AT501672B1 - Vorrichtung für die elektroakupunktur - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stimulierung von Akupunkturpunkten mit elektrischem Strom. Die Vorrichtung zur Elektroakupunktur besteht aus Energieversorgung, Ansteuerelektronik und Elektroden, die auf die Haut gedrückt werden können, wobei mehrere Elektroden gleichmäßig in Form eines Vielecks auf einem Handgriff angeordnet sind und diese mit beliebi-5 gen elektrischen Signalen angesteuert werden. Die Anregung von Akupunkturpunkten durch Druck (Akupressur) und durch Nadeln (Akupunktur) ist seit Tausenden von Jahren bekannt, ebenfalls die Anregung durch Wärme (Moxibution). In neuerer Zeit ist die Anregung durch elektrische Ströme (Elektroakupunktur) und durch Licht (Laserakupunktur) dazu gekommen. io Im Rahmen der gegenständlichen Erfindung wird nun ein Gerät bzw. eine Gerätefamilie zur Elektroakupunktur vorgeschlagen. Dabei handelt es sich um Geräte zur Applizierung eines sich in Raum und Zeit ändernden Stromflusses im besonderen in der Umgebung von Akupunkturpunkten, einfache, leicht mitzuführende Geräte mit oder ohne Vorrichtung zur Auffindung des Akupunkturpunktes, bis zu komplexen Systemen mit überlagertem Rechner zur Datenverarbei-15 tung für die medizinisch-biologische Forschung. WO 2001/1920 A1 (NODSKOV) zeigt einen piezoelektrischen Akupunkturstimulator, bei welchem ein Stift an einem Handgriff angeordnet ist. Der Stift wird durch den piezoelektrischen Mechanismus angesteuert und führt zu Vibrationen, mit denen jeweils ein Akupunkturpunkt 20 angeregt werden kann. GB 2 148 717 A (JZU-WEN CHUO) zeigt einen Akupunkturstimulator, bei welchem die Elektroden an einem Gürtel angebracht sind. Die einzelnen Elektroden bilden ein regelmäßiges Vieleck mit einer Mittelelektrode. 25 DE 201 03639 U1 (SYLVESTER) zeigt einen Punktfinder, welcher mittels Hautwiderstandsmessung Akupunkturpunkte lokalisiert. Dazu ist eine weitere Elektrode notwendig, die vom Probanden gehalten wird. 30 EP 1 462 077 A1 (CHEN YI-YANG) zeigt eine Vorrichtung zur Akupunkturbehandlung, bei welcher die Elektroden in einem Vieleck um die Mittelelektrode angeordnet sind.

Die betrachteten Patentschriften zeigen Anordnungen von Elektroden zur Stimulierung. Bei der gegenständlichen Erfindung geht es aber wesentlich um das zugeführte Signal. Die Anordnung 35 der Elektroden ergibt sich eigentlich zwangsweise, wesentlich sind die elektrischen Signale, die den Elektroden zugeführt werden. Das Neuartige ist die (elektrisch) drehende Stimulierung der Akupunkturpunkte durch ein sich drehendes elektrisches Feld.

Die Vorrichtung zur Elektroakupunktur besteht in ihrer Kernstruktur aus n Elektroden, die auf 40 einem Griff befestigt und typischerweise kreisförmig angeordnet sind und mit Hilfe einer elektronischen Schaltung angesteuert werden. Eine weitere (n+1.) Elektrode kann sich im Zentrum der Anordnung der Elektroden (Mittelelektrode) befinden. Diese Elektroden werden auf die Haut gedrückt. Mechanisch ist dieser Teil der Vorrichtung noch durch einen Handgriff ergänzt. Auf die ergometrisch sorgfältige Ausgestaltung ist Wert zu legen, da dadurch die Verwendbarkeit 45 der Vorrichtung gesteigert wird. Die Steuerung und die Energieversorgung kann nun entweder ganz oder teilweise in diesem Handgerät oder in einem externen Geräteteil, der dann durch ein Kabel mit dem Handgerät verbunden ist, untergebracht werden.

Eine weitere (N+2). Elektrode - im Weiteren als externe Elektrode bezeichnet, typischerweise so ein zylindrischer Körper - wird vom Probanden in einer Hand gehalten oder ist als Klebe- oder Saugelektrode am Körper des Probanden angebracht ist, kann, muss aber nicht vorhanden sein.

Die Aufgabe der Erfindung, ein drehendes Feld zu erzeugen, wird dadurch gelöst, dass Schalt-55 kreise vorgesehen sind, mit Hilfe derer an die jeweils gegenüber liegenden n Elektroden zuein- 3 AT 501 672 B1 π η ander um ± k — mit k = 0,1,2,... — -1 phasenverschobene Spannungen angeschaltet werden, oder die jeweils gegenüber liegenden Elektroden zusammengeschaltet werden und um π n 5 ± k — mit k = 0,1,2,... — -1 phasenverschobene Spannungen bezogen auf die Mittelelektrode angeschaltet werden, oder die jeweils gegenüber liegenden Elektroden zusammengeschaltet π n werden und um ± k — mit k = 0,1,2,... — -1 phasenverschobene Spannungen bezogen auf die io n 2 externe Elektrode angeschaltet werden.

Die Energieversorgung wird man, um Probleme mit Sicherheitsbestimmungen für medizinische und therapeutische Geräte zu umgehen, mit Batterien oder Akkumulatoren realisieren. 15

Als einfachste Vorrichtung wird man ein reines Handgerät mit eingebauter Stromversorgung, Steuerelektronik und einfachen Bedienelementen realisieren.

Die Elektroden der aus n Elektroden bestehenden Anordnung sind leitfähige Stifte, die an einer 20 Seite mit der Elektronik verbunden sind, auf der anderen Seite auf die Haut drücken. Die Stifte können rund oder rechteckförmig sein und an der Berührstelle in Kegel- oder Kegelstumpfform, bzw. in Pyramiden- oder Pyramidenstumpfform ausgeführt sein. Die Auflagefläche wird zum Schutz vor Verletzungen eine Bombierung aufweisen. Es kann auch sinnvoll sein, den an der Haut aufliegenden Teil leicht austauschbar zu gestalten, um den Übergang zur Haut der An-25 Wendung entsprechend zu gestalten. Aus Gründen der Hautverträglichkeit sollte die Seite, die mit der Haut in Berührung kommt, vergoldet sein. Da die Elektroden mit der Elektronik verbunden werden müssen, ist eine Steckverbindung sinnvoll, da dies die Austauschbarkeit des auf der Haut aufliegenden Teils erleichtert. 30 Unterstützend zum Auffinden der Akupunkturpunkte dient typischerweise eine Hautwiderstandsmessung. Diese kann leicht in das vorgeschlagene Gerät eingefügt werden, indem die mittlere (n+1.) Elektrode (Mittelelektrode) gleichzeitig als Elektrode für die Widerstandsmessung verwendet wird. 35 Die Einstellung eines komplexen Elektrodenstrom (Elektrodenspannung)-Zeit Profils kann in Form einer Programmsteuerung erfolgen. Es ist dazu eine Schnittstelle zu einem PC sinnvoll, wo über eine Bedienoberfläche das Anregungsprofil vorgegeben wird. Dabei kann gleichzeitig eine Protokollierung der Behandlung erfolgen. 40 45

Als Elektrodenstruktur werden eine gerade Anzahl von Elektroden, die auf einem Kreis gleichmäßig bzw. an den Ecken eines gleichmäßigen Vielecks angeordnet sind, betrachtet. Die Ansteuerung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Ein besonders interessantes Verfahren ist die Ansteuerung von m je zwei Außenelektroden, die gegenüber liegen mit m zueinander um 2idm phasenverschobenen Signalen. Die Ansteuerung soll durch harmonische oder harmonische Signale, die in ihrer Höhe verändert (moduliert) werden können, erfolgen. Realisiert wird dies durch einen Oszillator, der zwei zueinander orthogonale Signale erzeugt. Bei einer analogen Realisierung kann dies durch einen einfachen RC-Oszillator mit nachgeschaltetem 90 Grad Phasenschieber (z.B. in Form eines Integrators) erfolgen. Die einzelnen Signale gewinnt man dann durch vektorielle gewichtete Addition der beiden orthogonalen Schwingungen. Die 50 π einzelnen Steuersignale können nun in Bezug auf die Oszillatorschwingung um ± k — mit k = 1, 2, 2 verschoben werden. Es entsteht dabei ein elektrisches Feld, das sich mit der 55 speisenden Frequenz zwischen den Elektroden bewegt. Je nach der Phasenverschiebung 4 AT 501 672 B1 entsteht damit ein über die Haut fließender Strom mit einer örtlich rotierenden Komponente nach rechts oder links. Bei dieser Ansteuerung ist keine Mittelelektrode erforderlich. Die Ansteuersignale sollten jedoch untereinander potential getrennt sein. Dies kann durch induktive Kopplung (kleine Transformatoren, klein, da nur sehr geringe Leistung erforderlich ist) erfolgen, 5 wobei je ein Anschluss der Primärseiten der Transformatoren zusammen geschaltet ist, oder durch Isolationsverstärker. Verwendet man die Mittelelektrode, so legt man diese auf das Bezugspotential, schaltet die jeweils gegenüber liegenden Elektroden zusammen und legt diese fortlaufend an die phasenverschobenen Spannungen. Minimal sind auch hier zwei orthogonale Spannungen erforderlich. Verwendet man drei oder mehr Elektrodenpaare, so erfordert dies io wieder Addierschaltungen zur Erzeugung der phasenverschobenen Spannungen aus den orthogonalen Schwingungen. Man kann auch den Bezugspunkt nicht an die Mittelelektrode, sondern an die zusätzliche externe Elektrode legen.

Auch ein etwas anderes Ansteuerkonzept ist möglich. Als Bezugspunkt wird dazu die Mittel-15 elektrode oder die externe Elektrode verwendet. Man schaltet nun Reih um an die äußeren Elektroden ein Signal. Dabei können die Signale an benachbarten Elektroden sich zeitlich überlappen. Auch so entsteht ein sich räumlich je nach Phasenfolge fortbewegender (drehender) Stromfluss über die Haut (Bezugspunkt ist die Mittelelektrode) oder durch den Körper (Bezugspunkt ist die externe Elektrode). 20

Figur 1 zeigt die Grundschaltung mit zwei Elektrodenpaaren (Fig. 1 .a) und mit zwei Elektrodenpaaren mit Mittelelektrode oder externer Elektrode (Fig. 1 .b). Figur 2 zeigt die Grundschaltung mit drei Elektrodenpaaren (Fig. 2.a) und mit drei Elektrodenpaaren mit Mittelelektrode oder externer Elektrode (Fig. 2.b). Figur 3 zeigt eine mögliche schaltungstechnische Realisierung zur 25 Erzeugung der drei in der Phase verschobenen Ansteuersignale und Fig. 4 für 5 (7) zu einander gleichmäßig phasenverschobene Signale. Figur 5 zeigt eine Stufe zur Potentialtrennung von 3 Signalen. Figur 6 skizziert Signalverläufe bei Einzelpulsansteuerung und Fig. 7 den mechanischen Aufbau der Elektrodenanordnung. 30 Figur 1.a zeigt vier Kreise, die die Auflagefläche der kreisförmig angeordneten Elektroden (die senkrecht zur Zeichenebene stehen) darstellen, die in der vertikalen Richtung werden z.B. mit einer Sinusspannung angesteuert, die in der horizontalen mit einer Kosinusspannung. Die beiden Spannungen sind zueinander potentialfrei. In Fig. 1.b ist noch die Auflagefläche der Mittelelektrode und die dann nicht mehr erforderliche potentialfreie Ansteuerung skizziert. 35 Figur 2.a zeigt sechs Kreise, die die Auflagefläche der kreisförmig angeordneten Elektroden (die senkrecht zur Zeichenebene stehen) darstellen, diese werden mit phasenverschobenen Signalen «i (t), u2 =u,(t± ^), u, (t ± ^r) 40 ό ό angesteuert, die Drehrichtung des zwischen den Elektroden auftretenden elektrischen Feldes hängt dabei vom Vorzeichen der Phasenverschiebung ab. Die drei Spannungen sind zueinander potentialfrei. In Fig. 2.b ist noch die Auflagefläche der Mittelelektrode und die dann nicht 45 mehr erforderliche potentialfreie Ansteuerung skizziert. In Fig. 3 ist eine einfache Schaltungsanordnung zur Erzeugung von drei phasenverschobenen harmonischen Signalen aus orthogonalen Signalen mit Operationsverstärkern dargestellt. Die Oszillatorspannung wird mit einem Integrator um 90 Grad phasenverschoben. Die zwei so entstehenden orthogonalen Schwingungen werden durch invertierende Summierverstärker gewichtet und addiert und erzeugen so die so erforderlichen phasenverschobenen Spannungen. Figur 4 zeigt beispielhaft eine Schaltung für eine höhere Phasenzahl. Man kann die Signale aber auch über einen Microcontroller erzeugen. Der Zusammenhang zwischen orthogonalem uv und uH ergibt sich über die Matrixgleichung 55

Claims (11)

1. AT 501 672 B1 5 “1 u2 "3 II "4 u5 0 0,309 0,588 -0,588 -0,309 1 UH UH = COS cd uv J uv= sin at 0,951 •0,809 •0,809 0,951 Möchte man die Drehrichtung umkehren, genügt es eines der orthogonalen Signale zu invertie-io ren. Dies ist sowohl schaltungstechnisch als auch rechentechnisch leicht zu bewerkstelligen. Figur 5 zeigt eine Möglichkeit zur Umformung von potentialbehafteten in potentialfreie Signale, beispielhaft für drei Signale mit Hilfe von gekoppelten Spulen (Transformatoren). Über das Windungsverhältnis lässt sich eine Anpassung des Signals erreichen. Verwendet man Einzel-pulsansteuerung, so kann man im Prinzip natürlich jede Signalform erzeugen, naheliegend sind 15 aber Trapez-, Dreieck-, Glocken- oder Parabelform. Auch hier ist die Erzeugung der Signale durch einen Mikrorechner das Einfachste. Patentansprüche: 20 1. Vorrichtung zur Elektroakupunktur bestehend aus Energieversorgung, Ansteuerelektronik und Elektroden, die auf die Haut gedrückt werden können, wobei mehrere Elektroden gleichmäßig in Form eines Vielecks auf einem Handgriff angeordnet sind und diese mit beliebigen elektrischen Signalen angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass Schalt- 25 kreise vorgesehen sind, mit Hilfe derer an die jeweils gegenüber liegenden n Elektroden π n zueinander um ± k · — mit k = 0,1,2,.. — -1 phasenverschobene Spannungen angeschaltet n 2 werden. 30
2. 2. Vorrichtung zur Elektroakupunktur bestehend aus Energieversorgung, Ansteuerelektronik und Elektroden, die auf die Haut gedrückt werden können wobei mehrere Elektroden gleichmäßig in Form eines Vielecks auf einem Handgriff angeordnet sind und eine zusätzliche in der Mitte angeordnete Elektrode vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass 35 Schaltkreise vorgesehen sind, mit Hilfe derer die jeweils gegenüber liegenden Elektroden κ n zusammengeschaltet werden und um ±fc — mit k = 0,1,2,...--1 phasenverschobene Spannungen bezogen auf die Mittelelektrode angeschaltet werden. 40
3. 3. Vorrichtung zur Elektroakupunktur bestehend aus Energieversorgung, Ansteuerelektronik und Elektroden, die auf die Haut gedrückt werden können, wobei mehrere Elektroden gleichmäßig in Form eines Vielecks auf einem Handgriff angeordnet sind und eine zusätzliche in der Mitte angeordnete Elektrode vorhanden sein kann und eine zusätzliche externe 45 Elektrode vom Probanden gehalten wird oder an ihm appliziert ist, dadurch gekennzeich net, dass Schaltkreise vorgesehen sind, mit Hilfe derer die jeweils gegenüber liegenden 7Γ Π Elektroden zusammengeschaitet werden und um ±k — mitk = 0,1,2,...--1 phasen- n 2 so verschobene Spannungen bezogen auf die externe Elektrode angeschaltet werden.
4. 4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass an die im Vieleck angeordneten Elektroden zueinander potentialfreie Spannungen angeschaltet werden. 55 6 AT 501 672 B1
5. 5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Signale für die Elektroden entweder durch analoge, gemischt analog-digitale oder digitale Schaltungen realisiert werden.
6. 6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Signale für die Elektro den durch vektorielle Addition von orthogonalen Signalen erzeugt werden.
7. 7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass nicht an allen Elektroden oder Elektrodenpaaren gleichzeitig Signale angeschaltet werden. 10
8. 8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung und die erforderliche Steuerelektronik zusammen mit den restlichen Teilen der Vorrichtung in einem Gehäuse untergebracht sind.
9. 9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Ener gieversorgung und die erforderliche Steuerelektronik in einem getrennten Gehäuse untergebracht sind.
10. 10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich 20 eine Vorrichtung zur Hautwiderstandsmessung vorgesehen ist.
11. 11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle, mit der einerseits das System konfiguriert werden kann und anderseits Daten zur Auswertung entnommen werden können, vorgesehen ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 30 35 40 45 50 55