CH638992A5 - Vorrichtung zur durchfuehrung einer iontophoretischen behandlung an einem lebenden koerper. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung einer iontophoretischen Behandlung an einem lebenden Körper, insbesondere auf der Haut des menschlichen Körpers.

In der Vergangenheit sind elektrotherapeutische Behandlungen mit Gleichstrom wegen ihrer polaren Wirkung auf ionisierte Moleküle verwendet worden, wobei die ionisierten Moleküle durch die Haut getrieben wurden, und zwar gewöhnlich oberflächlich durch die Haut traten. Die Erscheinung wird als Iontophorese bezeichnet und ist zur Einführung von Medikamenten oder einfach von Feuchtigkeit in die Haut eines Patienten verwendet worden.

Bei der Behandlung gewisser Hautinfektionen können bestimmte Zink- und Kupfer-Ionen verwendet werden; Chlor-Ionen sind zur Ablösung oberflächlicher Narben verwendet worden. Ferner können gefasserweiternde Medikamente bei rheumatischen und periphären Gefässinfektionen verwendet werden; Anästhesie der Haut lässt sich durch die Iontophorese örtlich eingesetzter anästhetischer Medika-5 mente erzielen. Es wurde vermerkt, dass die Behandlung sorgfaltig ausgewählter Gebiete eines lebenden Körpers mit Gleichstrom anästhetische Wirkungen haben kann (siehe Limoge, «An Introduction to Electroanesthesia» = «Einführung in die elektrische Anästhesie», veröffentlicht vom Ver-lo lag University Park Press, 1975).

In der Zeitschrift «Archives of Dermatology», Band 98, Nr. 5, November 1968, berichtet F. Levitt auf Seiten 505-507 über die Erzeugung einer langdauernden Anhidrose durch iontophoretische Behandlung der Füsse oder Hände. 15 Die Ergebnisse seiner Versuche zeigen, dass die Behandlung das Schwitzen an den Stellen verhindert, an denen elektrischer Strom durchgeleitet wird.

Zwar wurde festgestellt, dass diese iontophoretischen Behandlungen wirkungsvoll sind, doch weiss man, dass sich bei 20 ihnen unerwünschte Wirkungen ergeben, nämlich beispielsweise iontophoretische Verbrennungen in den Behandlungsgebieten, ferner aber auch die Ausbildung unerwünschter Bläschen und Rötung der Haut in den behandelten Gebieten.

25 Es bestand damit Bedarf an einer geeigneten, wirkungsvoll arbeitenden Vorrichtung zur Verhinderung der Ausbildung von Bläschen und der Rötung der Haut in einem ionto-phoretisch behandelten Gebiet. Aus der folgenden Beschreibung ergibt sich, dass die vorliegende Erfindung diesen 30 Bedürfnissen gerecht wird.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Anlegen elektrischer Energie an die Haut des menschlichen Körpers, wobei unerwünschte Nebeneffekte stark verringert oder sogar völlig ausgeschaltet werden. Die erfindungsge-35 mässe Vorrichtung ist ausserdem preisgünstig herzustellen, arbeitet störungsfrei und zuverlässig und ist zur Eigenbehandlung von Durchschnittspersonen in deren Heim geeignet.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist durch die im Pa-40 tentanspruch 1 genannten Merkmale gekennzeichnet. Im Betrieb der Vorrichtung wird Gleichstrom durch die Haut des Körpers geschickt, der Strom periodisch umgekehrt und ein verhältnismässig kurzer Stromimpuls in entgegengesetzter Richtung durch die Haut geschickt. Es wurde festgestellt, 45 dass durch die intermittierende Durchleitung von Strom mit verhältnismässig kurzen Stromimpulsen in entgegengesetzter Richtung der normalen Gleichstrombehandlung die unerwünschte Ausbildung von Bläschen und die Rötung der Haut im Behandlungsgebiet stark verringert oder sogar ganz so beseitigt werden können.

Weitere Vorteile der vorhegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die anhand eines Beispiels die Grundprinzipien der Erfindung darstellen. 55 Fig. 1 ist eine graphische Darstellung des Stromverlaufs, wie er bei der vorliegenden Erfindimg verwendet werden kann.

Fig. 2 ist schliesslich das Schaltbild einer erfindungsge-mässen Vorrichtung.

60 Bei der iontophoretischen Behandlung wird Gleichstrom über zwei schematisch in Fig. 2 dargestellte Elektroden 10 an die Haut angelegt.

Zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse besteht die iontophoretische Behandlung im allgemeinen aus einem 65 konstanten Stromfluss in einer Richtung zwischen den Elektroden. Je nach der Art der durchzuführenden iontophoretischen Behandlung wird der Strom mit einer Stärke angelegt, die zwischen einem kleinen Bruchteil eines Milliamperes und

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etwa 15 m A schwanken kann. Bei einer iontophoretischen Behandlung zur Erzeugung von Anhidrose wird beispielsweise ein Behandlungsstrom von vorzugsweise etwa 4-15 m A verwendet.

Der in Fig. 1 dargestellte Stromverkauf als Funktion der Zeit umfasst einen Behandlungsabschnitt 14, der im Beispiel dieses Stromverlaufs 12 aus einem verhältnismässig lang anhaltenden, konstanten Strom von etwa 8 mA in positiver Richtung oder Vorwärtsrichtung besteht. Bisher wurde ausschliesslich Gleichstrom für iontophoretische Behandlungen verwendet.

Erfindungsgemäss wird der für die iontophoretische Behandlung verwendete Abschnitt 14 des Stromverlaufs 12 periodisch durch einen verhältnismässig kurzen Stromimpuls 16 in umgekehrter Richtung unterbrochen, um die Ausbildung unerwünschter Bläschen oder die Rötung der Haut im behandelten Gebiet zu verhindern. Dabei ist jedoch zu beachten, dass der kurze Umkehrimpuls 16 nicht zu einer an sich bekannten Wechselstromform führt. Der Stromverlauf 12 entspricht vielmehr im wesentlichen einer Behandlung mit Gleichstrom, bei der in regelmässigen Zeitabschnitten durch einen Umkehrimpuls 16 eine Unterbrechung stattfindet, wodurch der asymmetrische Stromverlauf 12 entsteht.

Wie im folgenden noch im einzelnen beschrieben, sind die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise so ausgebildet, dass der Behandlungsstrom am Beginn jedes Behandlungsabschnitts langsam angelegt wird. Hierdurch werden unbeabsichtigte elektrische Schläge vermieden, so dass die Vorrichtung zur Eigenbehandlung im Haus von Personen mit durchschnittlicher Intelligenz verwendet werden kann. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist ausserdem verhältnismässig preisgünstig herzustellen und arbeitet einwandfrei und zuverlässig.

Es ist festgestellt worden, dass die unerwünschte Bildung von Bläschen und die Rötung der Haut in den iontophore-tisch behandelten Gebieten stark reduziert oder sogar völlig ausgeschaltet werden können, wenn der Umkehrimpuls 16 in den Stromverlauf 12 einbezogen wird. Es wurde insbesondere festgestellt, dass diese unerwünschten Effekte völlig ausgeschaltet werden, wenn der Stromverlauf 12 so eingestellt wird, dass die über der dem Strom Null entsprechenden Bezugslinie 18 gelegene Fläche im wesentlichen gleich der unterhalb der Bezugslinie 18 gelegenen Fläche des Stromverlaufs gleicht.

Das vom Stromverlauf 12 oberhalb oder unterhalb der Bezugslinie 18 definierte Flächengebiet stellt die Energie dar, die in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zugeführt wird. Das vom Stromverlauf 12 oberhalb der Bezugslinie 18 definierte Gebiet wird deshalb im folgenden als Vorwärtsenergie bezeichnet, wohingegen das vom Stromverlauf unterhalb der Bezugslinie definierte Gebiet als Rückwärtsenergie bezeichnet wird.

Wenn die Rückwärtsenergie im wesentlichen der Vorwärtsenergie gleicht, so dass die oben erwähnten unerwünschten Effekte beseitigt sind, findet aber auch nicht mehr die gewünschte iontophoretische Behandlung statt, Es wurde ferner festgestellt, dass eine gewünschte Behandlungswirkung eintritt, wenn der Stromverlauf 12 so eingestellt wird, dass die Vorwärtsenergie die Rückwärtsenergie übersteigt.

Selbst wenn die Vorwärtsenergie nur geringfügig die Rückwärtsenergie übersteigt, werden die unerwünschten Bläschen und die Rötung der Haut vermieden. Der Zeitabschnitt, der zur Erzielung der erwünschten Ergebnisse bei der iontophoretischen Behandlung benötigt wird, wird jedoch so lang, dass die Anordnung im allgemeinen nicht mehr als brauchbar betrachtet würde. Es wurde festgestellt, dass ein zufriedenstellender Kompromiss zwischen

Vorwärtsenergie für die Behandlung und Rückwärtsenergie zur Verhinderung der Nebeneffekte erreicht wird, wenn das Verhältnis von Vorwärtsenergie zu Rückwärtsenergie zwischen etwa 2:1 und 7:1 beträgt.

Wenn insbesondere bei der Behandlung ein Strom von etwa 14 mA verwendet wird, ergab sich, dass das Verhältnis von Vorwärtsenergie zu Rückwärtsenergie von etwa 2,3:1 die erwünschten Ergebnisse liefern kann. Natürlich können andere Verhältnisse bei der praktischen Anwendung der Erfindung verwendet werden, doch wurde festgestellt, dass die im obigen Bereich liegenden Werte am günstigsten für die Verhinderung der Bläschenbildung und der Rötung der Haut sind.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung dient dazu, den Stromverlauf 12 an den Elektroden wirksam werden zu lassen. Verschiedene elektronische Einrichtungen können verwendet werden, um einen ständigen Stromfluss in einer Richtung mit verhältnismässig kurzen Umkehrimpulsen in regelmässigen Zeitintervallen zu unterbrechen. Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung ist ein Beispiel derartiger elektronischer Einrichtungen und stellt eine vorzugsweise Ausführungsform dar.

Um einen stetigen Stromfluss in einer Richtung durch die Elektroden 10 zu erhalten (die Vorwärtsrichtung ist schematisch durch Pfeil 19 angedeutet), ist eine Gleichstromquelle, z.B. die Batterie 20, an einen Transformator 22 angeschlossen. Transformator 22 besteht aus einer Primärwicklung 24 und einer Sekundärwicklung 26. Die Batterie ist an einen Anschluss der Primärwicklung 24 angeschlossen. Zwischen den anderen Anschluss der Primärwicklung und einen Anschluss der Sekundärwicklung ist eine Diode 28 geschaltet; ihre Anode ist an den Anschluss der Primärwicklung, ihre Kathode an den Anschluss der Sekundärwicklung angeschlossen. Ein Kondensator 36 und ein dazu parallelgeschalteter Widerstand 38 sind zwischen den Kathodenanschluss der Diode und Erde geschaltet. Dadurch wird ein Gleichstromweg von Batterie 20 an Kondensator 36 über die Primärwicklung 24 und die Diode 28 geschaffen.

Wenn eine Last 30 an die Elektroden 10 angelegt wird, fliesst ständig ein Gleichstrom von Batterìe 20 durch die Primärwicklung 24, die Diode 28, die Sekundärwicklung 26, die Last 30 und den veränderlichen Widerstand 32 an Erde. Mit dem veränderlichen Widerstand 32 wird die Stärke des durch Last 30 fliessenden Stroms eingestellt.

Um intermittierend einen Umkehrimpuls 16 an Last 30 zu erzeugen, ist ein Shunt-Transistor 34 an das der Batterie 20 abgelegene Ende der Primärwicklung 24 angeschlossen. Wenn Transistor 34 kurzzeitig eingeschaltet ist, fliesst ein starker Strom durch Primärwicklung 24 und ergibt durch Induktion einen ähnlichen Stromanstieg in Sekundärwicklung 26 und damit durch Last 30, wobei Kondensator 36 entladen wird. Wenn Transistor 34 plötzlich abgeschaltet wird, hört die durch den Stromanstieg erzeugte Magnetisierung im Transformator 22 plötzlich auf, wodurch der Strom durch die Sekundärwicklung 26 plötzlich umgekehrt wird. Dadurch wird Kondensator 36 aufgeladen.

Wie aus dem Stromverlauf 12 der Fig. 1 ersichtlich, ergibt sich ein Abschnitt 40 von erhöhter Stromstärke, wenn Shunt-Transistor 34 fünfzehn Mikrosekunden lang eingeschaltet ist. Der starke Stromfluss hält an, während Transistor 34 eingeschaltet ist. Eine leichte Abnahme tritt ein, da die Veränderung des Stroms in der Primärwicklung 24 des Transformators 22 sich allmählich weniger stark erweist und da Kondensator 36 allmählich entladen wird.

Im Stromverlauf 12 erscheint der oben erwähnte umgekehrte Stromfluss durch die Sekundärwicklung 26 als Umkehrimpuls 16. Die Amplitude dieses Umkehrimpulses nimmt ab, da die Abnahme des Stroms in Primärwicklung

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24 langsam zurückgeht, wenn der magnetische Fluss im Transformator zusammenbricht, und da die Last 30, die gewöhnlich menschliche Haut ist, eine gewisse Kapazität darstellt. Das elektrische Modell der menschlichen Haut mit dieser Kapazität ist in dem Artikel von Erich A. Pfeiffer unter dem Titel «Electrical Stimulation of Sensory Nerves with Skin Electrodes for Research, Diagnosis, Communication and Behavorial Condition: A Survey» (=«Elektrische Stimulierung von sensorischen Nerven mit Hautelektroden für Forschung, Diagnose, Nachrichtenübertragung und Verhal-tenskonditionierung - ein Überblick») in der Zeitschrift Medicai and Biological Engineering, Band 6, Seiten 637-651, 1968, beschrieben worden.

Transistor 34 wird durch einen monostabilen Multivi-brator 42 eingeschaltet, der so ausgelegt ist, dass er den Transistor für einen kurzen Zeitabschnitt anschaltet. Wie oben erwähnt, wird in diesem Beispiel der Transistor 15 Mi-krosekunden lang eingeschaltet und dann plötzlich abgeschaltet. Durch Anschluss des Taktkondensators 44 wird ferner erreicht, dass der monostabile Multivibrator 42 einen weiteren Zeitabschnitt nach dem Abschalten des Transistors 34 unwirksam ist, ehe der Multivibrator wieder ausgelöst werden kann, um den Transistor einzuschalten. Der Wert des Taktkondensators 44 wird so gewählt, dass sich die gewünschte Warteperiode für den monostabilen Multivibrator 42 ergibt. In dem Beispiel der Fig. 1 beträgt die Warteperiode 45 Mikrosekunden und umfasst den Umkehrimpuls 16 . mit einer Länge von etwa 10 Mikrosekunden. Die iontophoretische Mindestbehandlungsdauer beträgt hierbei 45 Mikrosekunden.

Der monostabile Multivibrator 42 wird von einer steuernden Vergleichsstufe 46 ausgelöst, die die an Klemme 48 des veränderlichen Widerstands 32 auftretende Spannung mit einer vorgegebenen, inneren Bezugsspannung vergleicht, die von Bezugsspannungsquelle 50 geliefert wird. Die Vergleichsstufe 46 löst den monostabilen Multivibrator 42 immer dann aus, wenn die an Klemme 48 auftretende Spannung unter den von Bezugsspannungsquelle 50 gelieferten Wert absinkt.

Wenn die Vorrichtung mit einem verhältnismässig starken Behandlungsstrom 14 betrieben wird, nimmt die an Klemme 48 auftretende Spannung unter den Wert der Bezugsspannung ab, ehe die Warteperiode abgelaufen ist. Der monostabile Multivibrator wird deshalb immer sofort nach Ablauf der Warteperiode ausgelöst. Wenn anderseits die Vorrichtung mit einem verhältnismässig niedrigen Behandlungsstrom 14 arbeitet, hat die Kapazität der Last 30 zur Folge, dass die Spannung an Klemme 48 langsamer abnimmt; dementsprechend löst Vergleichsstufe 46 den monostabilen Multivibrator eine gewisse Zeit nach dem Ablauf der Warteperiode aus.

Der Zeitabschnitt zwischen der Auslösung des Multivi-brators 42 und dem Einschalten des Transistors 34 hängt damit von der Stärke des vom Benutzer gewählten Behandlungsstroms und der tatsächlichen Kapazität der die Last 30 darstellenden Haut ab. Dieser veränderliche Zeitabschnitt ist im Stromverlauf 12 durch die gestrichelte Zeitskala und die Anmerkung «veränderlich» dargestellt.

Ausserdem erkennt man, dass durch diese Anordnung Umkehrimpulse 16 verhältnismässig häufig auftreten, wenn

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ein starker Behandlungsstrom 14 verwendet wird; dagegen sind die Umkehrimpulse 16 bei einem niedrigeren Behandlungsstrom 14 weniger häufig. Diese Veränderung in der Frequenz der Umkehrimpulse 16 ergibt ein veränderliches

5 Verhältnis von Energie in Vorwärtsrichtung zu Energie in Rückwärtsrichtung bei verschiedenen Behandlungsströmen 14. Der Wert des Taktkondensators 44 wird hierbei so gewählt, dass das Verhältnis in dem Bereich gehalten wird, in dem zufriedenstellende Ergebnisse erhalten werden.

io Ein weiteres wichtiges Kennzeichen der vorliegenden Erfindung ist es, dass sie von Personen mit durchschnittlicher Intelligenz zur Eigenbehandlung zuhause verwendet werden kann. Dies ist ein wichtiges Kennzeichen, denn falls der Behandlungsstrom 14 zu rasch wirksam wird, kann der Benut-15 zer unangenehme Schläge erfahren. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist deshalb so ausgeführt, dass der Behandlungsstrom immer allmählich wirksam wird, wenn eine Last 30 an die Elektroden 10 angelegt ist und die Vorrichtung eingeschaltet wird. Wenn ausserdem die Last von den Elek-2o troden beim Betrieb der Vorrichtung entfernt und dann wieder angelegt wird, erhöht die Vorrichtung den Strom allmählich, bis wieder die Stärke des Behandlungsstroms 14 erreicht worden ist.

Wenn die Vorrichtung erstmalig mit einer Last 30 an den 25 Elektroden 10 in Betrieb genommen wird, lädt die an Batterie 20 angeschlossene Bezugsspannungsquelle 50 den Verzögerungskondensator 52 langsam auf die Bezugsspannung auf. Der von der Batterie durch Last 30 fliessende Strom nimmt langsam bei der Ladung des Kondensators 52 zu. Der 30 Wert des Verzögerungskondensators 52 wird vorzugsweise so gewählt, dass der durch Last 30 fliessende Strom in etwa 2 Sekunden auf den für die Behandlung benötigten Wert ansteigt. Wenn der Verzögerungskondensator voll aufgeladen ist, wird die vorgeschriebene Bezugsspannimg an Vergleichs-35 stufe 46 angelegt, und es findet dann der normale Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung in der oben beschriebenen Weise statt.

Wenn die Last 30 beim Betrieb der Vorrichtung abgenommen wird, wodurch der Schaltkreis zwischen den Elek-40 troden 10 unterbrochen wird, weist eine Vergleichsstufe 54 mit Schaltbereich die Unterbrechung des Stromkreises nach und entlädt Verzögerungskondensator 52 rasch durch einen Transistor 56. Durch die Entladung des Kondensators 52 wird die an Vergleichsstufe 46 auftretende Bezugsspannung 45 rasch auf Null gebracht, und dadurch wird der monostabile Multivibrator 42 nicht mehr ausgelöst. Wenn die Last wieder an die Elektroden 10 angelogt wird, wird Kondensator 52 wieder allmählich auf die vorgeschriebene Bezugsspannung aufgeladen, wodurch ein entsprechender, allmählicher so Stromanstieg in der Last stattfinden kann.

Es ergibt sich damit, dass die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung einer iontophoretischen Behandlung auf der Haut eines lebenden Körpers schafft, dabei aber die Ausbildung unerwünschter Bläschen und die Rö-55 tung im Behandlungsgebiet stark verringert oder völlig vermeidet. Die vorliegende Erfindung eignet sich ausserdem zur Eigenbehandlung, die von einer Person mit durchschnittlicher Intelligenz vorgenommen werden kann. Die erfindungsgemässe Vorrichtung lässt sich einfach und wirtschaftlich 60 herstellen und arbeitet einwandfrei und zuverlässig.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Vorrichtung zur Durchführung einer iontophoreti-schen Behandlung an einem lebenden Körper, bei der die gleichzeitig ablaufende Bläschenbildung möglichst gering gehalten wird, gekennzeichnet durch ein Paar elektrisch leitender Elektroden (10), die dazu bestimmt sind, im Abstand voneinander Kontakt mit der Haut des Körpers herzustellen, Einrichtungen (20) zur Durchleitung von Strom durch den Körper in einer ersten Richtung zwischen den Elektroden und Impulserzeugungs-Einrichtungen (22, 34) zur Durchleitung eines Stromimpulses (16) durch den Körper in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Richtung zwischen den Elektroden in regelmässigen Zeitintervallen, wobei die in der ersten Richtung zugeführte Energiemenge grösser ist als die in der zweiten Richtung zugeführte Energiemenge, und zwar in einem Verhältnis von weniger als 7:1.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Durchleitung von Strom in der ersten Richtung aus einer Gleichstromquelle (20) bestehen, und dass die Einrichtungen zur Durchleitung des Impulses in der entgegengesetzten Richtung aus elektronischen Schaltungen bestehen, die intermittierend Impulse an die Elektroden anlegen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungen einen Transformator (22) mit einer Primärwicklung (24) und einer Sekundärwicklung (26) aufweisen, durch die der Gleichstrom normalerweise in der ersten Richtung fiiesst, dass die Primärwicklung an die Stromquelle (20) angeschlossen ist, dass die Sekundärwicklung an eine der beiden Elektroden (10) angeschlossen ist, dass die Schaltungen ferner einen Shunt-Transistor (34) aufweisen, der mit der Primärwicklung zusammenwirkend intermittierend einen starken Anstieg des Stroms durch die Primärwicklung und ein plötzliches Abbrechen dieses Stromanstiegs ergibt, wodurch der entgegengesetzt gerichtete Impuls in der Sekundärwicklung induziert wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen mit der Gleichstromquelle zusammenwirkenden Kondensator (36), der den Fluss des vollen Behandlungsstroms durch die Haut verzögert, bis er auf einen vorgegebenen Spannungswert aufgeladen worden ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen mit dem Verzögerungskondensator (36) zusammengeschalteten Transistor, der von einer Vergleichsstufe (46) gesteuert wird, die den Transistor einschaltet, wodurch der Kondensator entladen wird, wenn der Stromkreis zwischen den Elektroden unterbrochen ist.