DE69304035T2

DE69304035T2 - Medizinische vorrichtung

Info

Publication number: DE69304035T2
Application number: DE69304035T
Authority: DE
Inventors: Jens Lund Schouenborg
Original assignee: Individual
Current assignee: International Rehabilitative Sciences Inc D Us
Priority date: 1992-05-08
Filing date: 1993-04-05
Publication date: 1996-12-19
Anticipated expiration: 2013-04-06
Also published as: EP0606412B1; US5449378A; AU4096193A; SE9201453D0; SE9201453L; SE469465B; DE69304035D1; CA2135301A1; EP0606412A1; WO1993023112A1; ATE141177T1; CA2135301C; ES2090999T3; PL171134B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lindern sowohl von chronischen und akuten Schmerzzuständen als auch von Juckreiz, zur Beeinflussung der motorischen Aktivitäten von behinderten Menschen bzw. zur Erhöhung der Durchblutung im Untergewebe. Die Vorrichtung umfaßt eine formbare Elektrodenplatte, durch die sich eine Vielzahl von Elektroden erstrecken, welche in der Elektrodenplatte befestigt sind und an ihren jeweiligen freien Enden zum Eindringen in die Haut in Elektrodenspitzenabschnitten münden.
Es ist bekannt, daß die Aktivierung sensitiver mechanischer Rezeptoren in der Haut Schmerzen und Juckreiz lindern kann und in den letzten 25 Jahren wurde eine Vielzahl von Theorien zur Erklärung der zugrundeliegenden Abläufe entwickelt. Die bekannteste Theorie, die Gate Theory (Melzack and Wall, Science, 150:971-979, 1965), beschreibt sehr ausführlich, wie die Interaktion zwischen mechanischer Rezeption und Schmerz ablaufen könnte. Auf der Grundlage dieser Theorie wurden in den 70er und 80er Jahren Geräte zur transkutanen elektrischen Nervenstimulation (TENS) zur Linderung von Schmerzen entwickelt. Diese Geräte aktivieren ganze Nerven (Nervenfaserbänder) der Haut und des untergewebes. Durch Verwendung einer geeigneten Stromstärke können vorzugsweise dicke, myelinierte Nervenfasern von sensitiven mechanischen Rezeptoren stimuliert werden, da sie einer elektrischen Stimulierung den geringsten Widerstand entgegensetzen. Es wurde festgestellt, daß dieses Verfahren für einige Schmerzzustände bei etwa 50 % der Testpersonen eine schmerzlindernde Wirkung hat.
Die Mehrzahl der Nocizeptoren (Verletzungs-Rezeptoren) besitzen langsam übertragende nicht-myelinierte Axone, sogenannte C-Fasern. Man nimmt an, daß diese eine entscheidende Rolle bei chronischen Schmerzzuständen spielen. Früher ging man von der falschen Vorstellung aus, die von diesen Fasern aktivierten Schmerzbahnen hätten eine diffuse topographische Verteilung. Neuere neurophysiologische Studien haben jedoch gezeigt, daß die Schmerzbahnen eine sehr detaillierte Organisation mit klar definierten Aktivierungs- und Hemmungsbereichen der Haut aufweisen (Schouenborg, J. Physiol, 356: 169-192, 1984; Schouenborg and Kalliomäki, Exp. Brain Res. 83:67-78, 1990). Will man Schmerzen effektiv bekämpfen, sollte man daher örtlich begrenzte Hemmungsbereiche der Haut spezifisch stimulieren. Die herkömmlichen TENS- Verfahren ermöglichen dies nicht, da gesamte Nerven, sowohl der Haut als auch des Untergewebes, stimuliert werden. Darüber hinaus weisen die verschiedenen penphären Nerven praktisch nie in ihrer Funktion abgegrenzte Bereiche auf.
Studien über die Organisation der Schmerzbahnen haben gezeigt, daß sowohl schmerzaktivierte Nervenzellen als auch andere Nervenzellen, die Informationen von der Körperoberfläche erhalten, von sehr kleinen Bereichen der Haut aus maximal aktiviert werden können. Daher ist es nicht notwendig und möglicherweise sogar falsch, ganze Nerven durch das Ansprechen großer Rezeptorenlager zu stimulieren. Durch schrittweises Stimulieren verschiedener, nahe beeinanderliegender Punkte mit einer niedrigen Frequenz für jeden Punkt, kann man unter Umständen eine Hochfrequenzaktivierung zentraler Nervenzellen ohne Ermüdung einzelner nach innen führender Nervenfasern und zentraler Synapsen erreichen.
Die Kenntnisse über die zentralen Nervenbahnen zur Übertragung von Juckreiz sind nur sehr begrenzt. Bei Juckreiz ist man versucht, sich zu kratzen, um sich eine gewisse Erleichterung zu verschaffen. Bedauerlicherweise verschlimmert das Kratzen auf längere Sicht jedoch oft den Jukreiz durch Verletzung des Gewebes. Es ist daher wünschenswert, zentrale juckreizhemmende Mechanismen zu aktivieren, ohne die Haut zu verletzen.
Neuere Untersuchungen haben auch ergeben, daß einzelne Muskeln von bestimmten Hautbereichen aus aktiviert und in ihrer Bewegung gehemmt werden können. Die Bereiche, über die ein bestimmter Muskel aktiviert werden kann, entsprechen den Bereichen der Haut, die vom Muskel bei dessen Kontraktion zurückgezogen werden, während die hemmenden Bereiche eines bestimmten Muskels den Hautbereichen entsprechen, die vom Muskel bei dessen Kontraktion auf ein feststehendes Objekt zubewegt werden. Die Muskelaktivität könnte durch spezifische Aktivierung dieser Hautbereiche kontrolliert werden. Dies ist von Bedeutung, wenn man bei verschiedenen Behinderungen die motorische Aktivität erleichtern bzw. ungewollte motorische Aktivität verändern will.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die es ermöglicht, bestimmte Rezeptoren der Haut zu stimulieren, um sowohl chronische und akute Schmerzzustände als auch Juckreiz zu lindern, die motorische Aktivität von behinderten Menschen zu beeinflussen bzw. die Durchblutung des Untergewebes zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch eine in der Beschreibung erläuterte Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des kennzeichnenden Teils der beigefügten Ansprüche aufweist. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich von bestehenden TENS-Geräten dadurch, daß die Stimulierung örtlich begrenzt innerhalb eines bestimmten und durch seine Funktion gekennzeichneten Bereichs der Haut erfolgt, während bei TENS sowohl gesamte Nerven, die unspezifische Informationen von der Haut übertragen, als auch das Untergewebe stimuliert werden. Da die Stimulierung von vielen Punkten nacheinander ausgeführt werden kann und die einzelnen Rezeptoren der Haut dadurch mit relativ niedriger Frequenz angesprochen werden, kann man Ermüdungserscheinungen (Gewöhnung) einzelner nach innen führender Nervenfasern und ihrer zentralen Synapsen vermindern. Hingegen aktiviert TENS gesamte Nerven und folglich eine große Anzahl von Nervenfasern, was zu deutlichen Ermüdungserscheinungen führt.
Darüber hinaus erzeugt TENS aufgrund der synchronen Aktivierung der Nervenfasern ein unangenehmes Gefühl von Stromfluß Dieses Gefühl strahlt oft entlang der Erregung der stimulierten Nerven aus.
Andererseits erzeugt die erfindungsgemäße Vorrichtung anfangs einen örtlich begrenzten, kurzen, stechenden Schmerz, der durch allmähliches Erhöhen der Stimulierungsintensität größtenteils ausgeschaltet werden kann. Darüber kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine niedrigere Stromstärke (höchstens 6 mA) eingesetzt werden als bei TENS (30 bis60 mA). Die erfindungsgemäß angelegte Spannung (höchstens 40 V, normalerweise unter 20 V) ist ebenfalls weit geringer als die bei TENS verwendete (50 bis 200 V). Dies verringert das Risiko von Komplikationen, beispielsweise für Menschen mit Herzschrittmachern.
Daruber hinaus unterscheidet sich die vorliegende Erfindung auffolgende Weise von der Akupunktur. Bei der Akupunktur wird die Haut von einzelnen Nadeln durchstochen, die in das Untergewebe eindringen. Die Stimulierung erfolgt entweder durch elektrischen Strom oder mechanische Manipulation. Da die verwendeten Nadeln nicht isoliert sind, verteilt sich Strom entlang der Nadeln, wodurch eine unspezifische Stimulation sowohl der Rezeptoren in der Haut als auch des Untergewebes erfolgt. Oft aktiviert die Akupunktur auch nahe vorbeiführende Nerven. Daher unterscheidet sich die Akupunktur von der vorliegenden Erfindung vor allem dadurch, daß bei der Akupunktur eine unspezifische Stimulation verschiedener Arten von Rezeptoren entlang der Nadeln und naher Nerven erfolgt. Außerdem ist die bei der Akupunktur verwendete Stromstärke generell höher als die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte.
Das US-Patent 3,612,061 von Collins u.a. bezieht sich auf eine flexible Elektrodenmatrix. Ziel dieser Erfindung ist es, den Tastsinn von Blinden zur Übertragung von Information einzusetzen. Die US-Vorrichtung besteht aus einer biegbaren Scheibe bzw. Platte mit in einer Matrix angeordneten Elektroden. Jede Elektrode ist über ein gesondertes Kabel mit einer Stromzuführeinheit verbunden. Die Scheibe ist geerdet. Es ist möglich, die Elektroden einzeln zu stimulieren, wodurch die Elektrodenmatrix in verschiedenen Mustern stimuliert werden kann. Jede Elektrode steht über die Scheibe hervor und besteht aus einem Zylinder mit einer konvexen Oberfläche, die unter Druck an die Haut angelegt wird. Unter anderem unterscheidet sich die US-Vorrichtung von der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die Elektroden nicht in die Haut eindringen. Es sind keine Parameter für die Stimulation angegeben. Allerdings ist es offenbar nicht beabsichtigt, die Elektroden nacheinander zu stimulieren, da vielmehr ein räumliches Muster erzeugt werden soll. Da die Elektroden die Haut nicht durchdringen, wird eine höhere Spannung benötigt, um die Rezeptoren der Haut bzw. die Nerven zu stimulieren. Folglich verteilt sich der Strom stärker und ist weniger spezifisch als bei der vorliegenden Erfindung.
Das US-Patent 4,982,743 von Pierson beschreibt eine Vorrichtung zur Verringerung von Juckreiz, die eine Elektrodenscheibe bzw. -platte von weniger als 4 cm² umfaßt, die mit vorstehenden, stumpfen Elektroden ausgestattet ist, welche an die Haut angelegt werden sollen. Die Elektroden stehen 0,2 bis 1,0 mm über die Scheibe hervor. Die Spitzen der Elektroden laufen jedoch nicht spitz zu. Sie werden auch nur leicht in die Haut gedrückt, wenn das Ende der Elektrode an die Hautoberfläche angelegt wird. In der US-Patentschrift wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Elektroden nicht in die Haut eindringen bzw. sie durchstechen. Die Haut wird durch Gleichspannung von höchstens 20 V über bis zu ca. 1 Minute hinweg stimuliert. Weiterhin ist ausgeführt, daß man die Stimulierung nicht fühlt, d.h. daß die Rezeptoren der Haut nicht merklich aktiviert werden, während der Juckreiz nachläßt. Die Vorrichtung zur Linderung von Juckreiz gemäß diesem US-Patent unterscheidet sich von der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die Elektroden, wie bereits erwähnt, nicht zum Eindringen in die Haut ausgeführt sind. Darüber hinaus wird anstatt einzelner Stimulationsimpulse Gleichstrom verwendet. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Vorrichtung bietet die US-Vorrichtung nicht die Möglichkeit, die verschiedenen vorstehenden Elektroden nacheinander zu stimulieren. Schließlich liegt die Größe der Scheibe bei weniger als 4 cm².
Das Patent EP-A-0,377,057 von Bernardini u.a. beschreibt ein manuell bedientes elektromedizinisches Gerät zur schmerzlindernden Hautbehandlung, genauer gesagt, ein tragbares Gerät mit vier Elektrodenpaaren, die in einer Platte eingebettet sind. Die Elektroden, die stumpf und in der beigefügten Zeichnung als rund dargestellt sind, dringen nicht in die Haut ein. Die Elektrodenpaare werden mit derselben Frequenz stimuliert. Es sind weder Parameter für die Stimulierung noch für die Abmessungen des Geräts angegeben. Das Gerät gemäß diesem europäischen Patent unterscheidet sich von der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch, daß die Elektroden nicht in die Haut eindringen und daß nur einige Elektrodenpaare verwendet werden. Darüber hinaus ist es nicht möglich, diese Elektroden nacheinander zu stimulieren. Die Stimulationsspannung sollte außerdem viel höher sein um die Rezeptoren bzw. Nerven zu aktivieren, wie dies bei herkömmlichen TENS der Fall ist. Schließlich steigt auch die intrakutane Stromdichte weniger hoch an.
Zum Stand der Technik gehören weiterhin die EP-A- 0,249,532 von Ory, die US-Patente 4,982,742 von Claude, 4,509,535 von Bryan, 4,453,548 von Maurer u.a. und 4,823,810 von Dervieux sowie die US-Patente 4,708,149, 4,722,354, 4,867,166 und 5,038,796 jeweils von Axelgaaard und Grussing. Bei all den in diesen Veröffentlichungen beschriebenen Geräten ist kein Durchdringen der Haut durch Elektroden vorgesehen und daher können die mechanischen Rezeptoren und Schmerzrezeptoren der Haut nicht spezifisch stimuliert werden. Außerdem ermöglicht keines dieser Geräte eine schrittweise ablaufende Stimulation.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung genauer beschrieben. In der Zeichnung zeigen
Fig.1 eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig.2 eine Schnittansicht einer Elektrode, die in der Elektrodenplatte der Vorrichtung gemäß Fig.1 angeordnet ist;
Fig.3A bis 3D Schnittansichten von vier verschiedenen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Elektrodenspitzenabschnitts und der erfindungsgemäßen Anschlagvorrichtungen; und
Fig.4 eine perspektivische Schnittansicht eines Hautbereichs.
Wie aus Fig.1 hervorgeht, enthält eine Elektrodenplatte 1 mehrere Elektroden 2, die in der Elektrodenplatte 1 angebracht sind und sich durch sie hindurch erstrecken. Jede Elektrode 2 ist über eine elektrische Leitung 3 mit einer Steuereinheit 4 verbunden. Die Steuereinheit 4 ist wiederum über eine elektrische Leitung 5 mit einer gegenüber den Elektroden 2 entgegengesetzt gepolten Kollektorelektrode 6 verbunden. Die Elektrodenplatte 1, aus deren Unterseite die Elektroden 2 hervorstehen, und die Kollektorelektrode 6 werden während des Stimulationsvorgangs an einen Hautbereich 10 angelegt.
Die Elektrode 1 ist vorzugsweise formbar und generell flach. Die Platte kann von unterschiedlicher Größe sein, je nach Größe des zu stimulierenden Hautbereichs. Außerdem besteht die Platte aus einem herkömmlichen, biegbaren Material, das ihre Verwendung auf gebogenen Körperbereichen ermöglicht, etwa auf Ellenbogen, Schultern oder Knien. Die Platte kann etwa 1 bis 500 cm² groß sein, vorzugsweise jedoch 4 bis 300 cm².
Natürlich richtet sich die Größe der Platte nach dem zu stimulierenden Hautbereich. Dort wo die Haut eine geringe Rezeptordichte aufweist, müssen relativ große Hautbereiche stimuliert werden. So müssen beispielsweise auf dem Rücken und dem Hinterkopf vergleichsweise ausgedehnte Bereiche stimuliert werden, während auf den Armen und im Gesicht nur kleine Bereiche zu stimulieren sind. Gegebenenfalls können auch eine oder mehrere Elektrodenplatten 1 zusätzlich angeschlossen werden, wenn große Hautbereiche stimuliert werden sollen. Die Elektrodenplatte 1 kann insgesamt ein elektrischer Isolator sein bzw. einen Isolator in der der Haut nächsten Schicht enthalten und in einer darüberliegenden Schicht entweder aus elektrisch leitenden Drähten von den Elektroden 2 zu der Steuereinheit 4 oder aus einer Schaltplatine bestehen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Elektrodenplatte 1 eine Manschette aus Siliziumgummi. Elektroden 2 erstrecken sich durch Aussparungen in der Elektrodenplatte 1 und stehen von deren Unterseite zum Hautbereich 10 hin vor, wie dies aus Fig.2 hervorgeht. Die Elektroden 2 sind generell von länglicher Form und aus herkömmlichem leitenden Material gefertigt. Durch eine elektrische Leitung 3 ist das oberen Ende jeder Elektrode 2 an die Steuereinheit 4 angeschlossen. Dieses obere Ende kann von der Oberseite der Elektrodenplatte 1 in Richtung von dem Hautbereich weg hervorstehen oder in die Elektrodenplatte 1 eingebettet sein. Am unteren Ende endet die Elektrode 2 in einem Elektrodenspitzenbereich 7, der in den Hautbereich 10 eindringen soll. Es ist sehr wichtig, daß der Elektrodenspitzenbe reich 7 so gestaltet ist, daß er ausreichend tief in die Haut eindringen kann, um die gewünschte Stimulation auf die Hautrezeptoren auszuüben. Der Elektrodenspitzenbereich 7 läuft in einem Winkel von weniger als 90º, vorzugsweise von weniger als 45º, spitz zu. Der Elektrodenspitzenbereich 7 kann absolut konisch spitz zulaufen oder konvex bzw. konkav konisch zugespitzt sein oder auch eine Schneidkante aufweisen. So lange er den vorliegenden Erfordernissen entspricht, kann er auch anders geformt sein, etwa als kleinere oder größere Nadel. Die Querschnittsfläche des Elektrodenspitzenabschnitts 7 kann auch so klein sein, daß die Haut unabhängig von der Ausführung des Spitzenabschnitts durch Ausübung von Druck durchstochen wird. Die Querschnittsfläche sollte höchstens 1 mm² groß sein, vorzugsweise höchstens 0,25 mm² um Hautverletzungen durch das Eindringen so gering wie möglich zu halten.
Um ein kontrolliertes Eindringen zu erreichen, ist um den unteren vorstehenden Abschnitt der Elektrode ein Anschlagelement 9, das zusammen mit dem Elektrodenspitzenbereich 7 ausgebildet ist, so vorgesehen, daß es die Elektrode 2 ebenfalls umgibt und als Abstandhalter zwischen der Unterseite der Elektrodenplatte 1 und dem Hautbereich 10 dient. Dadurch wird auch eine Luftspalte 11 zwischen der Elektrodenplatte 1 und dem Hautbereich geschaffen. Der Begriff "Elektrodenspitzenbereich" wird hier verwendet, um den Bereich der Elektrode 2 zu bezeichnen, der über das Anschlagelement 9 hinaussteht. Das Anschlagelement 9 kann aus jedem beliebigen herkömmlichen Material gefertigt sein, beispielsweise aus einem elektrischen Leiter oder einem Isoliermaterial, und jede geeignete Form aufweisen. Vorzugsweise ist das Anschlagelement ein Hohlzylinder von etwa 0,1 bis 5 mm Höhe. Seine Hautkontaktfläche, die vorzugsweise ringförmig ist, hat eine Größe von etwa 0,2 bis 25 mm², je nach Elektrodendichte und Biegung der Hautoberfläche Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Hautkontaktfläche des Anschlagelementes 9 etwa 3 mm² groß. Das Anschlagelement 9 kann als Einzelbauteil der Vorrichtung oder aber einstückig mit der Elektrode 2 ausgeführt sein. So ermöglicht es das Anschlagelement 9, daß die Elektrode 2 bis zu einer vorbestimmten Tiefe in die Haut eindringt, wenn von oben Druck ausgeübt wird. Vorzugsweise ist das untere Ende des Anschlagelements konvex geformt, um optimalen Hautkontakt herzustellen. Die Hautkontaktfläche kann entweder insgesamt flach sein, sie kann nur nahe am Elektrodenspitzenabschnitt 7 flach sein und zur Elektrodenplatte 1 hin abgerundet, oder eine konische Form aufweisen. Wie aus den Fig.3A bis 3D hervorgeht, die alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, sollte der Winkel α zwischen dem Anschlagelement 9 und dem Elektrodenspitzenbereich 7 160º nicht überschreiten, um eine zufriedenstellende Kontrolle der Eindringtiefe der Elektrode 2 in die Haut zu ermöglichen. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α zwischen dem Anschlagelement 9 und dem Elektrodenspitzenabschnitt 7 etwa 90º. Grundsätzlich ist auch eine Vorrichtung vorstellbar, bei der die Elektrodenplatte 1 selbst als Anschlagelement dient. Eine derartige Anordnung ermöglicht jedoch keine zufriedenstellende Kontrolle der Eindringtiefe der Elektroden 2 in die Haut.
Da verschiedene Rezeptoren in verschiedener Tiefe in der Haut angeordnet sind, ist es möglich, die Gruppe von Rezeptoren, die stimuliert werden soll, durch eine Veränderung der Eindringtiefe des Elektrodenspitzenbereiches 7 in die Haut zu bestimmen. Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise zum Stimulieren von Rezeptoren im unteren Bereich der Epidermis und im oberen Bereich der Lederhaut verwendet. Wenn die Elektrode 2 unter Druck an den Hautbereich 10 angelegt wird, durchdringt der Elektrodenspitzenbereich 7 die elektrisch isolierenden Schichten der Epidermis (Stratum Corneum und Stratum Lucidum, d.h. die Hornhautschicht aus abgestorbenen Hautzellen). Wie aus Fig. 4 hervorgeht, in der die Strukturen und die Lage der Rezeptoren in der Haut in einer Schnittansicht dargestellt sind, sollten die Elektroden 2 bis in den unteren Bereich der Epidermis 13 und den oberen Bereich der Lederhaut 16 eindringen, wo sowohl die Nocizeptoren 14 als auch die sensitiven mechanischen Rezeptoren 15 sitzen. Der Begriff "Rezeptor" wird in dieser Beschreibung sowohl für mechanische Rezeptoren und Nocizeptoren als auch für ihre intrakutanen Nervenfasern in den Hautschichten 13 und 16 verwendet. Die Homhautschicht 12 bildet den obersten Bereich der Epidermis 13. Wenn der Elektrodenspitzenbereich 7 diese Hautschichten durchdringt, verringert sich der elektrische Widerstand zwischen der Elektrodenspitze und dem Rezeptor erheblich. Die für die Aktivierung der Rezeptoren in der Haut notwendige Spannung und Stromstärke können daher ebenfalls beträchtlich reduziert werden. Die Eindringtiefe in die Haut, d.h. der vertikale Abstand zwischen der Spitze 8 des Elektrodenspitzenbereichs 7 und einer imaginären Verlängerung der Oberfläche des Anschlagelements 9, das an einen Hautbereich 10 anliegt, hängt von dem zu stimulierenden Hauttyp ab und davon, wie tief in der Haut die Stimulation erfolgen soll. Der Elektrodenspitzenbereich 7 steht vorzugsweise etwa 0,1 bis 2,0 mm, bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel etwa 0,2 bis 1,2 mm, vor. Der in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendete Begriff "Eindringen in die Haut" umfaßt das Durchdringen der Hautschichten bis zu den sensitiven mechanischen Rezeptoren 15 und den Nocizeptoren 14, die sich im unteren Bereich der Epidermis 13 und dem oberen Bereich der Lederhaut 16 befinden.
Die Elektroden 2 können mit verschiedenen Abständen zur Elektrodenplatte 1 angeordent sein. Aufgrund praktischer Erwägungen sollten jedoch Abstände von über etwa 30 bis 50 mm und unter 2 bis 5 mm nicht vorgesehen werden. Die Anzahl der Elektroden 2 pro Elektrodenplatte 1 kann zwischen 2 und 100 liegen, vorzugsweise liegt sie bei 15 bis 50. Die Elektroden 2 können entsprechend dem zu behandelnden Hautbereich auf der Elektrodenplatte 1 asymmetrisch angeordnet sein. Für einen Fachmann ist es einfach, die obigen Parameter festzulegen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Platte oval oder rechteckig und weist eine Oberfläche von etwa 100 cm² auf, wobei 16 Elektroden auf der Platte mit einem Abstand von 20 mm zueinander symmetrisch angeordnet sind. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 2 außerdem zylindrisch und haben einen Durchmesser von 0,5 mm.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Elektrodenplatte 1 aus einer oberen Schicht mit integrierten Leitungen oder Platinen und einer unteren Isolierschicht. Die Anschlagelemente 9 sind einstückig mit den Elektroden 2 ausgeführt.
Die Steuereinheit 4, die durch elektrische Leitungen 3 mit jeder auf der Elektrodenplatte 1 vorgesehenen Elektrode 2 verbunden ist, ist eine herkömmliche elektronische Baueinheit und so gestaltet, daß sie die benötigten Werte der erfindungsgemäß verwendeten elektronischen Parameter liefern kann. Die Steuereinheit 4 kann entweder in einem gesonderten Behälter oder in einem Gehäuse direkt auf der Elektrodenplatte 1 angeordnet sein. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Elektroden nacheinander, d.h. abwechselnd, aktiviert, um eine optimale Wirkung zu erzielen. Obwohl es möglich ist, alle Elektroden simultan zu stimulieren, führt dies doch nicht zu guten Ergebnissen. Mit der Hilfe der Steuereinheit 4 kann die Frequenz für jede Elektrode 2 auf zwischen 1 Hz und 300 Hz eingestellt werden, vorzugsweise auf zwischen 5 Hz und 100 Hz. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt sie jedoch bei etwa 40 Hz. Die zur Aktivierung der Rezeptoren in der Haut benötigte Spannung und Stromstärke kann erfindungsgemäß auf höchstens etwa 40 V und etwa 6 mA reduziert werden, vorzugsweise auf höchstens etwa 20 V und etwa 3 mA. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Spannung nicht über etwa 15 V und die Stromstärke nicht über etwa 1 bis 3 mA. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Linderung von Schmerzen und Juckreiz verwendet wird, wird die Spannung während eines ersten Zeitabschnitts von etwa 5 bis 10 Minuten allmählich erhöht, was ein etwaiges unbehagliches Gefühl im Vergleich zum schrittweisen Erhöhen zur benötigten Spannungshöhe erheblich verringert. Die Stimulation wird dann etwa 20 bis 50 Minuten lang fortgesetzt; bei einigen Schmerzzuständen kann auch eine längere Zeitspanne von Nöten sein. Die benötigte Impulsdauer liegt bei etwa 0,01 bis 5 ms, vorzugsweise bei 0,2 bis 1 ms. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt sie 0,2 ms. Die obigen Parameter hängen von der zu stimulierenden Hautpartie ab.
Die Steuereinheit 4 ist über eine elektrische Leitung 5 mit einer formbaren, elektrisch leitenden Kollektorelektrode 6 verbunden, die in ihrer Polarität den Elektroden 2 entgegengesetzt ist. Die Kollektoreelektrode 6 besteht aus herkömmlichem Material und kann wie die Elektrodenplatte 1 wenn notig an gebogene Körperbereiche angepaßt werden. Die Form und Oberfläche der Kollektorelektrode 6 kann in erheblichem Umfang verändert werden. Die Oberfläche beträgt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel etwa 15 bis 25 cm². Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die notwendige Stromübertragung zwischen den Elektroden 2 und der Kollektorelektrode 6, die unterschiedlich gepolt sind. Die Kollektorelektrode 6 kann an den Hautbereich 10 mit Abstand zur Elektrodenplatte 1 oder als Rahmen rund um die Platte herum angelegt werden. Die Kollektorelektrode 6 kann auch bezüglich der Elektrodenplatte 1 an anderer Stelle angeordnet sein.
Die Elektroden 2 können also entweder Kathoden oder Anoden sein. Wenn die Elektroden 2 Kathoden sind, ist die Kollektorelektrode 6 eine Anode, und umgekehrt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Elektroden 2 Kathoden und die Kollektorelektrode 6 ist eine Anode.
Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel können die Elektroden 2 auf der Elektrodenplatte 2 paarweise als Kathoden und Anoden fungieren. Alternativ hierzu können Gruppen von zwei oder mehr Elektroden 2 auf der Elektrodenplatte 1 mit anderen Gruppen von Elektroden 2 auf der Elektrodenplatte zusammen als Kathoden-Anodenpaare dienen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kollektorelektrode 6 überflüssig und es kann somit auf sie verzichtet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann an dem betreffenden Hautbereich 10 mit Hilfe einer herkömmlichen, nicht dargestellten Haltevorrichtung befestigt werden, beispielsweise mit einer Manschette mit einstellbaren Klemmvorrichtungen oder mit einem Gewebehaftmittel. Es ist sehr wichtig, daß die Elektrodenplatte 1 mit den Elektroden 2 und ihren Elekrodenspitzenbereichen 7 mit einstellbarem Druck an die betreffende Hautpartie angelegt werden kann, um das notwendige Eindringen in die Haut zu erreichen.
Mit Hilfe der Erfindung ist es also möglich, auch die motorischen Aktivitäten von behinderten Menschen, deren Muskeln teilweise oder ganz gelähmt sind, zu beeinflussen. Normalerweise wird die Stromstärke dabei nicht 5 bis 10 Minuten lang allmählich erhöht. In diesem Fall wird der Hautbereich in einer Weise stimuliert, die auf die beabsichtigte motorische Aktivität abgestimmt ist.
Darüber hinaus kann die Durchblutung des Untergewebes örtlich durch Stimulation mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht werden. Ein deratiger Durchblutungsanstieg wurde unter anderem durch eine Temperaturerhöhung im behandelnden Hautbereich nachgewiesen.

Bewertung der schmerzstillenden und juckreizlindernden Wirkung der Erfindung

Bei einem Test mit sechs Patienten zeigte sich eine erhebliche örtliche Schmerzlinderung im stimulierten Bereich innerhalb von 3 bis 5 Minuten. Der durch Hitzestimulierung auf der Hautoberfläche erzeugte Schmerz zeigt, daß die Schmerzschwelle erheblich erhöht wurde. Generell verschwand das Gefühl von Nadelstichen vollständig. Darüber hinaus zeigten Versuche mit vier Patienten, die unter Rückenmuskelschmerzen und Tennisarm litten, eine gute und langzeitige Schmerzlinderung, die über mehrere Tage anhielt.
Außerdem beendete die erfindungsgemäße Vorrichtung bei drei Patienten einen durch Histamininjektion hervorgerufenen Juckreiz und linderte den Juckreiz bei drei weiteren Patienten nach einer etwa fünfminütigen Stimulation. Die Wirkung hielt mehr als eine Stunde lang an.

Claims

1. Vorrichtung zur Linderung sowohl chronischer und akuter Schmerzzustände als auch von Juckreiz, zur Beeinflussung der motorischen Aktivitäten von behinderten Menschen bzw. zur Erhöhung der Durchblutung im Untergewebe, wobei die Vorrichtung eine formbare Elektrodenplatte (1) umfaßt, durch die sich eine Vielzahl von Elektroden (2) erstrecken, welche in der Elektrodenplatte (1) befestigt sind und an ihren jeweiligen freien Enden in Elektrodenspitzenbereichen (7) enden, die in die Haut eindringen können, gekennzeichnet dadurch, daß

a) der Elektrodenspitzenbereich (7) einer jeden Elektrode (2) in einem Abstand von etwa 0,1 bis 2,0 mm von der Elektrodenspitze (8) entfernt von einem Anschlagelement (9) umgeben ist, das die Elektrodenplatte (1) vom Hautbereich (10) trennt,

b) die Elektroden (2) mit einer Kollektorelektrode (6) zusammenarbeiten, die eine zu den Elektroden (2) entgegengesetzte elektrische Polarität aufweist,

c) die Elektroden (2) und die Kollektorelektrode (6) elektrisch mit einer Steuereinheit (4) verbunden sind, die so gestaltet ist, daß sie die Elektroden (2) nacheinander aktivieren kann, so daß die Elektrodenspitzenbereiche (7) die isolierenden äußeren Schichten der Epidermis durchdringen, wenn Druck auf die Elektroden ausgeübt wird, um die Rezeptoren der Haut zu stimulieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2) Kathoden sind und daß die Kollektorelektrode (6) eine Anode ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (4) so ausgebildet ist, daß sie die Elektroden (2) nacheinander mit einer Frequenz von etwa 1 bis 300 Hz, einer Stromstärke von nicht über etwa 6 mA und einer Impulsdauer von etwa 0,01 bis 5 ms aktiviert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (4) so gestaltet ist, daß sie die Elektroden (2) nacheinander mit einer Frequenz von vorzugsweise 5 bis 100 Hz, einer Stromstärke von nicht über etwa 3mA und einer Impulsdauer von etwa 0,2 bis 1,0 ms aktiviert.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatte (1) eine Oberfläche von 4 bis 300 cm² aufweist und daß 2 bis 100 Elektroden (2) in der Elektrodenplatte (1) befestigt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenspit zenbereich (7) jeder Elektrode (2) entweder angespitzt ist oder eine Schneidkante oder eine so kleine Querschnittsfläche aufweist, daß er unabhängig von der Gestaltung der Elektrodenspitze (8) in den Hautbereich eindringen kann, und daß der Elektrodenspitzenbereich (7) in einer Entfernung von etwa 0,2 bis 1,2 mm von der Spitze (8) von dem Anschlagelement (9) umgeben ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche der Anschlagelemente (9) mit der Haut entweder flach, nahe des Elektrodenspitzenbereichs (7) flach und zur Elektrodenplatte (1) hin abgerundet, oder konisch ist, wobei in letzterem Fall der Winkel zwischen dem Elektrodenspitzenbereich (7) und dem Anschlagelement (9) 160º nicht übersteigt.

8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere erfindungsgemäße Elektrodenplatten (1) zusätzlich angeschlossen werden, um einen größeren Hautbereich zu stimulieren.

9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2) in der Elektrodenplatte (1) paarweise oder in Gruppen zueinander Anoden-Kathodenpaare bilden, wobei bei der Vorrichtung auf die Kollektorelektrode (6) verzichtet werden kann.