DE2303811A1

DE2303811A1 - Bioelektrochemische regeneratorund stimulatoreinrichtung, sowie verfahren zum anlegen von elektrischer energie an zellen und/oder gewebe eines lebenden koerpers

Info

Publication number: DE2303811A1
Application number: DE19732303811
Authority: DE
Inventors: Michael R Manning
Original assignee: ESB Inc
Current assignee: Electro Biology Inc
Priority date: 1972-01-28
Filing date: 1973-01-26
Publication date: 1973-08-02
Also published as: DK144359B; AR197976A1; ES411028A1; DE2303811C2; NL182778C; NL7301054A; NO148399B; ES438340A1; BE794566A; CA987391A; NL182778B; FI59203B; NO148399C; PH10897A; GB1419660A; FR2169327A1; FI59203C; DK144359C; CH570172A5; NZ169605A

Description

Bioelektrochemische_Hegenerator-_und Stiroulatoreinriohturig sowie _Verfahjrer± sum Anlegen_von £lgk/brischer_Energie_an Zellen und/oder Gewebe eines lekendenJELörjpers

Prioritäten: 28. Januar 1972, USA., Nr. 221 653

19. September-1972, USA, Nr-. 290 391 22. Dezember 1972, USA., Nr. 315 901

Die Erfindung bezieht sich auf elektromeaizinische Einrichtungen und Verfahren und betrifft insbesondere derartige Einrichtungen, und Verfahren, die sich bei solchen therapeutischen Behandlungen von Zellen oder Gewebe eines lebenden Körpers anwenden lassen, die ein "bioelektrisches Signal" (gemäß der hier verwendeten Definition) auf Zellen- oder Gewebepegel zur künstlichen Stimulation der Heilung der Zellen oder Gewebe erfordern.

Der hier verwendete Ausdruck "therapeutische Behandlung" soll die Förderung, Anregung oder Stimulation nicht nur der Heilung oder Regeneration von gewünschten Zellen oder Geweben sondern auch der Verminderung oder Zerstörung von unerwünschten Zellen oder Geweben umfassen.

Der hier verwendete Ausdruck "bioelektrisches Signal" bedeutet ein Signal, das einen Mechanismus aktiviert, der entweder die Heilung von Zellen oder Geweben in einem lebenden Körper oder

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die Verminderung oder Verschlechterung von unerwünschten Zellen oder Geweben in dem lebenden Körper fördert.

Der hier verwendete Ausdruck "reaktive Kopplung" soll sowohl kapazitive als auch induktive Kopplung bedeuten.

Die Erfindung wird im einzelnen in Verbindung mit der Förderung des Knochenwachstums oder der Knochenplastik oder -heilung beschrieben, da die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren insbesondere für solche Zwecke entwickelt worden sind. Sie können jedoch auch für alle solchen biologischen Vorgänge therapeutisch eingesetzt werden, die auf biologische .Signale ansprechen oder von diesen beeinflußt werden.

Es ist im biologischen Bereich bekannt, daß die Mehrzahl, wo nicht alle zellulären Vorgänge mit elektrischen Aktivitäten einhergehen. .Von besonderem Interesse ist in diesem Zusammenhang, daß Verletzungen, beispielsweise Knochenbrüche oder Frakturen, Gliederamputationen usw» stets von einem sogenannten "Verlet:;ungßstrom" begleitet werden, der sich tatsächlich als Potential oder Spannung beobachten läßt. Die wichtige Tatsache besteht dabei darin, daß die nach einer Verletzung beobachtete elektrische Aktivität stets von der vor der Verletzung beobachteten verschieden ist, d.h. nach der Verletzung ein anomales elektrisches Verhalten vorliegt. Der genaue Zusammenhang zwischen diesem Phänomen und den tatsächlichen zellulären Vorgängen beispielsweise bei Gewebe-Wiederherstellung oder-Y/achstum ist zwar nicht klar, man hat .jedoch beobachtet, daß künstliche Steuerung oder Modifizierung der gesamten elektrischen Aktivität an der Verletzungsstelle gelegentlich die Heilung unterstützen kann.

In dem speziellen Pail der Knochenheilung ist es bekannt, daß sowohl mit diesem Prozeß als auch mit der normalen Knochejiumwanclung elektrische Phänomene verbunden sind. Diese Phänomene werden anscheinend durch die Potential erzeugenden oder piesoelektrik-artigen Eigenschaften des Knochens und der umgebenden Gewebe erzeugt, wobei es sich um natürliche Phänomene handelt, die höchstwahrscheinlich in den meisten Fällen der Grund dafür sind, daß der

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Knochen auf natürliche Weise heilt. Zur Untersuchung dieses elektrischen Effekts und in dem Versuch, die Knochenheilung weiter zu stimulieren, hat man direkt im Bereiche einer Knochenverletsung Elektroden implantiert. In der Mehrzahl der Fälle wurde als gesteuerte elektrische Veränderliche kontinuierlicher Gleichstrom benützt. In den wenigen Fällen, in denen als elektrisches Eingangssignal etwas anderes als Gleichstrom verwendet wurde, ergab sich als Endergebnis das Auftreten tiner bipolaren Spannung auf dem Gewebepegel, wobei Amplitude unä Frequenzkomponenten der einen Polarität gleich den Werten der entgegengesetzten Polarität waren, d.h. die Steuerspannung sinusförmig (Wechselspannung) war. Selbst bei pulsierendem Gleichstrom war die Spannung; auf dem Gewebepegel bipolar, wobei wiederum Amplitude und Frequenzkomponenten beider Polaritäten gleich waren.

In dem zweiten speziellen Fall der Gliederregeneration hat man lange die Auffassung vertreten, daß mit den zentralen Nervensystem zusammenhängende elektrische. Ereignisse an der Amputationsstelle die steuernden Faktoren für die Regeneration seien, um die Regeneration bei Säugetieren (Ratten) künstlich zu stimulieren, wurden implantierte Elektroden mit kontinuierlichen Gleichstromsignalen benützt. Dabei wurde teilweise Gliedregeneration erreicht, was sonst normalerweise nicht vorkommt.

In sämtlichen oben angegebenen speziellen Fällen ist es ebenso wie bei den meisten mit zellulären Aktivitäten verbundenen biologischen Vorgängen offensichtlich, daß elektrische Ereignisse eine wichtige Rolle spielen. Bei den meisten bisher berichteten Heilungsversuchen ist jedoch das Schwergewicht auf die Verwendung continuierlicher Gleichstromsignale als Stimulationsquelle gelegt orden. Dies ist mit einer Anzahl erheblicher Einschränkungen verbunden» beispielsweise: '

(A) Infolge der Beschränkung auf nur Gleichenergie und nur Strom stehen nicht sämtliche Informationen (oder Code) zur- Verfugung, die möglicherweise in der elektrischen Energie und den elektrischen Signalen enthalten ist,

wie sie letzten Endes auf dem Zellenpegel vorliegen; 3 0 9 8 31/05 31

(B) die Wirksamkeit der Energieübertragung wird unnötigerweise und stark begrenzt;

(C) infolge der obigen Tatsachen (A) und (B) erfolgt die Stimulation auf dem Zellenpegel möglicherweise nichtselektiv;

(D) in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle müssen implantierte Elektroden verwendet werden, was Beschränkungen an der Elektroden-Elektrolyt-Grenze mit sich bringt; beispielsweise ist kein Elektrodenmaterial bei Berührung mit Körperfluiden bezüglich Gleichstrom auf beliebigem Potential vollständig inert;

(E) infolge möglicher schädlicher Faradischer Reaktionen kann die Verwendung von implantierten Elektroden toxische Wirkungen haben, und die Elektroden selbst werden bei Langzeit-Implantationen möglicherweise "giftig";

" (F) die Verwendung implantierter Elektroden, bei denen auch die Stimulationsquelle implantiert wird, macht vorherige und nachträgliche chirurgische Eingriffe erforderlich; und

(G) befindet sich die Stimulationsquelle außerhalb des lebenden Körpers und ist sie mit den implantierten Elektroden leitend verbunden, so besteht ein perkutaner Weg von außen zu Körper-Hohlräumen und -Organen mit der Gefahr oberflächlicher und tiefer I.nfektionen.

Aus dem Vorstehenden wird verständlich, daß Knochenwachstum bisher durch Modifikation des in den Bereichen einer Fraktur oder eines Bruches bestehenden elektrischen Potentials gefördert wurde. Dabei ist beobachtet worden, d_aß das normalerweise auftretende, von einem proximalen zu einem distalen Bereich eines Gliedes verlaufende elektrische Potential oder der Potentialunterschied mehr oder weniger linear ansteigt. Liegt jedoch eine Fraktur oder ein Bruch vor, so ändern sich die normalerweise auftretenden Potentiale erheblich. Man ist der Auffassung, daß die veränderte Potentialverteilung Teil des natürlichen Mechanismus zur Signalisation der Notwendigkeit einer strukturellen Wiederherstellung mit begleitendem Knochenwachstum darstellt. Ferner ist

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genügend gearbeitet, wenn auch durch experimentelle oder klinische Daten nicht so gut dokumentiert worden, um zu postulieren, daß die Umverteilung von Potentialen ebenfalls die Notwendigkeit der Wiederherstellung aufgrund sonstiger Verletzungen, beispielsweise Quetschungen von Muskelgewebe, Muskelgeweberissen, Abschürfungen, Affektionen und Schnitten signalisiert.

Erfindungsgemäß sind die bisherigen experimentellen und klinischen Arbeiten sowie zusätzliche die vorliegende Erfindung benützende experimentelle und klinische Arbeiten ausgenützt worden, um die künstliche Erzeugung eines gewünschten elektrischen Potentials oder gewünschter elektrischer Potentiale innerhalb und an einer bestimmten Gewebezone eines lebenden Körpers zu erzielen, an der die Notwendigkeit einer Wiederherstellung signalisiert werden soll. Erreicht wird dies durch reaktive Einkopplung elektrischer Signale in die bestimmte Zone des lebenden Körpers, um den Absolutwert des elektrischen Potentials an dieser Zone zu erhöhen und einen Guromfluß darin zu erzeugen, dessen Amplitude in einer Richtung größer ist als in der anderen Richtung. Da ein lebender Körper zwar für Stromfluß leitend ist, aber auch kapazitive und induktive Eigenschaften aufweist, hat sich die reaktive Kopplung nicht nur als möglich sondern auch als gut funktionierend bei der Durchführung der Erfindung erwiesen. Durch Erzeugen eines undulierenden elektrischen Signals mit einer V/ellenform, bei der die Anstiegszeit von der Abfallzeit verschieden ist, wird in der vorbestimmten Zone der genannte Stromfluß erzeugt, der in einer Richtung größer ist als in der anderen Richtung. Der sich aus dem Stromfluß ergebende Potentialabfall läßt innerhalb und an der bestimmten Gewebezone eine unterschiedliche Potentialverteilung entstehen, wobei die Wirkung zu der natürlicherweise auftretenden Potentialändexmng kumulativ hinzutreten kann, um den Wiederherstellungsmechanismus zu verstärken und zu beschleunigen und dadurch raschere Erholung von Verletzungen aller Arten herbeizuführen.

Obwohl der experimentelle und klinische Nachweis noch nicht vollständig ist, so ist dann, wenn die Erhöhung der elektrischen Po-

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tentialänderung, die "bei Verletzung von Gewebe eines lebenden Körpers natürlicherweise auftritt, die Heilung fördert, ein gegenteiliges Ergebnis zu erwarten ist, wenn diese Potentialänderung gehemmt oder reduziert wird. In diesem Zusammenhang ist bekannt, daß in Fällen von bösartigen oder gutartigen Tumoren Potentialänderungen auftreten, die offenbar die Fähigkeit des Körpers behindern, die anomalen Zellen zu eliminieren. Wird die nox'iaalerweise auftretende Potentialdifferenz so modifiziert, daß der Vorgang der Eliminierung von kranken oder in V/irklichkeit körperfremden Zellen ausgelöst wird, so kann eine Rückbildung derartiger Tumore auftreten. Diese Theorie wird bis zu einem gewissen Grade durch experimentelle Nachweise unterstützt. Darin besteht die Aussicht, Immunitätsabwehr- oder sonstige Mechanismen des Körpers bei der Eliminierung von Tumoren zu steuern.

Die vorliegende Erfindung benützt das Konzept, daß ein bioelektrisches Signal auf dem Zellen- oder Gewebepegel in einem ]ebenden Körper die Heilung der Zellen oder Gewebe künstlich stimuliert. Dieser Mechanismus ist der Anmelderin zwar gegenwärtig nicht bekannt; man glaubt jedoch, daß die Zellmembranen bildenden Grenzflächen mit intrazellulären oder extrazellulären Flüssigkeiten sich ebenso vei^halten wie die Grenzflächen zwischen Elektroden und Elektrolyten. Daher ist zu erwarten, daß diejenigen biologischen Ereignisse, die an erregbaren und nicht-erregbaren Zellmembranen auftreten, ebenso potential- oder spannungsabhängig sind wie die an Elektroden/Elektrolyt-Grenzflächen auftretenden Ereignisse. Daher nimmt man an, daß sich aufgrund von Doppelschicht-, Adsorptions-, Absorptions- und Desorptionsvorgangen beträchtliche Ladungsmengen an Zellmembranen speichern lassen. Ferner können an diesen Grenzflächen auch Kedox-Vorgänge auftreten. Anders ausgedrückt nimmt man an, daß zelluläre Ereignisse möglicherweise durch das beeinflußt werden, was sich an den Membranen einer Zelle abspielt, und daß sich eine L'Iembran wie eine Elektrode verhält und daher auf örtliche Potentialschwankungen anspricht, die beispielsweise eine Adsorption oder Desorption einer kritischen übertragenden chemischen (molekularen oder ionischen) Substanz bewirken und somit

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den betreffenden speziellen Heilvorgang bewirken können.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Grundsätze wird also die kombinierte Anwendung einer Potentialsteuerung in Verbindung mit einem geeigneten Frequenzgehalt der elektrischen Signale auf dem Gewebepegel zur selektiven und v/irksamen künstlichen therapeutischen Behandlung ohne die oben unter (A) bis (G) aufgezählten Nachteile vorgeschlagen.

Kurz gesagt umfaßt die erfindungsgemäße Apparatur elektromedizinisehe Einrichtungen zur Modifizierung des elektrischen Potentials einer Zone des lebenden Gewebes eines lebenden Körpers. Dabei sind Einrichtungen zur Erzeugung eines undulierenden elektrischen Signals mit einer Wellenform vorgesehen, bei der die Anstiegszeit von der Abfallszeit verschieden ist. Diese Signale werden reaktiv in die vorbestimmte Zone eingekoppelt und erzeugen in der Zone einen Stromfluß,.dessen Stärke in der einen Richtung größer ist als in der entgegengesetzten Richtung.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, kurz gesagt, das elektrische Potential einer Zone des lebenden Gewebes dadurch modifiziert, daß an die Zone ein elektrisches Signal mit einer "Wellenform angelegt wird, dessen Anstiegszeit von der Abfallszeit verschieden ist und daß das Signal reaktiv in die bestimmte Zone eingekoppelt wird, um in der Zone einen Stromfluß zu erzeugen, dessen Stärke in der einen Richtung stärker ist als in der entgegengesetzten Richtung.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen im einzelnen erläu- ;ert; in den Zeichnungen, in denen die erfindungsgemäßen Grundätze und die baulichen Verkörperungen der Erfindungsidee dargestellt sind, zeigen

Fig. 1 und 2 schematische Schaltungen der erfindungsgemäs-

sen elektromedizinischen Einrichtungen;

Fig. 3. und 4- Diagramme von elektrischen Signalen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungen nach Fig. 1 und 2;

Fig. 5 und 6 erfindungsgemäße elektromedizinisch^ Einxdch-

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tungen mit einem sdteematisch gezeigten Glied eines Patienten; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen mechanischem Einrichtung.

Die Schaltung nach Fig. 1 ist im wesentlichen ein zweistufiger, in seiner Geschwindigkeit regelbarer, komplementärer astabiler Blockoszillator, der eine undulierende Ausgangsspannung oder ein elektrisches Signal mit Sägezahnform (vergl. Fig. 3) an seinen Ausgangsklemmen 2o und 22 erzeugt. Jeder Sägezahn kann beispielsweise variable. Dauer bei einem typisches. Arbeitszyklus von 0,01 Sekunden, einer typischen Anstiegszeit von 0,0001 Sekunden und einer typischen Abfallszeit von 0,0099 Sekunden haben.

An die Ausgangsklemmen 2o und 22 ist mittels Übertragungsleitungen 54- bzw. 55 ein Paar von Elektroden 5o bzw. 52 betriebsmäßig angeschlossen. Die durch die Sägezahnform widergegebene elektrische Energie wird über die Elektroden $o und 52 kapazitiv einer "externen Last" 24 zugeführt, bei der es sich um eine bestimmte Zone eines Gewebes eines lebenden Körpers handeln soll, an der eine in-vivo-Verletzung oder -Anomalität aufgetreten ist. Im Falle der Knochenheilung kann die Last als Glied eines Patienten betrachtet werden, bei dem im Bereich zwischen den Elektroden eine Lücke, eine Fraktur oder ein Knocfcenbruch vorliegt. In diesem Zusammenhang wird vorzugsweise eine der Elektroden entfernt von der anderen angeordnet und zur Verringerung der Stromdichte größer sein. Dies wird weiter unten anhand von Fig. 5 näher erläutert .

Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren unö System wird die Tatsache ausgenutzt, daß sich durch reaktive Kopplung ein Stromfluß in einen lebenden Körper induzieren läßt. Der Körper stellt dabei ein leitendes Medium mit unterschiedlichem spezifischen Widerstand dar, wobei dieser Widerstand von den jeweiligen speziellen Geweben und Körperflüssigkeiten abhängt. Da zwischen den Elektroden und dem Körper ein Kondensator gebildet wird, wie dies weiter unten im einzelnen erläutert wird, handelt es sich bei der Ausführungsform nach Fig. 1 in erster Linie um den Fall der kapazi-

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tiven Kopplung.

Gemäß-dem Impulsdiagramm nach Fig. 3 wird zunächst zwischen den Elektroden 5o und 52 eine Spannung angelegt, die während einer in Fig. 3 durch die Punkte RST angedeuteten Zeitspanne ansteigt und auf die eine fallende Spannung über eine wesentlich längere Zeitspanne TU folgt. Der Zyklus wiederholt sich mit raschem Spannungsanstieg in der positiven Richtung und einem darauf folgenden langsamen Spannungsabfall in negativer Sichtung. Die Spannung kann dabei je nach der gewöhnlichen Betrachtungsweise positiv oder negativ sein; ebenso können die Anstiegs- und Abfallszeiten in positiver oder negativer Richtung liegen. Für die vorliegende Erfindung bildet die Anstiegszeit derjenige Abschnitt des Steuersignals nach Fig. 3» der ausdrücklich zur Erzielung des gewünschten therapeutischen Signals auf dem Zellenpegel beabsichtigt ist, d.h. der in Fig. 3 durch die Punkte RST widergegebene Abschnitt. Die wichtige Tatsache besteht im vorliegenden Fall darin, daß die Anwendung elektrischer Energie mit der Wellenform nach Fig. 3 an dem Körpergewebe einen Stromfluß in dem Gewebe hervorruft, dessen genereller Verlauf in Fig. 4- gezeigt ist. Demgemäß entspricht dem raschen Spannungsanstieg ein in dem Gewebe induzierter relativ hoher Strom. Jedem Spannungsanstieg von einem negativen auf einen positiven Y/ert nach Fig. 3 entspricht also eine hohe Stromspitze, die in Fig. 4- durch die Punkte ABG angegeben ist. Bei Abfallen der Spannung von dem positiven auf den negativen Wert wird in dem Gewebe ein sehr niedriger Stromfluß erzeugt, der durch die Punkte CD angegeben ist. Gemäß den obigen Ausführungen kann der ansteigende Strom entweder positiv, wie in Fig. 4 gezeigt, oder negativ sein, wobei im letzteren Fall ein sägezahnartiges Ausgangssignal vorliegt, bei dem der rasche Spannungsanstieg in negativer Richtung und der langsame Spannungsabfall in positiver Richtung erfolgt, so daß sich die in Fig. 3 gezeigte Situation umkehrt. Infolge der obigen Phänomene hat der Stromfluß, der in der eine Zone des lebenden Körpers darstellenden Last erzeugt wird, eine Stärke, die in der einen Richtung größer ist als in der anderen. Dieser Stromfluß erzeugt natürlich an dem Körpergewebe Potentialdifferenzen, von denen man annimmt, daß sie die Potentiale an den

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Grenzflächen der Zellenmembranen sowie den Absolutwert der gesamten Spannungsverteilung der bestimmten behandelten Gewebezone modifizieren und verändern. Generell befindet sich das einem Knochenaufbau entsprechende .harte Gewebe auf einem viel tieferen Pegel als das Muskelgewebe oder ein wesentlicher Teil des weichen Gewebes einschließlich der nahe der Oberfläche im allgemeinen anzutreffenden Flüssigkeit.

Eine wichtige Eigenschaft der Erfindung besteht darin, daß in dem Gewebe, in dem die Potentiale auf dem Zellenpegel modifiziert werden sollen, ein Stromfluß erzeugt wird. Befindet sich das Gewebe, etwa die Knochenstruktur, tief unter der Oberfläche, so sollte die Anstiegszeit der an den Elektroden 5o und 52 liegenden Spannung lang genug sein, um ein Eindringen bis zu der Tiefe der Knochenstruktur zu gewährleisten. Daraus ergibt sich ein Frequenzgehalt für denjenigen Teil des angelegten Signals, der gemäß der Kurve EST in Fig. 3 den Beschränkungen hinsichtlich der Eindringtiefe durch den elektromagnetischen Skin-Effekt entspricht. Die Anstiegszeit und damit der Frequenzgehalt des in der Kurve RST nach Fig. 3 gezeigten Signals wird so gewählt, daß der tiefste zu behandelnde Teil des Körpers wirksam erreicht wird und dabei die erforderlichen Potentialänderungen auf dem Zellenpegel gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden.

Typischerweise sollte für tiefliegende Gewebe ein maximaler Frequenzgehalt desjenigen Teils des Steuersignals, der in^Fig. -3 durch die Kurve RST wiedergegeben ist, im Bereich von etwa 1o Hz bis etwa 1o KHz liegen, was einer Anstiegszeit von etwa o,1 Sekunden bis etwa o,ooo1 Sekunden entspricht; für Gewebe in mittlerer Tiefe sollten die Frequenzen im Bereich von etv/a 1o KHz bis etwa 5o KIIz liegen, was einer Anstiegszeit von etwa I00 Mikrosekunden bis etwa 2o Mikrosekunden entspricht; für subkutane Gewebe körnen; ein Bereich von etwa 5o KtIz bis etwa 2oo KHz infrage, was einer Anstiegszeit von etwa 2o Mikrosekunden bis etwa 5 Mikrosekunden entspricht; und für kutane Gewebe können die Frequenzen im Bereich von etwa 2oo KfIz bis etwa 1 MHz gewählt werden, was einer Anstiegszeit von 5 Mikrosekunden bis etwa 1 Mikrosekunde entspricht Generell sollte das Steuersignal eine Wellenform haben, bei der die

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Abfallszeit gegenüber der Anstiegszeit I¹S. mindestens eine Größenordnung, d.h. um den Paktor 1o, verschieden ist.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die genannten Beschränkungen der Anstiegszeit für die Wellenform nach Fig. 3 durch den genannten elektromagnetischen Bkin-Effekt mit denjenigen Beschränkungen in Einklang stehen müssen, die von den kinetischen Reaktionsgeschwindigkeiten derjenigen elektrochemischen Ereignisse auf Zellenpegel auferlegt werden, die notwendig sind, um den gewünschten therapeutischen Effekt za erzielen.

Bei der Wellenform nach Fig. 3 ist eine gegenüber der Anstiegszeit verhältnismäßig lange Abfallszeit gezeigt; jedoch kann bei der praktischen Ausführung der Erfindung auch eine Abfallszeit gewählt werden, die eine kürzere Zeitspanne hat als die Anstiegszeit der V/ellenform. Der Grund dafür best.eüit einmal darin, daß die Eindringtiefe des größten Teils des während der Abfallszeit in dem Gewebe induzierten ütroms sich durch Einstellen der Zeitspanne der Abfallszeit gemäß denjenigen Beschränkungen regulieren läßt, die für die Eindringtiefe des Induktionsstromes infolge des elektromagnetischen Skin-Effektes bestehen. Aufgrunddessen erreicht der größte Teil des induzierten Stroms das zu behandelnde Gewebe nicht. Zum zweiten laßt sich durch Einstellen der Abfallszeit der Wellenform erreichen, daß derjenige kleine Teil des induzierten Stromes, der während der Abfallszeit das zu behandelnde Gewebe tatsächlich erreicht, mir während* einer Zeitspanne existiert, die zu kurz ist, um diejenigen elektrochemischen Ereignisse auf Zellenpegel zu verhindern, die während der Anstiegszeit der V/ellenform auftreten und den gewünschten therapeutischen Effekt herbeiführen.

Typiseherweise sind derartige Abfallszelten um mindestens eine Größenordnung, d.h. um das zehnfache, kürzer als die Anstiegszeit und kürzer als 1o kikrosekunden, was einer i'requenz von über 1oo KHz entspricht.

Aus dem "Vorhergehenden ist zu entnehmen, daß das zu verwendende

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spezielle System verschiedene Formen haben kann, daß die Anstiegszeit des Steuersignals von der Abfallszeit verschieden ist, und' daß das System nach Fig. 1 als Ausführungsbeispiel aufzufassen ist. Im einzelnen ist die Sägezahn-Frequenz in der Schaltung nach Fig. 1 proportional zur Spannung einer Spannungsquelle 23, der an die Schaltung angeklemmten externen Last 24- und den Werten des Widerstands 32 und des Potentiometers 3o. Die Schaltung umfaßt ferner einen npn-Transistor 25 und einen pnp-Transistor 26. Beide Transistoren haben gewöhnliche Emitter-, Kollektor- und Basiselektroden. Wird ein Kondensator 28 aus der Spannungsquelle 23 über die Y/iderstände 3° und 32 derart geladen, daß ein Punkt 27 positiv und ein Punkt 29 negativ sind, und ausreichend, um die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 25 in Durchlaßrichtung vorzuspannen, so wird dieser Transistor leitend. Zwischen dem Emitrer des Transistors 25 und einem Punkt 35 liegt ein Widerstand 31« Da der Kollektor des Transistors 25 an die Basis des Transistors 26 angeschlossen ist, wird der Transistor 26 seinerseits leitend. Leitet der Transistor 26, so fließt Strom durch eine Primärwicklung 33 eines Transformators 3^· Die Sekundärwicklung 36 des Transformators 34- ist so geschaltet, daß die induzierte Spannung den dem Transistor 25 zugeführten Basisstrom weiter erhöht. Diese Rückkopplungswirkung hat einen raschen Anstieg des Stroms durch die beiden Transistoren 25 und 26 bis zum Erreichen der Sättigung beider Transistoren zur Folge. Die Transistoren 25 und 26 bleiben während der Dauer des Sägeanstiegs gesättigt, währenddessen der Kondensator 28 so weit aufgeladen wird, daß der Punkt 29 positiv und der Punkt 27 negativ werden.

Die so erzeugte Anstiegsflanke der Sägezahnwelle wird hauptsächlich durch die Induktivität des Transformators 3^-> den Basis-Emitter-Widerstand des Transistors 25 in Durchlaßrichtung und die Kapazität des Kondensators 28 gesteuert und hängt sekundär von der Kapazität eines Kondensators 43 ab, der mit der externen Last in Serie liegt.

Im weiteren Betrieb der die undulierende Ausgangsspannung erzeugenden Schaltung nach Fig. 1 nimmt dann, wenn die in der Sekundärwicklung 36 induzierte Spannung abzunehmen beginnt, auch der 3a-

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sisstrom des Transistors 25 ab, was wiederum den Basisstrom des Transistors 26 verkleinert. Schaltet der Transistor 26 ab, so sinkt der Strom in der Primärwicklung 33* was wiederum die induzierte Sekundärspannung der V/icklung 36 vermindert. Diese letztere Bückkopplungswirkung schaltet die Transistoren 25 und 26 rasch aus der Sättigung in den Sperrzustand und beendet dadurch die Anstiegsflanke der Sägezahnwelle. Die Spannung, die sich während des Impulses an dem Kondensator 28 aufbaute, spannt jetzt die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 25 in Sperrichtung auf denjenigen Spannungspegel vor, auf den der Kondensator 28 vorher aufgeladen worden ist. Der Kondensator 28 entlädt sich nun langsam über die V/iderstände 3o, 32 und 31 und die Spannungs-"quelle und erzeugt dadurch den abfallenden Teil bzw. die Rückflanke der Sägezahnwelle. Ist der Kondensator 28 vollständig entladen, so wiederholt sich der Zyklus mit dem Aufladen des Kondensators 28 über die V/iderstände 3o und 32· Die bioelektrochemische Stimulatorschaltung nach Fig. 1 kennzeichnet sich dadurch, daß die ^ignal-Erzeugungsfrequenz durch die Geschwindigkeit bestimmt ist, mit der der Kondensator 28 dasjenige Basispotential erreicht, bei dem der Transistor 25 Strom führt. Daher können die Werte des Potentiometers 3o, der festen Widerstände 31 und 32, der Spannungsquelle und des Kondensators 28 als Hauptelemente einer RC-Schaltung betrachtet werden, die den. Arbeitszyklus, d.h. die Sägezahn-Folgefrequenz, bestimmt. Wie oben beschrieben, sinkt bei abnehmender Spannung der Spannungsquelle auch die Impulsfrequenz. Eine durch den Kondensator 4-3 parallel zu dem Kondensator 28 geschaltete externe Last würde ebenfalls die Zeit verlängern, die der Kondensator 28 benötigt, um das zum Einschalten des Transistors 25 erforderliche Potential zu erreichen, in-dem effektiv die die Frequenz bestimmende Gesamtkapazität des Schaltkreises erhöht würde. Daher drückt sich eine Zunahme der externen Last als Verringerung der Wiederholungsfrequenz der von der Schaltung erzeugten Sägezahnwelle aus. Die Wiederholungsfrequenz des von der Schaltung nach Fig. 1 erzeugten Signals wird also vom Kehrwert der Summe aus der Anstiegszeit und der Abfallszeit der erzeugten »'/eile dargestellt.

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In der Schaltung nach Pig. 1 dient eine Diode 44 dazu, die hohe negative Spannungsspitze zu unterdrücken, die sich an den Wicklungen des Transformators J>^LV am Ende jedes Impulses infolge der in der Induktivität des Transformators 34- gespeicherten Energie "bildet. Würde diese Spannungsspitze nicht unterdrückt, so wür- ~ den letzten Endes, die Transistoren 25 und 26 beschädigt. Zur Verminderung von Störungen dient ein Kondensator 4-o, der äusserst hochfrequente magnetische Signale unterdrückt, die möglicherweise direkt von dem magnetisch permeablen Transformatorkern aufgenommen werden und eine vorzeitige Triggerung der Schaltung naGh Fig. 1 bewirken. Schließlich dient ein Widerstand 46 dazu, die I_c-_bo-Leckströme der Transistoren 25 und 26 abzuleiten. Würden diese Ströme nicht während der Zeitspanne zwischen den Impulsen abgeleitet, so würden sie am Kollektor des Transistors 26 auftreten und durch Beta-Koeffizienten des Transistors vergrössert. Bei den gewählten speziellen Transistoren würde dadurch der gesamte mittlere Strom der Schaltung nach Fig. 1 bei einer Betriebstemperatur von 35 bis 4o°ü um mehrere Prozent erhöht.

In dem obigen Ausführungsbeispiel ist die Erfindung unter Verwendung einer kapazitiv-reaktiven Kopplung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erläutert worden; es kann jedoch auch induktive Kopplung verwendet werden. Dies ergibt sich daraus, daß, wie oben erläutert, lebendes Gewebe ein leitendes Medium bildet. Wird daher an eine ausgewählte Zone des zu behandelnden Körpers eine Magnetflußänderung angelegt, so ergibt sich eine Spannungsschleife, und in der ausgewählten Zone fließt der infolgedessen induzierte Strom. Ist die Geschwindigkeitsänderung des Magnetflusses in einer Richtung wesentlich verschieden von der Geschwindigkeitsänderung in der entgegengesetzten Richtung, so wird eine Spannung erzeugt, und in der ausgewählten Zone fließt ein Strom, der generell der Darstellung nach Fig. 4 entspricht. Wenn es auch für den Fachmann klar ist, wie ein Magnetfluß geändert werden kann, um die erfindungsgemäßeη Anforderungen zu erfüllen, ist in Fig. 2 ein System dargestellt, das zur Erzielung dieses Ergebnisses mit induktiver Kopplung arbeitet.

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Wie ersichtlich, unterscheidet sich die Schaltung nach Fig. 2 von der nach Fig. i dadurch, daß die Elektrode 5o durch induktive Einrichtungen oder "Wicklungen 5°a und 52a ersetzt worden ist, daß die Elektrode 52 weggelassen worden ist, daß die Ausgangsklernme 22 über eine Leitung 56 geerdet ist und daß in die Schaltung ein Funktionsverstärker 47 eingefügt worden ist. Der Funktionsverstärker 47 wird, wie in der Zeichnung angedeutet, aus einer 68V-Spannungsquelle gespeist und ist wegen des erhöhten Leistungsbedarfs der V/icklungen 5oa und 52a gegenüber dem Leistungsbedarf der Elektroden 5o und 52 erforderlich, um ähnliche Potentialgradienten in das lebende Gewebe einzukoppeln. Die Wicklungen 5oa und 52a sind elektrisch parallel geschaltet, wobei bei der praktischen Ausführung der Erfindung bei Bedarf auch nur eine V/icklung anstelle der gezeigten zwei Wicklungen verwendet werden kann. Die Wicklungen 5oa und 52a sind benachbart angeordnet und berühren die Last 24 vorzugsweise nicht. Die Last 24 stellt ebenso wie in Fig. 1 ein Glied eines zu behandelnden Patienten dar.

Die elektrische Funktion der Schaltung nach Fig. 2 ist an sich gleich der der Schaltung nach Fig. 1. Selbst die Amplitude der undulierenden Ausgangsspannung, gemessen zwischen den Ausgangsklemmen 2o und 22, ist in der Schaltung nach Fig. 2 wegen der Einfügung des Funktionsverstärkers 47 in Folgeschaltung ebenso groß wie in der Schaltung nach Fig. 1_O

An dieser Stelle sei folgendes erläutert.

(•1) Zwischen einer Elektrode und einem ionisch leitenden Medium, besteht eine Kopplungskapazität, die als elektrische Doppelschicht-Kapazität bekannt ist. Diese Kapazität kann dazu benützt werden, um Energie durch die Trennfläche zu übertragen; vorausgesetzt, das Potential an der. Trennfläche ist nicht gleich oäer größer als dasjenige Potential, bei dem eine Faradische Reaktion stattfindet, oder die Zeit, während der ein Reaktionspotential entstehen könnte, ist zu kurz für das Auftre-" ten einer solchen Reaktion, erfolgt diese Energieübertragung ohne Faradische -.Vechselwirkung zwischen der

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Elektrode und dem benachbarten ionisch leitenden Medium.

(2) In jedem ionisch oder elektronisch leitenden luediun besteht innerhalb eines sich zeitlich ändernden elektromagnetischen i'eldes infolge der leitung ein zirkulierender elektrischer Strom. Dieser StTDm wird durch die Spannungsschleife induziert, d.i,e jeden Magnetfluß umgibt, dessen Dichte sich zeitlich ändert. Daraus folgt, daß dann, wenn das Medium normalerweise leitfähig ist, diese Induktion zur Übertragung veil Energie in das Medium ausgenützt werden kann.

(3) Die Wirksamkeit, mit der sich elektrische Energie in ein solches Medium übertragen läßt, ist direkt proportional zu den Komponenten der Maximal&nplitude dei: in dem Llediuni auftretenden elektrischen Signale und der Leitfähigkeit des Mediums.

(4) Die Eindringtiefe der elektrischen Energie ist umgekehrt proportional zu den Frequenzkoüponenten der Maximalamplitude der in dem Medium auftretenden elektrischen Signale.

Aufgrund der obigen Eigenschaften (1) und (3) sowie aufgrund der Tatsache, daß Zellen, Gewebe und Körperflüssigkeiten ionisch und elektrisch leitende Medien enthalten, hat der Erfinder festgestellt, daß man in Zellen oder Gewebe eines, lebenden Körpers, beispielsweise eines Knochengewebes, normale Aktivität oder Heilung extern oder künstlich stimulieren kann. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß (wie im folgenden im einzelnen erläutert wird) an Elektroden, die nahe an dem Körper angeordnet, jedoch nicht notwendigerweise eingebettet sinä, eine undulierende Spannung erzeugt wird. Diese' Spannung bewirkt bei Einkopplung in das Gewebe, daß durch das Gewebe ein Strom fließt, der seinerseits in dem Gewebe eine bipolare Spannung erzeugt, bei der die Amplitude und die E'requenzkomponenten der einen Polarität von denen der entgegengesetzten Polarität verschieden sind. Diese bipolare Spannung bewirkt nach Auffassung der Anmelderin das oben erwähnte bioelektrische Signal, das die Heilung in dem Gewebe künstlich stimuliert.

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Außerdem lassen sich die obigen Wirkungen erreichen, ohne daß Elektroden in den lebenden Körper eingesetzt werden oder eine Faradische Reaktion an der Grenzfläche zwischen den Elektroden und dem Körper· ausgelöst wird. Die therapeutische Wirkung kann in Zellen oder Geweben auch dadurch stattfinden, Äaß die Elektroden direkt an die Oberflächen des lebenden Körpers angelegt werden, d.h. eine Grenzfläche zwischen elektronischem Leiifcer und elektrochemischem Leiter gebildet wird, oder daß zwischen die Blektroden und die Körperoberflächen ein dielektrisches Material eingefügt wird, d. h. eine Grenzfläche zwischen einem dielektrischen Ladungsträger und einem elektrochemischen Leiter gebildet wird; aufgrund der obigen Tatsache (4) findet die Übertragung von elektrischer Energie von der undulierenden Spannungsquelle auf die Behandlungsstelle durch oder längs den Körperoberflachen statt. Dies ist insbesondere bei der Förderung der Heilung von Knochenbrüchen oder Frakturen erwünscht.

Aufgrund der obigen Feststellungen imter (2) und (3) sowie aufgrund der Tatsache, daß Zellen, Gewebe und Körperflüssigkeiten ionisch und elektronisch leitende Medien enthalten, hat der Erfinder festgestellt, daß man normale Aktivität oder Heilung in Zellen oder Geweben eines lebenden Körpers auch extern oder künstlich stimulieren kann und daß dies dadurch erfolgen kann, daß an induktiven Einrichtungen, die nahe dem lebenden Körper angeordnet werden, eine undulierende Spannung erzeugt wird. Die induktiven Einrichtungen erzeugen dabei ein undulierendes, zeitlich sich änderndes elektromagnetisches Feld, das "beim Einkoppeln in das Gewebe des Körpers eine Spannungsschleife hervorruft, die ihrerseits einen Stromfluß durch das Gewebe induziert. Der induzierte Strom erzeugt wiederum in dem Gewebe eine bipolare Spannung, bei der die Amplitude und die Frequenzkomponenten der einen Polarität von denen der entgegengesetzten Polarität verschieden sind. Wiederum bewirkt diese bipolare» Spannung gemäß der Auffassung der Anmelderin das oben erwähnte bioelektrische Signal, das die Heilung in dem Gewebe künstlich stimuliert. Ferner läßt sich dies ebenso wie in dem Fall, daß Elektroden zum Einkoppeln der elektrischen Energie in den Körper verwendet werden, erreichen, ohne daß

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induktive Einrichtungen in Berührung mit; dem betreffenden Körper gebracht werden. Das bedeutet, daß die therapeutische Wirkung in Zellen oder Geweben eines lebenden Körpers stattfinden kann, indem induktive Einrichtungen in der Nähe der Körperoberflächen jedoch nicht in Berührung mit diesen verwendet werden; aufgrund der obigen Tatsache (4) wird dabei die Übertragung elektromagnetischer Energie auf die BehandlungssteHe durch oder längs des dazwischen liegenden Gewebes bewirkt. Wiederum ist dies zur Förderung der Heilung von Knochenbrüchen ©ler Frakturen besonders erwünscht.

Gemäß Fig. 3 und 4 erscheint, wie oben gesagt, die von den Schaltungen nach Fig. 1 oder 2 erzeugte undulierende Ausgangs spannung an den Ausgangsklemmen 2o und 22, wie sie in Fig. 3 als Sägezahnwelle dargestellt ist. Die Amplitude der von der Schaltung nach Fig. 2 erzeugten Ausgangsspannung ist <Sabei. gleich der bei der Schaltung nach Fig. 1; darüberhinaus ist auch die Wellenform im wesentlichen die gleiche, und zum Zwecks der-folgenden Erläuterungen wird Fig. 3 unter Bezugnahme auf Fig, 2 benützt.

Die Wellenform des in der externen Last, 24 gemäß Fig. 1 auftretenden Signals ist in Fig. 4 dargestellt. Zur Erläuterung, soll im folgenden auch Fig. 4 unter Bezugnahme auf Fig.2 benützt werden. Die in Fig. 4 dargestellte Wellenform gibt also die Wellenform des Stroms bzw. Spannungsabfalls .an der Last 24, d.h. auf dem Gewebepegel, wieder.

Eine vollständige Welle der Ausgangsspannung an den Klemmen 2o und 22 ist in Fig. 3 durch die Punkte ISTU wiedergegeben. Eine klassische Fourier-Analyse dieser Well®, zeigt, daß die Frequenzkomponenten der Maximal amplitude (die &rundfrequenz und die ersten wenigen harmonischen) in demjenigen Teil der Wellenform, der mit den Punkten RST bezeichnet ist_w viel großer ist als in dem Teil zwischen den Punkten TU.

In der Schaltung nach Fig. 1 sind die .Elektroden 5o und 52, in der Schaltung nach Fig. 2 die Wicklungen 5°a und 52a im Betrieb

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an die Ausgangsklemmen 2o und 22 angeschlossen, so daß durch die Last 2A ein Strom fließt. Die Art und \7e::ue, auf die dieser Stroinfluß Jeweils erzeugt wird, soll weiter unten im einzelnen erläutert werden. äug Fig. 4- ergibt sich, daß der Stromfluß auf dem Gewebepegel in einer Richtung von den am Punkt A gezeigten V/ert auf einen verhältnismäßig höheren Wert am Punkt B rasch ansteigt. Der Strom nimmt dann aiif den V/ert am Funkt C ab und behält diesen Uert bis zum Punkt D bei. S ο dann wiederholt sich der Zyklus. Die Tatsache, daß die Größe des »U-romflusses in einer Richtung diejenige des Stromflusses in der entgegengesetzten Richtung weit überschreitet, bedeutet, df.3 in der Zone des lebenden Gewebes je nach Bedarf entweder ein xorwiegend negatives oder ein vorwiegend positives Potential erzeugt, wird, um das natürlicherweise darin auftretende elektrische iotential au variieren und dadurch das Wachstum des Gewebes künstlich anzuregen. Las entweder positive oder negative vorherrschende Potential der Behandlungszone bestimmt sich nach der Polarität des Steuersignals gegenüber den Elektroden 5o und 52 bzw. des Wicklungen 5oa und 52a. Beispielsweise ergibt ein Vertauschen dex* Klemmen' 2o und 22 gegenüber den Elektroden 5o und 52 eine Ifokehr der in Fig. 3 und 4-gezeigten Signale. Die 'Tatsache, daß in einer Richtung, die zui? Modifikation der natürlich auftretenden Potentiale unerwünschten oder hemmenden Richtung, soweit es das Gewebewachstum betrifft, ein Strom von geringer Stärke fließt, beeinflußt die günstigen Ergebnisse der therapeutischen Behandlung mittels des Stromflusses in der gewünschten Richtung, dessen Stärke um ein Vielfaches größei" ist als in der entgegengesetzten Richtung, nicht nachteilig. Man kann daher davon ausgehen, daß die Spannung auf dem Gewebepegel bipolaren Charakter hat und dex* Stromfluß, dessen Stärke in der einen Richtung wesentlich größer ist als in der anderen Richtung, beim Einkoppeln der von den Schaltungen nach Fig. 1 und 2 erzeugten elektrischen Signale in einen lebenden Körper eine Potentialdifferenz von vorwiegend bevorzugter Polarität erzeugt, wodurch die sonst erforderliche chirurcische Implantation von leitenden Elektroden in das zu behandelnde Gewebe vermieden wird. Die Stromstärke ist dabei direkt proportional zu den relativen Werten der Prequenzkomponenten in der Maximalamplitude der ..ellen-

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— 2ο -

form nach Pig. 3·

Daher führen die verhältnismäßig höheren V/er te der Frequenzkoinponenten in der Maximalamplitude desjenigen Abschnitts der Wellenform nach Fig. 3, der durch die ,Punkte KST wiedergegeben ist, su einem hohen Absolutwert des effektiven Stroms in der Last 24, wie er in Fig. 4 durch die Punkte ABG angegeben ist. Die positive Richtung dieses Stroms (in Fig. 4 zwischen den Punkten ABG) reflektiert die Aufwärtsrichtung in der Änderung der aussteuernden Wellenform nach Fig. 3· Ähnlich führen relativ niedrige Werte der Frequenzkomponenten in der Maximalamplitude, die in dem von den Punkten TU bezeichneten Abschnitt der Wellenform nach Fig. 3 auftreten, zu einem geringen Absolutwert des in der Last 24 bewirkten Stroms, der in Fig. 4 durch die Punkte CD angegeben ist. Die negative Eichtung dieses Stroms (zwischen den Punkten CD nach Fig. 4) reflektiert die Abwärtsrichtung in der Änderung der aussteuernden Wellenform nach Fig. J.

Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß die Größe des in der Last 24 bewirkten Stroms die relativen Werte der Frequenzkomponenten in der Maximalamplitude nach Fig. J reflektiert. Eine klassische Fourier-Analyse der Wellenform nach Fig. 4 zeigt, daß die Frequenzkomponenten der Maximalamplitude in dem Abschnitt der Wellenform zwischen den Punkten ABC viel höher frequent sind als in dem Abschnitt zwischen den Punkten CD. Ferner läßt sich der Fig. 4 entnehmen, daß auf dem Gewebepegel eine bipolare Spannung erzeugt wird, bei der die Amplitude und die Frequenzkomponenten einer Polarität von denen der entgegengesetzten Polarität verschieden sind und daß die Maximalamplitude des Signals nach Fig. 4 am Punkt B .auftritt.

Gemäß Fig. 1 werden die Elektroden relativ zu der gewünschten Behandlungszone bzw. relativ zu der Verletzung so angeordnet, daß die Elektrode mit der höheren Stromdichte, d.h. die kleinere Elektrode, näher an die Stelle gerückt wird, wo die therapeutische Behandlung vorgenommen werden soll» Erfindungsgemäß handelt es sich zur Förderung des Knochenwachstums bei dieser

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Elektrode um diejenige, bei der die maximalen Frequenzkomponenten in negativer Richtung liegen, d.h. daß die Elektrode 52 zur kleineren Elektrode gemacht wird. Im folgenden wird diese Elektrode 52 gelegentlich als Arbeitselektrode bezeichnet. Die andere Elektrode 5o, die im folgenden gelegentlich als Gegenelektrode bezeichnet wird, ist für minimale Stromdichte entworfen, so daß, wie im folgenden erläutert werden soll, etwaige Beeinträchtigungen der Heilwirkung an dieser Elektrode vermieden werden, und so angeordnet, daß eine optimale Potentialverteilung erreicht wird, um parasitäre Effekte, beispielsweise Iiervenschäden, auf ein Hinimum beschränkt v/erden. Die Elektroden 5o und 52 können aus einem beliebigen Leiter- oder Halbleitermaterial aufgebaut sein. Pur das Elektrodenmaterial bestehen folgende Erfordernisse:

(1) Das Material darf nicht mit der Haut reagieren und beispielsweise Entzündung oder Ausschlag hervorrufen.

(2) Das Material darf sich nicht in Anwesenheit von Körperflüssigkeiten übermäßig polarisieren, damit die gewünschte Energie und der gewünschte Frequenzgehalt der Signale auf Zellen- oder Gewebepegel an der richtigen Stelle für die Heilung zur Verfügung stehen.

Bevorzugtes Material für die Elektroden 5o und 52 ist Silber, wenn auch andere geeignete Materialien verwendet v/erden können.

Es sei an dieser Stelle dax'auf hingewiesen, daß die Elektroden 5o und 52-in direktem körperlichen Kontakt mit dem Epithel des zu behandelnden Körpers angeordnet werden können, wobei in diesem Fall der körperliche Kontakt eine elektrisch/elektrochemische Grenzschicht ergibt; andererseits kann auch ein geeignetes bielektrisches Material, beispielsweise Mylar oder auch Luft, zwischen die Elektroden und das Körperepithel eingebracht werden, wobei in diesem Fall die körperliche Berührung zu einer dielektrisch/elektrochemischen Grenzschicht führt.

Im Falle einer elektrisch/elektrochemischen Grenzfläche werden das maximale Potential oder die Zeit, während der das Potential einer gegebenen Elektrode zugeführt wird, erfindungsgemäß so gewählt,

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daß Faradische Reaktionen vermieden werden. Typischerweise lie^t das den Elektroden 5o und 52 zugeführte maximale Potential, gemessen zwischen diesen Elektroden, im Bereich von etwa O,,8 Volt bis etwa 1,0 Volt in positiver Richtung und im Bereich von etwa 0,0 Volt bis etwa -0,01 Volt in negativer Richtung. Zu den genannten Faradischen Reaktionen gehören etwa örtliche pH-Änderungen, örtliche Tonusänderungen oder Änderungen in der Osinolalität, Zerstörungen von notwendigem Protein, Lipiden usw., Elektrolyse der physiologischen Kochsalzlösung durch Zerlegung in ihre gasförmigen Bestandteile (Hg, Cl^ und Op).

Muß ein gewöhnlich unerwünscht hohes Potential von beispielsweise 1 Volt an die Arbeitselektrode gelegt werden, um in der Gewebezone den gewünschten Heileffekt zu erzielen, so lassen sich Gewebenekrose oder sonstige zerstörende Gewebeeinflüsse dadurch vermeiden, daß die Arbeitselektrode nur über eine Zeitspanne auf diesem gewöhnlich hohen Potential gehalten wird, die zu kurz ist, als daß Paradische Reaktionen auftreten könnten. Die genaue obere Grenze dieser Zeitperiode hängt von dem Potentialabfall an der Grenzfläche Arbeitselektro&e-Gewebe ab. Dieses Potential ist nicht direkt meßbar. Es ist jedoch möglich, ein meßbares Potential zwischen einer Arbeitselektrode und einer Bezugselektrode zugänglich zu machen. Ein solches meßbares Potential hat seinerseits zwei Komponenten, nämlich das Potential an der Grenzfläche Arbeitselektrode-Gewebe, das für das Auftreten Paradischer Reaktionen verantwortlich ist, und das Potential, das auf einem Spannungsabfall an einem zwischen der Arbeits- und der Bezugselektrode liegenden Gewebe beruht. In Bezug auf das meßbare Potential ist daher die zulässige obere Grenze der Zeitspanne von den folgenden Faktoren abhängig: der Fläche und der räumlichen Form der Arbeitselektrode sowie der räumlichen Form und der Leitfähigkeit des Gewebes zwischen der Arbeits- und der Bezugselektrode." Alle diese Faktoren bestimmen den Potentialabfall an dem Gewebevolumen. Wird der auf der Impedanz von Gewebe und Körperflüssigkeiten beruhende Spannungsabfall vektoriell von dem gemessenen Po-tential zwischen der Arbeits- und der Bezugselektrode abgezoren, so ergibt sich das Potential an der Grenzfläche Arbeitselektrode-

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Gewebe. Dieses letztere Potential bestinmt seinerseits die bevorzugten elektrochemischen Reaktionen an der Grenzfläche und damit ihre kinetischen Reaktionsgeschwindigkeiten. Die Geschwindigkeiten ihrerseits bestimmen die maximale Zeitspanne, d.h. die obere Grenze der Zeitspanne, während der die Arbeitselektrode ein Potential haben darf, das größer is"S als das Potential, bei dem in längeren Zeitspannen an der Grenzfläche Arbeitcelektrode-Gewebe JParadische Reaktionen eingeleitet werden. Als typisches Beispiel kann das Potential der Arbeitselektrode von etwa +1 Volt bis etwa +1oo Volt, jeweils bezogen auf eine reversible Wasserstoff elektrode (EHE) im gleichen Elektrolyten, d.h. im Gewebe, nur etwa 5oo Iviikrosekunden bis etwa eine Nanosekunde an einer Elektrodenoberfläche von 1 Quadrat ze nt inet er beibehalten werden, bevor zerstörende JParadische Reaktionen an der Grenzfläche Arbeit selektrode-Gewebe auftreten.

Ähnlich kann die Arbeitselektrode auf einem Potential von etwa -o,o1 Volt bis etwa -1oo Volt, jeweils bezogen auf die RHE-Elektrode im gleichen Elektrolyten, d.h. in. dem Gewebe, etwa 5oo Hikrosekunden bis etwa 1 Nanosekunde bei einer Elektrodenfläche von 1 QuadratZentimeter gehalten werden, bevor an der Grenzfläche Arbeitselektrode-Gewebe zerstörende Paradische Reaktionen auftreten.

Zusammenfassend lassen sich also im Falle einer elektrisch-elektrochemischen Grenzfläche erfindungsgenäß dann, wenn an der Grenzfläche Elektrode-Gewebe ein unerwünscht hohes Potential über eine Zeitspanne von weniger als etwa 5°o Mikrosekunden "eis etwa 1 Nanosekunde pro Quadrat Zentimeter Elektrodenfläche anliegt, Faradische Reaktionen vermeiden, da sie Zeitkonstanten haben, die viel länger sind als die beim Laden und Entladen einer Doppelschicht-Kapazität auftretenden Zeitspannen. Läßt sich diese Zeit- oder Frequenz-Beschränkung nicht erfüllen, so ist es erfindungsgemäß erforderlich, daß die Amplitude des zwischen der Arbeitselektrode und einer HHE-Elektrode in dem gleichen Elektrolyten (Gewebe) gemessenen irotentials in positiver Richtung einen Wert von etwa +0,8 bis etwa +1,0 Volt bzw. in ne-

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gativer Richtung einen Wert von etwa ο ,fr Volt bis etwa -o,o1 Volt nicht überschreitet, um die erwähnten Faradischen Reaktionen zu vermeiden.· Diese Potentialgrersen gelten für solche Elektroden, beispielsweise aus Metallen der Platingruppe, deren Ione nicht in merklichem Ausmaß in lösung gehen, wenn das Potential gegenüber dem normalen Ruhe- eder Gleichgewichts-Po-' tential der Elektrode verändert wird. Für die meisten anderen Elektrodentypen wäre ein weiter eingeschränkter, d.h. engerer, Potentialbereich anzuwenden.

Im Falle einer dielektrisch-elektrochemischen Grenzfläche besteht das Problem der Faradischen Reaktionen am Körperepithel nicht.

Wie oben erwähnt, erscheint die von der Schaltung nach Pig. 1 erzeugte/uidulierende Ausgangs spannung, die in Fig. 3 als Säge sahnwelle dargestellt ist, an den Ausgangsklemmen 2o und 22. Diese Ausgangsspannung wird über den Kondensator 4-3 wechselstrommäßig oder kapazitiv auf die Elektroden 5o und 52 gekoppelt. Diese Kopplungsart gewährleistet, daß an den Klemmen 2o und 22 keine Gleichkomponenten auftreten. Der Kondensator 43 kann weggelassen werden, wenn zwischen den Elektroden 5o und 52 und den zugehörigen Flächen dielektrisches Material angeordnet ist; in diesem Fall wird durch die Elektrode, das dielektrische Material und die Körperoberfläche jeweils ein Kondensator gebildet, der Gleichkomponenten wirksam blockiert.

Generell ergibt sich der Strom auf Gewebepegel gemäß der Wellenform nach Fig. 4- daraus, daß die an dein Klemmen 2o und 22 auftretende Aus gangs spannung an einen Kondensator in Serie mit und/ oder parallel zu einer Impedanz angelegt wird. Der Kondensator wird durch die Doppelschicht-Kapazität zv/ischen den auf die Körperoberfläche aufgelegten Elektrodenplatten 5o und 52 und der ionischen Substanz in den Gewebeflüssigkeiten gebildet. Die Impedanz besteht dabei aus dem Widerstand des Gewebes gegen Ionenwanderung und sämtliche anderen auftretenden elektrochemischen Vorgänge, wie Redox-Reaktionen, Adsorptions- und Desorptions-Vorgänge. Die bipolare Spannung auf dem Gewebepegel gemäß der

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Wellenform nach Fig. 4- ist das Ergebnis des von dem Stromfluß bewirkten Spannungsabfalls an der Impedanz des Gewebes und der Körperflüssigkeiten.

Es wird angenommen, daß der Apparat nach I¹Ig. 1 für die beschriebenen Zwecke funktioniert, weil während der ansteigenden Flanke
des Sägezahns (Anstiegszeit X in Fig. 3) die Stromstärke und die
Amplitude der sich ergebenden bipolaren Spannung auf Gewebepegel
gemäß der scharfen Spitze Y in Fig. 4- über den Werten liegen, die zur Bewirkung der gewünschten Stimulation erforderlich sind, d.h. über dem Pegel, der zur Erzeugung des bioelektrischen Signals benötigt wird. Die Stromstärke und die Amplitude der bipolaren Spannung gemäß der Kurve CD in Fig. 4 auf Gewebepegel liegen unterhalb der für die Stimulation erforderlichen Werte, d.h. unterhalb des
Pegels zur Erzeugung des bioelektrischen Signals.

Die der gewünschten Behandlungszone nähere Elektrodenplottp 5o
oder 52 erscheint also negativ oder positiv gegenüber den benachbarten Zellen oder Geweben. Dieses Ergebnis wird trotz der Tatsache erzielt, daß der durch das System fließende mittlere Strom
Null ist. Die Auswahl der Stelle für die negativ oder positiv gepolte Elektrode bezüglich den benachbarten Körperoberflächen wird im folgenden im einzelnen erläutert. Generell wird jedoch eine
der Elektrodenplatten 5o oder 52 näher an der gewünschten Behandlungszone als die andere Elektrodenplatte angeordnet. Die bevorzugte Stelle für die Elektrodenplatten 5o und 52 befindet sich nahe dem Epithel des zu behandelnden Körpers. Der Ausdruck "benachbart" soll hier als in der Nähe liegend, angrenzend, berührend
oder anstoßend verstanden werden. Haben die Platten 50 und 52
beispielsweise direkte körperliche Berührung mit den Körperoberflächen, so sind sie an die Körperoberflächen angrenzend angeordnet; ist dagegen ein dielektrisches Material zwischen die Platten und die Körperoberflächen eingefügt, so befinden sich die Platten benachbart, d.h. in dichter Nähe zu den Körperoberflächen.

Falls gewünscht, können jedoch die Elektroden 5o und 52 auch so

geformt werden, daß sie sich in die zu behandelnde Zone einbetten

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lassen. Das bedeutet, daß beide Elektroden nadeiförmig oder daß eine Elektrode nadeiförmig und die andere plattenförmig ausgebildet ist. Die bevorzugte Stelle für die Elektroden befindet sich jedoch, wie erwähnt, außerhalb des Körperepithels. Eine Technik, bei der keine chirurgischen Eingriffe erforderlich sind, wird deshalb bevorzugt, weil sich dabei die von der Schaltung nach Fig. 1 erzeugten Signale in die Behandlungszone einkoppeln .lassen, ohne in dem Epithel eine Diskontinuität zu erzeugen, so daß die Gefahr oberflächlicher oder tiefer Infektionen während der Behandlung vermieden wird.

Bevorzugte Form der Spannungsquelle 23 bildet eine Batterie aus ein oder mehreren elektrochemischen Zellen, jedoch können auch •geeignete andere elektrische Energiequellen verwendet werden. Die gesamte Schaltung nach Fig. 1 kann bei Bedarf mit oder ohne die Energiequelle in eine Vergußmasse eingebettet werden, die mit der Umgebung des Körpers kompatibel ist. Ist die Energiequelle nicht eingeschlossen, so wird sie beim Betrieb an die elektrische Schaltung über geeignete in der Einbettung vorgesehene Klemmen angeschlossen. Dadurch wird es möglich, daß die Batterien bei Bedarf während der Behandlung ersetzt werden können und daß die elektronischen Schaltungselemente wieder verwendet werden, was normalerweise nicht der !'all wäre, wenn die Batterien mit den Bauelementen der Schaltung 1 umschlossen würden. Ferner kann eine der Elektroden 5o oder 52 die Form einer Platte haben, die an der die elektronischen Bauelemente enthaltenden Einbettung befestigt ist. Die Platte wird in diesem Fall in geeigneter V/eise mit der eingebetteten Elektronik verbunden. Ähnlich können eine oder beide Elektroden 5o, 52 so geformt sein, daß sie eine Schiene, die Seite einer Schiene, Teil eines Gipsverbandes oder eine um die Behandlungszone zu legende Binde bilden. An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß die Schaltung nach Fig. 1 auch in ein Material eingegossen oder eingebettet werden kann, das mit der Umgebung derjenigen Materialien kompatibel ist, die zum Aufbau von Gipsverbänden für gebrochene Glieder oder sonstige Körperteile verwendet werden. In diesem Fall kann die Schaltung nach Fig. 1, wenn gewünscht, in den Gipsverband

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eingebettet \verden, der zur Stillegung oder Stützung des Gliedes oder sonstigen Körperteils mit dem gebrochenen Knochen verwendet wird.

Die eingekapselte Schaltung nach Pig. 1 kann ferner, falls gewünscht, als Ganze in den Körper des zu behandelnden tatienten implantiert werden. In diesem Fall kann auch ein Überzug aus Siliconkautschuk oder einem sonstigen ähnlichen Material verwendet werden. Das für die Einbettung verwendete Material kann also mit einem waffelartigen Umschlag aus Siliconkautschuk versehen werden.

Gemäß Fig. 2 können die V/icklungen 5oa und 52a aus jedem beliebigen Leiter-^- oder Halbleitermaterial aufgebaut sein. Die wesentlichen Erfordernisse für die Wicklungen sind folgende:

(1) Die Wicklungen werden so angeordnet, daß sie nicht notwendigerweise die betroffenen Körperoberflächen berühren und das von ihnen erzeugte elektromagnetische Feld durch seine Änderungen Spannungsschleifen erzeugt und an den gewünschten Stellen zirkulierende Ströme induziert .

(2) Die V/icklungen müssen aus einem Material aufgebaut sein, das für den Stromfluß bei den normalerweise in dieser Schaltung auftretenden Spannungsänderungs-Geschwindigkeiten keine übermäßige Impedanz darstellt.

Bevorzugtes Material für die V/icklungen 5oa und 52a ist Silber, wobei jedoch auch andere geeignete Materialien wie etwa Kupfer verwendet werden können.

Die V/icklungen v/erden relativ zu der Verletzung vorzugsweise so angeordnet, daß die am stärksten konzentrierten elektromagnetischen Kraftlinien durch die Verletzungsstelle rechtwinklig zu der Richtung des bevorzugten Stromflusses verlaufen, wie dies im folgenden im einzelnen erläutert wird. Die 'wicklungen sind ferner vorzugsweise so gestaltet und angeordnet, daß sie den Stromfluß in diejenigen Bereiche des Körpers oder des umgebenden Gewebes zerstreuen, die nicht in unmittelbarer Hähe der Verletzungsstelle

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liegen, um etwaige Nebeneffekte, die möglicherweise die Heilwirkung "umkehren, so klein wie möglich zu machen.

Gemäß Fig. 2, 3 und 4- erscheint, wie oSben erwähnt, die von der Schaltung nach Fig. 2 erzeugte unduliereade Ausgangsspannung, die in Fig. 3 als Sägezahnwelle dargestellt ist, an den Ausgangsklemmen 2o und 22. ¥ie oben erwähnt, ist dl* Amplitude der von der Schaltung nach Fig; 2 erzeugten Aus gangs spannung ebenso groß wie die bei der Schaltung nach Fig. 1; darüfeerhinaus ist auch die Wellenform im wesentlichen die gleiche; zum Zwecke der Erläuterung werden wiederum die Fig. 3 und 4 nmr an dieser Stelle in Bezug auf Fig. 2 verwendet. Die Ausgangsspannung wird über den Kondensator 43 kapazitiv auf den Funkt i^nsver stärker "4-7 gekoppelt. In Wirklichkeit kann der Kondensator 4-3«, falls gewünscht, in der Schaltung nach Fig. 2 auch weggelassen werden, weil aufgrund der induktiven Kopplung der AusgangsspannuBg auf die Last 24- in diesem Fall in der Last keine Gleichkomponenten auftreten können.

Infolge der an den Wicklungen 5oa und 32a liegenden Sägezahn-Ausgangsspannung wird in den Wickisngen 5oa und 52a ein undulierender Strom erzeugt, der in der Umgebung der Last 24- ein zeitlich variierendes, undulierendes elektromagnetisches Feld, d.h. ein sägezahnartig moduliertes elektromagnetisches Feld, hervorruft, das wegen der Anordnung der Wicklungen relativ zu der Last 24· auf die Last gekoppelt wird.

Wie gesagt, ist die Wellenform der in -der Last 24- auftretenden Signale in Fig. 4- gezeigt. Die Wellenform nach Fig. 4- stellt die Wellenformen des Spannungsabfalls umd des induzierten Stroms auf Gewebepegel dar. Die oben dargelegten Erläuterungen über die in Fig..3 und 4- gezeigten Wellenformen bezüglich der Bipolarität der in der Last auftretenden Spannung sowie über eine Fourier-Analyse dieser W'ellenformen gelten aucii hier.

Generell ergibt sich die Spannungsschleife auf Gewebepegel dadurch, daß das von den Wicklungen 5oa Tnnd 52a auf Gewebepegel erzeugte sägezahnartig modulierte elektromagnetische Feld recht-

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winklig zu der gewünschten Stromflußrichtung auf Gewebepegel angeordnet wird. Biese Spannungsschleife ruft einen Stromfluß hervor, der seinerseits auf Gewebepegel die Bipolarspannung bewirkt. Die in Fig. 4 gezeigte Wellenform des Spannungsabfalls und Stroms ist das Ergebnis des von dem Stromfluß bewirkten Spannungsabfalls an der Impedanz von Gewebe und Körperflüssigkeiten.

Es wird angenommen, daß der Apparat nach Fig. 2 für die beschriebenen Zwecke funktioniert, weil während der Anstiegsflanke des Sägezahns (seiner Anstiegszeit X in Fig. 3) die Amplitude der sich ergebenden bipolaren Spannung auf Gewebepegel gemäß der scharfen Spitze nach Fig. 4- über dem Wert liegt, der zur Erzeugung des bioelektrischen Signals erforderlich ist. Die Stromstärke und die Amplitude der bipolaren Spannung gemäß der Kurve CD in Fig. 4·, die auf Gewebepegel während der Abfalls zeit der Sägezahnwelle gemäß Z in Fig. 3 erzeugt werden, liegen unterhalb der für die Stimulation erforderlichen Werte, d.h. unterhalb desjenigen Pegels, der zur Erzeugung des bioelektrischen Signals erforderlich ist. Der Potentialabfäll durch das Gewebe tritt an den dazwischen liegenden Zellen mit einer Polarität auf, d.h. ein Ende oder Abschnitt der behandelten Zone erscheint positiv, während das andere Ende bzw. der andere Abschnitt relativ zu den dazwischen liegenden Zellen negativ zu sein scheint, obwohl der durch das System fließende mittlere Strom Null ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Wicklungen 5oa und 52a in Bezug auf die gewünschte Stimulationszone generell so angeordnet sind, daß die elektromagnetische Feldstärke in dieser Zone maximiert wird. Die bevorzugte Stelle für Wicklungen 5oa und 52a liegt nahe der Hautoberfläche des behandelten Patienten, ohne diese jedoch notwendigerweise zu berühren; falls gewünscht, können die Wicklungen 5oa und 52a jedoch auch eine Form haben, die es ermöglicht, daß sie auf die Haut des Patienten aufgelegt oder in die zu behandelnde Zone eingebettet werden. Beide Wicklungen können die Form von dünnen ebenen Spulen mit abgeschrägten Kanten haben,oder eine der Spulen kann diese Form und die andere die Form einer kleinen Ferritkernspule haben.

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Es sei erwähnt,' daß die Spannungsquelle 23 zusammen mit der 68V-Spannungsquelle für den Funktionsverstärker 4-7 aus einer oder mehreren Batterien bestehen kann, wobei jede eine oder mehrere elektrochemische Zellen umfaßt. Bei Bedarf können auch andere geeignete elektrische Energiequellen verwendet werden. Die gesamte Schaltung nach Fig. 2 kann, falls gewünscht, mit oder ohne Einschluß der Spannungsquelle in eine Vergußmasse eingebettet werden, .d^e mit der Umgebung des Körpers kompatibel ist. Wird die Spannungsquelle mit eingebettet, so wird sie über geeignete in der Einbettung vorgesehene Klemmen im Betrieb mit der elektrischen Schaltung verbunden. Dadurch wird es möglich, die Batterien bei Bedarf während der Behandlung zu erneuern sowie die elektronischen Schaltungskomponenten wieder zu verwenden, was normalerweise nicht der Fall ist, wenn die Batterien mit den Schaltungselementen der Schaltung nach Fig. 2 zusammen eingekapselt werden. Jede der Wicklungen 5oa und 52a kann ferner die Form einer gewickelten Drahtspule haben, die an der die elektrische Schaltung umgebenden Einbettung befestigt ist. In dxesem Fall werden die Wicklungen in geeigneter V/eise mit der elektronischen Schaltung innerhalb der Einbettung verbunden. Ähnlich können die Wicklungen 5oa und 52a so geformt sein, daß sie eine Schiene, die Wand einer Schiene, einen Gipsverband oder eine Binde um den verletzten Bereich bilden. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Schaltung nach Fig. 2 auch in ein Material eingegossen oder eingebettet werden kann, das mit der Unigebung derjenigen Materialien kompatibel ist, wie sie zum Aufbau von Gipsverbänden für gebrochene Glieder oder sonstige Körperteile verwendet werden. In einem solchen Fall kann, falls gewünscht, die erfindungsgemäße Schaltung in den Gipsverband, wie er zum Stillegen oder Stützen des Gliedes oder sonstigen Körperteils mit dem gebrochenen Knochen verwendet wird, eingebetet werden.

Die eingekapselte Schaltung nach Fig. 2 kann auch, falls gewünscht, vollständig in den Körper des zu behandelnden Patienten eingebettet werden. In diesem Fall kann auch ein überzug aus Siliconkautschuk oder einem ähnlichen Material verwendet uer-

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den. Dabei wird das Vergußmaterial mit einer waffelartigen Hülle aus Siliconkautschuk versehen.

Viie ausgeführt, liegt jedoch die "bevorzugte Stelle für die Wicklungen außerhalb des Körperepithels, da eine Technik zum Einkoppeln der elektrischen Energie in den lebenden Körper gemäß der Erfindung, die ohne chirurgische Eingriffe auskommt, bevorzugt wird.

In der obigen Beschreibung ist das Hauptgewicht auf die therapeutische Behandlung von Knochengeweben als spezielles Beispiel für die Verwendung der erfindungsgemäßen Apparatur dargelegt worden; es ist jedoch zu beachten, daß sich die tioelektrochemische Aktivität an Zellmembranen für externe Steuerung eignet. Daher läßt sich die erfindungsgemäße bioelektrochemische Apparatur in all ihren Ausführungsformen und naheliegenden Modifikationen mit vorteilhafter Heilwirkung auch in den folgenden Bereichen einsetzen:

(1) Wachstum

(2) Regeneration und Wiederherstellung ( 3 ) limw andlung

(4) Bösartige Tumore

(5) Therapeutische Schmerzbekämpfung

(6) Therapeutische Muskel- und Nervensteuerung

(7) Infektionen

Die obigen möglichen Anwendungsbereiche sind nur beispielsweise angegeben und bilden nicht etwa eine vollständige Liste. Einzelne Fälle aus den genannten Anwendungsbereichen mögen beispielsweise Knochenplastik oder Frakturheilung, Krebsrückbildung, Gliedregeneration, «eichgewebe-Y/iederherstellamg und Thrombosebehandlung betreffen. Mit anderen V/orten heißt dies, daß alle diejeniren biologischen Vorgänge, die ein anomales elektrisches Verhalten aufweisen, durch einen "richtig programmierten" bioelektrochemischen Apparat günstig beeinflußt werden können. Unter dem nier verwendeten Ausdruck "richtig programmierter" biologischer Apparat .werden Geräte zur Erzeugung einer undulierenden Ausgangcspannung verstanden, bei denen die Anstiegszeit der V/ellenform von der Abfallszeit verschieden ist und das Ausgangssignäl über

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den strukturellen Aufbau des Apparates auf einen bestimmten Frequenzbereich, programmiert werden kann.

Im Hinblick auf die Schaltungen nach Fig. 1 und 2 umfaßt der Ausdruck "richtig programmiert" dementsprechend Änderungen in den Frequenzen, den Arbeitszyklen, den Anstiegs- und Abfallszeiten sowie der Polarität der von der jeweiligen Schaltung erzeugten Ausgangsspannung, Diese Faktoren bestimmen die charakteristischen Eigenschaften der jeweils erzeugten Ausgangsspannungen. Bezüglich des Arbeitszyklus, der Anstiegszeit und der Frequenz können die Änderungen durch Ändern des Potentiometers 3o, des Kondensators 28 und der Spannungsquelle 23 erreicht werdenj bezüglich der Abfallszeit lassen sich Änderungen durch Ändern der Induktanz der Transformatorwicklungen, etwa durch Ersatz eines Transformators durch einen anderen, erreichen; und bezüglich der Polarität können die Änderungen durch Vertauschen der Übertragungsleitungen 5^- und 55 in der Schaltung nach Fig. 1 bzw. S*!~ vz>A 5& in der Schaltung nach Fig. 2 erzielt werden.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 soll der Begriff "richtig programmiert" ferner die Anordnung, Fläche und räumliche Gestalt der Elektrodenplatten umfassen. Diese letzteren Faktoren steuern die Stärke und die Fläche, in der bzw. über die die Energie aus der Schaltung nach Fig. Λ auf die gegebene Zone 'des behandelten lebenden Körpers übertragen wird. Im Falle der Knochenheilung, .Yundheilung und Geweberegeneration haben die Elektrodenplatten in bevorzugter Ausführungsform eine räumliche Gestalt, bei der die negative oder Arbeits-Elektrodenplatte 52 über dem zu behandelnden Bereich und die positive oder Gegenelektrodenplatte 5o über einem weiteren Bereich angeordnet sind, an dem ein der gewünschten V/irkung entgegengesetzter möglicher Effekt nicht schädlich ist, d.h. nicht auftritt oder nicht auftreten kann* Gewöhnlich hat die Arbeitselektrode bzw. diejenige Elektrodenplatte, die den gewünschten Heileffekt herbeiführen soll, etwa ein Fünftel der Flache der ■ Gegenelektrode, und die Elektrodengestalt v/ird so gewählt, daß die Konzentration der elektrischen Feldlinien so dicht wie möglich an dem gewünschten Behandlung:sbereich auftritt. Im Falle

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einer möglichen Krebsrückbildung oder der Zerstörung oder dem Abbau von ungewünschtem Gewebe gelten die gleichen Kriterien in Bezug auf die Plattengestalt usw; man vermutet jedoch, daß die Polarität der Elektroden umgekehrt werden sollte, d.h. daß die Elektroden umgekehrt angeordnet werden sollten, gegenüber dem Fall, daß sie zur Knochenheilung, Wundheilung und Geweberegeneration verwendet werden.

Im Falle der Schaltung nach Fig. 2 umfaßt der Begriff "richtig programmiert" die Anordnung, das Volumen und die räumliche Gestaltung der Wicklungen. Diese letzteren Faktoren steuern die Stärke und die Fläche, in der bzw. durch die Energie von der Schaltung nach Fig. 2 auf die Gewebezone des behandelten lebenden Körpers übertragen wird. Im allgemeinen wird die räumliche Gestalt der Wicklung so gewählt, daß die höchste Feldkonzentration, d.h. die maximale Flußdichte, so dicht wie möglich an der gewünschten Behandlungszone auftritt.

In Fig. 5 ist eine elektromedizinische Einrichtung des in Fig. gezeigten Typs bei Verwendung bei einem Patienten dargestellt, wobei nur ein Teil des Patienten schematisch gezeigt ist. Die negative Arbeitselektrode 52 ist nahe dem zu behandelndem Bereich, die positive Gegenelektrode 5o entfernt von diesem Bereich angeordnet. Der Block 1oo stellt eine Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Signals dar, das in positiver und negativer Richtung unduliert und eine Wellenform aufweist, bei der die Anstiegszeit von der Abfallszeit verschieden ist. Während der Undulationen des von der Schaltung 1oo erzeugten Steuersignals wird mit einer derartigen Anordnung in dem Teil 1o2 des zu behandelnden Patienten ein Stromfluß hervorgerufen. Die Stromstärke ist dabei in Richtung von dem proximalen Bereich des Teils 1o2 zum distalen Bereich größer als in umgekehrter Richtung. Die Amplitude des größeren Stroms entspricht dem Stromsignal nach Fig. 4 gemäß der Kurve zwischen den Punkten ABG, während die Amplitude des geringeren Stromes in Richtung vom distalen zum proximalen Bereich des Teils 1o2 dein Stromsignal nach Fig. 4-zwischen den Punkten CD entspricht. Infolge dieses Stromflusses

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baut sich, innerhalb und längs der BehanSLungszone eine bipolare Spannung auf, die in positiver und negativer Richtung unduliert und deren Maximalamplitude geiaäß der Wellenform des Spannungsabfalls nach Fig. 4- in einer Richtung größer ist als in der entgegengesetzten Richtung. Die so in der lehandlungszone hervorge-¹ rufene bipolare Spannung hat vorwiegend negative Polarität und erhöht den Absolutwert des in dem Behandlungsbereich natürlicherweise auftretenden elektrischen Potentials, so daß, wie unterstellt wird, das künstliche Potential ztü der bei einer Verletzung natürlicherweise auftretenden Potentialanderung kumulativ hinzutritt, dadurch den Wiederherstellungsmedianismus verstärkt und •beschleunigt und eine raschere Erholung des verletzten Enochens bewirkt.

In Fig. 6 ist eine elektromedizinische Einrichtung des in Pig.2 gezeigten Typs bei Verwendung eines Patäenten gezeigt, wobei nur ein Teil des Patienten schematisch gezeugt ist. In Pig. 6 ist eine einzelne Wicklung 2o2 dargestellt., die über dem Behandlungsbereich und so nahe wie möglich an diessm Bereich angeordnet ist. Der gezeigte Block 2oo stellt eine Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Signals dar, das in positiver und negativer Richtung unduliert und eine Wellenform aufweist,, bei der die Anstiegszeit von der Abfallszeit verschieden ist. Während der Undulationen des von der Schaltung 2oo erzeugten Steuersignals wird in der Anordnung nach Pig. 6 in der Wicklung 2o2 ein undulierender Strom erzeugt, der seinerseits ein zeitlich variierendes undulierendes elektromagnetisches PeId erzeugt, das wegen der Anordnung dei" Wicklung 2o2 relativ zu dem Teil 1o2 des Patienten in den Teil 1o2 eingekoppelt wird. Auf dem Gewebepegel ergibt sich eine Spannungsschleife, die ihrerseits in dem Teil 1o2 einen Stromfluß erzeugt. Der Strom ruft in und an dem Teil 1o2 des Patienten eine bipolare Spannung hervor. Das von der 7/icklung 2o2 erzeugte elektromagnetische Feld verläuft rechtwinklig zu der gewünschten Stromflußrichtung, und der Strom in dem. Teil 1o2 unduliert in positiver und negativer Richtung. Die Stromstärke in Richtung von dem proximalen zum distalen Bereich des Teils 1o2 ist dabei grosser als die Stärke des in entgegengesetzter Richtung fließenden

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Stromes. Der größere Strom entspricht dem in Fig. 4 gezeigten Signal gemäß der Kurve ABC, während der schwächere Strom dem Signal zwischen den Punkten OD entspricht. Aufgrund dieses Stromes wird in und an der Behandlungszone eine bipolare Spannung aufgebaut, die in positiver und negativer Richtung unduliert und bei der die Maximalamplitude in einer .Richtung größer ist als in der entgegengesetzten Richtung entsprechend der Spanmmgsabfall-Wellenforin nach Fig. 4.

Die so in dem Behandlungsbereich aufgebaute bipolare Spannung hat vorwiegend negative Polarität und erhöht den Absolutwert des normalerweise in der Behandlungszone auftretenden elektrischen Potentials; es wird unterstellt, daß dieses Potential kumulativ zu der bei Verletzungen normalerweise auftretenden Potentialänderung hinzutritt, dadurch den Wiederherstellungsmechanismus verstärkt und beschleunigt und eine raschere Erholung des verletzten Knochens bewirkt.

In der obigen Beschreibung sind nur elektronische Schaltungen dargelegt worden; für den Fachmann ist es jedoch auch möglich, eine elektrisch-mechanische Einrichtung zur Erzeugung eines undulierenden elektrodynamischen oder elektromagnetischen Feldes herzustellen, das entsprechend einer vorgewählten Frequenz ansteigt und zusammenbricht und bei dem die Zeitspanne des Anstiegs verschieden ist von der Zeitspanne des Peldzusamneribruchs, so daß auf Gewebepegel ein Strom gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird. Eine solche mechanische Einrichtung ist in Fig. 7 schematisch gezeigt. Gemäß Fig. 7 ist ein Magnet 3o2 um eine Achse 3o4 drehbar. Die Anordnung nach Fig. 7 umfaßt ferner ein Element 3o6 aus einer Materialtafel, die für das von dem rotierenden Magnet 3o2 erzeugte Magnetfeld undurchlässig ist und eine dreieckige öffnung 3o8 aufweist. Dreht sich der Ivlagnet 3o2 an der Öffnung 3o8 vorbei, so wird an der anderen Seite des Elements 3o6 ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das gemäß der Drehgeschwindigkeit des Magneten 3o2 zu- und abnimmt. Außerdem nimmt das erzeugte Magnetfeld gemäß cer iireiecksform der öffnung 3o8 mit unterschiedlichen Zeitspannen zu und ab.

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Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung in ihrem breitesten Aspekt die Behandlung von Zellen eines lebenden Körpers betrifft, in_dem die Grenzschichteigenschaften von Zellmembranen ausgenutzt werden, was bedeutet, daß sich die Zellmembranen wie Elektroden verhalten. Daher sprechen die Zellmembranen auf örtliche Potentialänderungen an. Wegen ihrer besonderen räumlichen Form und ihrer speziellen Empfindlichkeit gehören zwar Nervenzellen möglicherweise zu denjenigen Zellen, die durch die oben' beschriebenen örtlichen Potentiale am meisten beeinflußt ,werden; Jedoch beabsichtigt die Erfindung nicht nur· die Stimulation von Nervenzellen, obwohl dies ein erforderlicher Schritt bei Heilvorgängen sein kann; Ziel der Erfindung ist es ebenfalls, auch sonstige empfindliche Zellen- oder Gewebearten zu stimulieren, was erforderlich ist, um den gewünschten Heil- oder Regenerationseffekt der gewünschten Zellenarten und den möglichen Abbau oder die Zerstörung, unerwünschter Gewebe zu erreichen.

In der obigen Beschreibung sind zwar bestimmte mit der Zellen- und Gewebeheilung verbundene mechanistische Phänomene angedeutet worden; es wird jedoch darauf hingewiesen, daß sich der Erfinder in vielen Fällen über die tatsächlich auftretenden Vorgänge nicht ganz im klaren ist. Die beschriebenen Vorgänge sollen nur Versuche einer Erläuterung sein, um zu zeigen, daß die beschriebenen Apparate und Einrichtungen für die angegebenen Zwecke funktionieren.

Für ein.praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 1 können die einzelnen Komponenten die in der nachstehenden Tabelle Λ angegebenen Werte haben.

Widerstände (in Ohm)

3o O.. .100OK, variabel

TLA _ _ _ CfI V

-? | — ~— —— — — — — — ———— —— —— ——— -pyj j±

32 50 K

46 - _----_-_T_-_____r500 K

Kondensatoren (in liF)

28 0,047

/LH—. — — —— _________—__—___Π CiCiIlT?

T^V — — — — — —■ »— — — ^ ^ V_-ZwT^ f

_ _ί η

!Transistoren

25 2N718A

pc, -_.

Transformator

34 UliIO?ED TBAIiSPOHMER- GOBP.

# Bit-250-4-8

. Hewlett Packard HP2800

Bei einer? praktischen Ausführungsform der Erfindung nach Fig. können die Bauelemente die in der nachstehenden Tabelle 2 angegebenen Werte haben.

T_a_b_e_l_l_e 2

Widerstände (in Ohm)

30 0...1000 K, variabel

Z> ι—————— — — — — — — — ——^;vj xv

32 : 50 K

Kondensatoren (in uF)

28 0,047

40 Ό, 0047

43 . 1,0

Transistoren

25 2N718A

26 2N3217

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Transformator

34. . _ UNITED TRANSFOMiER GOEP.

# Bit-250-48

44 . Hewlett Packard HP2800

Funktionsverstärker

47 : " KCA HG 2000

In der obigen Beschreibung sind die grundsätzlichen neuen Merkmale der Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen dargelegt worden. Für den Fachmann ist es dabei möglich, hinsichtlich der Form und der Einzelheiten der Einrichtungen sowie ihrer Arbeitsweise verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen vorzunehmen, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

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Claims

A n_s E_r_ü_c_h e

J Elektromedizinisch^ Einrichtung zur Modifizierung des natürlicherweise auftretenden elektrischen Potentials einer bestimmten Zone, insbesondere einer bestimmten Gewebezone, eines lebenden Körpers, gekennze ichnet durch eine Generatoreinrichtung (1oo; 2oo) zur-Erzeugung eines elektrischen Signals mit einer Wellenform, bei dex die Anstiegszeit von der Abfallszeit verschieden ist, und eine Kopplungseinrichtung (5o, 52; 5oa, 52a; 2o2) zum Einkoppeln des Signals in die bestimmte Zone des Körpers.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoreinrichtung (1oo) ein in positiver und negativer Richtung undulierendes elektrisches Signal er-

• zeugt und daß die Kopplungseinrichtung (5o, 52) in der bestimmten Zone eine in positiver und negativer Richtung undulierende Spannung hervorruft, wobei die Maximalamplitude der Spannung in einer Richtung großer als in der entgegengesetzten Richtung ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung (5oa, 52a; 2o2) einen Stromfluß in positiver und negativer Richtung durch die bestimmte Körperzone hervorruft, wobei die Stromstärke in einer Richtung größer ist als in der entgegengesetzten Richtung.

4-, Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis $, dadurch g ekennze ichnet, daß sich die Abfallszeit des elek*

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trischen Signals von der Anstiegszeit lim mindestens, eine Grössenordnung unterscheidet und daß die Kopplungseinrichtung das Signal reaktiv in die bestimmte Körperzone einkoppelt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoreinrichtung selektiv ein undulierendes elektrisches Signal mit einer Wellenform erzeugt, bei dem sich die Anstiegszeit von der Abfallszeit stark unterscheidet und die Anstiegszeit einem Hochfrequenzgehalt innerhalb eines Bereiches von etwa 10 Hz bis etwa 1 LiHz entspricht, und daß
die Kopplungseinrichtung das elektrische Signal reaktiv in die bestimmte Körperzone einkoppelt und durch die jeweils gewählte Anstiegszeit den Stromfluß in einer selektiven Tiefe innerhalb der vorbestimmten Körperzone hervorruft.

6. Einrichtung nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegszeit einem Hochfrequenzgehalt innerhalb eines Bereiches von etwa 10 Hz bis etwa 10 KHz entspricht .

7. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegszeit einem Hochfrequenzgehalt innerhalb eines Bereiches von etwa 10 bis etwa 50 KHz entspricht.

8. Einrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegszeit einem Hochfrequenzgehalt innerhalb eines Bereiches von etwa 50 bis etwa 2oo KHz entspricht.

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9. Einrichtung nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegszeit einem Hochfrequenzgehalt innerhalb

eines Bereiches von etwa 200 KHz bis etwa 1 MHz entspricht.

Ic-. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch g ekennzeichnet, daß die i'olgefrequenz des undulierenden elektrischen Signals nicht größer ist als der reziproke Wert der Summe aus der Anstiegszeit und der Abfallszeit.

11. Einrichtung nach Anspruch $, dadurch gekennzeichnet , daß die Kopplunseinrichtung das elektrische Signal reaktiv und nicht-Paradisch in die vorbestimmte Körperzone einkoppelt und in dieser Zone einen lonenstrom hervorruft.

12. Einrichtung nach Anspruch 3_? dadurch gekennzeichnet , daß die Kopplungseinrichtung das elektrische Signal reaktiv in die vorbestimmte Körperzone einkoppelt und der in dieser Zone hervorgerufene Strom durch seine Richtung und Größe den Absolutwert des elektric sehen Potentials an der vorbestimmten Zone erhöht.

15. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kopplungseinrichtung in der vorbestimmten Körperzone hervorgerufene Spannung die örtlichen Potentiale an den Zellenmembranen und Flüssi^keits-Grenzflächen in der bestimmten Zone modifiziert.

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14. Einrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet , daß die Kopplungseinrichtung das 'elektrische Signal reaktiv in die vorbestimmte Körperzone einkoppelt und der in dieser Zone hervorgerufene Strom seinerseits eine Spannung erzeugt, die in einer Richtung eine höhere Amplitude als in der anderen Richtung hat und die örtlichen Potentiale an den Zellermembranen und flüssigkeits-Grenzflachen der bestimmten Zone modifiziert.

15· Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur künstlichen Stimulation des Knochenwachstums in der vorbestimmten Körperzone durch Erhöhung des Absolutwertes des in dieser Zone natürlicherweise auftretenden elektrischen Potentials.

16. Einrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Einkopplung des elektrischen Signals in die vorbestimmte Körperzone ohne chirurgische Eingriffe erfolgt.

17· Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoreinrichtunr; (1oo) eine elektrische Schaltung umfaßt und daß die

Kopplungseinrichtung ein Paar von im Betrieb mit

der elektrischen Schaltung verbundenen und in Abstand voneinander angeordneten Elektroden (5o, 52) umfaßt, die sich nahe der vorbestimmten Körperzone anordnen lassen, wobei aie eine Elektrode (y2) näher als die and.ei*e Elektrode (5o) -ⁿ der vorbestimmten Körperzone anzuordnen ist.

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18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn ze ic hn e t-, daß die näher an der vorbestimmten Körperzone anzuordnende Elektrode (52) eine kleinere Oberfläche hat als die andere Elektrode (5o)·

19· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch g ekennzeichnet, daß die Generatoreinrichtung (I:oo) eine elektrische Schaltung umfaßt unä daß die Kopj>lungseinrichtung mindestens eine im Betrieb nit der elektrischen Schaltung verbundene 7/icklung (5oa, 52a; 2o2) umfaßt, die sich nahe der vorbestimmten Körperzone anordnen läßt.

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20. Verfahren zum Modifizieren des natürlicherweise auftretenden elektrischen Potentials einer vorbestimmten Zone eines lebenden Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Signal mit einer Wellenform erzeugt wird, bei der die Anstiegszeit von der Abfallszeit verschieden ist, und daß das Signal in die vorbestimmte Körperzone eingekoppelt wir d.

21. Verfahren nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß ein in positiver und negativer Richtung undulierendes elektrisches Signal erzeugt wird und daß in der vorbestimmten Körperzone eine in positiver und negativer Richtung undulierende Spannung hervorgerufen wird, deren Maximalamplitude in einer Richtung größer ist als in der entgegengesetzten Richtung.

22. Verfahren nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß in der bestimmten Körperzone ein Stromfluß in positiver und negativer Richtung hervorgerufen wird, dessen Stromstärke in einer Richtung größer ist als in der entgegengesetzten Richtung.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 2o bis 22, dadurch g ekennzeichnet, daß das elektrische Signal so erzeugt wird, daß sich seine Abfallszeit um mindestens eine Größenordnung von der Anstiegszeit unterscheidet, und daß das Signal reaktiv in die vorbestimmte Körperzone eingekoppelt wird.

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24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennze ic hn e t, daß das undulierende elektrische Signal selektiv so
erzeugt wird, daß sich seine Anstiegszeit von der Abfallszeit , stark unterscheidet und die Anstiegszeit einem Kochfrequenzgehalt innerhalb eines Bereiches von etwa 10 Hz bis etwa
1 MHz entspricht, und daß durch die jeweils gewählte Anstiegszeit der Strom in einer selektiven Tiefe innerhalb der vorbestimmten Körperzone hervorgerufen wird.

25· Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegszeit des elektrischen Signals entsprechend einem Hochfrequenzgehalt innerhalb eines Bereiches von etwa 10 Hz bis etwa 10 KHz gewählt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegszeit des elektrischen Signals entsprechend einem Hochfrequenzgehalt innerhalb eines Bereiches von etwa 10 bis etwa 50 KHz gewählt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichne t, daß die Anstiegszeit des elektrischen Signals entsprechend einem Hochfrequenzgehalt innerhalb eines Bereiches von etwa 50 bis etwa 200 KHz gewählt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegszeit des elektrischen Signals entsprechend einem Hochfrequenzgehalt innerhalb eines Bereiches von etwa 200 KKz bis etwa 1 MHz gewählt wird.

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29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24- bis 28, dadurch g ekennzeichnet, daß das undulierende elektrische Signal mit einer Folgefrequenz erzeugt wird, die nicht grosser ist als der Kehrwert der Summe aus der Anstiegszeit und der Abfallszeit.

30. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal reaktiv und nicht-Faradisch in die vorbestimmte Körperzone eingekoppelt wird und in dieser Zone einen Ionenstrom hervorruft.

31. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal reaktiv in die vorbestimmte Körperzone eingekoppelt wird und durch die Richtung und Stärke des in dieser Zone hervorgerufenen Stroms der Absolutwert des elektrischen Potentials der vorbestimmten Körperzone erhöht wird.

32. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß durch die in der vorbestimmten Körperzone hervorgerufene Spannung die örtlichen Potentiale an den Zellenmembranen und i'lüssigkeits-Grenzflächen in der vorbestimmten Körper zone modifiziert v/erden.

33. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal reaktiv in die bestimmte Körperzone eingekoppelt wird und durch den in dieser Körper-Zone hervorgerufenen Stromfluß eine Spannung erzeugt wird,

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die in einer Richtung eine höhere .amplitude als in der entgegengesetzten Richtung hat und durch die die örtlichen Potentiale an den Zellenmembranen und Flüssigkeits-Grenzflächen der vorbestimmten Körperzone modifiziert werden.

34-. Verfahren nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisches Signal ein elektrisches Feld erzeugt wird, das entsprechend einer vorgewählten Frequenz sich aufbaut und zusammenbricht, wobei sich die Zeitspanne des ü'eldaufbaus von der Zeitspanne des Feldzusammenbruchs unterscheidet, und daß das elektrische Feld zur Erzeugung der mit unterschiedlichen Amplituden undulierenden Spannung in die bestimmte Körperzone eingekoppelt wird.

35· Verfahren nach einem der Ansprüche 2o bis 34-, dadurch g ekennze ichnet, daß. es zur künstlichen Stimulation des Knochenwachstums in der vorbestimmten Körperzone durch Erhöhung des Absolutwertes des an dieser Zone natürlicherweise auftretenden elektrischen Potentials verwendet wird.

36. Verfahren nach Anspruch 351 dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal ohne chirurgische Eingriffe in die vorbestimmte Körperzone eingekoppelt wird.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 2o bis 361 dadurch g ekennze ichnet, daß das elektrische Signal mittels einer elektrischen Schaltung erzeugt wird und über ein Paar von mit der elektrischen Schaltung verbundenen und in .abstand

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voneinander angeordneten Elektroden an den Patienten angelegt wird, wobei die Elektroden in der Nähe der vorbestimmten Zone, und zwar eine Elektrode näiier als die andere, angeordnet werden.

38. Verfahren nach Anspruch 37? dadurch gekennzeichnet, daß die näher an der vorbestimmten Körperzone anzuordnende Elektrode kleiner gemacht wird als die andere Elektrode.

39· Verfahren nach einem der Ansprüche 2o bis 3O₁ dadurch g ekennze ichne t, daß das elektrische Signal mittels eir°T· elektrischen Schaltung erzeugt und an den Patienten über mindestens eine Wicklung angelegt wird, die mit der elektrischen Schaltung verbunden und in der Nähe der vorbestimmten Körperzone angeordnet wird.

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