durch das Wasser 18 (FIG. 2) zu übertragen. Der Netzschalter 142 kann eine silikongesteuerte Gleichrichterschaltung, eine Thyratronschaltung oder eine Relaisschaltung sein, welche im Normalzustand geschlossen ist, damit elektrische Signale durch sie übertragen werden, welche aber bei Anliegen eines Signals am Steuereingang 148 geöffnet werden kann und durch das Anlegen eines Signals an die Eingangsrückstellungsklemme 154 wieder in den Normalzustand zurückgeführt werden kann. Diese Art von Schaltungen sind auf dem Fachgebiet hinlänglich bekannt.
Zum Öffnen des Netzschalters 142 ist der Eingang eines Schwellenwertdetektors 140 elektrisch mit dem Kabel 32 verbunden, während sein Ausgang elektrisch mit einem Eingang eines über zwei Eingänge verfügenden UND-Gliedes 144 verbunden ist Der andere Eingang des UND-Gliedes 144 ist elektrisch mit dem Leiter 23 und sein Ausgang mit dem Steuereingang 148 des Netzschalters 142 verbunden. Bei dieser Anordnung erzeugt der Schwellenwertdetektor 140 ein Signal und leitet es auf einen der Eingänge des UND-Gliedes 144, wenn das Signal in Kabel 32 stark genug ist, um Ultraschallschwingungen mit einer Stärke von mehr als 5 Watt pro Quadratzentimeter im Wasser 18 (FIG. 2) zu erzeugen. Wenn die Oberfläche des Wassers 18 ansteigt, so daß der Sensor 17 (FIG. 2) das Eintauchen einer Person in die Wanne registriert, überträgt der Detektor 19 (FIG. 2) ein Signal über den Leiter 23 auf den anderen Eingang des UND-Gliedes 144, wodurch der Netzschalter 142 ein Signal vom UND-Glied 144 erhält und sich öffnet. Hierdurch wird die Übertragung des Signals in Kabel 32 zu den Wandlern und damit die Schwingungserzeugung unterbrochen.
Die Steuereinrichtung 15 kann ein beliebiger Kondensatordetektor sein. Solche Kondensatordetektoren sind auf dem Fachgebiet gut bekannt. Darüber hinaus kann jede beliebige Art von Detektor verwendet werden um festzustellen, ob ein Objekt in das Wasser 18 eingetaucht ist oder sich in seiner Nähe befindet.
Ein Rückstellschalter 151 ist elektrisch in Reihe geschaltet mit einer Spannungsquelle 152 und der Eingangsrückstellklemme 154, wodurch die Ultraschallwandlereinrichtung 30 wieder in Betrieb genommen werden kann, indem der Rückstellschalter 151 geschlossen wird, wenn die Badevorrichtung wieder betriebsbereit ist. Diese Anordnung bietet zusätzlichen Schutz davor, daß eine Person irrtümlich in das Bad eingetaucht wird, während zu Sterilisationszwecken Ultraschall mit hoher Leistung hindurchgeleitet wird.
Vor der Auslieferung an einen Endnutzer wird der Wandler 39A (FIG. 7) für die spezielle Wanne, in der er sich befindet, geeicht. Dazu wird mit einem Wandler und mit einem geeichten Standardmeßgerät die Leistung an der Stelle gemessen wird, an welcher sich der Badende befinden wird. Der Verstärker 80 (FIG. 5) wird verstellt, bis die Anzeige 41 (FIG. 2 und 5) mit der Anzeige des Standardmeßgerätes übereinstimmt, wobei das Kabel 45 an den Wandler 39A angeschlossen ist. Zum Betrieb der Vorrichtung füllt der Betreiber die Wanne 16 mit dem Wasser 18, stellt mit den entsprechenden Steuereinrichtungen die Wohlfühltemperatur und die Art der Behandlung ein und nach dem Eintauchen des Patienten in das Wasser schaltet er den Strom in der Anlage ein, um Schwingungen zu erzeugen. Die Frequenz und die Leistungsdichte der Schwingungen können dem Zweck der Behandlung angepaßt werden. Zum Beispiel kann eine Reinigung mit geringerer Leistung als eine antimikrobielle Behandlung erfolgen. Die Leistung kann während des Badevorganges geändert werden, so daß z.B. eine antimikrobielle Behandlung mit höherer Leistung durchgeführt werden kann, bevor der Patient in die Wanne eintaucht und nach dem Eintauchen des Patienten in die Wanne kann mit niedrigerer Leistung eine wirksame Reinigung durchgeführt werden. Um die Wohlfühtemperatur einzustellen, wird die Wassertemperatur über die Temperatursteuerung 37 (FIG. 2) eingestellt, während das Wasser aus dem Hahn 26 (FIG. 2) fließt, bis die Wanne 16 weitgehend bzw. soweit gefüllt ist, wie es die geplante Behandlung erfordert. Die Leistungsdichte wird dann mit Hilfe der Einstelischeibe 33 (FIG. 2) eingestellt, welche den Spartransformator 64 (FIG. 4) steuert.
Um mit der Behandlung zu beginnen, wird der Netzschalter 53 (FIG. 4) geschlossen. Hierdurch fließt Strom über den Erdschlußunterbrecher 55 und zum Trenntransformator 62, so daß der Frequenzumformer 66 mit der vorgegebenen Frequenz zu schwingen beginnt, welche in der Regel 30 Kilohertz mit einer Kippfrequenz von 1 Kilohertz beträgt. Obwohl der Frequenzumformer in der bevorzugten Ausführungsform geeignet ist, eine Leistung bis 500 Watt zu erzeugen, werden wesentlich geringere Leistungen verwendet. Die Leistung wird so gewählt, daß sie der gewünschten Leistungsdichte im Fluid entspricht, wobei die Einstellung mit der Einstescheibe 37 (FIG. 2) durchgeführt wird.
Die Leistung wird überwacht, indem die Energie der Schwingungen mit dem Wandler 39 (FIG. 2) gemessen wird. Die Signale, die diese Energie widerspiegeln, werden zum Verstärker 80 (FIG. 5) übertragen, weicher die Signale verstärkt und zum Analog-Digital-Wandler 82 (FIG. 5) überträgt. Dieser wandelt die Signale in digitale Signale um und überträgt sie zur LED-Anzeige 41 (FIG. 5).
Um die Leistung zu steuern, wird in der Regel die Einstelcheibe 37 (FIG. 2) solange gedreht, bis eine Leistung im Bereich zwischen 0,1 und 5,0 Watt pro Quadratzentimeter auf der Anzeige angezeigt wird. Mit Hilfe der Einstelcheibe 37 wird der Abgriff des Spartransformators 64 (FIG. 4) bewegt und so die Spannung, die der Frequenzumformer 66 erhält, gesteuert. Die durch den Ultraschallgenerator 28 erzeugte Leistung wird über das Kabel 32 zu der Ultraschallwandlereinrichtung 30 (FIG. 2 und 6 bis 8) übertragen, wodurch Schwingungen erzeugt werden, die über die Schwingungsplatte auf das Bad übertragen werden, wo sie bei dem Patienten angewendet werden und von dem Wandler 39 (FIG. 2) gemessen werden. In der Regel dauert eine Behandlung bis maximal fünfzehn Minuten und wird mit einer Leistung und Frequenz durchgeführt, die nicht zu vorübergehender Hohlraumbildung führt, aber trotzdem reinigende, antimikrobielle oder therapeutische Wirkung hat.
Während des Badens treten durch den Ultraschall geringer Intensität, der den Badenden nicht gefährdet, verschiedene keimtötende und fungizide Wirkungen auf. Diese Wirkungen können synergetisch verstärkt werden, indem dem Wasser Zusätze beigegeben werden, welche Pathogene zerstören und durch die vom Ultraschall erzeugte Mikroströmung in stärkeren Kontakt mit den Pathogenen kommen.
Wenn sich Wunden in ihrer Entzündungsphase befinden, wird die Heilung durch die Anwendung von niedrigfrequenter Energie im Bereich zwischen 15 und 100 Kilohertz mit einer Intensität zwischen 1 und 5 Watt pro Quadratzentimeter unterstützt. Der Ultraschall wird periodisch angewendet für jeweils 5 Minuten bis 20 Minuten mit entsprechenden Unterbrechungen, z.B. ein oder zweimal pro Tag und führt zu reduzierten Polymorphen, was darauf hinweist, daß das lmmunsystem besser funktioniert oder die Pathogene unabhängig davon zerstört werden. Analog dazu wird die Entwicklung von Fibroblasten unterstützt, wenn während der schnell fortschreitenden Wundheilung täglich periodisch Ultraschall mit praktisch den gleichen Frequenzen, lntensitäten, Einwirkungszeiten und Behandlungen angewendet wird.
Aufgrund dieser Wirkungen ist es möglich, Menschen oder Tiere mit Wunden auf eine Weise zu baden, die die Reinigung unterstützt, ohne zu weiteren Schädigungen zu führen, wobei unter bestimmten Umständen sogar die Heilung gefördert wird. Dies wird erreicht, indem ein Patient mit Wunden mehrere Male zwischen einmal alle zwei Tage und viermal täglich behandelt wird, wobei der Badende gereinigt und die Wundheulung unterstützt wird. Die Dauer der jeweiligen Behandlungen ist dabei so zu wählen, daß keine Verstärkung der Entzündung und Verlangsamung der Heilung eintritt. Die Häufigkeit der Behandlungen, ihre Dauer und die zeitlichen Abstände zwischen den Behandlungen mit durch Schallwellen angereichertem Arbeitsfluid werden durch die Beobachtung der Wunden bestimmt und der Aufenthalt in dem mit Ultraschallenergie angereicherten Arbeitsfluid ist bei Auftreten von Reizungen während des Badens, von verstärkter Entzündung nach dem Baden oder bei langsamer Heilung zu verkürzen.
Falls es zu einem Erdschluß kommt, führt der Stromfluß durch den Erdschlußunterbrecher 55 (FIG. 4) dazu, daß der Unterbrecher geöffnet und der Betrieb unterbrochen wird. Darüber hinaus öffnet die Relaismagnetspule 102 über den Relaisschalter 61 den Stromkreis, welcher die Magnetspulenwicklung 57 (FIG. 4) enthält, wenn die Energiedichte im Wasser 18 den im Schwellenwertdetektor 92 (FIG. 6) vorgegebenen Wert übersteigt. Hierdurch wird der im Normalzustand geschlossene Netzschalter 53 geöffnet. Falls diese Sicherheitsschaltung versagt, wird über den relaisgetriebenen Dreipolwechselschalter 94 die Warnlampe 96 und der automatische Blinkgeber 98 angeschaltet, um Alarm zu geben.
In einer Ausführungsform werden Ultraschallschwingungen mit einer Energiedichte von mehr als 30 Watt pro Quadratzentimeter angewendet. In dieser Ausführungsform wird die Verwendung von Zusätzen empfohlen, welche die Zellwände der Mikroben schwächen oder die Mikroben oxidieren. Die hochenergetischen Ultraschallwellen selbst können das Wasser und darin befindliche unbelebte Objekte sterilisieren, aber die Beigabe von Zusätzen zur Reinigung und weiteren Desinfektion kann zu synergetischen Wirkungen bei der Sterilisation des Wassers führen und - wenn dies gewünscht wird - auch darin befindliche unbelebte Objekte, wie z.B. Instrumente u. ä., reinigen und sterilisieren.
Bei dieser Ausführungsform registriert ein Detektor das Vorhandensein von Personen oder anderen Objekten während der Erzeugung der hohen Leistung. Zum Beispiel kann jedes Ansteigen des Wasserspiegels in dem Behälter durch einen Konden-satordetektor registriert werden. Hierdurch wird entweder sofort der Strom abgeschaltet, oder es wird in dem Stromkreis des Ultraschallgenerators ein Dämpfungsglied eingeschaltet, welches die Leistungsdichte herabsetzt, ehe eine Person, die möglicherweise zufällig in das Wasser eintaucht, geschädigt wird.
Sobald das Wasser sterilisiert wurde, kann das Wasser in einigen Ausführungsformen wie denen, die zum Baden oder für andere Behandlungen von Tieren verwendet werden, die Leistung auf einen Pegel verringert werden, der keine Reizungen oder Schädigungen ausübt. Der Patient oder ein anderes Tier können dann in das Bad eintauchen und gereinigt werden oder einer anderen Behandlung unterzogen werden, ohne Verunreinigungen aus dem Wasser fürchten zu müssen. Ein Aspekt der Erfindung wird in den folgenden Beispielen beschrieben:

BEISPIELE

Die folgenden Beispiele beschreiben die Wirkung von Ultraschall mit einer Frequenz von 30 kHz ohne Zusätze auf Pilze, Bakterien und Viren. Der Schall wurde auf Kulturen angewendet, die in Beuteln in einem erfindungsgemäßen Tank angebracht waren. Die Energiepegel wurden mit Hilfe eines geeichten Voltmeters entsprechend der Darstellung in Tabelle 1 bestimmt. Die Konzentrationen wurden entsprechend Formel 1 berechnet.

BEISPIEL 1

PILZE

1. Typ:

Trichophyton mentagrophytes

2. Verfahren:

T. mentagrophytes wurde bei 26ºC auf der Emmonschen Modifikation des Sabouraudschen Agars (25 ml/Schale) kultiviert. Agarpfropfen mit einem Durchmesser von einem Zentimeter wurden der Pilzkultur entnommen und auf einen sterilen Whirl-Pak (eingetragene Handelsmarke) mit 10 ml steriler Phosphatpufferlösung mit einem pH-Wert von 7,0 übertragen. Nach den Behandlungen wurde der Pilzpfropfen auf den obengenannten Agarnährboden zurückübertragen. Ein ml (Milliliter) der Pufferlösung wurde mit dem Pilzpfropfen übertragen, um die Pilzsporen zu berücksichtigen, die während der Verweilzeit im Whirl-Pak (eingetragene Handelsmarke) eventuell verloren wurden. Dieses Verfahren wurde während des ersten Experiments verwendet, es wurde aber für die folgenden Experimente geändert. Es wurde dann der Pfropfen einfach auf steriles Filterpapier aufgebracht, um zu verhindern, daß eventuell in der Pufferlösung enthaltene Verunreinigungen mit übertragen werden. Die Schalen wurden dann in einen Inkubator mit einer Temperatur von 26ºC gelegt und täglich nach dem festgestellten Wachstum sortiert.
Das Wachstum auf den Schalen wurde in Stufen von "geringstes Wachstum" bis "stärkstes Wachstum" eingeteilt. Es waren drei Datengruppen zu berücksichtigen.
Die behandelten Proben waren diejenigen, welche in der Wanne bei einer Temperatur von 39ºC der Einwirkung von Ultraschall ausgesetzt gewesen waren. In das gleiche Wasser (bei 39ºC) wurden Blindproben eingelegt, sie befanden sich aber hinter einer Absperrung, welche sie vor der Einwirkung des Ultraschalls schützte. Kontrollproben wurden bei Zimmertemperatur aufbewahrt und nicht in das Wasser gegeben. TABELLE 1
Ursprungskonzentration Anzahl der Kolonien/auf Schalen ausgebrachtes Volumen (x) Lösung
Formel 1

3. Ergebnisse

Die Ergebnisse lassen den Schluß zu, daß Ultraschall sich auf das Wachstum von Pilzen auswirkt. Zwei Versuchsreihen zeigten unklare Ergebnisse. Bei einer von den 15 Versuchsreihen wurden alle Ultraschallbehandlungen mit einer Zeitdauer von 60 Minuten und einer Spannung von entweder 170 Volt Wechselspannung oder 220 Volt Wechsespannung laut Meßgerätanzeige durchgeführt. Die sechs behandelten Proben zeigten sämtlich geringe Wachstumsraten, und bis auf eine der sechs Blindproben zeigten alle höhere Wachstumsraten, die denen der drei Kontrollproben ähnlich waren.
Bei einer weiteren Versuchsreihe zeigten vier der sechs behandelten Proben Wachstumsraten der beiden unteren Stufen, fünf der sechs behandelten Proben gehörten zu den drei niedrigeren Wachstumsstufen Allerdings war eine Probe, die sechzig Minuten lang mit 220 V Wechsespannung behandelt wurde, der Stufe mit beträchtlichem Wachstum zuzuordnen. Bei einer anderen Versuchsreihe wurden von den zwölf behandelten proben sieben den drei niedrigsten Wachstumsstufen zugeordnet, neun gehörten zu den vier niedrigsten Wachstumsstufen, allerdings gehörten auch drei zu der Gruppe mit dem stärksten Wachstum.

BEISPIEL 2

BAKTERIEN

1. Typen:

ESCHERICIA COLI (E. Coli)
STAPHYLOCOCCUS AUREUS (S. aureus)
BACILLUS SUBTILIS (B. subtilis)
PSEUDOMONAS FLUORESCENS (P. fluorescens)
PSEUDOMONAS AERUGINOSA (P. aeruginosa)

2. Verfahren:

Das zur Bestimmung der Keimfähigkeit von Bakterienzellen gewählte Verfahren ist das Abstrichplattenverfahren. Das Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, daß ein bekanntes Volumen (0,1 ml) einer bakterienhaltigen Lösung mit einer bekannten Konzentration von Keimen auf eine Platte mit sterilem Agarnährboden pipettiert wird. Die Platten werden mindestens 24 Stunden lang bei einer Temperatur von 37ºC inkubiert. Alle lebenden Zellen wachsen auf dem Nährboden und bilden Kolonien und von diesen Kolonien wird eine Lösung lebender Zelien/ml Salzlösung hergestellt. Die Bakterien bleiben in der Bouillon, bis sie für den Versuch benötigt werden. Das Verfahren verläuft wie folgt:
Die ursprüngliche Lösung wird mit herkömmlicher steriler Kochsalzlösung verdünnt. Die Kulturen werden soweit verdünnt, bis die Konzentration im Bereich zwischen 30 und 300 Kolonien pro Platte liegt. Diese Verdünnung ist nötig, um genaue Zählungen jeder Kolonie durchführen zu können.
Nachdem für jede Kultur der entsprechende Verdünnungsfaktor festgestellt wurde, werden sieben Proben pro Kultur hergestellt. Diese sieben Proben werden für die unterschiedlichen Behandlungsformen benötigt (Blindprobe, 1, 2, 4, 8,16 und 32 Minuten Dauer). Jede Probe besteht aus 10 ml pro Röhrchen. Jede Probe wird dann in sterile Whirl-Pak-Beutel (eingetragene Handelsmarke) übertragen. Diese Beutel werden luft- und wasserdicht verschlossen, in den Bereich der Ultraschallschwingungen gebracht und behandelt. Für jede Probe sind drei Blindproben vorhanden, die keiner Ultraschallbehandlung unterzogen werden und mit den mit Ultraschall behandelten Platten verglichen werden.
Nach der Behandlung werden von jeder Probe drei Platten mit einem Volumen von 0,1 ml hergestellt und 24 Stunden lang im Inkubator einer Temperatur von 37ºC ausgesetzt. Nach der Inkubation werden die gewachsenen Kolonien gezählt und die Ergebnisse mit denen der Kontrollpatten verglichen.
Mit vier Bakterienkulturen wurden insgesamt 39 Versuche mit drei unterschiedlichen Spannungsstärken durchgeführt:

S. aureus:

3 Versuche mit 220 V
6 Versuche mit 170V
2 Versuche mit 110V

P. aeruginosa:

3 Versuche mit 220 V
5 Versuche mit 170V
3 Versuche mit 110V

E. coli:

8 Versuche mit 170 V
3 Versuche mit 110 V

B. subtilis:

3 Versuche mit 170 V
3 Versuche mit 110V
Die Meßgeräteinstellungen entsprachen den Ultraschallintensitäten, wie sie in Tabelle 1 angegeben sind.
Jeder Bakterientyp wurde bei den verschiedenen Spannungsstärken sechs unterschiedlichen Behandlungszeiträumen ausgesetzt (1, 2, 4, 8, 16 und 32 Minuten), außerdem wurden jeweils entsprechende Blindproben hergestellt. Für jede Versuchsreihe wurden für jede Behandlungsform sechs Platten verwendet, 3 für Blindversuche und drei zur Behandlung. Aus den Zählergebnissen dieser Platten wurde dann ein Durchschnittswert berechnet und in Formel 1 eingesetzt, um die Zellenkonzentration zu bestimmen und ein Diagramm anzufertigen, aus dem Prozentsatz der getöteten Bakterien im Vergleich zu den Kontrollproben hervorgeht.

3. Ergebnisse

Die Ergebnisse sind in den Tabellen 2 bis 5 dargestellt. Sie zeigen deutlich, daß mit längerer Behandlungszeit auch die Zahl der getöteten Zellen zunimmt. Außerdem unterscheidet sich der Anteil der getöteten Zellen für die einzelnen Bakterienarten. Am resistentesten scheinen E. coli zu sein, während B. subtilis am leichtesten abzutöten ist.
Aus der Auswertung der Behandlung der beiden Bakterienarten 5. aureus und P. aeruginosa, für welche Daten bei allen drei Spannungsstärken vorhanden sind, ergibt sich folgendes: Um praktisch alle Bakterien des Typs 5. aureus zu töten wäre eine wesentlich größere Intensität des Ultraschalls nötig als für P. aeruginosa. Die Tötungsrate für S. aureus beträgt etwa die Hälfte bis ein Drittel der Tötungsrate für P. aeruginosa. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß eine Extrapolation außerhalb der verfügbaren Daten viele Probleme aufwirft, kann man die Aussage treffen, daß bei einer Verdoppelung der Intensität von 220 V Wechselspannung die meisten Bakterien vom Typ P. aeruginosa getötet werden könnten. Aus energetischer Sicht wäre also die Intensität zusätzlich um das zwei bis dreifache zu erhöhen, um eine entsprechend hohe Tötungsrate für S. aureus zu erreichen. TABELLE 2 Prozentsatz der Tötung S. aureus
3 Versuchsreihen mit 220 V
6 Versuchsreihen mit 170 V
2 Versuchsreihen mit 110 V TABELLE 3 Prozentsatz der Tötung P. aeruginosa
3 Versuchsreihen mit 220 V
5 Versuchsreihen mit 170 V
3 Versuchsreihen mit 110 V TABELLE 4 Prozentsatz der Tötung E. coli
0 Versuchsreihen mit 220 V
8 Versuchsreihen mit 170 V
3 Versuchsreihen mit 110 V TABELLE % B. subtilis
0 Versuchsreihen mit 220 V
3 Versuchsreihen mit 170 V
3 Versuchsreihen mit 110 V

BEISPIEL 3

1. Typen:

Feline herpesvirus Type 1 (FHV-1)
Feline calicivirus

2. Verfahren

Um die Auswirkungen eines Ultraschallfeldes auf die Überlebensfähigkeit, d.h. die Infektiosität und strukturelle Integrität von Viren zu bestimmen, wurden zwei analytische Verfahren verwendet.
In einem Erhaltungsmedium wurden zehnfache Verdünnungen der Quellenviren angefertigt. Eine Lösung wurde dann in zwei sterile Whirl-Pak-Beutel (eingetragene Handelsmarke) (10 mllbeutel) gefüllt. Hiervon wurde einer behandelt und einer blieb unbehandelt und diente als Kontrollprobe. Vor und nach der Behandlung mit Ultraschall wurden die Beutel bei einer Temperatur von 4ºC aufbewahrt. Während der Zeitdauer der Behandlung wurden die Beutel mit den Kontrollproben bei der gleichen Temperatur wie die behandelten Proben (39ºC) aufbewahrt. Die Menge an infektiösen Viren (der Titer) in einer Probe wurde vor und nach der Behandlung (Beschallung mit Ultraschall) durch eäne Mikrotitration mit einer Endpunktbestimmung TCID&sub5;&sub0; (50%ige infektiöse Dosis der Gewebekultur) bestimmt. Nach der Behandlung wurden logarithmische Verdünnungen sowohl von den behandelten Proben, als auch von den Blindproben und von der ursprünglichen Probenlösung in Erhaltungsmedium angefertigt (Rücktitration). Jede Lösung wurde dann einem entsprechenden Volumen in vier Mulden einer Zellkulturpatte mit 96 Mulden hinzugefügt.
Die geimpften Kulturen wurden fünf Tage bei 37ºC in einer 5%igen CO&sub2;-Atmosphäre inkubiert. Wenn die Zellen in den geimpftem Mulden einen spezifischen virellen zytopathischen Effekt (CPE) aufweisen, gilt dies als positiver Befund (infiziert). Der Endpunkt wird nach dem Berechnungsverfahren von Reed und Muench aus der höchsten Lösung, die einen CPE bei 50 Prozent der geimpften Zellkulturen hervorrief, bestimmt (Am. J. Hygiene - Amerikanische Zeitschrift f. Hygiene; 27(3): 493-497,1938).
Die strukturelle Integrität der mit Ultraschall behandelten Viren im Vergleich zu der der unbehandelten Viren wird mit Hilfe der Darstellung der Viren mit negativer Färbung in Elektronenmikroskopie ausgewertet. Die Nachweisgrenze für Viren liegt bei diesem Verfahren bei einem Probenendtiter von mehr als 10&sup4; TCID&sub5;&sub0;/ml. Mit Hilfe einer Ultrazentrifuge werden aus jeweils 5 ml jeder Probe die Viren pelletiert. Die Virenpartikel in den Pellets werden dann in destilliertem Wasser suspendiert. Ein Teil hiervon wird mit 1%iger Phosphor-Wolfram-Säure gefärbt und auf kohleummantelte Gitter nach Forvar aufgebracht.
Die Kriterien für die Einteilung von Viren in Familien sind die Art der Genome (DNS oder RNS, Doppel- oder Einzeistrang, segmentiert oder nicht-segmentiert), die biochemischen Eigenschaften (z.B. virenspezifische Enzyme) und die Morphologie des Virions (die ursprüngliche Art der Klassifizierung). Die physische Zerstörung der Struktur des Virions (der Morphologie) beseitigt seine virelle Infektiosität. Dieser Teil der Untersuchung konzentriert sich darauf, die Auswirkungen von Ultraschallwellen auf die Überlebensfähigkeit von Viren, gemessen an deren vireller Infektiosität, zu bestimmen.
Aufgrund dieser Konzentration wurden verschiedene Viren nach ihrer Morphologie ausgewählt, d.h. ob sie Viren mit oder ohne Hülle sind, und sie sollten einer Familie angehören, die entweder Viren enthält oder solchen hnlich ist, die für den Menschen von Interesse sind. Deshalb wurde der Feline herdesvirus ausgewählt, welcher der gleichen Unterfamihe angehört, wie der menschliche Herpes simplex Virus Typ 1 und 2, sowie der Feline calicivirus, der eine ähnliche Morphologie aufweist, wie die Familie der Picornaviridae, welche die menschlichen Darmviren, z.B. den Poliovirus, umfaßt. Humanviren können dann verwendet werden, wenn zuverlässige Parameter für die Virenzerstörung mittels Ultraschall bestimmt wurden.

3. Ergebnisse

Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt.

Virus Ergebnisse:

Insgesamt wurden 18 Versuchsreihen mit Viren durchgeführt, zwölf davon mit Feline herpesvirus Typ 1 (FHV) und sechs mit Feline calicivirus (FCV). Die Viren wurden getitert und in sterile Whirl-Pak-Beutel (eingetragene Handelsmarke) gegeben. Dann wurden sie bei einer Temperatur von 4ºC zu der Wanne transportiert. Für die Versuchsreihen 1 - 5 mit FHV (Tabellen 6 - 10) wurden zwei unterschiedliche Behandlungszeiträume (30 und 60 Minuten) bei jeweils 170 V Wechselspannung verwendet. Für die Versuchsreihen 6 - 12 mit FHV (Tabellen 11 - 17) wurde eine einzige Behandlungsdauer von 60 Minuten bei 170 V Wechselspannung gewählt. Für die Reihen 13 - 16 mit FCV (Tabellen 18 - 21) wurde eine einzige Behandlungsdauer von 60 Minuten bei 170 V Wechsespannung und für die Reihen 17 - 18 mit FCV (Tabellen 22 und 23) ebenfalls eine einzige Behandlungsdauer (60 Minuten mit 220 V Wechselspannung) verwendet. Alle Versuchsreihen wurden mit entsprechenden Kontrollen (genannt Rücktitration) und Blindproben (Viren, die sich in dem Bad befanden, ohne der Beschallung ausgesetzt zu werden) durchgeführt. Bei den ersten zwei Versuchsreihen wurde sowohl die strukturelle Integrität, als auch die Infektiosität der Viren bestimmt. Daraus wurde geschlußfolgert, daß die Analyse der strukturellen Integrität keine nützlichen Informationen liefert, weshalb sie bei den folgenden Versuchsreihen nicht mehr bestimmt wurde, sondern lediglich die Infektiosität analysiert wurde. TABELLE 6 Versuchsreihe 1
* Die Nachweisgrenzen bei Negativfärbungseletronenmikroskopie liegen bei 10&sup4; bis 10&sup5; TCID&sub5;&sub0;/ml TABELLE 7 Versuchreihe 2
* Die Nachweisgrenzen bei Negativfärbungseletronenmikroskopie liegen bei 10&sup4; bis 105 TCID&sub5;&sub0;/ml TABELLE 8 Versuchsreihe 3 TABELLE 9 Versuchsreihe 4 TABELLE 10 TABELLE 11 Versuchsreihe 6
* Dies bezieht sich nicht auf die 26kHz-Schallquelle der Wanne. Diese Beschalung wurde durchgeführt, um Aggregationsphänomene zu untersuchen. Diese Beschallung hat die Aggregationsphänomene nicht beeinflußt. TABELLE 12 Versuchsreihe 7 TABELLE 13 Versuchsreihe 8 TABELLE 14 Versuchsreihe 9 TABELLE 15 Versuchsreihe 10 TABELLE 16 Versuchsreihe 11 TABELLE 17 Versuchsreihe 12 TABELLE 18 Versuchsreihe 13 TABELLE 19 Versuchsreihe 14 TABELLE 20 Versuchsreihe 15 TABELLE 21 Versuchsreihe 16 TABELLE 22 Versuchsreihe 17 TABELLE 23 Versuchsreihe 18

Strukturelle Integrität der Viren

Mit Hilfe der Negativfärbungselektronenmikroskopie wurden die Virione in den behandelten, den Blind- und den Rücktitrationsproben der Versuchsreihen 1 und 2 (umhüllte Viren) sichtbar gemacht. Es traten keine signifikanten Unterschiede auf. Dies könnte teilweise auf ein Aggregationsphänomen zurückzuführen sein, welches bei Virustitern, wie sie zur Überschreitung der Nachweisgrenze dieses Verfahrens, d.h. einem Titer von 10&sup4; bis 10&sup5; TCID&sub5;&sub0;/ml, nötig sind, auftritt (siehe Virelle Infektiosität, Versuche 1 - 6 zur Diskussion des Problems des Aggregationsphänomens).

Virelle Infektiosität

Umhüllter Virus (FHV-1)

1. Versuchsreihen 1 - 6

Ein Titer von 10&sup5; TCID&sub5;&sub0;/ml scheint die kritische lnfektionseinheitenzahl zu sein, bei der die Virenaggregation am deutlichsten wird. Solch ein Virenaggregat wird als eine infektiöse Einheit gemessen. Durch dieses Aggregationsphänomen werden die innenliegenden Virione vor den deaktivierenden Wirkungen des Ultraschalls geschützt. Aus diesem Grunde wurde hier der Virentiter durch die Behandlung nicht nennenswert gesenkt, da alle Virione in einem Aggregat inaktiviert werden müßten, um die Infektiosität des Aggregats zu zerstören. In den folgenden Versuchsreihen wurden deshalb Titer unter bzw. bis maximal 10&sup5; TCID&sub5;&sub0;/ml verwendet.

2. Versuchsreihen 7 - 12 (FHV)

Die verwendeten Bedingungen für die Behandlung mit Ultraschall (170 V Wechsespannung für eine Dauer von 60 Minuten bei 39ºC) führten zu einer signifikanten Verringerung der Infektiosität der Proben mit einem Titer von 10&sup4; TCID&sub5;&sub0;/ml. Die Virione in den Proben mit einem Titer von 102 TCID&sub5;&sub0;/ml sprachen leichter auf Umweltfaktoren (z.B. Temperatur und Licht) an und wurden deshalb leichter inaktiviert.

3. Versuchsreihen 13-16 (FCV)

Die Bedingungen für die Behandlung mit Ultraschall waren die gleichen, wie für die Versuchsreihen 7 - 12. Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß diese Bedingungen zu keinem signifikanten Absinken der Infektiosität der Viren führten.

4. Versuchsreihen 17 und 18 (FCV)

Auch bei der Behandlung mit Ultraschall höherer Intensität (220 V Wechselspannung für eine Dauer von 60 Minuten) wurde keine wesentliche Verringerung der Virenaktivität erreicht.

SCHLUSSFOLGERUNG

Durch die verwendeten Versuchsbedingungen wurde die Infektiosität der umhüllten Viren (FHV) bei geringen Titern signifikant gesenkt Der hüllenlose Virus (FCV) zeigte allerdings keine Reaktion auf den inaktivierenden Ultraschall. Daraus geht hervor, daß umhüllte Viren leichter auf Umwelteinflüsse reagieren als hüllenlose Viren.
Der umhüllte Virus weist eine zweilagige Lipid-Protein-Membran auf (die Hülle). In der Regel stirbt der Virus ab, wenn diese Hülle zerstört wird. Um den hüllenlosen Virustyp (FCV) abzutöten, ist es nötig, den Nukleokapsid zu zerstören. Zur Zerstörung des Nukleokapsids wurde mehr Energie benötigt, als zur Zerstörung der Hülle. Die Ergebnisse der hier durchgeführten Versuchsreihen unterstützen diese Aussage.
Aus den Versuchen ergibt sich, daß mit Hilfe von Ultraschall mit einer Frequenz von 30 KHz Mikroben zerstört werden können. Die Menge der zerstörten Mikroben hängt dabei von der Dauer der Einwirkung des Ultraschalls und seiner Intensität ab. Dies zeigt, daß eine Sterilisation ohne die Verwendung entsprechender Zusätze möglich ist. Die zur Abtötung jeweils nötige Intensität kann dadurch bestimmt werden, daß die Leistung solange erhöht wird, bis die Mikroben in entsprechenden Probenbeuteln vollständig abgetötet sind.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das Verfahren gegenüber denen nach dem gegenwärtigen Stand der Technik mehrere Vorteile hat: (1) es werden hygienische, therapeutische und antimikrobielle Wirkungen erzielt, ohne die Tiere zu schädigen; (2) die schwingenden Wandler werden wirtschaftlich eingesetzt, da Stehwellen vermieden werden und leicht dämpfendes Wasser als Arbeitsfluid verwendet wird und (3) es dient der Reinigung und Heilungsförderung, während gleichzeitig Viren, Bakterien und Pilze bekämpft werden, die das Verfahren zur Behandlung bestimmter schwerer Verletzungen, wie z.B. schwerer Verbrennungen, geeignet sein lassen.
Zwar wurde hier eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung recht detailliert beschrieben, doch sind angesichts der obigen Ausführungen viele Abwandlungen und Änderungen möglich. Deshalb kann die Erfindung im Schutzumfang der angefügten Ansprüche natürlich auch anders als in der im einzelnen beschriebenen Form ausgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Ultraschallvorrichtung zur Behandlung von Tieren, das die Schritte des Herstellens eines Behälters (16), der ein Arbeitsfluid (18) aufnimmt, und des Anbringens am Behälter wenigstens eines Schwingungerzeugers (30) umfaßt, der Ultraschallschwingungen auf das Arbeitsfluid innerhalb eines Frequenzbereichs und eines Energiedichtebereichs an einer Stelle in dem Behälter (16) unterhalb des Pegels des Arbeitsfluids (18) ausübt, gekennzeichnet durch die Integration einer Steuerschaltung (37, 64, 28, 37, 39, 41), die die Ultraschallschwingungen in einem Frequenzbereich zwischen 15 Kilohertz und 100 Kilöhertz und in einem Energiedichtebereich hält, der über wenigstens einen Teil des Bereiches zwischen 0,1 und 15 Watt pro Quadratzentimeter SPTP auftritt, und des weiteren gekennzeichnet durch Integration eines Entgasers (24), der Gas aus dem Arbeitsfluid entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Integrierens einer Steuerschaltung das Integrieren eines Zeitgebers einschließt, der die Zeit in einem Bereich von weniger als 15 Minuten einstellt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, des weiteren gekennzeichnet durch den Schritt des Integrierens einer Einrichtung zum Einstellen des Energiepegels.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch das Übertragen von Ultraschallwellen durch die Flüssigkeit mittels einer Platte (40) in der Wand des Behälters, wobei ein elektronischer Wandler so angeordnet ist, daß er die Platte in Schwingungen versetzt, so daß Schwingungen von der Platte auf das Arbeitsfluid übertragen werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, gekennzeichnet durch das Erfassen der Energiemtensität der Ultraschallwellen in dem Arbeitsfluid und das Verringern der durch den Generator zum Erzeugen der Ultraschallwellen emittierten Leistung, wenn die durch eine Sonde (39 gemessene Energiedichte einen vorgegebenen Wert übersteigt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch eine Modulierschaltung, die die erste Frequenz der Ultraschallwellen mit einer zweiten Kippfrequenz über ein zweites Frequenzband moduliert, das auf die erste Frequenz zentriert ist.

7. Ultraschall-Badewanne, die einen Behälter (16), der ein Arbeitsfluid (18) aufnimmt, wenigstens einen Schwingungserzeuger (30), der in den Behälter angebracht ist und Ultraschallschwingungen auf das Arbeitsfluid innerhalb eines Frequenzbereichs und eines Energiedichtebereichs an einer Stelle in dem Behälter (16) unterhalb des Pegels des Arbeitsfluids ausübt, umfaßt, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (37, 64, 28, 37, 39, 41), die die Ultraschallschwingungen in einem Frequenzbereich zwischen 15 Kilohertz und 100 Kilohertz und in einem Energiedichtebereich hält, der über wenigstens einen Teil des Bereiches zwischen 0,1 und 15 Watt pro Quadratzentimeter SPTP auftritt, und des weiteren gekennzeichnet durch einen Entgaser (24), der Gas aus dem Arbeitsfluid entfernt.

8. Badewanne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Zeitgeber enthält, der die Zeit in einem Bereich von weniger als 15 Minuten einstellt.

9. Badewanne nach einem der Ansprüche 7-8, des weiteren g.kennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einstellen des Energiepegels.

10. Badewanne nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein Material enthält, das Schall der eingesetzten Frequenz absorbiert.

11. Badewanne nach einem der Ansprüche 7-10, gekennzeichnet durch eine Sonde (39), die die Energiemtensität der Ultraschallwellen in dem Arbeitsfluid erfaßt, und eine Schaltung, die durch den Generator zum Erzeugen von Ultraschallwellen emittierte Energie verringert, wenn die durch die Sonde (39) gemessene Energiedichte einen vorgegebenen Wert übersteigt.

12. Badewanne nach einem der Ansprüche 7-11, gekennzeichnet durch eine Modulierschaltung, die die erste Frequenz der Ultraschallwellen mit einer zweiten Kippfrequenz über ein zweites Frequenzband moduliert, das auf die erste Frequenz zentriert ist.

13. Badewanne nach einem der Ansprüche 7-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (12) einen Schwingungserzeuger (z.B. 34) und eine Schnittstelle (40) enthält, wobei die Schnittstelle eine Platte enthält, die an dem Behälter (16) angebracht und so angeordnet ist, daß sie von dem Schwingungserzeuger in Schwingung versetzt wird, so daß die Schwingungen auf das Arbeitsfluid übertragen werden.