Es ist bekannt, therapeutische Effekte durch Stimulierung bestimmter Therapiepunkte auf der Haut des Patienten zu erzielen. Wenn die bekannte mechanische Stimulation durch elektrische Stimulation ergänzt oder ersetzt werden soll, sind hierzu insbesondere niederfrequente Ströme, z.B. von ca.
1-10 Hz, geeignet.
Bekannte Typen von Elektrotherapiegeräten sind aber meist für Anwendungen bestimmt, bei denen im Inneren des menschlichen Körpers liegende Organe, Organteile oder Gewebe stimuliert werden sollen, so dass die Geräte für die Stimulierung von in oder nahe der Körperoberfläche gelegenen Therapiepunkten nicht oder schlecht geeignet sind.
Ziel der Erfindung ist ein für die Stimulierung solcher The rapiepunkte besonders geeignetes Gerät, das insbesondere die Erzeugung und therapeutische Anwendung niederfrequenter Stromstösse mit einer Wellenform ermöglicht, die den bei Stimulierung von Nervensträngen entstehenden Strömen ähnlich ist, wobei diese Ströme auf die Körperoberfläche (Epidermis und angrenzende Gewebeschichten) für die Stimulierung von Therapiepunkten der oben beschriebenen Art zur Einwirkung gebracht werden sollen.
Ziel der Erfindung ist ferner eine solche Ausbildung der Elektroden, dass der bei Behandlung mit niederfrequenten Stromstössen vom Patienten mehr oder weniger empfundene Schmerz vermindert werden kann. Diese Ziele lassen sich mit dem erfindungsgemässen Elektrotherapiegerät erreichen, das gekennzeichnet ist durch Elektroden mit Kontaktflächen, die zum Anlegen an nahe nebeneinanderliegenden Teilen der Körperoberfläche des Patienten bestimmt sind, einen niederfrequenten Sperrschwingoszillator zur Erregung der Elektroden und eine Gleichspannungsquelle zur Speisung des Sperrschwingoszillators, wobei die eine Ausgangsleitung des Oszillators zur Festlegung eines Bezugspotentials mit einem Pol der Gleichspannungsquelle verbunden ist und die Spannung aus der anderen Ausgangsleitung um dieses Bezugspotential oszilliert,
und wobei die an das Bezugspotential angeschlossene Elektrode eine Kontaktfläche aufweist, die höchstens ebenso gross ist wie die Kontaktfläche der mit der oszillierenden Spannung verbundenen Elektrode.
Bevorzugte Ausführungsformen des ertmdungsgemässen Elektrotherapiegerätes werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die halbschematische Darstellung von für das Therapiegerät geeigneten Elektroden,
Fig. 2 einen ersten bevorzugten Sperrschwingoszillator
Schaltkreis mit Speisespannungsquelle und Elektroden,
Fig. 3 einen zweiten bevorzugten Sperrschwingoszillator Schaltkreis für selbsttätige Aktivierung,
Fig. 4 die Darstellung von bevorzugten Impulsformen, wie sie mit dem Gerät erzeugt und therapeutisch angewendet werden können,
Fig. 5 das Schema eines Beispiels für die Anordnung mehrerer Elektroden auf einem Träger,
Fig. 6 den vergrösserten Schnitt durch eine bevorzugte Elektrodenstruktur,
Fig. 7 die teilweise geschnittene und teilweise schematisch dargestellte Ausführungsform einer anderen Elektrodenstruktur.
Fig. 1 zeigt in halbschematischer vergrösserter Darstellung, wie die beiden Elektroden 11, 12 zur elektrischen Stimulierung eines im Bereich zwischen den Elektroden liegenden Thera piepunktes-an die Körperoberfläche 18 eines Patienten ange legt und mehr oder weniger fest angedrückt werden. Die Elektroden 11, 12 sind mit entsprechenden Sockeln 13, 16 im Elektrodenträger 10 befestigt und über die Leitungen 15, 17 mit einem nicht dargestellten Oszillator verbunden, der entsprechend niederfrequente Stromstösse zu erzeugen in der Lage ist, wie weiter unten eingehender erläutert.
Die mit der Körperoberfläche 18 in Kontakt kommenden Teile der Elektroden 11, 12 sind praktisch durch die vorzugsweise sphäroiden, insbesondere kugelkalottenförmigen bzw.
halbkugelig ausgebildeten Kontaktseiten der Elektroden 11, 12 bestimmt, wobei die Kontaktflächen praktisch gleich gross sind.
Wie weiter unten genauer erläutert, ist stets eine Elektrode - bzw. sind die verschiedenen Kontaktflächen einer mehrteiligen Elektrode - mit der oszillierenden Spannung verbunden, während die andere Elektrode an ein Bezugspotential angeschlossen ist.
Auch wenn das erfmdungsgemässe Gerät gemäss einer bevorzugten Ausführungsform netzunabhängig ist und als Speisespannungsquelle eine konventionelle Trockenbatterie aufweist, kann so das Schwimmen der Elektroden sicher vermieden werden. Trotz der Anwendung von niederfrequenten Stromstössen aus einem Oszillator kann man hier von einer negativen Elektrode oder Kathode sprechen, z.B. wenn nur mit Halbschwingungen gearbeitet wird oder wenn man auf einen bestimmten Schwingungsteil, nämlich das Einschwingen, Bezug nimmt.
In der Praxis wird von Patienten bei Behandlung mit solchen Stromstössen manchmal ein Schmerz an der Kontaktstelle mit einer bestimmten Elektrode, häufig der Kathode empfunden. Beim erfmdungsgemässen Gerät ist die für diese Kontaktstelle vorgesehene Elektrodenfläche daher mindestens ebenso gross wie die entsprechende Kontaktstelle der Bezugselektrode. Vorzugsweise ist die Kontaktstelle der CKathode# bzw. oszillierenden Elektrode erheblich grösser, z.B. zweimal und mehr, als die Kontaktstelle bzw. -fläche der Bezugselektrode. Allgemein kann die Kontaktfläche der oszillierenden Elektrode relativ so stark vergrössert werden, dass die dort auftretende Stromdichte in einer, eine mindestens merkliche Verringerung des Schmerzes bei der Behandlung bewirkenden
Weise verringert wird.
Vorzugsweise liegen die als Kontaktstellen vorgesehenen Flächenteile beider Elektroden praktisch in gemeinsamen Ebenen und relativ nahe nebeneinander, z.B. in einem Abstand von einigen Millimetern bis wenigen Centimetem, etwa zwischen 1-50 mm. Grössere Abstände sind weniger zweckmässig, teils weil dann die Genauigkeit der Applikation ge fährlet sein kann, teils weil das Gerät bzw. der Elektrodenteil zunehmend unhandlicher wird. Die Elektroden sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Halter vorgesehen, der mit dem restlichen Teil des Gerätes fest oder aber über ein Kabel verbunden sein kann. Der Elektrodenhalter kann mit einer Bezugsmarkierung zur optimalen Positionierung der Elektroden relativ zu einem Therapiepunkt versehen sein.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Teile des eifmdungs- gemässen Elektrotherapiegerätes auf einem gemeinsamen Träger vorgesehen, wobei das Gerät so leicht und kompakt ausgeführt sein kann, dass es in einer normalen Trag- oder Anzugstasche Platz findet. Dies ist besonders für die ambulan te Selbstbehandlung stossweise auftretender Schmerzzustände (z.B. Migräne, Rückenschmerzen) wichtig.
In Fig. 2 ist ein für das Therapiegerät geeigneter Oszillatorschaltkreis gezeigt, der eine stabilisierte Frequenz erzeugt und als Sperrschwingoszillator mit Transformatorkupplung ausgebildet ist. Das Ausgangssignal wird von der Sekundärwicklung 23 des Kupplungstransformators 21 abgenommen.
ZurSekundärwicklung23 ist einzumEinstellen derAmplitude des Ausgangssignals vorgesehener, veränderlicher Widerstand
25 parallel geschaltet. Der Schiebekontakt 26 dieses Wider standes ist mit der Elektrode 202, die andere Elektrode 204 ist mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 23 verbunden.
Sperrschwingoszillatoren solcher Art mit einem Transistor 250 und einem Schalter 260 sind an sich bekannt. Als Modilikation zur Frequenzstabilisierung besitzt der in Fig. 2 gezeigte Sperr schwingoszillator für das erfindungsgemässe Therapiegerät einen Kondensator 22 zum Ausgleich von nicht erwünschten Änderungen der Oszillatorfrequenz, die durch die Änderung des Kontaktwiderstandes zwischen den Elektroden 202, 204 und der Haut 210 bewirkt werden. Gewollte Änderungen der Oszillatorfrequenz können durch Einstellung des veränderlichen Ausgangswiderstandes 25 bewirkt werden.
Der Kontaktwiderstand zwischen den Elektroden 202, 204 und der Haut 210, d.h. der durch den Doppelpfeil angedeutete Lastwiderstand 220 kann zwischen einigen 10000 Ohm bei leichtem Andrücken der-Elektrode und einigen 1000 Ohm bei kräftigem Anpressen der Elektrode liegen. Wenn der Lastwiderstand 220 sehr hoch und die Belastung des Oszillators daher klein ist, steigt die Spannung an der Primärwicklung 24 und damit auch an der Sekundärwicklung 25. Die höhere Spannung an der Primärwicklung 24 lädt dann den Kondensator 27. Die Entladung von Kondensator 27 dauert verhältnismässig lange und während dieser Zeitspanne sinkt die Frequenz des Sperrschwingoszillators. Umgekehrt steigt die Oszillatorfrequenz, wenn der Lastwiderstand 220 klein ist.
Aus diesen Gründen wäre die Frequenz des Sperrschwingoszillators vom Druck abhängig, mit dem die Elektroden auf die Haut gepresst werden.
Eine solche Änderung der Frequenz des Oszillators ist aber unerwünscht, weil dadurch die Frequenz der einem Therapiepunkt zugeleiteten elektrischen Stimuli gegenüber der idealen Frequenz von nerveninduzierten Spannungen verschoben wird.
Ohne den Kondensator 22 würde sich die Oszillatorfrequenz zwischen etwa 4 Hertz und etwa 2 Hertz ändern, wenn der Lastwiderstand 220 zwischen 2 Kiloohm und 16 Kiloohm verändert wird. Wenn der Kondensator 22 eine Kapazität von 0,05 I1F aufweist, ändert sich die Oszillatorfrequenz bei der angegebenen Änderung des Lastwiderstandes 220 nur noch zwischen 3,5 Hertz und 2,5 Hertz. Wenn die Kapazität des Kondensators 22 auf 0,1 ,aF erhöht wird, beträgt die Oszillatorfrequenz etwa 3 Hertz und zeigt im angegebenen Änderungsbereich des Lastwiderstandes 220 praktisch keine vom Lastwiderstand abhängige Frequenzänderungen.
Wenn der Kondensator 22 eine Kapazität von 0,2 I1F aufweist, ändert sich die Frequenz in Abhängigkeit vom genannten Lastwiderstand zwischen 2,5 Hertz und 3,5 Hertz, wobei die niedrigere Frequenz dem geringeren Lastwiderstand und die höhere Frequenz dem höheren Lastwiderstand entspricht. Aus diesen Gründen wird die Verwendung eines Kondensators 22 mit einer Kapazität von 0,1 pF bevorzugt, weil dies eine praktisch konstante Oszillatorfrequenz bei den praktisch bedeutsamsten Veränderungen des Lastwiderstandes ergibt.
Der Grund für diese sehr vorteilhafte Stabilisierung der Oszillatorfrequenz liegt wahrscheinlich darin, dass der Kondensator 28 bei hohem Lastwiderstand mit einer höheren Spannung aufgeladen wird und dadurch eine grössere Ladung speichert, welche durch den Widerstand 27 wieder entladen wird, während gleichzeitig die Ladung über den Kondensator 22 und den veränderlichen Widerstand 25 abfliesst, wodurch das Absinken der Oszillatorfrequenz verhindert wird.
Der Oszillatorschaltkreis gemäss Fig. 2 umfasst ferner einen Kondensator 29, der Frequenzänderungen verhindert, die durch Änderungen des Innenwiderstandes der zur Speisung des Kreises vorgesehenen Gleichstromquelle 200 bewirkt werden. Ohne den Kondensator 29 steigt die Oszillatorfrequenz beim Ansteigen des Innenwiderstandes der Stromquelle 200 ebenfalls, beispielsweise von ursprünglich 3 Hertz auf 8 Hertz. Auch dieser Frequenzanstieg ist aus den genannten Gründen unerwünscht. Wenn der Kondensator 29 eine Kapazität von 10 ,aF aufweist, steigt die Oszillatorfrequenz mit steigendem Innenwiderstand der Stromquelle 200 von 3 Hertz nur auf etwa 5 Hertz an. Bei einer Kapazität des Kondensators 29 von 20 pF steigt unter den genannten Bedingungen die Oszillatorfrequenz von 3 Hertz auf etwa 4 Hertz an.
Mit der bevorzugten Kapazität des Kondensators 29 von 30 pF oder mehr bleibt die Oszillatorfrequenz praktisch auch dann konstant, wenn der Innenwiderstand der Stromquelle 200, beispielsweise einer normalen Trockenbatterie, bis auf 2000 Ohm ansteigt.
Diese Frequenzstabilisierung beruht darauf, dass die Zeitkonstante beim Laden des Kondensators 29 mit der Batterie 200 (diese Zeitkonstante errechnet sich aus dem Produkt der Kapazität des Kondensators 29 und dem Innenwiderstand der Batterie 200) in der Grössenordnung von einer Hundertstelsekunde liegt und verglichen mit der normalen Oszillationsperiode (1: f = 1: 3 Sekunden) des Sperrschwingoszillators sehr klein ist. Das hat zur Folge, dass die für eine Sperrschwingoszillation erforderliche Energie vom Kondensator 29 und nicht direkt von der Batterie 200 kommen kann.
Durch die beschriebene Verwendung der Kondensatoren 22 und 29 kann jedenfalls gemäss einer bevorzugten Ausführungsform erreicht werden, dass der Oszillatorschaltkreis mit einer konstanten, von Änderungen des Lastwiderstandes und des Innenwiderstandes der Stromquelle praktisch unabhängigen Frequenz schwingt.
In Fig. 3 ist das Schema des Schaltkreises für ein ohne
Schalter aktivierbares erfindungsgemässes Therapiegerät ge zeigt. Dieser Kreis ist so aufgebaut, dass er nur erregt werden kann, wenn die Elektroden 304 und 302 mit einem schwachen
Leiter, etwa der Haut des Patienten, in Berührung gebracht worden sind. Dann fliesst ein elektrischer Strom von der Bat terie 300 über einen nur zur Sicherung vorgesehenen Schalter
360, die Elektrode 304, die Haut 310 (den Lastwiderstand 302) die Elektrode 302, die Widerstände 315 und 316, den Basisan schluss des Transistors 350 und den Widerstand 317. Dadurch liegt an der Basis des Transistors 350 eine Vorspannung, wel che den Sperrschwingoszillator in Betrieb setzt.
Wenn die
Elektroden 302, 304 von der Haut 310 abgenommen werden, wird der beschriebene Schaltkreis unterbrochen und es fliesst kein Strom mehr, weshalb auch an der Basis des Transistors 350 keine Vorspannung mehr anliegt, so dass der Kollektorstrom des Transistors 350 und damit die Oszillation des Sperrschwingoszillators unterbrochen wird. Dieser Kreis enthält einen als Filter wirksamen Kondensator 390, der verhindert, dass der an der Elektrose 302 auftretende Wechselstrom über die Widerstände 315 und 316 an die Basis des Transistors 350 geleitet und damit der Basis des Transistors eine Spannung mit negativen Spannungsstössen zugeleitet wird. Weiter ist ein Kondensator 341 vorgesehen, der bewirkt, dass den Elektroden 302, 304 nur alternierende Spannung zugeleitet wird.
Beim Abnehmen der Elektroden 302, 304 von der Haut des Patienten wird der Strom abgeschaltet und damit die als Stromquelle verwendete Batterie nicht unnötig belastet, auch wenn der Schalter 360 nach der Verwendung des Gerätes nicht mehr geöffnet wurde.
Die Funktion der übrigen Komponenten des Kreises, dem Transformator 31 mit Primärwicklung 34, Sekundärwicklung 33, dem veränderlichen Widerstand 35 und den Kondensatoren 38, 39, entspricht praktisch dem in Fig. 2 dargestellten Sperrschwingoszillator mit Frequenzstabilisierung.
Wesentlich für eine besonders bevorzugte Ausführungsform desserfindungsgemässen Gerätes ist, dass beide in den Fig. 2 und 3 gezeigten Sperrschwingoszillatoren beim Einschalten negativ einschwingen, d.h. dass die gelieferte Ausgangsspannung eine Wellenform aufweist, deren Spannung zuerst negativ und nach dem Durchlauf durch Null positiv wird, wie es in Fig. 4 anhand von zwei Impulsen 41, 42 auf der Zeitabszisse dargestellt ist, deren durchbrochen eingezeichneter Teil andeuten soll, dass weder die Aufeinanderfolge mehrerer Impulse noch deren Abstand kritisch für den Betrieb des Gerätes ist. Auf der Ordinate des Diagrammes von Fig. 4 ist der Spannungsverlauf um den Nullwert aufgetragen.
Wie bereits oben im Zusammenhang mit Fig. 1 angedeutet, ist das Kontaktflächenverhältnis der Elektroden des erfindungsgemässen Gerätes für den Betrieb bzw. die Therapie bedeutsam. Wenn die Kontaktfläche der Kathode bzw. der oszillierenden und vorzugsweise negativ einschwingenden Elek trode gemäss einer bevorzugten Form des erfindumgsgemässen Gerätes erheblich grösser sein soll, als die der Bezugselektrode, kann man entweder die zum Kontakt bestimmte Fläche der oszillierenden Elektrode bzw. diese selbst vergrössern oder aber in Gestalt von zwei oder mehr Elektrodenteilen vorsehen, wie dies schematisch in Fig. 5 angedeutet ist. Der nur teilweise gezeichnete Halter 50 trägt eine Bezugselektrode 51 und zwei elektrisch miteinander verbundene oszillierende Elektroden oder Kathoden 52, 54.
Mindestens die oszillierenden Elektroden sind gegen den Halter 50 elektrisch isoliert.
Die in Fig. 5 dargestellte Zahl der oszillierenden Elektroden 52, 54 sowie ihre geometrische Verteilung bzw. ihr räumliches Verhältnis zur Bezugselektrode 51 (die gewünschtenfalls auch in mehrere Elektroden unterteilt sein kann) sind nicht kritisch und können ohne weiteres modifiziert werden. Man kann die Kontaktflächen auch unterschiedlich formen und z.B. einer Bezugselektrode mit annähernd kreisförmiger bzw.
kugelkalottenförmiger Kontaktfläche eine stab- oder wulstförmig ausgebildete oszillierende Elektrode beiordnen, deren Kontaktfläche annähernd die Form eines Troges mit mehr oder weniger abgerundetem Boden hat und um ein mehrfaches grösser als die Kontaktfläche der Bezugselektrode ist.
In den Fig. 6 und 7 sind bevorzugte Elektrodenstrukturen für das erfindungsgemässe Gerät stark vergrössert im Schnitt dargestellt. Die vorzugsweise metallischen Elektrodenkörper 60 bzw. 70 haben rotationssymmetrische Wandungen 61, 71, die jeweils einen hohlen Kammerraum 62, 72 umschliessen, der mit einem Bodenteil 63, 73 verschlossen ist. Im kugelkalottenförmigen Bodenteil 64, 74 sind mehrere feine Durchbrechungen 65, 75, z.B. Bohrungen, vorgesehen. Zum Betrieb wird der Kammerraum 62 bzw. 72 mit Wasser, physiologischer Kochsalzlösung oder dergleichen gefüllt, so dass die aussen an der Elektrode befestigte hydrophile saugfähige Schicht 66 bzw. 76, z.B. aus Gewebe, Pappe oder Papier, befeuchtet wird und feucht bleibt. Auf diese Weise wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen Elektrode und der Haut des Patienten sichergestellt.
Bei Verwendung von reinem Wasser bildet sich der Elektrolyt mit den auf der Haut normalerweise vorhandenen Salzen bzw. Säuren.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform muss der Flüssigkeitsinhalt, etwa durch Eintauchen der aufgeschraubten Elektrode, jeweils wieder aufgefüllt werden. Mit einer einzigen Kamm erfüllung kann aber bereits eine Flüssigkeitsversorgung über Tage sichergestellt werden, insbesondere wenn die saugfähige Schicht 66 in den Behandlungspausen mit einer (nicht dargestellten) Kappe abgedeckt ist.
Wie in Fig. 7 gezeigt, kann der Kammerraum 72 aber auch über eine Leitung 77 aus einem schematisch dargestellten Vorratsbehälter 700 fortlaufend mit Flüssigkeit versorgt werden, wobei eine entsprechend geregelte Druckeinwirkung 710 für die Versorgung vorgesehen sein kann, wenn der Leitungsweg 720 entsprechend lang ist bzw. einen entsprechenden Strömungswiderstand bildet. In jedem Fall soll das Wasser bzw.
die Salzlösung nur sichernd, d.h. praktisch drucklos, an den Öffnungen 65, 75 austreten bzw. durch Kapillarwirkung in der saugfähigen Schicht 66 bzw. 76 verteilt und verteilt gehalten werden.
Die hier beschriebene Feuchthaltemechanik der Kontaktflächen von Elektroden ist für die hier beschriebenen Formen der therapeutischen Applikation elektrischer Ströme hervorragend geeignet, um einen gleichmässigen Stromübergang zu gewährleisten, lokale Verbrennungen zu vermeiden und gege benenfalls einen gewissen Kühlungseffekt zu erzielen. Es versteht sich, dass die Lösung auch ein Lokalanästhesiemittel enthalten kann bzw. dass die Kontaktflächen der Elektroden entsprechend gross ausgebildet und über entsprechende Verbindungen mit Leitfähigkeitsflüssigkeit zur Verteilung in der saugfähigen hydrophilen Schicht versorgt werden können.
It is known to achieve therapeutic effects by stimulating certain therapy points on the patient's skin. If the known mechanical stimulation is to be supplemented or replaced by electrical stimulation, low-frequency currents, e.g. from approx.
1-10 Hz, suitable.
Known types of electrotherapy devices are mostly intended for applications in which organs, parts of organs or tissue located inside the human body are to be stimulated, so that the devices are not or poorly suitable for stimulating therapy points located in or near the body surface.
The aim of the invention is a device particularly suitable for the stimulation of such therapy points, which in particular enables the generation and therapeutic application of low-frequency current surges with a waveform that is similar to the currents generated when nerve cords are stimulated, these currents on the body surface (epidermis and adjacent Tissue layers) for the stimulation of therapy points of the type described above are to be brought into action.
A further aim of the invention is to design the electrodes in such a way that the pain felt by the patient to a greater or lesser extent during treatment with low-frequency current surges can be reduced. These goals can be achieved with the electrotherapy device according to the invention, which is characterized by electrodes with contact surfaces which are intended to be placed on closely adjacent parts of the patient's body surface, a low-frequency blocking oscillator for exciting the electrodes and a DC voltage source for supplying the blocking oscillator The output line of the oscillator for establishing a reference potential is connected to one pole of the DC voltage source and the voltage from the other output line oscillates around this reference potential,
and wherein the electrode connected to the reference potential has a contact area which is at most as large as the contact area of the electrode connected to the oscillating voltage.
Preferred embodiments of the electrotherapy device according to the invention are explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
1 shows the semi-schematic representation of electrodes suitable for the therapy device,
2 shows a first preferred blocking oscillator
Circuit with supply voltage source and electrodes,
3 shows a second preferred blocking oscillator circuit for automatic activation,
4 shows the representation of preferred pulse shapes, as they can be generated with the device and used therapeutically,
5 shows the diagram of an example for the arrangement of several electrodes on a carrier,
6 shows the enlarged section through a preferred electrode structure,
7 shows the partially sectioned and partially schematically illustrated embodiment of another electrode structure.
Fig. 1 shows in a semi-schematic enlarged representation how the two electrodes 11, 12 for electrical stimulation of a Thera piepunktes lying in the area between the electrodes-on the body surface 18 of a patient is attached and more or less firmly pressed. The electrodes 11, 12 are fastened with corresponding sockets 13, 16 in the electrode carrier 10 and connected via the lines 15, 17 to an oscillator (not shown) which is able to generate correspondingly low-frequency current surges, as explained in more detail below.
The parts of the electrodes 11, 12 that come into contact with the body surface 18 are practically formed by the preferably spheroidal, in particular spherical cap-shaped or
hemispherical contact sides of the electrodes 11, 12 determined, the contact areas being practically the same size.
As explained in more detail below, one electrode - or the various contact surfaces of a multi-part electrode - is always connected to the oscillating voltage, while the other electrode is connected to a reference potential.
Even if the device according to the invention, according to a preferred embodiment, is independent of the mains and has a conventional dry battery as the supply voltage source, floating of the electrodes can thus be reliably avoided. Despite the use of low-frequency current surges from an oscillator, one can speak of a negative electrode or cathode, e.g. if you only work with half oscillations or if you refer to a certain part of the oscillation, namely the oscillation.
In practice, patients who are treated with such current surges sometimes feel pain at the point of contact with a specific electrode, often the cathode. In the device according to the invention, the electrode area provided for this contact point is therefore at least as large as the corresponding contact point of the reference electrode. Preferably the contact point of the cathode # or oscillating electrode is considerably larger, e.g. twice and more than the contact point or surface of the reference electrode. In general, the contact surface of the oscillating electrode can be enlarged to such an extent that the current density occurring there causes at least a noticeable reduction in pain during treatment
Way is decreased.
Preferably the surface parts of both electrodes provided as contact points are practically in common planes and relatively close to one another, e.g. at a distance of a few millimeters to a few centimeters, approximately between 1-50 mm. Larger distances are less useful, partly because the accuracy of the application can then be jeopardized, partly because the device or the electrode part is becoming increasingly unwieldy. The electrodes are preferably provided in a common holder, which can be fixed to the rest of the device or connected via a cable. The electrode holder can be provided with a reference mark for optimal positioning of the electrodes relative to a therapy point.
According to a preferred embodiment, all parts of the electrotherapy device according to the invention are provided on a common carrier, whereby the device can be made so light and compact that it can be placed in a normal carrying or suit pocket. This is particularly important for outpatient self-treatment of intermittent pain conditions (e.g. migraines, back pain).
In Fig. 2 an oscillator circuit suitable for the therapy device is shown, which generates a stabilized frequency and is designed as a blocking oscillator with a transformer coupling. The output signal is taken from the secondary winding 23 of the coupling transformer 21.
A variable resistor is provided for the secondary winding 23 to adjust the amplitude of the output signal
25 connected in parallel. The sliding contact 26 of this opposition was to the electrode 202, the other electrode 204 is connected to one end of the secondary winding 23.
Blocking oscillators of this type with a transistor 250 and a switch 260 are known per se. As a modification to the frequency stabilization, the blocking oscillator shown in FIG. 2 has a capacitor 22 for the therapy device according to the invention to compensate for undesired changes in the oscillator frequency caused by the change in the contact resistance between the electrodes 202, 204 and the skin 210. Desired changes in the oscillator frequency can be brought about by setting the variable output resistance 25.
The contact resistance between electrodes 202, 204 and skin 210, i. the load resistance 220 indicated by the double arrow can be between a few 10,000 ohms when the electrode is pressed lightly and a few 1,000 ohms when the electrode is pressed firmly. If the load resistance 220 is very high and the load on the oscillator is therefore small, the voltage on the primary winding 24 and thus also on the secondary winding 25 increases. The higher voltage on the primary winding 24 then charges the capacitor 27. The discharge of the capacitor 27 takes a relatively long time long and during this period of time the frequency of the blocking oscillator falls. Conversely, when the load resistance 220 is small, the oscillator frequency increases.
For these reasons, the frequency of the blocking oscillator would depend on the pressure with which the electrodes are pressed onto the skin.
Such a change in the frequency of the oscillator is undesirable because it shifts the frequency of the electrical stimuli supplied to a therapy point compared to the ideal frequency of nerve-induced voltages.
Without capacitor 22, the oscillator frequency would change between about 4 hertz and about 2 hertz when load resistance 220 is changed between 2 kilo ohms and 16 kilo ohms. If the capacitor 22 has a capacitance of 0.05 I1F, the oscillator frequency changes with the specified change in the load resistance 220 only between 3.5 Hertz and 2.5 Hertz. If the capacitance of the capacitor 22 is increased to 0.1, aF, the oscillator frequency is about 3 Hertz and shows practically no frequency changes dependent on the load resistance in the specified range of change of the load resistor 220.
If the capacitor 22 has a capacitance of 0.2 I1F, the frequency changes between 2.5 Hertz and 3.5 Hertz as a function of the load resistance mentioned, the lower frequency corresponding to the lower load resistance and the higher frequency corresponding to the higher load resistance. For these reasons, the use of a capacitor 22 with a capacitance of 0.1 pF is preferred because this results in a practically constant oscillator frequency for the practically most significant changes in load resistance.
The reason for this very advantageous stabilization of the oscillator frequency is probably that the capacitor 28 is charged with a higher voltage when the load resistance is high and thereby stores a larger charge, which is discharged again through the resistor 27, while at the same time the charge via the capacitor 22 and the variable resistor 25 flows away, whereby the lowering of the oscillator frequency is prevented.
The oscillator circuit according to FIG. 2 furthermore comprises a capacitor 29, which prevents changes in frequency which are caused by changes in the internal resistance of the direct current source 200 provided for feeding the circuit. Without the capacitor 29, the oscillator frequency also rises when the internal resistance of the current source 200 increases, for example from originally 3 Hertz to 8 Hertz. This frequency increase is also undesirable for the reasons mentioned. If the capacitor 29 has a capacitance of 10, aF, the oscillator frequency increases with increasing internal resistance of the power source 200 from 3 Hertz to only about 5 Hertz. With a capacitance of the capacitor 29 of 20 pF, the oscillator frequency increases from 3 Hertz to approximately 4 Hertz under the conditions mentioned.
With the preferred capacitance of the capacitor 29 of 30 pF or more, the oscillator frequency remains practically constant even when the internal resistance of the power source 200, for example a normal dry battery, rises to 2000 ohms.
This frequency stabilization is based on the fact that the time constant when charging the capacitor 29 with the battery 200 (this time constant is calculated from the product of the capacity of the capacitor 29 and the internal resistance of the battery 200) is in the order of one hundredth of a second and compared to the normal oscillation period (1: f = 1: 3 seconds) of the blocking oscillator is very small. This has the consequence that the energy required for a blocking oscillation can come from the capacitor 29 and not directly from the battery 200.
By using the capacitors 22 and 29 as described, in any case, according to a preferred embodiment, the oscillator circuit oscillates at a constant frequency that is practically independent of changes in the load resistance and the internal resistance of the power source.
In Fig. 3 is the schematic of the circuit for one without
Switch activatable therapy device according to the invention shows ge. This circuit is designed so that it can only be excited when the electrodes 304 and 302 are weak
Conductors, such as the patient's skin, have been brought into contact. An electric current then flows from the battery 300 via a switch which is only provided for backup
360, the electrode 304, the skin 310 (the load resistor 302), the electrode 302, the resistors 315 and 316, the base terminal of the transistor 350 and the resistor 317. As a result, a bias voltage is applied to the base of the transistor 350, which causes the blocking oscillator puts into operation.
If the
Electrodes 302, 304 are removed from skin 310, the circuit described is interrupted and no more current flows, which is why there is no longer any bias voltage applied to the base of transistor 350, so that the collector current of transistor 350 and thus the oscillation of the blocking oscillator is interrupted becomes. This circuit contains a capacitor 390 that acts as a filter and prevents the alternating current occurring at the electrode 302 from being conducted via the resistors 315 and 316 to the base of the transistor 350 and thus a voltage with negative voltage surges being fed to the base of the transistor. A capacitor 341 is also provided, which has the effect that only alternating voltage is fed to the electrodes 302, 304.
When the electrodes 302, 304 are removed from the patient's skin, the current is switched off and the battery used as the current source is therefore not unnecessarily loaded, even if the switch 360 was no longer opened after the device was used.
The function of the other components of the circuit, the transformer 31 with primary winding 34, secondary winding 33, the variable resistor 35 and the capacitors 38, 39, corresponds practically to the blocking oscillator with frequency stabilization shown in FIG.
It is essential for a particularly preferred embodiment of the device according to the invention that both blocking oscillators shown in FIGS. 2 and 3 settle negatively when switched on, i.e. that the output voltage supplied has a waveform, the voltage of which is first negative and after passing through zero positive, as shown in Fig. 4 by means of two pulses 41, 42 on the time abscissa, the broken part of which is intended to indicate that neither the Several pulses in succession, the distance between which is critical for the operation of the device. The voltage profile around the zero value is plotted on the ordinate of the diagram of FIG.
As already indicated above in connection with FIG. 1, the contact surface ratio of the electrodes of the device according to the invention is important for operation or therapy. If the contact area of the cathode or the oscillating and preferably negatively oscillating electrode is to be considerably larger than that of the reference electrode according to a preferred form of the device according to the invention, either the area of the oscillating electrode intended for contact or this itself can be increased or else in the form of two or more electrode parts, as indicated schematically in FIG. The only partially drawn holder 50 carries a reference electrode 51 and two electrically interconnected oscillating electrodes or cathodes 52, 54.
At least the oscillating electrodes are electrically insulated from the holder 50.
The number of oscillating electrodes 52, 54 shown in FIG. 5 and their geometric distribution or their spatial relationship to the reference electrode 51 (which, if desired, can also be divided into several electrodes) are not critical and can easily be modified. The contact surfaces can also be shaped differently and e.g. a reference electrode with an approximately circular or
Associate a spherical cap-shaped contact surface with a rod-shaped or bead-shaped oscillating electrode, the contact surface of which has approximately the shape of a trough with a more or less rounded bottom and is several times larger than the contact surface of the reference electrode.
In FIGS. 6 and 7, preferred electrode structures for the device according to the invention are shown greatly enlarged in section. The preferably metallic electrode bodies 60 and 70 have rotationally symmetrical walls 61, 71 which each enclose a hollow chamber space 62, 72 which is closed with a bottom part 63, 73. In the spherical cap-shaped bottom part 64, 74 there are several fine openings 65, 75, e.g. Holes, provided. For operation, the chamber space 62 or 72 is filled with water, physiological saline solution or the like, so that the hydrophilic absorbent layer 66 or 76, e.g. made of tissue, cardboard or paper, is moistened and remains moist. This ensures good electrical contact between the electrode and the patient's skin.
When using pure water, the electrolyte is formed with the salts or acids normally present on the skin.
In the embodiment shown in FIG. 6, the liquid content must be refilled, for example by immersing the screwed-on electrode. With a single comb, however, a supply of liquid above days can be ensured, in particular if the absorbent layer 66 is covered with a cap (not shown) during the treatment breaks.
As shown in FIG. 7, the chamber space 72 can also be continuously supplied with liquid via a line 77 from a storage container 700 shown schematically, with a correspondingly regulated pressure action 710 being provided for the supply if the line path 720 is correspondingly long or forms a corresponding flow resistance. In any case, the water or
only securing the saline solution, i.e. practically pressureless, emerge at the openings 65, 75 or are distributed and kept distributed in the absorbent layer 66 and 76 by capillary action.
The moisture retention mechanism of the contact surfaces of electrodes described here is ideally suited for the forms of therapeutic application of electrical currents described here, in order to ensure a uniform current transfer, avoid local burns and, if necessary, achieve a certain cooling effect. It goes without saying that the solution can also contain a local anesthetic or that the contact surfaces of the electrodes can be made correspondingly large and can be supplied with conductive fluid for distribution in the absorbent hydrophilic layer via appropriate connections.