DE102015102623A1

DE102015102623A1 - Autonomes Gewebebehandlungs- und Elektrostimulationssystem für Gewebe sowie Verfahren zum Betreiben und zur Herstellung des autonomen Gewebebehandlungssystems

Info

Publication number: DE102015102623A1
Application number: DE102015102623.6A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Garabet Luca
Original assignee: Gvg Garabet Vermogensverwaltungsgesellschaft Mbh
Current assignee: Gvg Garabet Vermogensverwaltungsgesellschaft Mbh
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2016-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein integriertes autonomes Gewebebehandlungssystem (1) zur Elektrostimulation umfassend eine flächiges Energieübertragungselement (19), eine mit dem Energieübertragungselement (19) verbundene flächige Abdeckschicht (20), welche das Energieübertragungselement außenseitig bedeckt; mindestens eine flache Energieversorgungsanordnung (8) und eine an die flache Energieversorgungsanordnung (8) gekoppelte interne elektronische Schaltung (5) zur Erzeugung von Stimuli für die Elektrostimulation; wobei die flache Energieversorgungsanordnung (8) und die interne elektronische Schaltung (5) zum Betrieb des Gewebebehandlungssystems für die Elektrostimulation eingerichtet und vorkonfiguriert sind und die flache Energieversorgungsanordnung (8) und die interne elektronische Schaltung (5) räumlich körperlich innerhalb des Gewebebehandlungssystems (1) angeordnet sind, um mit dem Gewebebehandlungssystem (1) die Elektrostimulation unabhängig von einer externen außerhalb des Gewebebehandlungssystems (1) angeordneten elektronischen Schaltung durchzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gewebebehandlungssystem und Elektrostimulationssystem mit einem flächigen Energieübertragungselement, einer mit dem Energieübertragungselement verbundenen Schutz- und Trägerschicht, welche das Energieübertragungselement außen bedeckt und einer flächigen Gewebeauflage die innenseitig auf einer der Schutz- und Trägerschicht abgewandten Seite des Energieübertragungselements aufgebracht ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gewebebehandlungssystems sowie eine Vorrichtung zur Elektrostimulation eines zu behandelnden Gewebes, z.B. einer Wunde, mit einem solchen Gewebebehandlungssystem.
Aus dem Stand der Technik sind derartige Gewebeauflagen, oder auch Wunderverbände, zur Elektrostimulation als Teil von Elektrostimulationsvorrichtungen bekannt und werden zur Behandlung z.B. von Wunden, insbesondere von schlecht heilenden, chronischen Wunden verwendet.
In der EP 0 504 715 A1 ist ebenfalls eine gattungsgemäße Wundbehandlungsvorrichtung beschrieben. Eine etwa mittig angeordnete Anschlusslasche der elektrisch leitfähigen Schicht erstreckt sich durch eine Öffnung der elektrisch nicht-leitfähigen Schicht nach außen, sodass die elektrisch leitfähige Schicht über diese Anschlusslasche mit einer Stromquelle verbunden werden kann.
Die ebenfalls gattungsgemäße WO 2004/069088 A2 offenbart darüber hinaus einen Gewebebehandlungssystem zur Elektrostimulation, bei dem ein Energieübertragungselement mehrschichtig aufgebaut ist. Aufgrund der besseren Energieverteilung im mehrschichtig aufgebauten Energieübertragungselement sind in dieser Druckschrift bereits Ausführungsformen des Gewebebehandlungssystems offenbart, bei denen der elektrische Anschluss des Energieübertragungselements randseitig angeordnet ist. Dadurch kann der zur besseren Stromverteilung ursprünglich mittig, das heißt im Zentrum der Wunde angeordnete und damit störende Stromanschluss entfallen.
Die bekannten Gewebebehandlungssysteme weisen jedoch verschiedene Nachteile auf, welche ihre Handhabung für Fachpersonal und/oder Patienten erschweren und ggf. Fachkenntnisse erfordern, so dass bezüglich der Gewebeheilung nicht immer ein optimales Ergebnis erzielt wird.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines besonders kompakten, Gewebebehandlungssystems zur Elektrostimulation, das einfach anzulegen und zu betreiben ist und gleichzeitig den Erfolg der Gewebeheilung sicherstellt.
Gemäß ersten Aspekten wird demnach ein autonomes integriertes Gewebeheil- und Elektrostimulationssystem bereitgestellt. Dieses kann Elektroden, z.B. mindestens eine Aktivelektrode und eine Neutralelektrode, umfassen. In mindestens einer dieser Elektroden können ein flächiges Energieübertragungselement, ein mit dem Energieübertragungselement verbundene flächige Schutz- und Trägerschicht, welche das Energieübertragungselement außenseitig bedeckt, eine flache, flexible Energieversorgungsanordnung und eine an die flache Energieversorgungsanordnung gekoppelte interne dünnschichtige bzw. integrierte elektronische Schaltung umfassen. Die flache Energieversorgungsanordnung und die elektronische Schaltung zum Betrieb des Gewebebehandlungssystems sind dann vorteilhaft für die, insbesondere eine bestimmte, Elektrostimulation eingerichtet bzw. vorkonfiguriert. Die flache Energieversorgungsanordnung und die elektronische Schaltung sind räumlich körperlich innerhalb des Gewebebehandlungssystems, insbesondere innerhalb mindestens einer der Elektroden angeordnet, um mit dem Gewebebehandlungssystem die Elektrostimulation unabhängig von einer externen außerhalb des Gewebebehandlungssystems angeordneten elektronischen Schaltung und/oder einer externen außerhalb des Gewebebehandlungssystems angeordneten Energieversorgung durchzuführen. Der Begriff „extern“ bezeichnet dabei Komponenten die räumlich körperlich weder in der oder den Elektroden noch in einer Verbindungsvorrichtung von ggf. mehreren Elektroden (bspw. Aktivelektrode, Neutralelektrode) angeordnet sind. Insbesondere soll gemäß diesen Aspekten auf eine elektrische, galvanische, elektromagnetische oder per Induktionsschleife und/oder mechanische Ankopplung des autonomen Gewebebehandlungssystems zu externen Komponenten verzichtet werden können.
Das autonome integrierte Gewebebehandlungssystem bzw. die Parameter des Gewebebehandlungssystems sind vorteilhaft so vorkonfiguriert und eingerichtet (oder auch eingestellt), dass es die entsprechenden Stimuli zur Gewebebehandlung automatisch und ohne den Bedarf einer weiteren Änderung der Konfiguration oder ein Eingreifen durch Personal oder den Patienten ausführt. Dies basiert auf der Erkenntnis, dass zur erfolgreichen Gewebe- bzw. Wundbehandlung abhängig von Fortschritt und Stand des Gewebebehandlungsprozesses ganz spezifische Eigenschaften der Elektrostimulation erforderlich und optimal sind. Dadurch kann das Gewebebehandlungssystem gemäß dieser Beschreibung für den jeweiligen Stand des Gewebebehandlungsprozesses vorkonfiguriert werden. Während der Elektrostimulation mittels eines Gewebebehandlungssystems gemäß der Erfindung ist keine Änderung der Elektrostimuli erforderlich. Wird die nächste Gewebebehandlungsstufe erreicht, wird ein Gewebebehandlungssystem gemäß dieser Offenbarung eingesetzt, dass die hierfür passende Vorkonfiguration aufweist. Aufgrund des Verzichts auf die Konfigurierbarkeit, kann die interne Elektronik sehr einfach aufgebaut sein. Ferner ist eine galvanische Trennung bzw. Entkopplung mittels elektronischer Komponenten (bspw. Optokoppler etc.) nicht erforderlich, da keine galvanische Verbindung des autonomen Gewebeheilssystems zu einer externen Steuerung besteht. Insofern wird gemäß der vorliegenden Erfindung unter anderem das Vorurteil überwunden, dass für eine optimale Gewebeheilung mittels Elektrostimulation eine zeitweise oder fortlaufende Anpassung der Stimuli erforderlich ist. Dadurch vereinfachen sich die Anforderungen an die Komponenten und der Behandlung und ermöglichen die Bereitstellung eines autonomen Gewebebehandlungssystems. . Durch das erfindungsgemäße System ergeben sich auch erhebliche wirtschaftliche Vorteile.
Die Begriffe „autonom“ und „integriert“ bezeichnen im vorliegenden Kontext eine Konfiguration, bei der sich alle zum Betrieb des Gewebebehandlungssystems erforderlichen Komponenten innerhalb einer kompakten Einheit (Elektroden und ggf. Verbindungen) befinden. Hierzu gehören auch ggf. Selbstkontrollfunktionen, die weiter unten noch genauer erläutert werden.
Gemäß einem Aspekt wird also auch ein kombiniertes Gewebebehandlungssystem bereitgestellt, dass mindestens ein erstes autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem in einer ersten festen Konfiguration für die Stimuli und mindestens ein zweites autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem in einer zweiten (verschiedenen oder auch gleichen) festen Konfiguration für die Stimuli umfasst.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt, kann das Gewebebehandlungssystem eine Neutral-Elektrode und eine Aktiv-Elektrode umfassen. Die Neutral-Elektrode und die Aktiv-Elektrode sind räumlich körperlich voneinander getrennte Einheiten, die vorteilhaft mittels einer Verbindungsvorrichtung elektrisch, galvanisch und mechanisch koppelbar, gekoppelt bzw. verbindbar oder verbunden. Die Länge der Verbindungsvorrichtung liegt vorteilhaft im Bereich zwischen 30 cm und 120 cm. Dieser Aspekt der räumlich körperlichen Trennung in eine Neutral-Elektrode und eine Aktiv-Elektrode hat zunächst den Vorteil, dass die Positionierbarkeit der beiden Elektroden verbessert ist. Die Neutral-Elektrode wird auf gesundes Gewebe bzw. gesunde Haut aufgelegt während die Aktiv-Elektrode auf z.B. wundes oder zu behandelndes Gewebe aufgelegt wird. Die räumliche Trennung der beiden Elektroden ermöglicht, dass die beiden Einheiten so angeordnet werden, dass die Stromimpulse homogen in die Tiefe des Gewebes eindringen und nicht an der Oberfläche der z.B. wunden Haut- oder Gewebepartien entlang geführt werden. Letzteres ist bei Anordnungen gemäß dem Stand der Technik der Fall, bei denen die Elektroden fest miteinander verbunden sind und daher zwangsläufig nebeneinander auf der Haut aufliegen. Durch die räumlich körperliche Trennung der beiden Elektroden kann die Neutral-Elektrode bezogen auf ein Körperteil im Idealfall gegenüber oder in einer Mindestentfernung von ca. 30 cm der Aktiv-Elektrode angeordnet werden.
Die Aktiv-Elektrode weist eine Fläche von 6 cm² bis 225 cm². Die Neutralelektrode weist eine Fläche zwischen 15 cm² und 300 cm² auf.
Vorteilhaft können die interne elektronische Schaltung und ggf. die Funktionskontrolle in der Neutral-Elektrode angeordnet sein. Die flache Energieversorgungsanordnung kann ebenfalls vorteilhaft in der Neutral-Elektrode angeordnet sein.
Die flache Energieversorgungsanordnung kann mindestens eine Folienbatterie umfassen. Folienbatterien sind bekannt und weisen vorteilhafte Abmessungen sowie Leistungsparameter auf. Vor allem sind diese Batterien flexibel und lassen sich insofern optimal in eine der beiden Elektroden integrieren, vorzugsweise jedoch in die Neutral-Elektrode, ohne dass dadurch die Flexibilität der Elektrode beeinträchtigt wird. Natürlich sind je nach Art der Folienbatterien typischerweise mehrere Folienbatterien in Reihen- und/oder Parallelschaltung für den Betrieb vorzusehen und entsprechend in die Elektrode (bspw. Neutral-Elektrode) zu integrieren.
Die eine oder mehrere Folienbatterie(n) kann/können im Wesentlichen koplanar mit und zwischen dem Energieübertragungselement und der Schutz- und Trägerschicht angeordnet sein.
Die Vorkonfiguration des autonomen Gewebebehandlungssystems kann in den folgenden Bereichen liegen. Die maximale Spannung, die von der flachen Energieversorgungsanordnung erzeugt wird kann von 6 V bis 21 V reichen. Die Vorkonfiguration der internen Schaltung bezüglich der Stimuli kann folgende Varianten umfassen. Die Wiederholfrequenz der Stimulationspulse kann von 32 Hz bis 256 Hz reichen. Vorteilhafte Werte sind insbesondere 128 Hz oder 64 Hz. Die Länge eines Stimulationspulses kann im Bereich von 50 µs bis 200 µs liegen, vorzugsweise bei 140 µs. Die Spitzenstromstärke der Pulse kann zwischen 5 mA und 100 mA liegen, wobei optimale Werte bei etwa 15 mA, vorzugsweise bis 42 mA liegen.
Die interne dünnschichtige und/oder integrierte elektronische Schaltung kann unter anderem auch eine Einheit zur Identifikation, bspw. einen RFID Chip, umfassen. Dadurch kann ggf. leicht ermittelt werden, um welchen Typ des autonomen Gewebebehandlungssystems es sich handelt. Ferner können über die drahtlose RFID Technik oder andere gleichartige drahtlose Übertragungsverfahren die interne Konfiguration der Stimuli ausgelesen und ggf. auch geändert werden.
Die flache Energieversorgungsanordnung kann eine Induktionsschleife zur kontaktlosen Übertragung von Energie aufweisen. Diese kann zur ggf. teilweisen Versorgung der internen elektronischen Schaltung und/oder zur Versorgung eines RFID Chips dienen. Ggf. können mit der Induktionsschleife auch die Energiespeicher geladen werden.
Die interne elektronische Schaltung kann mindestens einen Schalter und einen Taktgeber umfassen. Der Taktgeber kann genutzt werden, um die Länge und Wiederholrate der Simulationspulse zu bestimmen. Die Amplitude der Stimulationspulse kann durch die Anzahl und Kopplung der Energiespeicher, bspw. Folienbatterien eingestellt werden. Die Form der Stimulationspulse kann vorteilhaft rechtwinklig sein. Dadurch kann mittels eines einfachen Ein- bzw. Ausschaltens einer Verbindung zwischen einem Pol des Energiespeichers (bspw. Folienbatterie(n)) und einer der Elektroden (bspw. der Aktiv-Elektrode) der gewünschte Polarität des Gleichstrompulses erzeugt werden. Diese interne elektronische Schaltung kann dann sehr einfach aufgebaut werden. Als Taktgeber kommen Oszillatoren in Betracht, insbesondere Ringoszillatoren. Diese können durch Einstellung von Versorgungsströmen oder kapazitiven Lasten auf eine bestimmte Frequenz eingestellt werden. Die Grundfrequenz des Taktgebers kann im Bereich der minimalen Länge eines Stimulationspulses liegen, also im Bereich von 5 kHz bis 20 kHz. Diesem Aspekt der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass die Erzeugung von Strompulsen für die Elektrostimulation von Gewebe, keinen aufwändigen Pulsgenerator erfordert, sonder lediglich durch Anlegen von Spannung zwischen der Neutral-Elektrode und der Aktiv-Elektrode und regelmäßiges periodisches Abschalten ausreichend genaue Strompulse generiert werden können. Hierdurch kann die elektronische Schaltung stark vereinfacht werden.
Ferner kann eine elektronische Funktionskontrolle vorgesehen sein, die bspw. mittels einer optischen Kontrolle, wie einer LED, anzeigt, ob die Elektroden mit ausreichend geringer Impedanz im Kontakt mit dem Gewebe stehen.
Die Elektroden des autonomen Gewebebehandlungssystems können Leiterbahnen bzw. leitende Bahnen enthalten, die zur elektrischen Kopplung der Komponenten dienen können. Diese Leiterbahnen oder leitenden Bahnen können als Schicht zwischen die Lagen der Elektroden eingebracht werden. Vorteilhaft kann auch ein leitfähiger Klebstoff eingesetzt werden. Die elektrischen Leiterbahnen können zur elektrischen Kopplung des Energieübertragungselements mit der internen elektronischen Schaltung und/oder zur elektrischen Kopplung der mindestens einen Folienbatterie mit der internen elektronischen Schaltung dienen. Ferner können sie auch als Teil der galvanischen Kopplung der Neutral-Elektrode und der Aktiv-Elektrode eingesetzt werden. Ferner können elektrische Leiterbahnen oder elektrisch leitende Schichten zur elektrischen Kopplung der mindestens einen Folienbatterie mit dem Energieübertragungselement vorgesehen sein.
Es kann ein folienartiges (aufgeklebtes) Abziehelement oder Druckelement vorgesehen sein, um die autonome Elektrostimulation durch das Gewebebehandlungssystem zu aktivieren. Im Mittelpunkt steht dabei die elektrische Isolation des Energiespeicher- und/oder Versorgungsanordnung, insbesondere der Energiespeicher, so lange die Elektrostimulation noch nicht begonnen hat. Dazu können die elektrischen Anschlüsse (Pole) der Energiespeicher, bspw. der Folienbatterie in einem ersten Zustand elektrisch isoliert sein. In einem zweiten Zustand kann diese galvanische bzw. elektrische Isolierung dann entfallen. Dies kann bspw. dadurch erfolgen, dass die Elektrode (bspw. Neutral-Elektrode) in getrennt verpackten Lagen vorliegt und erst beim Einsatz zusammengefügt wird.
Die Funktionskontrolle des Systems kann über einen einfachen Kreis bestehenden aus einer LED und Schalter implementiert werden.
Die interne elektronische Schaltung kann einen ASIC (Application Specific Integrated Circuit), bzw. integrierten Schaltkreis umfassen. Dieser kann aus einem Halbleitermaterial, wie bspw. Silizium gefertigt sein. Insbesondere kann die als integrierte Halbleiterschaltung ausgeführte interne elektronische Schaltung ohne Gehäuse, als sogenannter Die (elektronsicher Chip in Form des Siliziumplättchens oder Halbleiterplättchens ohne Gehäuse), in einer der Elektroden untergebracht werden. Aufgrund der geringen Größe, wird die Flexibilität der Elektrode dadurch nicht beeinflusst.
Vorteilhaft kann die interne elektronische Schaltung auch eine organische Elektronik umfassen. Diese kann auf elektrisch leitfähigen Polymeren oder kleineren organischen Verbindungen basieren. Diese Technik wird auch als Plastikelektronik, Kunststoffelektronik oder Polymerelektronik verwendet. Die im Vergleich zu herkömmlicher integrierter Elektronik größeren Dimensionen sind in der vorliegenden Anwendung unproblematisch, da die Schaltungen flexibel sind.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein autonomes Gewebebehandlungssystem bereit, das eine erste Aktiv-Elektrode und eine erste Neutral-Elektrode (erster Elektrodensatz) umfasst, die für eine erste Art von Stimuli vorkonfiguriert sind und eine zweite Neutral-Elektrode und eine zweite Aktiv-Elektrode (zweiter Elektrodensatz) umfasst, die für eine zweite Konfiguration von Elektrostimuli vorkonfiguriert sind, die von der ersten Konfiguration der ersten Neutral-Elektrode und der ersten Aktiv-Elektrode (erster Elektrodensatz) verschieden sind. Die beiden Paare von Elektroden (auch als Elektrodensatz bezeichnet) sind bspw. vorteilhaft in unterschiedlichen Verpackungseinheiten untergebracht. Dadurch können die Elektroden eines Elektrodensatzes, also bspw. die Aktiv-Elektrode und die Neutral-Elektrode für die unterschiedlichen Phasen einer Gewebebehandlung, oder auch Wundbehandlung, vorkonfiguriert sein, so dass der Patient keine weitere Änderung an der Konfiguration der Elektroden vornehmen muss. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung umfasst das Gewebehandlungssystems also unterschiedlich konfigurierte Elektrodensätze, die bspw. jeweils eine Aktiv-Elektrode und eine Neutral-Elektrode umfassen. Im Falle einer Wundbehandlung kann ein erster Elektrodensatz eine erste Polarität der Elektroden für die Gewebe- bzw. Wundbehandlung aufweisen, während der zweite Elektrodensatz eine zweite, von der ersten verschiedene, Polarität aufweist. Bspw. kann die Aktiv-Elektrode beim ersten Elektrodensatz gegenüber der Neutral-Elektrode ein negatives Spannungspotential aufweisen. Beim zweiten Elektrodensatz kann die Aktiv-Elektrode gegenüber der Neutral-Elektrode eine positives Spannungspotential aufweisen. In beiden Fällen sind diese Potentiale bzw. Potentialdifferenzen natürlich auf die Dauer der Strompulse bezogen. Hierdurch kann gezielt dem Heilungsprozess des Gewebes bzw. der Wunde Rechnung getragen werden, ohne dass es einer aufwändigen Manipulation bzw. Einstellung von elektronischen Komponenten vor Ort bedarf. Insbesondere zu Beginn eines Wundheilungsprozesses kann dann der erste Elektrodensatz eingesetzt werden, während bei fortgeschrittener Heilung der zweite Elektrodensatz zum Einsatz kommt.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines autonomen Gewebebehandlungssystems nach einem der vorstehenden Aspekte bereit. In einem Schritt dieses Verfahrens wird eine elektronische Schaltung und eine Energieversorgungsanordnung in dem Gewebebehandlungssystem angeordnet bzw. integriert, um mit dem Gewebebehandlungssystem die Elektrostimulation unabhängig von einer externen außerhalb des Gewebebehandlungssystems angeordneten elektronischen Schaltung durchzuführen.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Betreiben eines autonomen Gewebebehandlungssystems bereit, bei welchem eine Elektrostimulation von z.B. wundem Gewebe unabhängig von einer externen außerhalb des Gewebebehandlungssystems angeordneten elektronischen Schaltung durchgeführt wird.
Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Figuren, wobei
1 eine Draufsicht auf ein autonomes Gewebebehandlungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel ist;
2 eine Draufsicht auf eine Neutral-Elektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel ist;
3 eine Schnittansicht durch die Neutral-Elektrode entlang der Schnittlinie I-I gemäß 2 ist;
4 eine Draufsicht auf eine Aktiv-Elektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel ist;
5 eine Schnittansicht durch die Aktiv-Elektrode entlang der Schnittlinie II-II gemäß 4 ist, und
6 eine Blockdarstellung und vereinfachte Darstellung von elektronischen Komponenten des autonomen Gewebebehandlungssystems.
1 ist eine Draufsicht auf ein autonomes Gewebebehandlungssystem 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst das autonome Gewebebehandlungssystem 1 eine Neutral-Elektrode 2 und eine Aktiv-Elektrode 3. Die Neutral-Elektrode 2 und die Aktive-Elektrode 3 sind durch eine Verbindungsvorrichtung 4 gekoppelt. Während der Stimulationsbehandlung wird das zu behandelnde Gewebe 17, 21, bspw. wundes Gewebe mit Stromimpulsen, beaufschlagt. Hierbei fließt, abhängig von voreingestellten Parametern und der Polarität der Elektroden zu einander, Strom von einer Elektrode 2, 3 durch das Gewebe zur anderen 3, 2.
Die Neutral-Elektrode 2 umfasst eine interne elektronische Schaltung 5 und eine flache Energieversorgungsanordnung 8. Die Energieversorgungsanordnung 8 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen elektrischen Energiespeicher 6, bspw. eine oder mehrere, im vorliegenden Fall vier, Folienbatterien 6, und ggf. eine Induktionsschleife 7. Die Folienbatterien 6 sind vorzugsweise von eine Abdeckschicht überdeckt, und daher in der vorliegenden Darstellung eigentlich nicht sichtbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich eine nahezu rechteckige oder quadratische Folienbatterie 6 in jedem Quadranten der flächigen Neutral-Elektrode 2. Natürlich sind auch anderen Anordnungen und Formen der Folienbatterien 6 möglich. Die Induktionsschleife 7 ist lediglich optional vorgesehen und kann auch entfallen. Die Induktionsschleife 7 kann zur induktiven drahtlosen und kontaktlosen Energieversorgung der internen elektronischen Schaltung 5 und/oder zum Aufladen der Folienbatterie (in diesem Fall als wieder aufladbarem Akku ausgeführt) verwendet werden. Ferner kann die Induktionsschleife 7 auch Bestandteil einer drahtlosen elektronischen Identifikationseinheit (RFID) sein. Entsprechend sind auch die dargestellten Verbindungsleitungen 10 und 11 nur optional und für spezifische Ausgestaltungen der internen elektronischen Schaltung 5 vorzusehen. Die elektrische Verbindungsleitung 9 zwischen dem elektrischen Energiespeicher 6 und der internen elektronischen Schaltung 5 kann nach Ausgestaltung aus einer oder mehreren separaten Leitungen bestehen. Alle elektrischen Verbindungsleitungen können als Drähte, Litzen oder dergleichen ausgeführt sein. Vorzugsweise handelt es sich dabei mindestens teilweise um strukturierte Schichten aus elektrisch leitfähigem Material. Es kommen für die elektrischen Leiter auch leitfähige Kleber in Betracht.
Die flache Energieversorgungseinheit 8, die im vorliegenden Fall aus den vier Folienbatterien 6 besteht, und die interne elektronische Schaltung 5 sind derart eingerichtet, dass mit dem Gewebebehandlungssystem 1 „autonom“, also unabhängig von externen elektronischen Schaltungen und ohne weitere galvanische und mechanische Kopplung an externe Komponenten, eine Elektrostimulation durchgeführt werden kann. Der Begriff „extern“ bezeichnet dabei Komponenten die räumlich körperlich weder in der Neutral-Elektrode 2 noch in der Aktiv-Elektrode 3 noch in der Verbindungsvorrichtung 4 angeordnet sind.
Die dargestellte Aufteilung in eine Neutral-Elektrode 2 und eine Aktive-Elektrode 3 die körperlich räumlich bis auf die Verbindung 4 voneinander unabhängig sind, ist dabei nur eine von vielen Ausgestaltungsmöglichkeiten. Allerdings ist die dargestellte Unterteilung gemäß diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft gegenüber Anordnungen bei denen die Anode und die Kathode innerhalb eines einzigen Wundverbands, beispielsweise konzentrisch, angeordnet sind. Die Positionierung der Neutral-Elektrode 2 und der Aktiv-Elektrode 3 in Bezug auf die zu behandelnden Körperpartien wird dadurch erleichtert. Dazu ist die Verbindungsvorrichtung 4 vorteilhaft länglich und flexibel. Es kann sich um eine elektrisch leitfähig und nach außen elektrisch isolierte Verbindungsvorrichtung handeln.
2 ist eine Draufsicht auf eine Neutral-Elektrode 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Grundsätzlich ist die Neutral-Elektrode 2 eine flächige Auflage. Sie umfasst mehrere Schichten, die anhand der in 3 gezeigten Schnittansicht noch genauer beschrieben werden. 2 zeigt, dass die interne elektronische Schaltung 5, die Energiespeicher 6 (bspw. Folienbatterien) innerhalb der Neutral-Elektrode 2 angeordnet sind. Vom Energiespeicher 6 sind nur die positiven Pole 13 und die negativen Pole 12 dargestellt. Diese befinden sich in diesem Beispiel, wie auch die Energiespeicher 6 selbst natürlich zwischen den Lagen bzw. Schichten der Neutral-Elektrode 2. Wie angedeutet können bspw. die negativen Pole 12 und die positiven Pole 13 elektrisch galvanisch mittels Leiterbahnen 14 und 15 verbunden werden. Die Leiterbahnen 14, 15 liegen dann ebenfalls zwischen den Lagen bzw. Schichten. Die Abmessungen, also die Fläche der Neutral-Elektrode 2 können vorteilhaft im Bereich von 15 cm² und 300 cm² sein.
3 ist eine Schnittansicht durch die Neutral-Elektrode 2 entlang der Schnittlinie I-I gemäß 2. Die Neutral-Elektrode 2 wird in einer Anwendung auf die das gesunde Gewebe, z.B. gesunde Haut 17, gesetzt. Die Lage bzw. Schicht der Neutral-Elektrode 2, die dem Gewebe bzw. der Haut am nächsten ist, ist eine Hautauflage 18. Hierbei kann es sich um ein leitfähiges selbsthaftendes Gel oder Schaumstoff (oder andere bekannte gewebefreundliche Auflagen) handeln, das einen flächigen elektrisch-homogenen leitfähigen Kontakt zur Haut herstellt. Oberhalb der Hautauflage folgt eine oder mehrere leitfähige Schichten bzw. Lagen 19, die auch als Energieübertragungsschichten bezeichnet werden können. Über der oder den Energieübertragungsschichten 19 befinden sich die Energiespeicher 6, die hier also vollständige eigenständige Lage bzw. Schicht dargestellt sind. Eine derartige Ausgestaltung wäre bspw. möglich wenn Folien- oder Soft-Film-Batterien genutzt werden. In einer anderen Ausgestaltung nehmen die Energiespeicher 6 nicht die volle Fläche der Neutral-Elektrode 2 ein, sondern liegen als separate Einheiten zwischen der Energieübertragungsschicht 19 und der Abdeckschicht 20. Die interne elektronische Schaltung 5 liegt entweder zwischen der Abdeckschicht 20 und der Energieübertragungsschicht 19 oder zwischen dem als Folie ausgestalteten Energiespeicher 6 und der Energieübertragungsschicht 19. Ebenfalls zu sehen ist die optionale Induktionsschleife 16, die in diesem Beispiel zwischen der Abdeckschicht 20 und der Lage bzw. Schicht für den Energiespeicher 6 angeordnet ist.
4 ist eine Draufsicht auf eine Aktiv-Elektrode 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Grundsätzlich ist die Aktiv-Elektrode 3 eine flächige Gewebeauflage. Sie umfasst mehrere Schichten, die anhand der in 5 gezeigten Schnittansicht noch genauer beschrieben werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine weitere interne elektronische Schaltung 5 innerhalb der Aktiv-Elektrode vorgesehen. Hierbei handelt es sich nach diesem Ausführungsbeispiel um einen RFID-Chip 5 der eine Identifikation der Aktiv-Elektrode zulässt. Zu diesem RFID-Chip gehört eine Induktionsschleife 16, die für die drahtlose Energie- und Informationsübertragung zum oder vom RFID Chip 5 vorgesehen ist. Sowohl der RFID-Chip 5 als auch die Induktionsschleife 16 sind rein optional. Die Aktiv-Elektrode 3 umfasst eine Verbindungsanordnung 4 mittels derer die Aktiv-Elektrode 3 mit der Neutral-Elektrode 2 galvanisch verbunden werden kann. Vorteilhaft hat die Aktiv-Elektrode 3 Abmessungen bzw. eine Fläche von 6 cm² bis 225 cm² auf.
5 ist eine Schnittansicht durch die Aktiv-Elektrode 3 entlang der Schnittlinie II-II gemäß 4. Die Aktiv-Elektrode 3 wird in einer Anwendung auf zu behandelndes, bspw. wundes zu heilendes Gewebe 21 gesetzt. Die Lage bzw. Schicht der Aktiv-Elektrode 3, die dem zu behandelnden bzw. wunden Gewebe am nächsten ist, ist eine Gewebeauflage 27. Hierbei kann es sich um ein Gel handeln, das einen flächigen elektrisch leitfähigen Kontakt zum Gewebe 21 herstellt. Das Gel ist vorteilhaft hydrophil und elektrisch leitend und kann gewebebehandlungsfördernde Substanzen enthalten. Auch bestimmte Schaumstoffe sowie z.B. für Wunden kommen andere marktbekannte Wundauflagen in Betracht. Hierbei kann es sich bspw. um Aktivkohle-haltige Auflagen handeln. Diese desinfizieren und verhindern Geruchsbildung. Während der Stimulationsbehandlung kann die Wundauflage (bspw. das Gel/Schaumstoff etc) Gewebebehandlungsfördernde, antibakterielle oder pharmazeutische Wirkstoffe, bspw. Ca2+, an eine Wunde abgeben, wodurch sich der Heilungsprozess beschleunigen lässt. Gleichzeitig ist die Gewebeauflage aufgrund ihrer Zusammensetzung geeignet Exsudat bzw. Wundexsudat aufzunehmen. Vorteilhaft ist die Gewebeauflage (bspw. das Gel/Schaumstoff) strukturstabil, insbesondere während der Stimulationsbehandlung einer Wunde und während des Verbleibens auf der Wunde.
Oberhalb der Gewebeauflage 27 folgt bzw. folgen eine oder mehrere leitfähige Schichten bzw. Lagen 19, die auch als Energieübertragungsschichten bezeichnet werden können. Über der oder den Energieübertragungsschichten 19 befindet sich die Abdeckschicht 20. Die interne elektronische Schaltung 5 liegt zwischen der Gewebeauflage 27 und der Energieübertragungsschicht 19. Ebenfalls zu sehen ist die optionale Induktionsschleife 16, die in diesem Beispiel zwischen der Gewebeauflage 27 und der Energieübertragungsschicht 19 angeordnet ist.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel können die Induktionsschleife 16 und/oder die elektronische Schaltung 5 auch zwischen der Energieübertragungsschicht 19 und der Abdeckschicht 20 angeordnet sein.
6 ist eine Blockdarstellung und vereinfachte Darstellung von elektronischen Komponenten des autonomen Gewebebehandlungssystems 1. Diese sind vorzugsweise in der Neutral-Elektrode 2 angeordnet bzw. darin integriert wie in den 2 und 3 dargestellt. Der Energiespeicher 6 ist vereinfacht nur als Gleichspannungsquelle dargestellt. Der negative Pol 12 oder der positive Pol 13 kann wahlweise auch mit der Energieübertragungsschicht 19 der Neutral-Elektrode unmittelbar galvanisch gekoppelt sein. In der internen elektronischen Schaltung 5, die in die Neutral-Elektrode 2 integriert ist, können demnach zwei voreingestellte Konfigurationen vorgesehen sein, die zwar beide eingezeichnet sind, wovon ggf. jedoch nur eine implementiert werden kann. Vereinfacht sind zwei Schalter 21, 22 vorgesehen, die von einer Steuerstufe 23 angesteuert werden. Der Schalter 21 ist zwischen dem positiven Pol 13 des Energiespeichers 6 und der Verbindungsanordnung 4 angeordnet. Der Schalter 22 ist zwischen dem negativem Pol 12 des Energiespeichers 6 und der Verbindungsanordnung 4 angeordnet. Je nach gewünschter Polarität ist ggf. nur einer der Schalter 21 oder 22 vorhanden und die jeweils andere Verbindung nicht vorhanden. Schalter 21 dient dazu, die elektrische galvanische Verbindung zwischen dem positiven Pol 13 und der Verbindungsanordnung 4 (bspw. ein einfacher Leiter oder eine leitende Schicht, die unmittelbar galvanisch mit der Energieübertragungsschicht 19 der Aktiv-Elektrode 3 verbunden ist) herzustellen oder zu unterbrechen. Alternativ ist Schalter 22 dazu vorgesehen, die elektrische galvanische Verbindung zwischen dem negativen Pol 12 und der Verbindungsanordnung 4 herzustellen oder zu unterbrechen. Die Steuereinheit 23 regelt den Vorgang. Sie enthält die erforderliche Logik 25 und einen Taktgeber 26 um die erforderliche Stimulationspulse durch das Öffnen und Schließen des Schalters 21 oder in einem anderen Ausführungsbeispiel des Schalters 22 zu erzeugen.
Die interne elektronische Schaltung 5 kann also mindestens einen Schalter 21 oder 22 und eine Steuereinheit 23 mit Taktgeber 26 umfassen. Der Taktgeber 26 kann genutzt werden, um die Länge und Wiederholrate der Simulationspulse zu bestimmen. Die Amplitude der Stimulationspulse kann durch die Anzahl und Kopplung der Energiespeicher 6, bspw. Folienbatterien eingestellt werden. Die Form der Stimulationspulse ist in diesem Beispiel rechtwinklig vorgegeben, was sich durch das einfache Ein- bzw. Ausschalten des entsprechenden Schalters 21 oder 22 ergibt. Aufgrund der internen und parasitären Impedanzen aller Komponenten, sowie des Gewebes und des Körpers des Patienten werden sich natürlich Abweichungen von der rechteckigen Stimulationspulsform ergeben, die jedoch in Kauf genommen werden können. Auch dies ist eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung. Die interne elektronische Schaltung 5 kann dann sehr einfach aufgebaut werden. Als Taktgeber 26 kommen Oszillatoren in Betracht, insbesondere Ringoszillatoren. Diese können durch Einstellung von Versorgungsströmen oder kapazitiven Lasten auf eine bestimmte Frequenz eingestellt werden. Die Grundfrequenz des Taktgebers kann im Bereich der minimalen Länge eines Stimulationspulses liegen, also bspw. im Bereich von 5 kHz bis 20 kHz.
Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass die Erzeugung von Strompulsen für die Elektrostimulation von Gewebe, keinen aufwändigen Pulsgenerator erfordert, sonder lediglich durch Anlegen von Spannung zwischen der Neutral-Elektrode 2 und der Aktiv-Elektrode 3 und regelmäßiges periodisches Abschalten ausreichend genaue Strompulse generiert werden können. Hierdurch wird die elektronische Schaltung 5 stark vereinfacht.
Die Vorkonfiguration für die Elektrostimulation wird dann im Wesentlichen durch die Logik bzw. Signalverarbeitung in der Steuerstufe 23 eingestellt. Sie kann fest verdrahtet sein oder auch in einem festen Speicher vorgesehen sein. Die maximale Spannung, die von der flachen Energieversorgungsanordnung 6 erzeugt wird kann von 6 V bis 21 V reichen. Die Vorkonfiguration der internen Schaltung bezüglich der Stimuli kann folgende Varianten umfassen. Die Wiederholfrequenz der Stimulationspulse kann von 32 Hz bis 256 Hz reichen. Vorteilhafte Werte sind insbesondere 128 Hz oder 64 Hz. Die Länge eines Stimulationspulses kann im Bereich von 50 µs bis 200 µs liegen, vorzugsweise bei 140 µs. Die Spitzenstromstärke der Pulse kann zwischen 10 mA und 100 mA liegen, wobei optimale Werte bei etwa 50 mA, vorzugsweise 42 mA liegen.
Die interne elektronische Schaltung 5 kann außerdem eine Funktionskontrolle aufweisen. Diese kann darin bestehen, dass der Hautübergangswiderstand zu bestimmten Zeitpunkten, in Intervallen oder kontinuierlich gemessen wird. Anhand der Messungen des Hautwiderstands (oder Hautübergangwiderstands) kann bestimmt werden, ob die Elektroden (Aktiv-Elektrode bzw. Neutralelektrode) mit ausreichend geringem Hautwiderstand auf dem Gewebe angeordnet sind. Ist dies der Fall, kann diese bspw. mittel einer LED angezeigt werden.
Ferner ist eine elektronische Überwachungsvorrichtung 24 vorgesehen, welche die Ströme überwachen kann. Die Überwachungsvorrichtung 24 ist ebenfalls nur optional.
Ferner kann in der elektronischen Schaltung 5 auch eine RFID Schaltung vorgesehen sein. Alternativ kann die RFID Schaltung auch als separate Komponente vorgesehen sein, die mit der elektronischen Schaltung 5 kommuniziert und so das Auslesen der Konfiguration oder des Typs des Gewebehandlungssystems bzw. des Satzes von Elektroden des Gewebehandlungssystems ermöglicht und ggf. auch eine Änderung der Konfiguration erlaubt.
Im den vorstehenden Beispielen sind die flächigen Elektroden 2 und 3 im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Es kommen aber natürlich auch beliebige andere Formen in Betracht.
Die vorstehend beschriebenen Komponenten eignen sich vorzugsweise für ein Gewebehandlungssystems mit unterschiedlich konfigurierten Elektrodensätzen, die bspw. jeweils eine Aktiv-Elektrode 3 und eine Neutral-Elektrode 2 umfassen. Im Falle einer Wundbehandlung kann dann ein erster Elektrodensatz eine erste Polarität der Elektroden für die Gewebe- bzw. Wundbehandlung aufweisen, während der zweite Elektrodensatz eine zweite, von der ersten verschiedene, Polarität aufweist. Bspw. kann die Aktiv-Elektrode 3 beim ersten Elektrodensatz gegenüber der Neutral-Elektrode 2 ein negatives Spannungspotential aufweisen. Beim zweiten Elektrodensatz kann die Aktiv-Elektrode 3 gegenüber der Neutral-Elektrode 2 ein positives Spannungspotential aufweisen. In beiden Fällen sind diese Potentiale bzw. Potentialdifferenzen natürlich auf die Dauer der Strompulse bezogen. Hierdurch kann gezielt dem Heilungsprozess des Gewebes bzw. der Wunde Rechnung getragen werden, ohne dass es einer aufwändigen Manipulation bzw. Einstellung von elektronischen Komponenten vor Ort bedarf. Insbesondere zu Beginn eines Wundheilungsprozesses kann dann der erste Elektrodensatz eingesetzt werden, während bei fortgeschrittener Heilung der zweite Elektrodensatz zum Einsatz kommt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0504715 A1 [0004]
WO 2004/069088 A2 [0005]

Claims

Autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem (1) zur Elektrostimulation umfassend ein flächiges Energieübertragungselement (19), eine mit dem Energieübertragungselement (19) verbundene flächige Abdeckschicht (20), welche das Energieübertragungselement außenseitig bedeckt; mindestens eine flache Energieversorgungsanordnung (8) und eine an die flache Energieversorgungsanordnung (8) gekoppelte interne elektronische Schaltung (5) zur Erzeugung von Stimuli für die Elektrostimulation; dadurch gekennzeichnet, dass die flache Energieversorgungsanordnung (8) und die interne elektronische Schaltung (5) zum Betrieb des Gewebebehandlungssystems für die Elektrostimulation eingerichtet und vorkonfiguriert sind und die flache Energieversorgungsanordnung (8) und die interne elektronische Schaltung (5) räumlich körperlich innerhalb des Gewebebehandlungssystems (1) angeordnet sind, um mit dem Gewebebehandlungssystem (1) die Elektrostimulation unabhängig von einer externen außerhalb des Gewebebehandlungssystems (1) angeordneten elektronischen Schaltung durchzuführen.
Autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei das Gewebebehandlungssystem eine erste Neutral-Elektrode (2) und eine erste Aktiv-Elektrode (3) umfasst.
Autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die interne elektronische Schaltung (5) und/oder die flache Energieversorgungsanordnung (8) in der ersten Neutral-Elektrode (2) angeordnet sind/ist.
Autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die flache Energieversorgungsanordnung (8) mindestens eine Folienbatterie (6) umfasst.
Autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem nach Anspruch 4, wobei die mindestens eine Folienbatterie (6) im Wesentlichen koplanar mit dem Energieübertragungselement (19) und der Abdeckschicht (20) und zwischen diesen beiden Schichten angeordnet ist.
Autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die interne elektronische Schaltung (5) mindestens einen Schalter (21, 22) und einen Taktgeber (26) umfasst.
Autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, welcher elektrische Leiterbahnen zur elektrischen Kopplung des Energieübertragungselements (19) mit der internen elektronischen Schaltung (5) und/oder zur elektrischen Kopplung der mindestens einen Folienbatterie (6) mit der internen elektronischen Schaltung (5) umfasst.
Autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcher elektrische Leiterbahnen zur elektrischen Kopplung der mindestens einen Folienbatterie mit dem Energieübertragungselement umfasst.
Autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektronische Schaltung (5) eine Funktionskontrolle umfasst, die eine Messung des Hautübergangswiderstands durchführt und mittels einer LED anzeigt, ob der Hautübergangswiderstand in einem zulässigen Bereich liegt.
Autonomes integriertes Gewebebehandlungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gewebebehandlungssystem eine zweite Neutral-Elektrode (2) und eine zweite Aktiv-Elektrode (3) umfasst, die für eine zweite Konfiguration von Elektrostimuli vorkonfiguriert sind, die von einer ersten Konfiguration der ersten Neutral-Elektrode (2) und der ersten Aktiv-Elektrode (3) verschieden sind.
Verfahren zur Herstellung eines autonomen integrierten Gewebebehandlungssystems nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches umfasst: Integrieren einer elektronischen Schaltung, einer Funktionskontrolle und einer Energieversorgungsanordnung in dem Gewebebehandlungssystem, um mit dem Gewebebehandlungssystem (1) die Elektrostimulation unabhängig von einer externen außerhalb des Gewebebehandlungssystems (1) angeordneten elektronischen Schaltung durchzuführen.
Verfahren zum Betreiben eines autonomen integrierten Gewebebehandlungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welches umfasst: Durchführen einer Elektrostimulation von Gewebe unabhängig von einer externen außerhalb des Gewebebehandlungssystems (1) angeordneten elektronischen Schaltung durchzuführen.