DE102015009783A1 - Modular device for generating and measuring multidimensional, spatially and temporally defined weak electro-magnetic fields (sEMF) - Google Patents

Modular device for generating and measuring multidimensional, spatially and temporally defined weak electro-magnetic fields (sEMF) Download PDF

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Abstract

Die Erfindung ermöglicht es, schwache Elektro-Magnetische-Felder (sEMF) in räumlich und zeitlich definierter Form zu generieren und gleichzeitig zu messen. Dadurch lassen sich sEMF mit einem anwendungsspezifisch aufmodulierten elektromagnetischen Signal wesentlich gezielter in biologisches Gewebe einkoppeln, als es mit den heute bekannten Methoden möglich ist. Es gibt drei technische Ausführungen, die einen modularen Aufbau von nahezu beliebigen Kombinationen von sEMF Modulen für präventive und therapeutische Anwendungen der sEMF ermöglichen. Das in den Körper eingekoppelte Gesamtmagnetfeld ergibt sich aus der Aufsummierung der magnetischen Flussdichten an jeder Stelle des Raumes. Es kann nach spezifischen Vorgaben erzeugt und gemessen werden. Folgende Anwendungsfelder werden adressiert: 1. Prävention von Gefäß-, Knochen-, Nerven- und Bindegewebserkrankungen. 2. Stressmanagement: Nutzung von sEMF zur Unterstützung der Tiefenentspannung. 3. Einsatz der sEMF Module zur gezielten Therapie in Regionen des menschlichen Körpers mittels spezifisch angepasster mathematischer Feldmodelle. Einbau der so konfigurierten sEMF Module in medizinische Hilfsmittel wie diabetische Schuhe, Rollstühle oder Funktionskleidung. 4. Einsatz der sEMF Module zur Einkoppelung schwacher elektrischer Ströme mit spezifischen Signalkonfigurationen (Protokollen) zur Stimulierung von spezifischen neuronalen Regionen mittels vorab in der Zielregion implantierter Antennen unterschiedlicher Frequenzbereiche.The invention makes it possible to generate weak electro-magnetic fields (sEMF) in spatially and temporally defined form and to measure them at the same time. This allows sEMF with an application-specific modulated electromagnetic signal coupled much more targeted in biological tissue than is possible with the methods known today. There are three technical designs that allow a modular design of almost any combination of sEMF modules for preventive and therapeutic applications of sEMF. The total magnetic field coupled into the body results from the summation of the magnetic flux densities at each point of the room. It can be generated and measured according to specific specifications. The following application fields are addressed: 1. Prevention of vascular, bone, nerve and connective tissue diseases. 2. Stress Management: Use of sEMF to support deep relaxation. 3. Use of the sEMF modules for targeted therapy in regions of the human body by means of specifically adapted mathematical field models. Installation of the so-configured sEMF modules in medical aids such as diabetic shoes, wheelchairs or functional clothing. 4. Use of the sEMF modules for coupling in weak electrical currents with specific signal configurations (protocols) for the stimulation of specific neuronal regions by means of antennas of different frequency ranges implanted in advance in the target region.

Description

Beschreibung des AnwendungsgebietesDescription of the application area

Die Erfindung ermöglicht es, schwache Elektro-Magnetische-Felder (sEMF) in räumlich und zeitlich definierter Form zu generieren und gleichzeitig zu messen. Dadurch lassen sich sEMF mit einem anwendungsspezifisch aufmodulierten elektromagnetischen Signal wesentlich gezielter in biologisches Gewebe einkoppeln, als es mit den heute bekannten Methoden möglich ist. Die Wirkung der sEMF auf das Gewebe und den Organismus kann genauer untersucht und sowohl präventiv, als auch diagnostisch und therapeutisch genutzt werden. Es gibt drei technische Ausführungen der Erfindung, die einen modularen Aufbau von Kalibrierungs- und Laborkonfigurationen sowie präventiven und therapeutischen Anwendungen der sEMF ermöglichen: Das eSMF Master Modul sowie aktive und passive eSMF Slave Module.The invention makes it possible to generate weak electro-magnetic fields (sEMF) in spatially and temporally defined form and to measure them at the same time. This allows sEMF with an application-specific modulated electromagnetic signal coupled much more targeted in biological tissue than is possible with the methods known today. The effect of sEMF on the tissue and the organism can be studied more closely and used both preventively, as well as diagnostically and therapeutically. There are three technical embodiments of the invention that allow a modular design of calibration and laboratory configurations as well as preventive and therapeutic applications of the sEMF: the eSMF master module as well as active and passive eSMF slave modules.

Stand der TechnikState of the art

Der Einfluss elektromagnetischer Felder (EMF) auf den menschlichen und tierischen Körper wird seit vielen Jahren erforscht und zum einen in Bezug auf eine mögliche schädigende Einwirkung (Stichworte: Mikrowellen/Radar, Elektrosmog etc.) (vgl. auch GUV 2002 ) als auch in Bezug auf diagnostische und therapeutische Anwendungen (MRT, Elektrotherapie, etc., vgl. auch Brüggemeier et al., S. 3 ) untersucht. Nachdem sich herausgestellt hatte, dass EMF eine unmittelbare Wirkung auf menschlichen Körper ausüben, wurden neben den Gefährdungspotenzialen auch die Nutzenpotenziale der Technologie betrachtet. Zunächst wurden dafür hauptsächlich die Fernfeldeffekte des EMF bei hohen elektrischen und magnetischen Feldstärken untersucht.The influence of electromagnetic fields (EMF) on the human and animal body has been researched for many years and on the one hand with respect to a possible harmful effect (keywords: microwaves / radar, electrosmog, etc.) (see also GUV 2002 ) as well as in terms of diagnostic and therapeutic applications (MRI, electrotherapy, etc., see also Brüggemeier et al., P. 3 ). After it emerged that EMF had a direct effect on the human body, the potential benefits of the technology were considered in addition to the hazard potentials. First of all, the far field effects of EMF at high electric and magnetic field strengths were investigated.

Das Fernfeld einer elektromagnetischen Quelle ist dadurch gekennzeichnet, dass dort die Vektoren der elektrischen und magnetischen Feldstärke senkrecht aufeinander und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung stehen und keine gegenseitigen Phasendifferenzen vorliegen. Die elektrische und die magnetische Feldstärke sind direkt über den Feldwellenwiderstand Z0 = 377 Ohm verknüpft. Unter Fernfeldbedingungen genügt die Messung einer Größe (elektrische oder magnetische Feldstärke) (vgl. GUV 2002, S. 53 ).The far field of an electromagnetic source is characterized in that there the vectors of the electric and magnetic field strength are perpendicular to each other and perpendicular to the propagation direction and there are no mutual phase differences. The electrical and magnetic field strengths are linked directly via the field wave resistance Z0 = 377 ohms. Under far-field conditions, the measurement of one variable (electric or magnetic field strength) suffices (cf. GUV 2002, p. 53 ).

Im elektromagnetischen Nahfeld gelten diese Bedingungen nicht mehr. Die elektrischen und magnetischen Feldstärken haben im Allgemeinen verschiedene gegenseitige Phasendifferenzen. Eine einfache Umrechnung zwischen den Feldgrößen ist nicht möglich.In the electromagnetic near field, these conditions no longer apply. The electric and magnetic field strengths generally have different mutual phase differences. A simple conversion between the field sizes is not possible.

Im Nahfeld müssen daher die elektrische und magnetische Feldstärke bzw. die magnetische Flussdichte einzeln ermittelt und bewertet werden. Deshalb sollten in diesen Fällen im Frequenzbereich bis 1 GHz die elektrische und die magnetische Feldstärkekomponente getrennt mit einem dafür geeigneten Messwertaufnahmegerät ermittelt werden ( GUV 2002, S. 53 ).In the near field, therefore, the electrical and magnetic field strength or the magnetic flux density must be individually determined and evaluated. Therefore, in these cases, in the frequency range up to 1 GHz, the electrical and magnetic field strength components should be determined separately with a suitable measuring device ( GUV 2002, p. 53 ).

Aufgrund des schwierigen theoretischen Zugangs und wegen der vielfältigen elektromagnetischen Wechselwirkungen in biologischem Gewebe (Stichwort: Dispersive Medien) wurde das EMF Nahfeld schwacher EMF (sEMF) bisher bis auf wenige Ausnahmen kaum wissenschaftlich ausgewertet. Eine der Ausnahmen betrifft den Bereich der Messung und der räumlichen Zuordnung schwachmagnetischer Signale, um die Hirnaktivität mittels eines Magnetoenzephalogramms (MEG) zu überwachen und auszuwerten.Due to the difficult theoretical approach and because of the diverse electromagnetic interactions in biological tissue (keyword: Dispersive Media), the EMF near field of weak EMF (sEMF) has hardly been scientifically evaluated with a few exceptions. One of the exceptions concerns the field of measurement and spatial assignment of weak magnetic signals in order to monitor and evaluate brain activity by means of a magnetoencephalogram (MEG).

In der Praxis stellt die Erfassung des MEG eine erhebliche Herausforderung an die Messtechnik dar, wenn man sich vergegenwärtigt, dass die Stärke des hirneigenen Magnetfeldes mit wenigen pT (Pico-Tesla = 10–12 Tesla) extrem niedrig ist und nur etwa das 0,00000001-Fache (10–8) des Erdmagnetfeldes (= 10–4 Tesla) erreicht. Die entsprechenden Sensoren werden als Super Conducting Quantum Interference Device (SQUID)1 bezeichnet (vgl. auch Hinrichs (2012, S. 516) .In practice, the detection of the MEG a significant challenge to the measuring technique is, when it is realized that the strength of the magnetic primary brain is extremely low with a few pT (pico-tesla = 10 -12 Tesla) and only the 0.00000001 (10-8) of the earth's magnetic field (= 10 -4 Tesla) achieved. The corresponding sensors are referred to as Super Conducting Quantum Interference Device (SQUID) 1 (see also Hinrichs (2012, p. 516) ,

Im Umfeld der SQUID Technologie wurden viele Erfindungen angemeldet, die sich allerdings hauptsächlich mit den Rahmenbedingungen der extrem niedrigen magnetischen Feldstärken befassen. Eine im Zusammenhang mit dieser Erfindung zu betrachtende Patentanmeldung ist die „SQUID-basierte Sensoranordnung zur absoluten Messung des magnetischen Flusses”, die jedoch von einer festen Positionierung der Spulen im Raum ausgeht: DE 10 2013 016 739 A1 . Zudem werden SQUIDS nur zur Messung des Hirnmagnetfelds und nicht zu dessen Aktivierung genutzt.In the context of the SQUID technology, many inventions have been filed, which, however, mainly deal with the conditions of extremely low magnetic field strengths. A patent application to be considered in connection with this invention is the "SQUID-based sensor arrangement for the absolute measurement of the magnetic flux", which, however, starts from a fixed positioning of the coils in the space: DE 10 2013 016 739 A1 , In addition, SQUIDS are only used to measure the brain's magnetic field and not to activate it.

Werden die sEMF zur Aktivierung eingekoppelt, wird die Energie der Magnetfelder von biologischem Gewebe absorbiert. Die Energieübertragung erfolgt durch verschiedene frequenzabhängige Mechanismen, hauptsächlich jedoch durch Polarisation gebundener Ladungen, Orientierungsschwingungen permanenter Dipole (z. B. Wasser), Schwingungs- und Rotationsbewegungen innerhalb von Molekülen oder Verschiebung freier Ladungsträger. Bei diesen Vorgängen entsteht infolge von Reibung im Gewebe Wärme. Auf molekularer und zellulärer Ebene ist die pro Zeiteinheit absorbierte Energie von den Gewebeeigenschaften und der jeweiligen Feldstärke im Material abhängig (vgl. Brüggemeier et al., S. 26 ).When the sEMF is coupled in for activation, the energy of the magnetic fields is absorbed by biological tissue. The energy transfer takes place by various frequency-dependent mechanisms, but mainly by polarization of bound charges, orientation oscillations of permanent dipoles (eg water), vibrational and rotational motions within molecules or free charge carriers. In these processes heat is generated as a result of friction in the tissue. At the molecular and cellular level, the energy absorbed per unit time depends on the tissue properties and the respective field strength in the material (cf. Brüggemeier et al., P. 26 ).

Durch die absorbierte Energie kann es zu lokalen Erwärmungen oder zu einer Erwärmung des ganzen Körpers kommen. Weiter können Ladungsverschiebungen in der Umgebung und innerhalb einer biologischen Zelle dazu führen, dass Membranspannungen sich ändern Beide Effekte sind stark frequenzabhängig. Der menschliche Körper stellt für das elektromagnetische Feld eine Antenne (resonanzfähiges Gebilde) dar. Je nachdem in welchem Verhältnis die Körpergröße (auch Teile des Körpers) zur Wellenlänge steht, kann der Körper unterschiedlich gut Energie aus dem Feld aufnehmen. (vgl. Brüggemeier et al., S. 26 ). Die schädigende Wirkung auf pathogene Mikroorganismen mittels EMF, mit denen in den Mikroorganismen Reizströme generiert werden, wurde im Patent DE 10 2010 013 718 A1 verwendet. Allerdings wird dort die Vorrichtung zur Erzeugung der EMF nicht weiter beschrieben, so dass davon ausgegangen werden kann, dass es sich um ein klassisches Magnetfeldgerät handelt. The absorbed energy can lead to local warming or warming of the whole body. Furthermore, charge shifts in the environment and within a biological cell can cause membrane voltages to change. Both effects are highly frequency dependent. The human body is an antenna (resonant structure) for the electromagnetic field. Depending on the ratio of the body size (including parts of the body) to the wavelength, the body can absorb different energy from the field. (see. Brüggemeier et al., P. 26 ). The damaging effect on pathogenic microorganisms by means of EMF, which generates stimulating currents in the microorganisms, has been described in the patent DE 10 2010 013 718 A1 used. However, there the device for generating the EMF is not further described, so that it can be assumed that it is a classic magnetic field device.

In den letzten Jahren haben sich die Hinweise verdichtet, dass mit spezifischen Signalkonfigurationen gepulste, sEMF in der Größenordnung des Erdmagnetfeldes wissenschaftlich nachweisbare aktivierende Effekte auf spezifische funktionale Einheiten biologischer Organismen haben.In recent years, evidence has accumulated that with specific signal configurations, pulsed, sEMF on the order of the earth's magnetic field have scientifically detectable activating effects on specific functional units of biological organisms.

Magnetfeldtherapiegeräte werden seit langer Zeit zur Behandlung von Menschen und Tieren eingesetzt, eine der ersten Patenanmeldung dazu stammt aus dem Jahr 1977: DE 2707574 A1 . Weitere Beispiele finden sich in den Anmeldungen: DE 3517874 A1 ; DE 40 18 063 A1 ; DE59801224D1 ; DE 102 37 519 A1 ; EP 2 050 481 A1 . Diese, bereits heute im Einsatz befindlichen Geräte zur Erzeugung und Einkopplung von sEMF in den menschlichen Körper stationäre Geräte bestehend aus einem Steuergerät und einer durch ein Kabel angeschlossenen Anordnung einer oder mehrerer Spulen. Diese Spulen erzeugen ein sEMF im menschlichen Körper, dessen spezifische Feldstärken unspezifisch in den Körper eingekoppelt werden.Magnetic field therapy devices have been used for a long time for the treatment of humans and animals, one of the first patent application dates back to 1977: DE 2707574 A1 , Further examples can be found in the applications: DE 3517874 A1 ; DE 40 18 063 A1 ; DE59801224D1 ; DE 102 37 519 A1 ; EP 2 050 481 A1 , These already in use devices for generating and coupling of sEMF in the human body stationary devices consisting of a control device and a connected by a cable arrangement of one or more coils. These coils create a sEMF in the human body whose specific field strengths are nonspecifically coupled into the body.

Der in der Anmeldung DE 20 2011 004 989 U1 beschriebene Ansatz verfolgt ein drahtloses Konzept für die Ansteuerung der Spulen im Bereich der Magnetfeldtherapie bei Tieren, allerdings ist hier die Zielsetzung eine komfortablere Handhabung und nicht die genaue räumliche Definition des sEMF.The one in the application DE 20 2011 004 989 U1 The approach described above pursues a wireless concept for the control of the coils in the field of magnetic field therapy in animals, but here the objective is a more comfortable handling and not the exact spatial definition of the sEMF.

Es gibt Erfahrungsberichte über die Wirkungen der EMF auf das Knochen- und Nervenwachstum sowie über eine Verbesserung der Beweglichkeit der kleinsten Blutgefäße (Arteriolen, Venolen und Kapillaren), der sogenannten Vasomotion und der Blutzirkulation in kleinsten Gefäßen.There are reports of the effects of EMF on bone and nerve growth as well as an improvement of the mobility of the smallest blood vessels (arterioles, venules and capillaries), the so-called vasomotion and the blood circulation in the smallest vessels.

Klopp und Niemer berichten z. B. über den „Einfluss einer physikalischen Stimulierung einer defizitären spontanen arteriolären Vasomotion auf Funktionsmerkmale der Mikrozirkulation und zelluläre Immunabwehr bei älteren Rehabilitanden” (Klopp und Niemer 2013 S. 11.) . Dabei kommt ein dem sEMF überlagertes Signal zum Einsatz, welches in verschiedenen Patenten Verwendung findet: WO 2008025731 A1 ; WO 2011023634 A1 .Klopp and Niemer report z. B. over the "Influence of physical stimulation of a deficient spontaneous arteriolar vasomotion on functional features of the microcirculation and cellular immune defense in elderly rehabilitants" (Klopp and Niemer 2013 p. 11) , Here, a signal superimposed on the sEMF is used, which is used in various patents: WO 2008025731 A1 ; WO 2011023634 A1 ,

Westhaus untersucht die sEMF auf Basis des o. a. spezifischen Signals als „Neue Behandlungsoption des chronischen Knochenmarködems (KMÖ)”. Eine Praxisstudie mit 48 KMÖ Patienten über einen Beobachtungszeitraum von durchschnittlich 3 Monaten konnte belegen, dass eine die medikamentöse Therapie begleitende Behandlung mit EMF bei ca. 80% der Patienten zu einer kompletten Remission mit Schmerzfreiheit und normaler Beweglichkeit geführt hat.Westhaus examines the sEMF on the basis of the above mentioned. specific signal as a "New treatment option for chronic bone marrow edema (CME)". A practice study with 48 CMO patients over an observation period of an average of 3 months demonstrated that treatment with EMF accompanying drug treatment resulted in complete remission of pain relief and normal mobility in approximately 80% of patients.

Im Bereich der Prävention und des Stressmanagement wurde der Einfluss von sEMF auf die Schlaf, Schmerz und Lebensqualität bei 770 Schmerzpatienten mit wissenschaftlich validierten Skalen (Jenkins – Schlaf, Borg – Schmerz, SF12 – Lebensqualität) untersucht ( Bohn et al. 2013 ). Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass bereits nach 6-wöchiger komplementärer Anwendung von EMF mit einer spezifischen Signalkonfiguration eine signifikante Verbesserung der Symptome eintrat.In the area of prevention and stress management, the influence of sEMF on sleep, pain and quality of life in 770 pain patients with scientifically validated scales (Jenkins - sleep, Borg - pain, SF12 - quality of life) was investigated ( Bohn et al. 2013 ). The study found that after 6 weeks of complementary use of EMF with a specific signal configuration, symptoms improved significantly.

Auch die Wirkungen der Magnetfeldtherapie auf das Bindegewebe (Faszien) wurde bereits früh beschrieben ( Valk 2002 ). Faszien haben eine sogenannte ”zelluläre Erinnerung”. Sie arbeiten in rhythmischen Bewegungen. Als „zelluläres Gedächtnis” registrieren sie alle ”Distorsionen”, Fehlbelastungen und Dysbalancen. Die Faszien sind in der Lage, diese bis zu einem bestimmten Ausmaß „aufzunehmen” und zu korrigieren. Werden die Grenzen überschritten, kommt es zu pathologischen und/oder degenerativen Prozessen. Pulsierende Magnetfelder sind sowohl zur Prävention, Regeneration, Therapie und Rehabilitation der Faszien das Mittel der Wahl EP 2056933 B1 .The effects of magnetic field therapy on the connective tissue (fascia) were also described early ( Valk 2002 ). Fasciae have a so-called "cellular memory". They work in rhythmic movements. As a "cellular memory" they register all "distortions", stress levels and imbalances. The fasciae are able to "pick up" and correct them to a certain extent. If the limits are exceeded, pathological and / or degenerative processes occur. Pulsed magnetic fields are the drug of choice for prevention, regeneration, therapy and rehabilitation of the fascia EP 2056933 B1 ,

Insbesondere die Wirkung der sEMF auf die Mikrozirkulation und die wachstumsfördernde Wirkung auf die Neuronen lassen die sEMF als eine begleitende Therapie bei der Polyneurphatie und bestimmter Ausprägungen der Paraplegie (Querschnittslähmung) als sinnvoll erscheinen ( Klopp et al. 2013 ).In particular, the effect of sEMF on the microcirculation and the growth-promoting effect on the neurons make sEMF appear to be useful as an adjunctive therapy in polyneurphatia and certain forms of paraplegia (paraplegia) ( Klopp et al. 2013 ).

Problemstellungproblem

Die Magnetfeldtherapie an sich ist also ein altbewährtes, weitgehend nebenwirkungsfreies Behandlungsverfahren, welches allerdings aufgrund der breitbandigen, der noch nicht im Detail verstandenen Wirkungen auf den Organismus und der schlechten Studienlage bereits seit vielen Jahren für eine wissenschaftliche Anerkennung wirbt.The magnetic field therapy itself is therefore a well-tried, largely side effect-free treatment method, which, however, due to the broadband, who has not yet recognized the details of the effects on the organism and the poor state of studies for many years for scientific recognition.

Der heutige Stand der Technik der Magnetfeldtherapie koppelt die sEMF und die aufmodulierten Signalkonfigurationen sehr unspezifisch in den biologischen Organismus ein. Dies hat zur Folge, dass auch die erzielten Wirkungen eher unspezifisch berichtet werden. Mit einem räumlich und zeitlich besser fokussierten elektromagnetischem Signal können spezifischere Studien durchgeführt und spezifischere Angebote für Prävention und Therapien entwickelt und angeboten werden.The current state of the art of magnetic therapy couples the sEMF and the modulated signal configurations very unspecific in the biological organism. As a result, the effects achieved are also reported rather unspecifically. With a spatially and temporally better focused electromagnetic signal, more specific studies can be carried out and more specific offers for prevention and therapies can be developed and offered.

ProblemlösungTroubleshooting

Die hier beschriebene Vorrichtung, mit der nahezu beliebige Kombinationen von sEMF Modulen zusammengestellt werden können, ermöglicht es, das Gesamtmagnetfeld, welches in den Körper eingekoppelt wird und das sich aus der Aufsummierung der magnetischen Flussdichten an jeder Stelle des Raumes ergibt, räumlich und zeitlich genauer zu erzeugen und zu messen.The device described here, with which almost any combination of sEMF modules can be assembled, makes it possible to spatially and temporally more accurately estimate the total magnetic field which is coupled into the body and resulting from the summation of the magnetic flux densities at each point in the space produce and measure.

Ein sEMF Master Modul (1), besteht aus im Weiteren beschriebenen elektronischen Komponenten in einer definierten geometrischen Anordnung zueinander räumlich und zeitlich definierte sEMF erzeugen und messen kann. Das autonome sEMF Master Modul besteht aus:

  • a. einer zentral angeordneten Spule zur Erzeugung des sEMF Magnetfeldes,
  • b. mindestens vier räumlich definiert zur Spule angeordneten Hall-Sensoren zur Messung der Magnetfeldstärke,
  • c. einem 3 Achsen Gyroscop, einem 3 Achsen Beschleunigungssensor und einem digitalem Bewegungssensor zur genauen Erfassung der Position der Magnetfeldspule und der Hall-Sensoren im Raum,
  • d. einem Signalprozessor zur Erzeugung beliebiger Signalkonfigurationen zur Ansteuerung der Magnetspule, zur Auswertung der Messwerte der Hall Sensoren (mit Fast Fourier Transformation (FFT)),
  • e. einem Kommunikationsmodul zur Verbindung der Einheit mir einem externen Steuerrechner (derzeitig verwendete Kommunikationsformen: Bluetooth®, Zigbee®, WLAN, Internet of the Things (IOT)),
  • f. einer Energieversorgungseinheit mit Akkumulator oder Batterie,
  • g. einem Kommunikationsbus (derzeitige Kommunikationsmöglichkeiten: (Serial Peripheral Interface – SPI, Universal Serial Bus (USB) zur Anbindung aktiver oder passiver Slave Einheiten sowie einer
  • h. MultiMedia Card (MMC)/SD Card Speichermöglichkeit.
A sEMF master module ( 1 ), consists of the electronic components described below in a defined geometric arrangement can generate and measure each other spatially and temporally defined sEMF. The autonomous sEMF master module consists of:
  • a. a centrally located coil for generating the sEMF magnetic field,
  • b. at least four spatially defined to the coil arranged Hall sensors for measuring the magnetic field strength,
  • c. a 3-axis gyroscope, a 3-axis accelerometer, and a digital motion sensor to accurately sense the position of the magnetic field coil and Hall sensors in the room,
  • d. a signal processor for generating arbitrary signal configurations for controlling the magnetic coil, for evaluating the measured values of the Hall sensors (with Fast Fourier Transformation (FFT)),
  • e. a communication module for connecting the unit to me an external controller (communication forms currently used: Bluetooth ®, ZigBee ®, WiFi, Internet of the Things (IOT))
  • f. a power supply unit with accumulator or battery,
  • G. a communication bus (current communication possibilities: (Serial Peripheral Interface - SPI, Universal Serial Bus (USB) for the connection of active or passive slave units as well as a
  • H. MultiMedia Card (MMC) / SD Card storage option.

Die Autonome sEMF Mastereinheit kommuniziert mit Bluetooth®, ZigBee®, WLAN, Internet of the Things (IOT) oder einer Nachfolgetechnologie mit einem Steuergerät. Dies kann ein Smartphone, ein Personal Computer oder eine Cloudbasierte Technologie oder eine Kombination aus den genannten Technologien sein.The autonomous sEMF master unit communicates with Bluetooth ® , ZigBee ® , WLAN, Internet of the Things (IOT) or a successor technology with a control unit. This can be a smartphone, a personal computer or a cloud-based technology or a combination of the mentioned technologies.

Ein aktives sEMF Slave Modul (2) besteht aus:

  • a. einer zentral angeordneten Spule zur Erzeugung des sEMF Magnetfeldes,
  • b. mindestens vier räumlich definiert zur Spule angeordneten Hall-Sensoren zur Messung der Magnetfeldstärke,
  • c. einem 3 Achsen Gyroscop, einem 3 Achsen Beschleunigungssensor und einem digitalem Bewegungssensor zur genauen Erfassung der Position der Magnetfeldspule und der Hall-Sensoren im Raum,
  • d. einem Signalprozessor zur Erzeugung beliebiger Signalkonfigurationen zur Ansteuerung der Magnetspule, zur Auswertung der Messwerte der Hall Sensoren (mit Fast Fourier Transformation (FFT)),
  • e. einer Energieversorgungseinheit mit Akkumulator oder Batterie,
  • f. einem Kommunikationsbus (derzeitige Kommunikationsmöglichkeiten: (Serial Peripheral Interface – SPI, Universal Serial Bus (USB) und ) zur Anbindung an ein sEMF Master Modul.
An active sEMF slave module ( 2 ) consists:
  • a. a centrally located coil for generating the sEMF magnetic field,
  • b. at least four spatially defined to the coil arranged Hall sensors for measuring the magnetic field strength,
  • c. a 3-axis gyroscope, a 3-axis accelerometer, and a digital motion sensor to accurately sense the position of the magnetic field coil and Hall sensors in the room,
  • d. a signal processor for generating arbitrary signal configurations for controlling the magnetic coil, for evaluating the measured values of the Hall sensors (with Fast Fourier Transformation (FFT)),
  • e. a power supply unit with accumulator or battery,
  • f. a communication bus (current communication options: (Serial Peripheral Interface - SPI, Universal Serial Bus (USB) and) for connection to a sEMF master module.

Ein passives Slave Modul (3), besteht aus:

  • a. einer zentral angeordneten Spule zur Erzeugung des sEMF Magnetfeldes,
  • b. mindestens vier räumlich definiert zur Spule angeordneten Hall-Sensoren zur Messung der Magnetfeldstärke,
  • c. einem 3 Achsen Gyroscop, einem 3 Achsen Beschleunigungssensor und einem digitalem Bewegungssensor zur genauen Erfassung der Position der Magnetfeldspule und der Hall-Sensoren im Raum,
  • d. einem Signalprozessor zur Erzeugung beliebiger Signalkonfigurationen zur Ansteuerung der Magnetspule, zur Auswertung der Messwerte der Hall Sensoren (mit Fast Fourier Transformation (FFT)),
  • e. einem Kommunikationsbus (derzeitige Kommunikationsmöglichkeiten: (Serial Peripheral Interface – SPI, Universal Serial Bus (USB) und ) zur Anbindung an ein sEMF Master Modul.
A passive slave module ( 3 ), consists:
  • a. a centrally located coil for generating the sEMF magnetic field,
  • b. at least four spatially defined to the coil arranged Hall sensors for measuring the magnetic field strength,
  • c. a 3-axis gyroscope, a 3-axis accelerometer, and a digital motion sensor to accurately sense the position of the magnetic field coil and Hall sensors in the room,
  • d. a signal processor for generating arbitrary signal configurations for controlling the magnetic coil, for evaluating the measured values of the Hall sensors (with Fast Fourier Transformation (FFT)),
  • e. a communication bus (current communication options: (Serial Peripheral Interface - SPI, Universal Serial Bus (USB) and) for connection to a sEMF master module.

Mit der hier vorgestellten Erfindung kann über die in den sEMF Modulen integrierten Signalprozessoren ein räumlich und zeitlich klar definiertes Magnetfeld erzeugt und auch vermessen werden. Die Ansteuereinheit gibt zyklisch eine beliebige geladene Signalform in einem vorgebbaren Rhythmus (Frequenz) mit einer einstellbaren Amplitude an die jeweilige sEMF Spule aus. With the invention presented here, a spatially and temporally clearly defined magnetic field can be generated and also measured via the signal processors integrated in the sEMF modules. The drive unit cyclically outputs any charged signal form in a predeterminable rhythm (frequency) with an adjustable amplitude to the respective sEMF coil.

Durch die einzigartige Möglichkeit der beliebigen modularen Anordnung eines Master sEMF Moduls mit einem oder mehreren aktiven oder passiven Slave sEMF Modulen lassen sich räumlich und zeitlich definierte sEMF zur Signaleinkopplung in biologisches Gewebe ohne aufwändige Verkabelung generieren.Due to the unique possibility of any modular arrangement of a master sEMF module with one or more active or passive slave sEMF modules, spatially and temporally defined sEMFs for signal coupling into biological tissue can be generated without complex cabling.

Die sEMF Module können sowohl aktiv zur Erzeugung der Magnetfelder als auch passiv zur Messung des Magnetfeldes an einer spezifischen Stelle in der Versuchs- oder Behandlungsanordnung genutzt werden. Im passiven Modus kann die Feldstärke sowohl über die Hall Sensoren (inneres Spulenrandfeld) als auch über die Messspule gemessen werden. Durch die gegebenen Messmöglichkeiten lässt sich die räumliche Verteilung der magnetischen Feldstärke auch in einem dispersiven Medium, wie es biologische Organismen darstellen, gut modellieren. Zur räumlichen Erfassung der magnetischen Feldstärke dient ein mathematisches Modell, dass im Rahmen einer Kalibrierungsprozedur an die realen Gegebenheiten angepasst wird. Die Position der Hallsensoren und der felderzeugenden bzw. -messenden sEMF Spulen wird mit einem 3 Achsen Geschwindigkeits- und Positionssensor genau erfasst. Zum einen ist durch den 3D Gyro die Position der Spule und damit der Hauptrichtungsvektor des erzeugenden Magnetfeld bekannt, zum anderen können die Abweichungen (Verzerrungen) des Magnetfeldes durch die im Wirkungsbereich befindlichen dispersiven Medien durch die spezielle Anordnung der Hallsonden kontinuierlich gemessen und ausgewertet werden.The sEMF modules can be used both actively to generate the magnetic fields and passively to measure the magnetic field at a specific location in the experimental or treatment arrangement. In passive mode, the field strength can be measured both via the Hall sensors (inner coil edge field) and via the measuring coil. Due to the given measuring possibilities, the spatial distribution of the magnetic field strength can also be well modeled in a dispersive medium, as represented by biological organisms. For spatial detection of the magnetic field strength is a mathematical model that is adapted in the context of a calibration procedure to the real conditions. The position of the Hall sensors and the field generating or measuring sEMF coils is accurately detected with a 3-axis speed and position sensor. On the one hand, the position of the coil and thus the main direction vector of the generating magnetic field are known by the 3D gyro. On the other hand, the deviations (distortions) of the magnetic field can be continuously measured and evaluated by the dispersive media located in the area of effect by the special arrangement of the Hall probes.

Dabei ist zu beachten, dass die gewählte mathematische Modellierung der erzeugten Magnetfelder mit robusten Methoden erfolgen muss. Die klassische Elektrodynamik bietet bisher keine Möglichkeit, die verschiedenen elektromagnetischen Dispersionserscheinungen, die ein anfänglich wohldefiniertes sEMF nach dem Durchqueren verschiedener Bereiche des menschlichen Körpers annimmt, genau zu beschreiben. Bereits seit dem Jahr 1914 werden diese Fragen diskutiert ( Sommerfeld 1914 ). Mathematische Annäherungen, die Stand heute aber noch keine Lösung darstellen finden sich beispielsweise bei Oughstun und Sherman (1994) .It should be noted that the chosen mathematical modeling of the generated magnetic fields must be done with robust methods. Classical electrodynamics has so far failed to accurately describe the various electromagnetic dispersion phenomena that an initially well-defined sEMF assumes after traversing various areas of the human body. These questions have been discussed since 1914 ( Summer field 1914 ). For example, mathematical approaches, which are still no solution today, are included Oughstun and Sherman (1994) ,

Für die mathematische Modellierung der speziellen Anwendungen der Maxwellschen Gleichungen wird an dieser Stelle auf Jackson (2013, S. 341ff.) verwiesen.For the mathematical modeling of the special applications of Maxwell's equations will be at this point Jackson (2013, p. 341ff.) directed.

Auf der Grundlage der vorhandenen mathematischen Modelle wird mittels einer spezifischen Anordnung der neu entwickelten sEMF Module und genau definierter Phantommodelle ein spezifisches mathematisches sEMF Modell errechnet und mittels der verfügbaren Hall-Sonden räumlich und zeitlich verifiziert. Dieses ingenieurmäßige Vorgehen entspricht der Methode der finiten Elemente, für die in vielen Anwendungsbereichen Patente angemeldet wurden, z. B. für die Modellierung der Hämodynamik: DE69230331D1 ; WO 2006079042 A2 .Based on the existing mathematical models, a specific mathematical sEMF model is calculated by means of a specific arrangement of the newly developed sEMF modules and well-defined phantom models and verified spatially and temporally by means of the available Hall probes. This engineering approach is consistent with the finite element method, for which patents have been filed in many application areas, such as: Eg for the modeling of hemodynamics: DE69230331D1 ; WO 2006079042 A2 ,

Kalibrierungcalibration

Mittels einer auf dem Steuergerät und den Signalprozessoren implementierten Software wird eine Kalibrierung der verwendeten Module vorgenommen. Die Module werden in einer definierten geometrischen Anordnung (beispielhafte Anordnung siehe 4) genau positioniert und die Lagesensoren werden kalibriert. Zur Kalibrierung der Spulen und der Hallsonden werden die verwendeten Module zwischen dem felderzeugenden und dem feldmessenden Modus umgeschaltet.A software implemented on the control unit and the signal processors calibrates the modules used. The modules are in a defined geometric arrangement (example arrangement see 4 ) and the position sensors are calibrated. For calibrating the coils and the Hall probes, the modules used are switched between the field-generating mode and the field-measuring mode.

Anschließend werden in das erzeugte Gesamtmagnetfeld nach 4 verschiedene dispersive Medien eingebracht. Die kann z. B. ein mit Wasser gefülltes Phantom oder auch biologisches Gewebe sein (5). Die Module werden in einer definierten geometrischen Anordnung genau positioniert und die Lagesensoren werden kalibriert. Zur Kalibrierung der Spulen und der Hallsonden werden die verwendeten Module zwischen dem felderzeugenden und dem feldmessenden Modus umgeschaltet. Anschließend wird die Veränderung des der magnetischen Flussdichte durch die dispersiven Medien bestimmt und in das mathematische Modell eingerechnet.Subsequently, the generated total magnetic field becomes 4 introduced different dispersive media. The z. B. be a water-filled phantom or biological tissue ( 5 ). The modules are precisely positioned in a defined geometric arrangement and the position sensors are calibrated. For calibrating the coils and the Hall probes, the modules used are switched between the field-generating mode and the field-measuring mode. Subsequently, the change in the magnetic flux density is determined by the dispersive media and included in the mathematical model.

Das mathematische Modell des magnetischen Feldes kann weiter verfeinert und optimiert werden, indem andere Anordnungen der Spulen in der Laborumgebung zur Erzeugung beliebiger Magnetfelder genutzt werden, z. B. im kartesischen Koordinatensystem (6). Durch Anordnung von mehreren Master und/oder Slave Modulen im Raum, zunächst ausgerichtet an einem kartesischen Koordinatensystem kann eine definierte räumliche und zeitliche Signalkonfiguration erzeugt und durch Messung über die Hall-Sensoren überprüft werden. Durch Verwendung weitere Master und/oder Slave Module kann durch Überlagerung der verschiedenen Magnetfelder und Signale kann eine räumlich und zeitlich nahezu beliebige Signalkonfiguration erzeugt werden (7) Anwendungsfelder:

  • 1. Forschung im Bereich der präventiven und therapeutischen Wirkungen von sEMF an Phantomen, Laborproben menschlichen oder tierischen Gewebes, insbesondere im Bereich des Bindegewebes und der Neuronenstimulation und -aktivierung.
  • 2. Prävention von Gefäß-, Knochen-, Nerven- und Bindegewebserkrankungen durch spezifische Einkopplung von sEMF in den menschlichen Körper.
  • 3. Stressmanagement: Anwendung von sEMF zur Unterstützung der Tiefenentspannung.
  • 4. Einsatz der sEMF Module zur gezielten Therapie in spezifischen Regionen des menschlichen Körpers mittel räumlich und zeitlich definierten sEMF Signalen. Durch die bereits dargestellte Integration der Master und Slave Einheiten in medizinische Hilfsmittel wie diabetische Schuhe, Rollstühle und ähnliches kann ein aktives therapeutisches Gesamtkonzept entwickelt und an die spezifischen Bedürfnisse des Patienten angepasst werden.
  • 5. Einsatz der sEMF Module zur Einkoppelung schwacher elektrischer Ströme mit spezifischen Signalkonfigurationen (Protokollen) zur Stimulierung von spezifischen neuronalen Regionen mittels vorab in der Zielregion implantierter Antennen unterschiedlicher Frequenzbereiche.
The mathematical model of the magnetic field can be further refined and optimized by using other arrangements of the coils in the laboratory environment to generate arbitrary magnetic fields, e.g. In the Cartesian coordinate system ( 6 ). By arranging several master and / or slave modules in the room, initially aligned on a Cartesian coordinate system, a defined spatial and temporal signal configuration can be generated and checked by measurement via the Hall sensors. By using additional master and / or slave modules, a spatially and temporally almost arbitrary signal configuration can be generated by superposing the various magnetic fields and signals ( 7 ) Application fields:
  • 1. Research in the field of preventive and therapeutic effects of sEMF on phantoms, laboratory samples of human or animal tissue, in particular in the area of connective tissue and neuronal stimulation and activation.
  • 2. Prevention of vascular, bone, nerve and connective tissue diseases through specific coupling of sEMF into the human body.
  • 3. Stress Management: Use of sEMF to support deep relaxation.
  • 4. Use of the sEMF modules for targeted therapy in specific regions of the human body using spatially and temporally defined sEMF signals. By integrating the master and slave units into medical devices such as diabetic shoes, wheelchairs and the like, an overall active therapeutic concept can be developed and adapted to the specific needs of the patient.
  • 5. Use of the sEMF modules for coupling in weak electrical currents with specific signal configurations (protocols) for the stimulation of specific neuronal regions by means of antennas of different frequency ranges implanted in advance in the target region.

Mögliche Ausführungen der Erfindung und gewerbliche NutzungPossible embodiments of the invention and commercial use

Bezüglich des Anwendungsfelds 1. wurden im Kapitel „Kalibrierung” bereits verschiedene Versuchsaufbauten beschrieben.With regard to the field of application 1. various experimental setups have already been described in the chapter "Calibration".

Die Anwendungsfelder 2. und 3. entsprechen den bereits verfügbaren Technologien, jedoch mit einer besseren räumlichen Definition durch die sEMF Module.Fields of application 2. and 3. correspond to the already available technologies, but with a better spatial definition by the sEMF modules.

Bezüglich der in Anwendungsfeld 4. genannten Anwendungen erscheinen bezüglich des gesellschaftlichen und des wirtschaftlichen Nutzens das größte Potenzial zu bieten.With regard to the applications mentioned in application field 4, the greatest potential appears to be in terms of social and economic benefits.

Eine mögliche Zusammenstellung der sEMF Module zur Verbesserung der Wundheilung, z. B. am Fuß, die durch die Einpassung von einem sEMF Master und zwei passiven sEMF Slave Modulen in einem (ortopädischen) Schuh eingesetzt wird (8).A possible compilation of the sEMF modules for the improvement of the wound healing, z. At the foot, which is inserted by the fitting of a sEMF master and two passive sEMF slave modules in a (orthopedic) shoe ( 8th ).

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Integration der sEMF Module in einem Rollstuhl (9). Ziel dabei ist eine Verbesserung der Zellaktivität, eine Stimulation des Bindegewebes (fasziale Stimulation) und eine neuronale Stimulation, z. B. an der Wirbelsäule des Patienten. Möglich ist weiterhin, die sEMF Modulkonfiguration in funktionale Kleidung zu integrieren (10). Auch hier ist das Ziel die Verbesserung der Zellaktivität, die Stimulation des Bindegewebes (fasziale Stimulation) und die neuronale Stimulation.Another possibility is the integration of the sEMF modules in a wheelchair ( 9 ). The aim is an improvement in cell activity, a stimulation of the connective tissue (fascial stimulation) and a neuronal stimulation, z. B. on the spine of the patient. It is also possible to integrate the sEMF module configuration into functional clothing ( 10 ). Again, the goal is to improve cell activity, connective tissue stimulation (fascial stimulation) and neuronal stimulation.

Interessant, allerdings auch noch mit hohem Forschungsbedarf ist auch die Option, die sEMF Module zur gezielten Einkopplung definierter schwacher elektrischer Ströme an spezifischen Stellen des Körpers zu nutzen. Dies geschieht mittels zuvor in den Körper eingebrachten kleinen Antennen, z. B. zur Aktivierung definierter neuronaler Strukturen. Durch die räumliche Verteilung und die Abstimmung der Antennen auf das Magnetfeld können verschiedene räumliche Strukturen adressiert werden.Interesting, but also with a great need for research, is the option to use the sEMF modules for specific coupling of defined weak electrical currents at specific points of the body. This is done by means of previously introduced into the body small antennas, z. B. to activate defined neuronal structures. Due to the spatial distribution and the coordination of the antennas on the magnetic field different spatial structures can be addressed.

Ansteuerung, Programmierung, Kalibrierung, Auslesen und Auswerten der Messungen erfolgt über handelsübliche mobile oder stationäre Endgeräte. Diese Geräte sind verfügbare Werkzeuge und nicht Gegenstand des Schutzbegehrens. Ebenso sind alle weiteren Anschlüsse an Auswerteeinheiten und Datenbanken, seien diese lokal oder als Cloud Services verfügbar, nicht Gegenstand des Schutzbegehrens.Activation, programming, calibration, readout and evaluation of the measurements are carried out via commercially available mobile or stationary terminals. These devices are available tools and not the subject of the protection claim. Likewise, all other connections to evaluation units and databases, be they locally or as cloud services, are not the subject of the request for protection.

Funktionale Prototypen des Systems wurden mit handelsüblichen oder selbst hergestellten Komponenten realisiert, jedoch werden diese Komponenten bei Bedarf durch andere gleicher oder besserer Funktionalität, kleinerer Bauart, besserer magnetischer Eigenschaften und verbesserten Energieverbrauchswerte ersetzt.Functional prototypes of the system have been realized with commercially available or self-made components, but these components are replaced as needed by other equal or better functionality, smaller design, better magnetic properties, and improved energy consumption values.

Nach Möglichkeit werden die Kommunikationsschnittstellen gemäß den technischen Standards (z. B. IHE, DICOM, HL7®) interoperabel ausgeführt.If possible, the communication interfaces are executed interoperably according to the technical standards (eg IHE, DICOM, HL7 ® ).

Das Medizinproduktegesetz und die dazu gehörigen Verordnungen, das deutsche E-Health Gesetz sowie die Risikomanagementnorm ISO/IEC 80001 für vernetzte Medizinprodukte finden Anwendung, wenn die sEMF Module für diagnostische oder therapeutische Zwecke eingesetzt werden.The Medical Devices Act and the associated ordinances, the German e-health law as well as the risk management standard ISO / IEC 80001 for networked medical devices are used when the sEMF modules are used for diagnostic or therapeutic purposes.

Nichtpatentzitate:Non-patent citations:

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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (11)

Die Erfindung betrifft eine modulare Vorrichtung zur Erzeugung und Messung mehrdimensionaler, räumlich und zeitlich definierter schwacher Elektro-Magnetischer-Felder (sEMF), dadurch gekennzeichnet, dass ein sEMF Master Modul, mittels der im Weiteren beschriebenen elektronischen Komponenten in einer definierten geometrischen Anordnung zueinander räumlich und zeitlich definierte sEMF erzeugen und messen kann (Anspruch 1). Das autonome sEMF Mastermodul besteht aus: a. einer zentral angeordneten Spule zur Erzeugung des sEMF Magnetfeldes, b. mindestens vier räumlich definiert zur Spule angeordneten Hall-Sensoren zur Messung der Magnetfeldstärke, c. einem 3 Achsen Gyroscop, einem 3 Achsen Beschleunigungssensor und einem digitalem Bewegungssensor zur genauen Erfassung der Position der Magnetfeldspule und der Hall-Sensoren im Raum, d. einem Signalprozessor zur Erzeugung beliebiger Signalkonfigurationen zur Ansteuerung der Magnetspule, zur Auswertung der Messwerte der Hall Sensoren (mit Fast Fourier Transformation (FFT)), e. einem Kommunikationsmodul zur Verbindung der Einheit mir einem externen Steuerrechner (derzeitig verwendete Kommunikationsformen: Bluetooth®, Zigbee®, WLAN, Internet of the Things (IOT)), f. einer Energieversorgungseinheit mit Akkumulator oder Batterie, g. einem Kommunikationsbus (derzeitige Kommunikationsmöglichkeiten: (Serial Peripheral Interface – SPI, Universal Serial Bus (USB) zur Anbindung aktiver oder passiver Slave Einheiten sowie einer h. MultiMedia Card (MMC)/SD Card Speichermöglichkeit. Die Autonome sEMF Mastereinheit kommuniziert mit Bluetooth®, ZigBee®, WLAN, Internet of the Things (JOT) oder einer Nachfolgetechnologie mit einem Steuergerät. Dies kann ein Smartphone, ein Personal Computer oder eine Cloudbasierte Technologie oder eine Kombination aus den genannten Technologien sein.The invention relates to a modular device for generating and measuring multi-dimensional, spatially and temporally defined weak electro-magnetic fields (sEMF), characterized in that a sEMF master module, by means of the electronic components described below in a defined geometric arrangement to each other spatially and generate and measure time-defined sEMF (claim 1). The autonomous sEMF master module consists of: a. a centrally located coil for generating the sEMF magnetic field, b. at least four spatially defined to the coil arranged Hall sensors for measuring the magnetic field strength, c. a 3-axis gyroscope, a 3-axis accelerometer, and a digital motion sensor to accurately sense the position of the magnetic field coil and Hall sensors in space, i. a signal processor for generating arbitrary signal configurations for controlling the magnetic coil, for evaluating the measured values of the Hall sensors (with Fast Fourier Transformation (FFT)), e. a communication module for connecting the unit to me an external controller (communication forms currently used: Bluetooth ®, ZigBee ®, WiFi, Internet of the Things (IOT)), f. a power supply unit with accumulator or battery, g. A communication bus (current communication options: Serial Peripheral Interface (SPI), Universal Serial Bus (USB) for the connection of active or passive slave units as well as a MultiMedia Card (MMC) / SD card storage option) The Autonomous sEMF master unit communicates with Bluetooth ® , ZigBee ® , Wi-Fi, Internet of Things (JOT), or a successor technology with a controller, which can be a smartphone, a personal computer or a cloud-based technology, or a combination of the technologies mentioned. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktives sEMF Slave Modul, über einen Kommunikationsbus mit einem sEMF Master Modul verbunden ist und mittels der im Weiteren beschriebenen elektronischen Komponenten in einer definierten geometrischen Anordnung zueinander räumlich und zeitlich definierte sEMF in mehreren Dimensionen erzeugen und messen kann (Anspruch 2). Das aktive eSMF Slave Modul besteht aus: a. einer zentral angeordneten Spule zur Erzeugung des sEMF Magnetfeldes, b. mindestens vier räumlich definiert zur Spule angeordneten Hall-Sensoren zur Messung der Magnetfeldstärke, c. einem 3 Achsen Gyroscop, einem 3 Achsen Beschleunigungssensor und einem digitalem Bewegungssensor zur genauen Erfassung der Position der Magnetfeldspule und der Hall-Sensoren im Raum, d. einem Signalprozessor zur Erzeugung beliebiger Signalkonfigurationen zur Ansteuerung der Magnetspule, zur Auswertung der Messwerte der Hall Sensoren (mit Fast Fourier Transformation (FFT)), e. einer Energieversorgungseinheit mit Akkumulator oder Batterie, f. einem Kommunikationsbus (derzeitige Kommunikationsmöglichkeiten: (Serial Peripheral Interface – SPI, Universal Serial Bus (USB) und ) zur Anbindung an ein sEMF Master Modul.A method according to claim 1, characterized in that an active sEMF slave module is connected via a communication bus with a sEMF master module and generate and measure spatially and temporally defined sEMF in a plurality of dimensions by means of the electronic components described below in a defined geometric arrangement can (claim 2). The active eSMF slave module consists of: a. a centrally located coil for generating the sEMF magnetic field, b. at least four spatially defined to the coil arranged Hall sensors for measuring the magnetic field strength, c. a 3-axis gyroscope, a 3-axis accelerometer, and a digital motion sensor to accurately sense the position of the magnetic field coil and Hall sensors in space, i. a signal processor for generating arbitrary signal configurations for controlling the magnetic coil, for evaluating the measured values of the Hall sensors (with Fast Fourier Transformation (FFT)), e. a power supply unit with accumulator or battery, f. a communication bus (current communication options: (Serial Peripheral Interface - SPI, Universal Serial Bus (USB) and) for connection to a sEMF master module. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein passives sEMF Slave Modul, über einen Kommunikationsbus (mit Energieversorgung) mit einem sEMF Master Modul (1) verbunden ist und mittels der im Weiteren beschriebenen elektronischen Komponenten in einer definierten geometrischen Anordnung zueinander räumlich und zeitlich definierte sEMF in mehreren Dimensionen erzeugen und messen kann (Anspruch 3). Das passive sEMF Slave Modul besteht aus: a. einer zentral angeordneten Spule zur Erzeugung des sEMF Magnetfeldes, b. mindestens vier räumlich definiert zur Spule angeordneten Hall-Sensoren zur Messung der Magnetfeldstärke, c. einem 3 Achsen Gyroscop, einem 3 Achsen Beschleunigungssensor und einem digitalem Bewegungssensor zur genauen Erfassung der Position der Magnetfeldspule und der Hall-Sensoren im Raum, d. einem Signalprozessor zur Erzeugung beliebiger Signalkonfigurationen zur Ansteuerung der Magnetspule, zur Auswertung der Messwerte der Hall Sensoren (mit Fast Fourier Transformation (FFT)), e. einem Kommunikationsbus (derzeitige Kommunikationsmöglichkeiten: (Serial Peripheral Interface – SPI, Universal Serial Bus (USB) und ) zur Anbindung an ein sEMF Master Modul.A method according to claim 1, characterized in that a passive sEMF slave module, via a communication bus (with power supply) with a sEMF master module ( 1 ) and by means of the electronic components described below in a defined geometric arrangement can generate and measure each other spatially and temporally defined sEMF in several dimensions (claim 3). The passive sEMF slave module consists of: a. a centrally located coil for generating the sEMF magnetic field, b. at least four spatially defined to the coil arranged Hall sensors for measuring the magnetic field strength, c. a 3-axis gyroscope, a 3-axis accelerometer, and a digital motion sensor to accurately sense the position of the magnetic field coil and Hall sensors in space, i. a signal processor for generating arbitrary signal configurations for controlling the magnetic coil, for evaluating the measured values of the Hall sensors (with Fast Fourier Transformation (FFT)), e. a communication bus (current communication options: (Serial Peripheral Interface - SPI, Universal Serial Bus (USB) and) for connection to a sEMF master module. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten sEMF Module sowohl als felderzeugende Spule bei gleichzeitiger Messung des Magnetfeldes über die Hallsonden, als auch als Messspule genutzt werden (Anspruch 4). Bei der Nutzung als Messspule wird zusätzlich zur Messung des Magnetfeldes über die Hallsonden auch die in der sEMF Spule induzierte Spannung gemessen und ausgewertet. Trägermaterial und die Anordnung der Spulen und Bauelemente sind so beschaffen, dass die erzeugten Magnetfelder eine möglichst geringe Beeinflussung erfahren. Das „Nutzmagnetfeld” befindet sich jeweils im Bereich der Spulenachse.A method according to claim 1 to 3, characterized in that the used sEMF modules are used both as a field-generating coil with simultaneous measurement of the magnetic field via the Hall probes, as well as a measuring coil (claim 4). When used as a measuring coil, in addition to measuring the magnetic field via the Hall probes, the voltage induced in the sEMF coil is also measured and evaluated. The carrier material and the arrangement of the coils and components are such that the generated magnetic fields experience the least possible influence. The "useful magnetic field" is located in the area of the coil axis. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer auf dem Steuergerät und den Signalprozessoren implementierten Software eine Kalibrierung der verwendeten Module vorgenommen wird. Die Module werden in einer definierten geometrischen Anordnung (Spulen parallel zueinander ausgerichtet) genau positioniert und die Lagesensoren werden kalibriert. Zur Kalibrierung der Spulen und der Hallsonden werden die verwendeten Module zwischen dem felderzeugenden und dem feldmessenden Modus umgeschaltet (Anspruch 5).A method according to claim 1 to 4, characterized in that by means of a on the Control unit and the signal processors implemented software is carried out a calibration of the modules used. The modules are precisely positioned in a defined geometric arrangement (coils aligned parallel to each other) and the position sensors are calibrated. For calibration of the coils and the Hall probes, the modules used are switched between the field-generating and the field-measuring mode (claim 5). Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer auf dem Steuergerät und den Signalprozessoren implementierten Software eine Kalibrierung der verwendeten Module unter Einbringung verschiedener dispersiver Medien (Phantom) in das Magnetfeld vorgenommen wird. Die Module werden in einer definierten geometrischen Anordnung (Spulen parallel zueinander ausgerichtet) genau positioniert und die Lagesensoren werden kalibriert. Zur Kalibrierung der Spulen und der Hallsonden werden die verwendeten Module zwischen dem felderzeugenden und dem feldmessenden Modus umgeschaltet (Anspruch 6).A method according to claim 1 to 5, characterized in that by means of a software implemented on the control unit and the signal processors, a calibration of the modules used by introducing various dispersive media (phantom) is made in the magnetic field. The modules are precisely positioned in a defined geometric arrangement (coils aligned parallel to each other) and the position sensors are calibrated. For calibration of the coils and the Hall probes, the modules used are switched between the field-generating and the field-measuring mode (claim 6). Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass andere Anordnungen der Spulen in der Laborumgebung zur Erzeugung beliebiger Magnetfelder genutzt werden, z. B. im kartesischen Koordinatensystem, ein sEMF Master, zwei passive sEMF Slave Module, die Spulenflächen jeweils senkrecht zueinander. Durch Anordnung von mehreren Master und/oder Slave Modulen im Raum, zunächst ausgerichtet an einem kartesischen Koordinatensystem kann eine definierte räumliche und zeitliche Signalkonfiguration erzeugt und durch Messung über die Hall-Sensoren überprüft werden. Durch Verwendung weitere Master und/oder Slave Module kann durch Überlagerung der verschiedenen Magnetfelder und Signale kann eine räumlich und zeitlich nahezu beliebige Signalkonfiguration erzeugt werden (Anspruch 7).A method according to claim 1 to 6, characterized in that other arrangements of the coils are used in the laboratory environment for generating any magnetic fields, for. For example, in the Cartesian coordinate system, a sEMF master, two passive sEMF slave modules, the coil surfaces are each perpendicular to each other. By arranging several master and / or slave modules in the room, initially aligned on a Cartesian coordinate system, a defined spatial and temporal signal configuration can be generated and checked by measurement via the Hall sensors. By using further master and / or slave modules can be generated by superposition of the various magnetic fields and signals a spatially and temporally almost any signal configuration (claim 7). Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Kalibrierung der sEMF Module in der Laborumgebung und Anpassung der Software für Signalprozessoren und Steuergerät, diese Konfiguration zur Verbesserung der Wundheilung, z. B. am Fuß durch die Einpassung in einen Schuh eingesetzt wird (Anspruch 8).The method of claim 1 to 7, characterized in that after calibration of the sEMF modules in the laboratory environment and adaptation of the software for signal processors and control unit, this configuration to improve wound healing, z. B. on the foot by fitting in a shoe is used (claim 8). Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Kalibrierung der sEMF Module in der Laborumgebung und Anpassung der Software für Signalprozessoren und Steuergerät, diese sEMF Modulkonfiguration zur Aktivierung der Zellaktivität, zur Stimulation des Bindegewebes (fasziale Stimulation) und zur neuronalen Stimulation, z. B. an der Wirbelsäule durch Integration in einen Rollstuhl eingesetzt wird (Anspruch 9).The method of claim 1 to 7, characterized in that after calibration of the sEMF modules in the laboratory environment and adaptation of the software for signal processors and control unit, this sEMF module configuration for activating cell activity, for stimulation of the connective tissue (fascial stimulation) and for neuronal stimulation, z , B. on the spine by integration into a wheelchair is used (claim 9). Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Kalibrierung der sEMF Module in der Laborumgebung und Anpassung der Software für Signalprozessoren und Steuergerät, diese sEMF Modulkonfiguration zur Aktivierung der Zellaktivität, zur Stimulation des Bindegewebes (fasziale Stimulation) und zur neuronalen Stimulation, z. B. an der Wirbelsäule durch Integration in Kleidungsstücke eingesetzt wird (Anspruch 10).A method according to claim 1 to 7, characterized in that, after calibration of the SEMF modules in the laboratory environment and adaptation of software for signal processors and the control unit, this SEMF module configuration for activation of cell activity, stimulation of the connective tissue (fascial stimulation) and neural stimulation, e.g. , B. on the spine by integration into garments is used (claim 10). Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Kalibrierung der sEMF Module in der Laborumgebung und Anpassung der Software für Signalprozessoren und Steuergerät, diese sEMF Modulkonfiguration zur Induktion definierter Ströme an spezifischen Stellen des Körpers genutzt wird. Dies geschieht mittels zuvor in den Körper eingebrachten kleinen Antennen, z. B. zur Aktivierung definierter neuronaler Strukturen. Durch die räumliche Verteilung und die Abstimmung der Antennen auf das Magnetfeld werden definierte räumliche Strukturen adressiert (Anspruch 11).The method of claim 1 to 7, characterized in that after calibration of the sEMF modules in the laboratory environment and adaptation of the software for signal processors and control unit, this sEMF module configuration is used to induce defined currents at specific locations of the body. This is done by means of previously introduced into the body small antennas, z. B. to activate defined neuronal structures. Due to the spatial distribution and the tuning of the antennas to the magnetic field defined spatial structures are addressed (claim 11).
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