DE102011120068A1

DE102011120068A1 - Apparatus for reduction of pain associated with e.g. vaccination on human or animal body part, has storage unit that is suitable to be attached to body part, to reduce flow of liquid through wire when it is attached to body part

Info

Publication number: DE102011120068A1
Application number: DE201110120068
Authority: DE
Inventors: Martin Gert Mücke; Johannes Weigl; Tobias Weigl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-06-06

Abstract

The apparatus has core through which a fluid flows. Two electrodes (8,9) are connected to the power source. A storage unit (2) is suitable to be attached to the body part, to reduce the flow of liquid through the wire when it is attached to the human or animal body part. An independent claim is included for method for reducing chronic pain, acute pain, itching, incision and / or soreness in human or animal body.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anwendung an der Oberfläche eines menschlichen oder tierischen Körpers mit einer Elektrodenanordnung und ein Verfahren zur Reduktion von chronischen Schmerzen, akuten Schmerzen, Juckreizen, Inzisions- und/oder Wundschmerz an einem menschlichen oder tierischen Körper mit einer Elektrodenanordnung. Genauer betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Induzierung einer dauerhaften Abschwächung der Signalübertragung an den Synapsen von Nervenzellen (Langzeitdepression) am menschlichen oder tierischen Körper mit Hilfe der elektromechanischen Schmerzsuppression (EMSS). Dadurch können akute oder chronische Schmerzzustände, sowie Juckreize reduziert werden. Der Mechanismus kann des Weiteren als elektromechanisches Lokalanästhetikum bei Kleinsteingriffen oder Wundschmerz genutzt werden.The invention relates to a device for use on the surface of a human or animal body with an electrode assembly and a method for reducing chronic pain, acute pain, itching, incisional and / or wound pain on a human or animal body with an electrode assembly. More particularly, the invention relates to a device for inducing a permanent attenuation of the transmission of signals at the synapses of nerve cells (long-term depression) on the human or animal body by means of electromechanical pain suppression (EMSS). This can reduce acute or chronic pain, as well as itching. The mechanism can also be used as an electromechanical local anesthetic in minor surgery or wound pain.

Das nozizeptive System hat zwei Arten von Schmerzfasern: Aδ- und C-Nervenfasern. Bei den Aδ-Fasern handelt es sich um relative dicke (ca. 3–5 μm) und aufgrund der Ummantelung durch eine sog. Myelinscheide, schnell leitende (5–50 m/s) Fasertypen. Hingegen sind die C-Fasern dünn (ca. 1 μm) und nicht myelinisiert. Sie zeigen Reizleitungsgeschwindigkeiten von unter 1 m/s. Aδ-Fasern enden auf Rückenmarksebene in den Schichten I und V des Hinterhorns, wo sie Synapsen mit Projektionsneuronen bilden. Die meisten C-Fasern hingegen sind mit Interneuronen in Schicht II verschaltet. In den Schichten III und IV des Hinterhorns enden die Axone der Berührungs- und Temperatursensoren.The nociceptive system has two types of pain fibers: Aδ and C nerve fibers. The Aδ fibers are relatively thick (about 3-5 microns) and due to the sheath by a so-called. Myelin sheath, fast conductive (5-50 m / s) fiber types. By contrast, the C-fibers are thin (about 1 μm) and not myelinated. They show conduction velocities of less than 1 m / s. Aδ fibers terminate at the spinal cord level in the layers I and V of the posterior horn, where they form synapses with projection neurons. In contrast, most C-fibers are interconnected with interneurons in layer II. In the layers III and IV of the rear horn end the axons of the contact and temperature sensors.

Die beiden Populationen von Schmerzfasern erzeugen eine zeitliche Verzögerung in der Schmerzempfindung: Der erste Schmerz, der in Bruchteilen einer Sekunde wahrgenommen wird, wird durch die Aδ-Fasern geleitet und ist oft stechend oder brennend. Sekunden später trifft der durch C-Fasern vermittelte Schmerz ein, der als bohrend oder dumpf beschrieben wird.The two populations of pain fibers create a delay in pain sensation: the first pain, perceived in fractions of a second, is passed through the Aδ fibers and is often stinging or burning. Seconds later, C-fiber-mediated pain occurs, which is described as boring or dull.

Es ist die transkutane elektrische Nervenstimulation (TENS) bekannt, die eine elektromedizinische Reizstromtherapie mit Rechteckimpulsen niedriger Frequenz, d. h. zwei bis vier Hz, oder hoher Frequenz, d. h. 80 bis 100 Hz, ist. Die TENS wird vor allem zur Behandlung von Schmerzen und zur Muskelstimulation eingesetzt. Über Elektroden werden elektrische Impulse auf die Oberfläche eines menschlichen Körpers oder tierischen Körpers übertragen. Meist erfolgt die Platzierung der Elektroden in der Nähe der schmerzenden Stellen.Transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) is known, which involves electromedical stimulation current therapy with low frequency square-wave pulses, i. H. two to four Hz, or high frequency, d. H. 80 to 100 Hz, is. The TENS is used primarily for the treatment of pain and muscle stimulation. Via electrodes, electrical impulses are transmitted to the surface of a human body or animal body. Mostly, the placement of the electrodes takes place near the painful areas.

Kommt es zu einer dauerhaften Reizung der oben beschriebenen zwei Arten von Schmerzfasern, so entsteht auf Rückenmarksebene eine sog. Langzeitpotenzierung (longterm potentiation (LTP)). Durch Experimente konnte nachgewiesen werden, dass die Langzeitpotenzierung durch frequenzspezifische Stimulation der afferenten Nervenfasern verschwindet. Eine Langzeithemmung bzw. Langzeitdepression (longterm depression (LTD)) der synaptischen Übertragung kann durch niederfrequente elektrische Stimulation hervorgerufen werden. Insbesondere zur Reduktion von chronischen Schmerzen soll der neurobiologische Schmerzmechanismus einer Sensibilisierung zentraler Schmerzneurone im Hinterhorn des Rückenmarks (zentrale Sensibilisierung) durch eine elektrische Reizung als „Gegenirritation” (LTD) reguliert werden. Bei der zentralen Sensibilisierung der Schmerzverarbeitung handelt es sich um einen bei allen möglichen Schmerzerkrankungen vorkommenden krankhaften Mechanismus. Demgegenüber handelt es sich bei der LTD um einen u. a. spinalen (im Rückenmark lokalisierten) Lernmechanismus, der zu einer Regulation der Schmerzempfindlichkeit nach unten führt, d. h. dass eine zuvor gesteigerte Schmerzempfindlichkeit, z. B. im Rahmen einer Gonarthrose, wieder reduziert wird. So wird eine verbesserte Mobilität, Alltagsbelastbarkeit und damit erhöhte Lebensqualität erreicht.If there is permanent irritation of the two types of pain fibers described above, a so-called longterm potentiation (LTP) develops on the spinal cord level. Experiments have shown that long-term potentiation disappears by frequency-specific stimulation of the afferent nerve fibers. Longterm depression (longterm depression (LTD)) of synaptic transmission can be caused by low frequency electrical stimulation. In particular for the reduction of chronic pain, the neurobiological pain mechanism of sensitization of central pain neurons in the dorsal horn of the spinal cord (central sensitization) should be regulated by electrical stimulation as "counter irritation" (LTD). The central sensitization of pain processing is a pathological mechanism that occurs in all kinds of pain disorders. In contrast, the LTD is a u. a. Spinal (localized in the spinal cord) learning mechanism, which leads to a regulation of pain sensitivity down, d. H. that a previously increased sensitivity to pain, z. B. in the context of a gonarthrosis, again reduced. This achieves improved mobility, everyday workload and thus improved quality of life.

Es hat sich gezeigt, dass zum Erreichen oder Auslösen einer LTD die TENS nicht erfolgreich angewendet werden kann. Hier greift die Erfindung an und möchte eine Vorrichtung und ein Verfahren schaffen, mit dem eine LTD an Synapsen von Nervenzellen zur Reduzierung von akuten und chronischen Schmerzzuständen ausgelöst werden kann.It has been shown that to achieve or trigger a LTD, the TENS can not be successfully used. This is where the invention is directed and seeks to provide a device and method for triggering LTD at synapses of nerve cells to reduce acute and chronic pain conditions.

Es hat sich herausgestellt, dass eine Elektrodenanordnung, die über eine Vibrationseinrichtung zum Vibrieren gebracht wird, die Übertragung von periodischen, mittel- bis höherfrequenten und niederamplitudigen Schwingungen auf die Hautoberfläche ermöglicht, wobei durch die Elektrode die Hautoberfläche mechanisch so gespannt wird, dass eine optimale Schwingfähigkeit erreicht wird. Dadurch werden verschiedene Nervenfasern (zum Beispiel Aβ-Fasern) gereizt, die wiederum Aδ- und C-Fasern in ihrer Schmerzweiterleitung (modifizierte Gate Control Hypothese) unterbrechen.It has been found that an electrode assembly which is vibrated via a vibration device, the transmission of periodic, medium to high-frequency and low-amplitude vibrations on the skin surface allows, by the electrode, the skin surface is mechanically stretched so that optimum vibration ability is reached. As a result, various nerve fibers (for example Aβ fibers) are stimulated, which in turn interrupt Aδ and C fibers in their pain propagation (modified gate control hypothesis).

Kerngedanke der Erfindung ist damit, dass eine Elektrodenanordnung vibriert wird, wodurch überwiegend markhaltige Mechanoafferenzen (Aβ-Fasern) erregt werden.The core idea of the invention is that an electrode arrangement is vibrated, whereby predominantly marrow-containing mechanoafferences (Aβ fibers) are excited.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Anwendung an der Oberfläche eines menschlichen oder tierischen Körpers mit einer Elektrodenanordnung, deren Oberfläche in Anlage zur Oberfläche des menschlichen Körpers gelangen kann, und einer Pulserzeugungseinheit zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung mit Spannung. Die Vorrichtung weist ferner eine Vibrationseinrichtung zur Vibration der Elektrodenanordnung auf. Bevorzugt wird der Vibrationsmotor der Elektrodenanordnung aufgesetzt.The invention provides a device for use on the surface of a human or animal body having an electrode assembly whose surface can be brought into contact with the surface of the human body, and a pulse generating unit for applying voltage to the electrode assembly. The device further comprises a vibration device for vibrating the Electrode arrangement on. Preferably, the vibration motor of the electrode assembly is placed.

Erfindungsgemäß wird unter „Anlage zur Oberfläche” verstanden, dass die Elektrodenanordnung im Wesentlichen auf der Haut des Menschen bzw. des Tieres aufliegt. Es kann aber auch insbesondere bei einer Wunde vorgesehen sein, dass die Elektrodenanordnung zur Wundversorgung in Anlage zu der Wunde, d. h. der verletzten Haut gelangt.According to the invention, "contact with the surface" means that the electrode arrangement essentially rests on the skin of the human or the animal. But it may also be provided in particular in the case of a wound that the electrode arrangement for wound care in contact with the wound, d. H. the injured skin.

Durch spezifisch angepasste Stimulationsmuster kommt es auf mehreren Ebenen des schmerzverarbeitenden Systems zu Veränderungen an den spinalen nozizeptiven Informationseingängen. Die Substantia gelatinosa im Hinterhorn des Rückenmarks übernimmt die Funktion eines „Tores” für eingehende nozizeptive Informationen. Aβ-Fasern können hemmende Effekte auf die im Hinterhorn eingehenden Impulse der Aδ- und C-Fasern haben. Dadurch kommt es zu einer Modulation an der Substantia gelatinosa, was zu einer Aktivierung der inhibitorischen Interneurone führt, Bei einem normalen Schmerzreiz wird eine Aktivierung der exzitatorischen Interneurone an der Substantia gelantinosa ausgelöst. Durch verschiedene Umschaltmechanismen entsteht schließlich der typische Schmerz.Specially adapted stimulation patterns cause changes in the spinal nociceptive information inputs on several levels of the pain-processing system. The substantia gelatinosa in the dorsal horn of the spinal cord acts as a "gate" for detailed nociceptive information. Aβ fibers may have inhibitory effects on the incoming Ahorn and C fiber pulses in the backhorn. This leads to a modulation at the substantia gelatinosa, which leads to an activation of the inhibitory interneurons. In a normal pain stimulus, activation of the excitatory interneurons at the substantia gelantinosa is triggered. Through various switching mechanisms, the typical pain finally arises.

Durch verschiedene Impulsmuster zwischen 0,1 und 20 Hz kann der oben beschriebene Effekt der LTD ausgelöst werden. Das Patent unterscheidet sich grundlegend von früheren/verwandten Ansätzen basierend auf der TENS-Technologie (transkutane elektrische Nervenstimulation) und vertieft die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse auf diesem Gebiet. Durch die unten näher beschriebene Elektrodenform wird eine nur oberflächliche Reizung der Cutis und Subcutis mit den in diesen Schichten verlaufenden Aδ- und C-Nervenfasern erreicht. Neben den speziellen Elektroden ist dazu eine integrierte Mess- und Regeltechnik notwendig, die situations- und patientenspezifisch eine Parameterjustierung gewährleistet. Der für die Stimulierung eines myelinisierten Nervs durch Hautelektroden notwendige Strom hat bevorzugt einen monophasischen rechtwinkligen Impuls in einer Dauer von ungefähr 0,05 bis 3 ms, die variiert werden kann.By different pulse patterns between 0.1 and 20 Hz, the effect of LTD described above can be triggered. The patent is fundamentally different from previous / related approaches based on TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation) technology and deepens the latest scientific knowledge in the field. By means of the electrode shape described in more detail below, only a superficial irritation of the cutis and subcutis is achieved with the Aδ and C nerve fibers running in these layers. In addition to the special electrodes, an integrated measurement and control technology is necessary, which ensures a parameter adjustment in a situation-specific and patient-specific manner. The current necessary for the stimulation of a myelinated nerve by skin electrodes preferably has a monophasic rectangular pulse in a duration of about 0.05 to 3 ms, which can be varied.

Abgesehen von der Amplitude ist die Impulsbreite mitentscheidend für das Faserspektrum, das erregt wird. Je kürzer der Impuls, desto höher muss die Amplitude sein und umgekehrt. Um die zur Schmerzlinderung benötigten großkalibrigen Fasern zu erregen, wird bevorzugt eine ausreichende, meist fixierte Impulsbreite, üblicherweise ungefähr 0,2 bis 0,3 ms, verwendet, um die Voraussetzung zu schaffen, dass die Amplitude reduziert werden kann. Als Impulsform wird vorzugsweise ein Rechteck-Impuls verwendet.Apart from the amplitude, the pulse width is also decisive for the fiber spectrum that is excited. The shorter the pulse, the higher the amplitude must be and vice versa. To excite the large caliber fibers needed for pain relief, it is preferred to use a sufficient, mostly fixed pulse width, usually about 0.2 to 0.3 ms, to provide the prerequisite that the amplitude can be reduced. The pulse shape used is preferably a rectangular pulse.

Bevorzugt ist die Elektrodenanordnung ein Elektrodenarray. Erfindungsgemäß wird unter Elektrodenarray eine Anordnung von Elektroden verstanden, die flächenmäßig ausgestaltet ist. Es sind mehrere Elektroden vorgesehen in einer Fläche zwischen ungefähr einem und mehreren Quadratmillimetern. So sind beispielsweise Flächen zwischen 1 × 1 cm bis 10 × 10 cm möglich. Eine quadratische Fläche ist bevorzugt, allerdings sind auch rechteckige Flächen erfindungsgemäß erfasst. Insbesondere bevorzugt ist, dass die flächenförmige Anordnung der Elektroden flexibel hinsichtlich der Oberfläche der Elektroden, die in Anlage mit der Oberfläche des menschlichen oder tierischen Körpers gelangt, gestaltet ist, wodurch die Elektrodenanordnung auf die Oberfläche eines menschlichen oder tierischen Körpers ohne Kontaktverlust aufgebracht werden kann. Die Anordnung der Elektroden in dem Elektrodenarray ist derart, dass Anoden und Kathoden in eine Linie alternierend zueinander benachbart in dem Elektrodenarray angeordnet sind. In der anderen Linie des Elektrodenarrays sind gleichartige Elektroden, d. h. Anoden bzw. Kathoden, nebeneinander angeordnet. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen einer Kathode und einer benachbarten Anode im Bereich von 1,5 bis 3,5 mm, insbesondere bevorzugt liegt ein Abstand von 2,5 mm zwischen direkt benachbarter Anode und Kathode vor. Die Kontaktflächen können möglichst kurz gewählt werden, sodass eine Impulsapplikation unter dem Sekretionsfilm der Haut aufgebracht werden kann. Dadurch wird eine effektive Reizung der in der Cutis und Subcutis verlaufenden Nervenfasern erreicht. Eine Muskelstimulation wird aufgrund der kurzen Stromflüsse zwischen den Anoden und den hierzu benachbarten Kathoden jeweils nahezu ausgeschlossen.The electrode arrangement is preferably an electrode array. According to the invention, the term "electrode array" is understood to mean an arrangement of electrodes which is configured in terms of area. Several electrodes are provided in an area between about one and several square millimeters. For example, areas between 1 × 1 cm to 10 × 10 cm are possible. A square area is preferred, but rectangular areas are also covered according to the invention. It is particularly preferred that the planar arrangement of the electrodes is flexible with respect to the surface of the electrodes which comes into contact with the surface of the human or animal body, whereby the electrode assembly can be applied to the surface of a human or animal body without loss of contact. The arrangement of the electrodes in the electrode array is such that anodes and cathodes are arranged in a line alternately adjacent to each other in the electrode array. In the other line of the electrode array are similar electrodes, i. H. Anodes or cathodes, arranged side by side. Preferably, the distance between a cathode and an adjacent anode in the range of 1.5 to 3.5 mm, more preferably, there is a distance of 2.5 mm between directly adjacent anode and cathode. The contact surfaces can be chosen as short as possible, so that a pulse application can be applied under the secretion film of the skin. This results in an effective stimulation of the nerve fibers running in the cutis and subcutis. Muscle stimulation is virtually eliminated due to the short current flows between the anodes and the adjacent cathodes.

Bevorzugt können die Elektroden als sogenannte Ball Grids ausgestaltet sein. Dabei handelt es sich um eine Platine, der an einer Fläche viele kleine „Kugeln” aufgesetzt sind. Die Platine ist bevorzugt flexibel und es ist dadurch zusammen mit der Kugelform der Elektroden eine besonders gute Hautkontaktierung möglich. Die Kugeln fungieren zum Einen als Anode und Kathode sowie als Übertragungsinstanz der Vibration.Preferably, the electrodes can be configured as so-called ball grids. It is a circuit board, which are placed on a surface many small "balls". The board is preferably flexible and it is thereby possible, together with the spherical shape of the electrodes, a particularly good skin contact. The balls function on the one hand as the anode and cathode and as the transmission of the vibration.

Zudem kann vorgesehen sein, dass eine Einheit zur Temperaturänderung der Ball Grids bzw. der in Kontakt mit der menschlichen bzw. tierischen Oberfläche stehenden Elektrodenflächen vorhanden ist. Mit den Elektroden bzw. den Ball Grids könnten dann Wärme- und/oder Kälreimpulse aufgebracht werden. Zudem können die Ball Grids als Messköpfe einer Mess- und Regeleinheit ausgestaltet sein, mit denen ein Hautwiderstand erfasst werden kann. Durch eine automatische Variierung der Impulsstärke kann somit ein optimaler Effekt erzielt werden.In addition, it can be provided that a unit for changing the temperature of the ball grids or the electrode surfaces in contact with the human or animal surface is present. Heat and / or cooling impulses could then be applied with the electrodes or the ball grids. In addition, the ball grids can be designed as measuring heads of a measuring and control unit with which a skin resistance can be detected. By an automatic variation of the pulse strength, an optimal effect can thus be achieved.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Elektrodenanordnung mindestens eine konzentrische Elektrode aufweist, die eine, vorzugsweise schmal ausgestaltete, zentrale Kathode und eine die Kathode umgebende größere, vorzugsweise ringförmig ausgestaltete, Anode umfasst. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kathode in viele kleine zentrisch angeordnete Kathoden aufgespaltet ist. Wichtig ist auch hier, dass der Abstand der beiden Elektroden zueinander nicht größer als 3,5 mm ist, insbesondere bevorzugt kleiner als 2,5 mm ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Anode zentral ausgebildet ist und die Kathode, die Anode umgibt. Die Elektroden können flexibel oder massiv angefertigt werden. Bevorzugt sind die Anode und die Kathode ringförmig ausgestaltet, wobei die Kathode einen Durchmesser im Bereich von wenigen Millimetern aufweist, bevorzugt ist der Durchmesser 1 mm. Die Anode weist bevorzugt einen inneren Durchmesser von ungefähr 8 mm und einen äußeren Durchmesser von etwa 24 mm auf. It can also be provided that the electrode arrangement has at least one concentric electrode which comprises a, preferably narrow, central cathode and a larger, preferably ring-shaped, anode surrounding the cathode. It can also be provided that the cathode is split into many small centrally arranged cathodes. It is also important here that the distance of the two electrodes from one another is not greater than 3.5 mm, in particular preferably less than 2.5 mm. It can also be provided that the anode is formed centrally and surrounds the cathode, the anode. The electrodes can be made flexible or solid. Preferably, the anode and the cathode are designed annular, wherein the cathode has a diameter in the range of a few millimeters, preferably the diameter is 1 mm. The anode preferably has an inner diameter of about 8 mm and an outer diameter of about 24 mm.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass nur eine Elektrode vorgesehen ist und gegen eien Referenzelektrode abgeleitet wird.But it can also be provided that only one electrode is provided and is derived against a reference electrode.

Vorzugsweise ist über die Elektrodenanordnung eine Stimulation mit einer Frequenz von 0,1 bis 20 Hz möglich. Hierdurch wird der Effekt der LTD optimiert ausgelöst.Preferably, stimulation at a frequency of 0.1 to 20 Hz is possible via the electrode arrangement. This will optimize the effect of LTD.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Mess- und Regeleinheit auf, die in den Stimulationspausen eine Erfassung des aktuellen Hautwiderstandes bzw. der Impedanz ermöglicht. Durch eine Feedbackschleife kann auf Grundlage des erfassten aktuellen Hautwiderstandes bzw. der Impedanz der durch die Elektrodenanordnung ausgesendete Impuls angepasst werden. Die Mess- und Regeleinheit erfasst damit den aktuellen Hautwiderstand bzw. die Impedanz und verwendet den erfassten Wert als Regelgröße zur Ansteuerung der Elektrodenanordnung. Es kann damit der Sekretionsstatus der Haut ermittelt und als Regelgröße verwendet werden.In a preferred embodiment, the device has a measuring and control unit, which allows detection of the current skin resistance or the impedance in the pacing pauses. By means of a feedback loop, the pulse emitted by the electrode arrangement can be adjusted on the basis of the detected current skin resistance or the impedance. The measuring and control unit thus detects the current skin resistance or the impedance and uses the detected value as a control variable for controlling the electrode arrangement. It can thus determine the secretion status of the skin and used as a control variable.

Vorzugsweise sind die Leiterbahnen der Elektrodenanordnungen bzw. die Elektrodenanordnung flexibel ausgestaltet oder weisen Gelelektroden und/oder Textilelektroden auf. Es kann somit vorgesehen sein, dass eine Gelmatrix die Elektrodenanordnung umfasst, die entweder selbst elastisch ist oder aus elastisch verbundenen Einzelteilen oder Bausteinen besteht, in der alle Leitungsbahnen teilweise oder komplett durch ein leitendes Medium (Flüssigkeit, Elektrolyt, metallischer Leiter) aufgebaut sind. Damit wird die Elektrode wie ein Gelkissen oder eine Blisterverpackung konstruiert. Die komprimierbare Füllung erlaubt einen besonders guten Kontakt zur Haut. Durch die Vibrationseinrichtung zur Vibration der Elektrodenanordnung können Vibrationen über das Flüssigmedium besonders gut direkt auf die Hautoberfläche übertragen werden. Im Falle, dass die Elektrodenanordnung Textilelektroden aufweist, wird ein leitendes Textil verwendet, in der alle Leitungsbahnen entweder aufgedruckt oder als leitendes Material eingewebt werden. Diese Umsetzung erlaubt einen besonders guten Tragekomfort sowie eine gute Kontaktierung auf der Hautoberfläche. Ferner wird durch das Textil, für das beispielsweise Neopren verwendet werden kann, eine besonders gute Isolierung der Körperstelle erreicht. Hautsekretionen, d. h. Schweiß, können über das Textil gut resorbiert werden, sodass das Risiko von Kurzschlüssen zwischen Anode und Kathode verringert wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Elektrodenanordnung massive Leiterbahnen aufweist. Die Kontaktelemente, d. h. die äußere Oberfläche der Elektrodenanordnung, die der Oberfläche eines menschlichen bzw. tierischen Körpers zugewandt ist, kann federnd gelagert sein gegenüber der massiven Leiterbahn. Dies kann beispielsweise durch einen Federmechanismus ausgestaltet sein, durch den die Kontakte, die so genannten Pins, auf einer Feder bzw. Federanordnung sitzend, sich in eine Matrix hinein drücken lassen. Hierdurch kann die Elektrodenanordnung auch auf gekrümmte Flächen eines menschlichen bzw. tierischen Körpers aufgesetzt werden.Preferably, the conductor tracks of the electrode arrangements or the electrode arrangement are designed to be flexible or have gel electrodes and / or textile electrodes. It can thus be provided that a gel matrix comprises the electrode arrangement which is either elastic itself or consists of elastically connected individual parts or components in which all the conductor paths are partially or completely constructed by a conductive medium (liquid, electrolyte, metallic conductor). This will construct the electrode like a gel pad or a blister pack. The compressible filling allows a particularly good contact with the skin. By means of the vibration device for vibrating the electrode arrangement, vibrations via the liquid medium can be transferred particularly well directly to the skin surface. In the case that the electrode arrangement comprises textile electrodes, a conductive textile is used in which all the conductor paths are either printed or woven in as a conductive material. This implementation allows a particularly good comfort and a good contact on the skin surface. Furthermore, a particularly good insulation of the body site is achieved by the textile, for example, neoprene can be used. Skin secretions, d. H. Sweat can be well absorbed through the fabric, reducing the risk of shorting anode to cathode. However, it can also be provided that the electrode arrangement has solid conductor tracks. The contact elements, d. H. the outer surface of the electrode assembly, which faces the surface of a human or animal body, may be resiliently mounted relative to the solid conductor track. This can be configured, for example, by a spring mechanism, by means of which the contacts, the so-called pins, seated on a spring or spring arrangement can be pressed into a matrix. As a result, the electrode arrangement can also be placed on curved surfaces of a human or animal body.

Bevorzugt ist die Elektrodenanordnung mit einer Beschichtung aus einer pharmakologischen Substanzklasse versehen, wodurch neben der Stimulation ein zusätzlicher Effekt, beispielsweise zur Wundheilung, erreichbar ist. Die Beschichtung erfolgt derart, dass die mit der menschlichen bzw. tierischen Oberfläche in Kontakt gelangenden Elektroden der Elektrodenanordnung endseitig beschichtet sind. Die Substanzklassen können beispielsweise Lokalanästhetika, kortisonhaltige Substanzen usw. sein.Preferably, the electrode assembly is provided with a coating of a pharmacological substance class, whereby in addition to the stimulation, an additional effect, for example, for wound healing, can be achieved. The coating takes place in such a way that the electrodes of the electrode arrangement coming into contact with the human or animal surface are coated on the end side. The classes of substances may be, for example, local anesthetics, cortisone-containing substances, etc.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Stromversorgung der Vorrichtung durch Energy Harvesting erfolgen. Dazu kann eine Einrichtung zur Erzeugung von Energie vorgesehen sein, die mit der Elektrodenanordnung verbunden ist. Das primäre Ziel beim Energy Harvesting im Bezug auf die vorliegende Anmeldung ist es, die Pulserzeugungseinheit zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung mit Spannung und die Vibrationseinrichtung zur Vibration der Elektrodenanordnung effektiv mit Energie zu betreiben. Die zum Betreiben der Vorrichtung erforderliche Energie kann zumindest teilweise beispielsweise durch die Ausnutzung der Temperaturdifferenz zwischen Haut und Umgebung gewonnen werden. Es ist auch möglich, dass die kinetische Energie ausgenutzt wird, die z. B. durch eine Bewegung des Anwenders erzeugt wird. Für die Ausnutzung der kinetischen Energie ist eine Implementierung der Vorrichtung in Bandagen, Orthesen oder Stützeinheiten erforderlich. Die kinetische Energie kann beispielsweise mechanisch – ähnlich dem Aufzugmechanismus automatischer Uhren – erfolgen. Das Aufladen kann kabellos über Induktion erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung einen Akkumulator bzw. eine wiederaufladbare Batterie umfasst, die über Energy Harvesting aufgeladen wird. Der Akkumulator bzw. die wiederaufladbare Batterie kann mit der Pulsgeneratoreinheit und der Vibrationseinheit zur Energieversorgung verbunden sein.In a preferred embodiment, the power supply of the device may be by energy harvesting. For this purpose, a device for generating energy can be provided, which is connected to the electrode arrangement. The primary goal in energy harvesting related to the present application is to energize the pulse generating unit to apply voltage to the electrode assembly and to effectively energize the vibrator to vibrate the electrode assembly. The energy required to operate the device can be obtained at least partially, for example, by exploiting the temperature difference between the skin and the environment. It is also possible that the kinetic energy is utilized, the z. B. is generated by a movement of the user. For the utilization of the kinetic energy an implementation of the device in bandages, orthoses or support units is required. The kinetic energy can For example, mechanically - similar to the winding mechanism of automatic watches - done. Charging can be wireless via induction. It can be provided that the device comprises an accumulator or a rechargeable battery which is charged via energy harvesting. The rechargeable battery may be connected to the pulse generator unit and the power supply vibration unit.

Bevorzugt ist die Vorrichtung – und insbesondere der Teilbereich der Vorrichtung mit der Pulserzeugungseinheit – gegen Schweißeinwirkung und Waschvorgänge geschützt, da die Vorrichtung zum Einsatz in Bandagen kommen kann, die gewaschen werden müssen, und die Vorrichtung aufgrund des Anwendungsgebietes beim Einsatz Feuchtigkeit, Schmutz, Chemikalien und/oder Krafteinwirkung ausgesetzt ist. Es kann bevorzugt sein, dass die Schaltung zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung fest verschweißt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Polsterung – zum Beispiel in Form eines Gelkissens – vorgesehen, die Krafteinwirkungen auf die Schaltung abpuffert bzw. reduziert.Preferably, the device - and in particular the portion of the device with the pulse generating unit - protected against sweat and washing operations, since the device can come into use for use in bandages, which must be washed, and the device due to the application in the use of moisture, dirt, chemicals and / or force is exposed. It may be preferred that the circuit for applying the electrode arrangement is firmly welded. In a preferred embodiment, a padding - for example in the form of a gel pad - is provided which buffers or reduces the effects of force on the circuit.

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Reduktion von chronischen Schmerzen, akuten Schmerzen wie beispielsweise Juckreizen, Inzisions- und/oder Wundschmerz an einem menschlichen oder tierischen Körper mit einer Elektrodenanordnung. Es wird eine oberflächliche Stimulation der Cutis und Subcutis durch die Elektrodenanordnung durchgeführt. Die Elektrodenanordnung wird bei der Durchführung der oberflächlichen Stimulation vibriert.The invention further provides a method for reducing chronic pain, acute pain such as itching, incision and / or sore pain on a human or animal body with an electrode assembly. A superficial stimulation of the cutis and subcutis is carried out by the electrode arrangement. The electrode assembly is vibrated when performing the superficial stimulation.

Bevorzugt wird bei dem Verfahren die Schweißsekretion ermittelt, um die durch die Elektrodenanordnung ausgesendeten Pulse über die Pulserzeugungseinheit mittels einer Mess- und Regeleinheit zu regeln.In the method, the sweat secretion is preferably determined in order to control the pulses emitted by the electrode arrangement via the pulse generation unit by means of a measuring and control unit.

Bevorzugt wird Energie gewonnen zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung. Das Gewinnen der Energie erfolgt derart, dass eine benachbart zur Elektrodenanordnung vorgesehene Umwandlungseinheit vorgesehen ist, die mechanische oder thermische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die elektrische Energie kann in einem Akkumulator bzw. einer wiederaufladbaren Batterie zwischengespeichert werden.Preferably, energy is gained to pressurize the electrode assembly. The energy is obtained in such a way that a conversion unit provided adjacent to the electrode arrangement is provided, which converts mechanical or thermal energy into electrical energy. The electrical energy can be temporarily stored in an accumulator or a rechargeable battery.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Stimulation über einen längeren Zeitraum als eine Minute mit einer Frequenz von 0,1 bis 20 Hz ausgelöst.In a preferred embodiment, stimulation is triggered over a period of time greater than one minute at a frequency of 0.1 to 20 Hz.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, die lediglich mögliche Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Darin zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to drawings, which show only possible embodiments of the invention. Show:

1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 : a schematic representation of a device according to the invention;

2a: eine schematische Draufsicht auf eine Elektrodenanordnung der Vorrichtung gemäß 1; 2a FIG. 2: a schematic plan view of an electrode arrangement of the device according to FIG 1 ;

2b: die Elektrodenanordnung der 2a in einer schematischen perspektivischen Ansicht; und 2 B : the electrode arrangement of 2a in a schematic perspective view; and

3: eine alternative Ausführungsform der Elektrodenanordnung der Vorrichtung gemäß 1. 3 An alternative embodiment of the electrode arrangement of the device according to FIG 1 ,

In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung ist zur Anwendung an der Oberfläche eines menschlichen Körpers vorgesehen und weist dazu eine Elektrodenanordnung 1 auf, die in Anlage zur Oberfläche des menschlichen Körpers gelangen kann. Die Oberfläche der Elektrodenanordnung 1 umfasst Enden von Elektroden. Es ist eine Pulserzeugungseinheit 2 mit der Elektrodenanordnung operativ verbunden. Über die Pulserzeugungseinheit 2 kann die Elektrodenanordnung 1 mit Spannung bzw. Strom beaufschlagt werden. Ferner weist die Vorrichtung eine Vibrationseinrichtung 3 zur Vibration der Elektrodenanordnung 1 auf. Die Vibrationseinrichtung 3 kann in der Elektrodenanordnung 1 körperlich ausgebildet bzw. körperlich mit dieser verbunden sein. Zur Energieversorgung der Pulserzeugungseinheit 2 und der Vibrationseinrichtung 3 ist eine Einrichtung 4 zur Bereitstellung von Energie vorgesehen, die mit der Pulserzeugungseinheit 2 und der Vibrationseinrichtung 3 verbunden ist. Die Einrichtung 4 zur Bereitstellung von Energie, die als Akkumulator bzw. wiederaufladbaren Batterie ausgestaltet sein kann, versorgt die Pulserzeugungseinheit 2 und die Vibrationseinrichtung 3 mit Strom bzw. Spannung.In 1 schematically a device according to the invention is shown. The device is intended for use on the surface of a human body and has an electrode arrangement for this purpose 1 which can come into contact with the surface of the human body. The surface of the electrode assembly 1 includes ends of electrodes. It is a pulse generation unit 2 operatively connected to the electrode assembly. About the pulse generation unit 2 can the electrode assembly 1 be subjected to voltage or current. Furthermore, the device has a vibration device 3 for vibration of the electrode assembly 1 on. The vibration device 3 can in the electrode assembly 1 be physically trained or physically connected to this. For powering the pulse generating unit 2 and the vibration device 3 is a facility 4 intended to provide energy to the pulse generating unit 2 and the vibration device 3 connected is. The device 4 to provide energy, which may be configured as a rechargeable battery, supplies the pulse generating unit 2 and the vibration device 3 with current or voltage.

Die Vorrichtung weist gemäß 1 ferner eine Mess- und Regeleinheit 5 auf, mit der beispielsweise an der Elektrodenanordnung 1 der aktuelle Hautwiederstand bzw. die Impedanz ermittelt werden kann. Der von der Mess- und Regeleinheit 5 erfasste Wert kann als Regelungsgröße verwendet werden, das die Mess- und Regeleinheit 5 auf die mit ihr verbundene Pulserzeugungseinheit 2 Einfluss nimmt derart, dass in Abhängigkeit von der Größe des erfasste Messwerts die Dauer der Impulse und/oder die Abstände zwischen den Impulsen geregelt bzw. verändert werden. Auch die Mess- und Regeleinheit ist zur Strom- bzw. Spannungsversorgung mit der Einrichtung 4 zur Bereitstellung von Energie verbunden.The device has according to 1 Furthermore, a measuring and control unit 5 on, with the example of the electrode assembly 1 the current skin resistance or the impedance can be determined. The of the measuring and control unit 5 The recorded value can be used as a control variable that contains the measuring and control unit 5 on the pulse generating unit connected to it 2 The influence is such that the duration of the pulses and / or the distances between the pulses are regulated or changed as a function of the size of the detected measured value. Also, the measuring and control unit is for power or voltage supply to the device 4 connected to the provision of energy.

Ferner ist in 1 eine Einrichtung 6 zur Umwandlung von thermischer und/oder mechanischer Energie in elektrische Energie als Teil der Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt, mit der die Einrichtung 4 zur Bereitstellung von Energie mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Durch die gestrichelte Linie zwischen der Einrichtung 4 zur Bereitstellung von Energie und der Umwandlungseinrichtung 6 ist angedeutet, dass die Verbindung auch kabellos, d. h. in diesem Falle induktiv, erfolgen kann.Furthermore, in 1 An institution 6 for converting thermal and / or mechanical energy into electrical energy as part of the device in an embodiment with which the device 4 can be supplied with electrical energy to provide energy. Through the dashed line between the device 4 for providing energy and the conversion device 6 is indicated that the connection can also be wireless, that is, in this case inductively.

In 2a ist schematisch eine Draufsicht auf die Elektrodenanordnung 1 der Vorrichtung gemäß 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Ansicht ist derart, dass auf die die Oberfläche des menschlichen bzw. tierischen Körpers gelangende Oberfläche der Elektrodenanordnung 1 geschaut wird. Die Elektrodenanordnung 1 umfasst kugelförmige Elektrodenenden an einer Platine 10, die als Anoden 7 und Kathoden 8 ausgestaltet sind. Die Platine 10 ist flexibel. Die Anordnung der Kathoden 8 und Anoden 7 ist flächig in Form eines Elektrodenarrays, bei dem sich in direkter Nachbarschaft Anoden 7 und Kathoden 8 in einer Linie abwechseln. In einer Linie, die um 90° zur ersten Linie sich erstreckt sind gleichartige Elektroden nebeneinander angeordnet, die miteinander elektrisch leitfähig verbunden sind. Zum Anschluss der Anoden bzw. Kathoden ist ein Anodenanschluss 11 und ein Kathodenanschluss 12 an einem Fortsatz der Platine 10 außerhalb der Fläche der Elektrodenanordnung vorhanden. Die Anoden- und Kathodenreihen, d. h. die Linien, bei denen gleichartige Elektroden nebeneinander angeordnet sind, die elektrisch miteinander verbunden sind, liegen in einer ungeraden Anzahl vor, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu gewährleisten. Die Anzahl der Anoden- und der Kathodenreihen ist somit 2n + 1, wobei n eine natürliche Zahl ist. Die Anzahl der Anodenreihen beträgt n und die Anzahl der Kathodenreihen beträgt n + 1 oder umgekehrt. Sofern die Anoden- und Kathodenreihen nicht ungerade ist, so müsste die letzte Elektrodenreihe eine doppelt so hohe Spannung bekommen, da sonst der Strom zwischen der letzten und der vorletzten Elektrodenreihe nur etwa halb so groß wäre.In 2a is a schematic plan view of the electrode assembly 1 the device according to 1 shown in a first embodiment. The view is such that on reaching the surface of the human or animal body surface of the electrode assembly 1 is looked. The electrode arrangement 1 includes spherical electrode ends on a circuit board 10 that as anodes 7 and cathodes 8th are designed. The board 10 is flexible. The arrangement of the cathodes 8th and anodes 7 is flat in the form of an electrode array in which anodes are in the immediate vicinity 7 and cathodes 8th alternate in a line. In a line which extends at 90 ° to the first line similar electrodes are arranged side by side, which are electrically conductively connected to each other. For connecting the anodes or cathodes is an anode connection 11 and a cathode terminal 12 on an extension of the board 10 present outside the surface of the electrode assembly. The rows of anodes and cathodes, ie the lines where similar electrodes are juxtaposed and which are electrically connected together, are in an odd number to ensure a uniform distribution of current. The number of anode and cathode rows is thus 2n + 1, where n is a natural number. The number of anode rows is n and the number of cathode rows is n + 1 or vice versa. If the rows of anodes and cathodes are not odd, then the last row of electrodes would have to have twice the voltage, otherwise the current between the last row and the penultimate row of electrodes would only be about half that.

In 2b ist schematisch die Elektrodenanordnung 1 gemäß 2a in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die Enden der Anoden 7 und die Kathoden 8 der Elektrodenanordnung liegen in Form von Kugeln vor. Es ist ein Vibrationsmotor 13 gezeigt, der die Platine 10 mit den Anoden 7 und den Kathoden 8 kontaktiert. Die Kontaktierung des Vibrationsmotors 13 mit der Platine 10 kann derart sein, dass die Längsenden des Vibrationsmotors 13 jeweils mit der Platine 10 verbunden sind.In 2 B is schematically the electrode arrangement 1 according to 2a shown in a perspective view. The ends of the anodes 7 and the cathodes 8th the electrode arrangement are in the form of balls. It is a vibration motor 13 shown the board 10 with the anodes 7 and the cathodes 8th contacted. The contacting of the vibration motor 13 with the board 10 may be such that the longitudinal ends of the vibration motor 13 each with the board 10 are connected.

In 3 ist eine alternative Ausführungsform der Elektrodenanordnung 1 der Vorrichtung gemäß 1 gezeigt. Eine ringförmige schmale zentrale Kathode 8 ist innerhalb einer ebenfalls kreisförmig ausgestalteten Anode 7 ausgebildet. Die endseitigen Oberflächen der Anode 7 und der Kathode 8 können in Kontakt mit der Oberfläche des menschlichen Körpers gelangen. Zwischen der Anode 7 und der Kathode 8 ist eine Aufnahme 9 für die Kathode 8 angeordnet, die mit der Vibrationseinrichtung 3 mechanisch verbunden ist zur Vibration der Elektrodenanordnung 1. Die ringförmig ausgestaltete Anode 7 weist einen inneren Durchmesser von 8 mm und einen äußeren Durchmesser von 24 mm auf. Die schmale zentrale Kathode 8 weist einen Durchmesser von 1 mm auf.In 3 is an alternative embodiment of the electrode assembly 1 the device according to 1 shown. An annular narrow central cathode 8th is within an equally circular designed anode 7 educated. The end surfaces of the anode 7 and the cathode 8th can get in touch with the surface of the human body. Between the anode 7 and the cathode 8th is a recording 9 for the cathode 8th arranged with the vibrating device 3 is mechanically connected to the vibration of the electrode assembly 1 , The ring-shaped anode 7 has an inner diameter of 8 mm and an outer diameter of 24 mm. The narrow central cathode 8th has a diameter of 1 mm.

Claims

Device for use on the surface of a human or animal body with an electrode arrangement ( 1 ), the surface of which can come into contact with the surface of the human body, and a pulse generating unit ( 2 ) for charging the electrode assembly ( 1 ), characterized in that a vibration device ( 3 ) for vibration of the electrode assembly ( 1 ) is provided.

Device according to claim 1, characterized in that the electrode arrangement ( 1 ) is an electrode array in which the distance between an anode ( 7 ) and a neighboring cathode ( 8th ) is less than 5 mm.

Device according to claim 1, characterized in that the electrode arrangement ( 1 ) has concentric electrodes.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that via the electrode arrangement ( 1 ) a stimulation with a frequency of 0.1 to 20 Hz is possible.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the device is a measuring and control unit ( 5 ) having.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrode arrangement ( 1 a) has a flexible design, b) has gel electrodes and / or c) has textile electrodes.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a device ( 4 ) is provided to provide energy to the pulse generating unit ( 2 ) connected is.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electrode arrangement ( 1 ) is provided with a coating of a pharmacological substance class.

A method of reducing chronic pain, acute pain, itching, incisional and / or sore pain on a human or animal body Electrode arrangement ( 1 ), characterized by performing a surface stimulation of the cutis and subcutis by the electrode assembly to vibrate the electrode assembly ( 1 ).

A method according to claim 9, characterized by determining a sweat secretion.

Method according to one of claims 9 or 10, characterized by obtaining energy for applying to the electrode arrangement ( 1 ).

Method according to one of claims 9 to 11, characterized by stimulating for a period longer than one minute with a frequency of 0.1 to 20 Hz.