DE19545238C2 - Stimulationsgerät mit die Hautoberfläche kontaktierenden Elektroden und darauf lösbar befestigter Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stimulationsgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Die transkutane elektrische Nervenstimulation hat sich seit Jahren als Therapie bei der Behandlung akuter und/oder chronischer Schmerzen bestens bewährt. Insbeson­ dere bei Zuständen von Muskelverspannungen und Nervenwurzelentzündungen im Bereich der Wirbelsäule wird einer Strombehandlung in zunehmendem Maße der Vorzug gegenüber anderen Therapien gegeben, da beispielsweise die Abneigung der Patienten gegenüber einer medikamentösen Therapie im Steigen begriffen ist. Der Anwendung von Gleichstrom kommt ebenso wie der Anwendung anderer Strom­ formen, beispielsweise Reizstrom mit unterschiedlichen Frequenzen oder mit impulsförmigem Verlauf große Bedeutung zu. Hierzu sind für eine Dauerbehandlung in den medizinischen Einrichtungen stationäre Geräte im Einsatz, wodurch die Patienten gezwungen sind, eine Arztpraxis oder ein Krankenhaus aufzusuchen, um sich entsprechend der gewählten Therapie ambulant behandeln zu lassen. Zur ambulanten Behandlung und/oder mittelfristigen Daueranwendung sind darüber hinaus sogenannte transkutane elektrische Nervenstimulationsgeräte (TENS-Geräte) bekannt. Hierbei handelt es sich um tragbare, batteriebetriebene Geräte, welche an die zur therapeutischen Behandlung benutzten Elektroden über Verbindungskabel angeschlossen werden müssen.

Die bekannten Lösungen zur Behandlung erkrankter, elektrisch tätiger Gewebestruk­ turen im menschlichen Organismus weisen den wesentlichen Nachteil auf, dass sich bei Anwendung der Therapie für den Patienten ein erheblicher organisatorischer Aufwand ergibt und mit großen Unbequemlichkeiten verbunden ist. Darüber hinaus ist bei nicht periodisch auftretenden Schmerzzuständen eine sofortige Behandlung des erkrankten Körperbereichs häufig nicht möglich, da die erforderliche Gerätetech­ nik nicht verfügbar ist.

Aus der GB 2 278 547 A ist ein Stimulationsgerät bekannt, welches eine Stimula­ tionseinheit mit unmittelbar daran befestigter erster Elektrode und einer zweiten Elektrode, die über ein Kabel mit der Stimulationseinheit verbunden ist, aufweist. Die Stimulationseinheit wird mittels eines Klettbandes am Körper eines Nutzers befestigt.

Außerdem sind aus der DE 35 09 977 C1 und der DE 41 14 677 A1 jeweils Elektroden bekannt, die nach Art eines Druckknopfes lösbar elektrisch kontaktiert werden können.

Ausgehend von den Mängeln des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Stimulationsgerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches bequem zu handhaben ist und dem Patienten einen größeren Bewegungsfreiraum sichert.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass für eine Strombehandlung eines erkrankten Gewebes, beispielsweise eine Reizstrombehandlung - unabhängig von der Größe und dem Aufstellungsort der für die Erzeugung der erforderlichen Stromform vorgesehenen Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit - stets ein Stromkreislauf über die Haut des Patienten oder über den zu therapierenden Körperbereich geschlossen werden muss. Die Therapie schafft für den Patienten die geringsten Unbequemlichkeiten, wenn das komplette Stimulationsgerät direkt am Körper getragen werden und auf die Verwendung von langen Verbindungsleitungen verzichtet werden kann.

Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Stimulationsgerät zur transkutanen Nervenstimulation zwei auf der Haut des Patienten positionierbare Elektroden und eine elektronische Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit sowie ein das Bezugspotential für die Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit führendes Gegenkontaktelement auf, welche zwecks Bildung einer möglichst kleinvolumigen baulichen Einheit mit den Elektroden auf diese jeweils aufknöpf- oder aufsteckbar ausgebildet sind.

Die elektronische Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit weist erste elek­ tronische Mittel zur Erzeugung eines Stimulationsstromes mit - der jeweiligen Therapie entsprechend - vorgebbarem zeitlichen Verlauf auf, so dass die Patienten - der jeweiligen Therapie entsprechend - mit einem Gleichstrom oder einem impulsförmigen Strom behandelt werden können.

Bedingt durch die geringe Baugröße der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit kann das Stimulationsgerät in vorteilhafter Weise von außen unsichtbar am Körper des Patienten getragen werden.

Zur Verbindung der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit mit dem Gegenkon­ taktelement ist ein dehnungselastisches Kabel vorgesehen. Um die bei der Anwen­ dung des erfindungsgemäßen Stimulationsgerätes erforderliche Dehnung der Kabel­ verbindung zwischen Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit und Gegen­ kontaktelement zu sichern, ist ein im Wesentlichen in Form einer Wendel ausgebildetes Kabel vorgesehen.

Nach einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist sowohl für das Befestigen der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit als auch für das Befestigen des Gegen­ kontaktelements mit der jeweiligen am Körper des Patienten zu positionierenden Elektrode eine aus einem Druckknopf und einer elastisch ausgebildeten Druckknopf­ aufnahme bestehende Druckknopfverbindung vorgesehen. Herstellungstechnisch und im Hinblick auf eine einfache Befestigung ist es hierbei von Vorteil, wenn die Elektroden an der vom Körper des Patienten abgewandten Seite den Druckknopf tragen und die Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit bzw. das Gegenkontakt­ element mit der elastischen Druckknopfaufnahme versehen sind.

Die ersten elektronischen Mittel sind als Regler ausgebildet, durch welchen der Stimulationsstrom bei der Entladung des Energiespeichers der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit unabhängig von dem jeweils vorherrschenden Hautwider­ stand des Patienten geregelt wird.

Das erfindungsgemäße Stimulationsgerät ist durch Auflegen der an die Stromver­ sorgungs- und/oder Steuereinheit und das Gegenkontaktelement angeschlossenen Elektroden auf die Haut in Betrieb setzbar, da der Stromkreis durch den zu therapie­ renden Körperbereich des Patienten über den Hautkontakt geschlossen wird und ein separates Schaltmittel dadurch in günstiger Weise nicht erforderlich ist.

Entsprechend einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung weist die Stromver­ sorgungs- und/oder Steuereinheit zweite elektronische Mittel auf, welche eingangs­ seitig einerseits einen Überladeschutz und anderseits einen Verpolungsschutz bilden.

Die zweiten elektronischen Mittel sind beispielsweise als Regler in Kombination mit einer Diodenmatrix bzw. einer dem Energiespeicher parallel geschalteten Zenerdiode ausgebildet. Um eine generelle Kurzschlussfestigkeit des Stimulationsgerätes zu sichern, ist ein Vorwiderstand geeigneter Größe vorgesehen.

Die in der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit vorgesehenen elektronischen Baugruppen sind auf einer in ein Gehäuse eingesetzten Grundplatte angeordnet, welche eine als kreisförmige Ausnehmung ausgebildete Druckknopfaufnahme aufweist. Die Wandung der Ausnehmung ist als federnde Kontaktfläche ausgebildet und umgreift den an der Elektrode vorgesehenen Druckknopf konzentrisch.

Das Gegenkontaktelement weist einen im wesentlichen halbkugelförmigen Isolier­ körper mit einer zentral angeordneten, als halbkugelförmige Ausnehmung ausgebildete Druckknopfaufnahme auf. In der Druckknopfaufnahme sind bandförmi­ ge, aus einem federnden Material bestehende Kontaktmittel kreissymmetrisch angeordnet. Sie sind an einem gemeinsamen Punkt befestigt und umgreifen den Druckknopf der Elektrode mit ihren freien Enden, wenn das Gegenkontaktelement auf die entsprechende Elektrode aufgeknöpft worden ist.

Zur Stromversorgung des Stimulationsgeräts ist ein Energiespeicher vorgesehen, welcher entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit des Stimulationsgerätes angeordnet ist. Der Energiespeicher ist als elektrische Kapazität ausgebildet und weist zwei parallel geschaltete, aufladbare Kondensatoren mit einem großen spezifischen Speicherver­ mögen auf.

Nach einer anderen günstigen Weiterbildung der Erfindung ist der Energiespeicher als galvanische Zelle, beispielsweise in Form eines Akkumulators oder einer Batterie, mit geringer Baugröße ausgebildet.

Das Aufladen des Energiespeichers der elektronischen Energieversorgungs- und/oder Steuereinheit kann mittels einer Gleich- oder einer Wechselspannungsquelle erfolgen, wobei die gleichen Anschlüsse verwendbar sind, über welche auch der Stimulationsstrom zu den auf der Haut des Patienten platzierten Elektroden geleitet wird. Der Anschluss des Ladegerätes erfolgt mit der vorstehend beschriebenen Aufknöpf- oder Aufstecktechnik, so dass in vorteilhafter Weise keine zusätzlichen Verbindungselemente erforderlich sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzug­ ten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Ansicht von oben,

Fig. 2 eine Ansicht von oben auf eine geöffnete Steuereinheit entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 die Darstellung eines Schnittes längs der Linie A . . . A gemäß Fig. 1,

Fig. 4 die Darstellung der Einzelheit E entsprechend Fig. 3,

Fig. 5 die Darstellung der Ansicht eines Querschnitts längs der Linie B . . . B gemäß Fig. 1, sowie

Fig. 6 eine Darstellung des Blockschaltbildes der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Stimulationsgerät 1 in Ansicht von oben in schematisierter Form dargestellt.

Das Stimulationsgerät 1 zur transkutanen Nervenstimulation weist zwei auf der Haut positionierbare Elektroden 3, 3' und eine elektronische Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 mit einem das Bezugspotential für die Steuerung führenden Gegenkontaktelements 2' auf. Die elektronische Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 und das Gegenkontaktelement 2' sind zwecks Bildung einer geringvolumigen baulichen Einheit mit den Elektroden auf diese aufknöpf- oder aufsteckbar ausgebildet.

Die elektronische Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 dient der Erzeugung eines Stimulationsstromes mit vorgebbarem zeitlichen Verlauf.

Zur Verbindung der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 mit dem Gegen­ kontaktelement 2' ist ein dehnungselastisches Kabel 4 vorgesehen. Um die bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Stimulationsgerätes erforderliche Dehnung der Kabelverbindung zwischen Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 und dem Gegenkontaktelement 2' zu sichern, besteht das Kabel aus einer gewendelten Leitung.

Bedingt durch die geringe Baugröße der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 kann das Stimulationsgerät in vorteilhafter Weise von außen unsichtbar am Körper des Patienten getragen werden.

Die Darstellungen gemäß Fig. 2, 3 und 4 zeigen Details der Stromversorgung und/oder Steuereinheit 2.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 bei abgenommenem Gehäuse 9, in Fig. 3 ein Schnitt durch die Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 längs der Linie A . . . A gemäß Fig. 1 und in Fig. 4 die Einzelheit E entsprechend Fig. 3 dargestellt.

Die Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 weist eine tellerförmige Grund­ platte 8 auf, in welcher eine kreisförmige Ausnehmung 6 vorgesehen ist. Diese Ausnehmung bildet die Druckknopfaufnahme für einen an der dem Körper des Pa­ tienten abgewandten Seite der Elektrode 3 angeordneten, im wesentlichen pilz­ förmig ausgebildeten Druckknopf 6'. Die Wandung der Ausnehmung 6 ist als federelastische Kontaktfläche 12 ausgebildet und umgreift den an der Elektrode 3 vorgesehenen Druckknopf 6' konzentrisch. Die dabei gebildete kreisringförmige Kontaktstelle ist mit 11 bezeichnet.

Die in der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 vorgesehenen Bauelemente 7 sind auf einer gesonderten Leiterplatte 10 befestigt, welche sich auf der Oberseite der Grundplatte 8 befindet und diese halbseitig bedeckt. Die zweite Hälfte der Grundplatte 8 bietet den Freiraum für die Aufnahme eines zur Stromversorgung des Stimulationsgeräts erforderlichen Energiespeichers 5. Der in der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit angeordnete Energiespeicher 5 ist als elektrische Kapazität ausgebildet und besteht aus zwei parallelgeschalteten, elektrisch mit der Leiterplatte 10 verbundenen Kondensatoren C1 und C2 mit einem großen spezifischen Speichervermögen.

Fig. 5 zeigt die Ansicht eines Längsschnittes durch ein Gegenkontaktelement 2' des erfindungsgemäßen Stimulationsgerätes.

Das Gegenkontaktelement 2' weist einen im wesentlichen halbkugelförmigen, hohlen Isolierkörper 14 auf. Der durch eine Ausnehmung 15 gebildete Innenraum ist als Druckknopfaufnahme vorgesehen. Hier sind zentral mehrere, gleichartig ausgebildete Kontaktmittel 13 bei kreissymmetrischer Anordnung mit ihren Enden in einem Punkt zusammengeführt. Als Kontaktmittel sind federnde Bänder günstig, an deren freien Enden Kontaktnasen 16 angeformt sind. Beim Aufsetzen des Gegen­ kontaktelements 2' auf die entsprechende Elektrode (vergleiche Position 3' gemäß Fig. 1) werden die freien Enden der Kontaktmittel 13 radial abgespreizt, bis die Kontaktnasen 16 den Druckknopf hintergreifen und die notwendige Kontaktierung herstellen. Für die sichere Kontaktierung ist eine kreissymmetrische Anordnung der federnden Kontaktmittel 13 günstig. Das Verbindungskabel 4 ist durch den Isolier­ körper 14 zu den Kontaktmitteln 13 geführt.

In dem in Fig. 6 dargestellten elektrischen Schaltbild einer Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 des erfindungsgemäßen Stimulationsgerätes ist der Elek­ trodenanschlusspunkt der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit 2 mit 12 und das Gegenkontaktelement mit 2' bezeichnet. Die Verbindung zwischen Stromver­ sorgungs- und/oder Steuereinheit 2 und Gegenkontaktelement 2' wird durch das Kabel 4 hergestellt.

Wenn der Stromkreis mit den Leitungen 20, 25 und dem aus den parallelgeschalte­ ten Kondensatoren C1 und C2 gebildeten Energiespeicher 5 sowie dem Ver­ bindungskabel 4 über den zwischen den Anschlusspunkten 2' und 12 befindlichen, zu therapierenden Körperbereich eines Patienten geschlossen wird, fließt der Stimulationsstrom - bedingt durch die Polarität der Dioden 23 und 24 über den Regelkreis 21 und den Widerstand R1. Der Widerstand R1 begrenzt einerseits den Stimulationsstrom, andererseits stellt er gleichzeitig eine Kurzschlusssicherung dar, falls die Elektroden bei Benutzung des Stimulationsgerätes versehentlich direkt in Kontakt gebracht werden. Der Regelkreis 21 sichert einen von dem jeweiligen Hautwiderstand unabhängigen Stimulationsstrom.

Ist der Energiespeicher 5 nach längerer Benutzung des Stimulationsgerätes entladen, kann eine Wiederaufladung durch eine externe Energiequelle über die Anschlusspunkte 2' und 12 vorgenommen werden. Der Ladestrom wird durch den Regler 22 auf einen konstanten Wert geregelt. Die Zenerdiode D5 begrenzt die Spannung des Energiespeichers 5. Die Schaltung der Dioden D1 bis D4 sichert das Aufladen des Energiespeichers unabhängig von der gewählten Polarität der Anschlüsse 2' und 12.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims (17)

1. Stimulationsgerät (1) zur transkutanen Nervenstimulation mit zwei einen leitenden Bereich aufweisenden, die Hautoberfläche kontaktierenden Elek­ troden (3, 3'), einer elektronischen Stromversorgungs- und/oder Steuer­ einheit (2) zur Abgabe eines Stimulationsstroms und einem das Bezugs­ potential für die Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit führenden Gegenkontaktelement (2'), wobei die Stromversorgungs- und/oder Steuer­ einheit (2) und das Gegenkontaktelement (2') mit der jeweiligen Elektrode (3, 3') unter galvanischer Kontaktierung des leitenden Bereichs verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Strom­ versorgungs- und/oder Steuereinheit (2) und der zugehörigen Elektrode (3) zum lösbaren Befestigen der Stromversorgungs- und/oder Steuer­ einheit (2) unmittelbar auf der zugehörigen Elektrode (3) ausgebildet ist, wobei die jeweilige lösbare Befestigung nach Art einer Steck- und/oder Druckknopfverbindung (6, 6') ausgebildet ist.

2. Stimulationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Gegenkontaktelement (2') und der zugehörigen Elektrode (3') zum lösbaren Befestigen des Gegenkontaktelementes (2') unmittelbar auf der zugehörigen Elektrode (3') ausgebildet ist.

3. Stimulationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckknopf (6') an den Elektroden (3, 3') angeordnet ist und die Strom­ versorgungs- und/oder Steuereinheit (2) bzw. das Gegenkontaktelement (2') eine elastisch ausgebildete Druckkopfaufnahme (6, 13) aufweisen.

4. Stimulationsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Mittel zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen, impulsförmigen Stimulations­ stroms.

5. Stimulationsgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines Gleich- oder Wechselstroms.

6. Stimulationsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit (2) und das Gegenkontaktelement (2') durch ein Kabel (4) verbindbar sind.

7. Stimulationsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungskabel (4) dehnungselastisch ausgebildet ist.

8. Stimulationsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungskabel (4) in Form einer spiralisierten Leitung ausgestaltet ist.

9. Stimulationsgerät nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit (2) eine in ein Gehäuse (9) eingesetzte Grundplatte (8) mit einer im wesentlichen als kreisförmige Ausnehmung ausgebildeten Druckknopfaufnahme (6) auf­ weist, deren federelastische Wandung (12) eine Kontaktfläche bildet und den an der Elektrode (3, 3') vorgesehenen Druckknopf (6') konzentrisch umgreift.

10. Stimulationsgerät nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Gegenkontaktelement (2') einen im wesentlichen halbkugelförmigen Isolierkörper (14) mit einer zentral angeordneten Druckknopfaufnahme (15) gleicher Form aufweist, in welcher federnd ausgebildete Kontaktmittel (13) kreissymmetrisch angeordnet sind.

11. Stimulationsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Betrieb der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit (2) eine galvanische Batterie als Energiespeicher (5) vor­ gesehen ist.

12. Stimulationsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (5) nachladbar ausgebildet ist.

13. Stimulationsgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Energiespeicher (5) zwei parallel geschaltete Kondensatoren vorgesehen sind.

14. Stimulationsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit (2) erste elektronische Mittel (21) aufweist, welche den Stimulationsstrom unabhängig vom Hautwiderstand, im Wesentlichen konstant halten bzw. in vorgegebener Weise zeitlich ändern.

15. Stimulationsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zweite elektronische Mittel (17, 23) vorgesehen sind, welche einen Verpolungsschutz bilden.

16. Stimulationsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (2) dritte elektronische Mittel (21) und ein Begrenzungswiderstand zur schalterfreien Betriebsaufnahme des Stimulationsgerätes (1) bei Auflegen der Elektroden (3, 3') auf die Haut vorgesehen sind.

17. Stimulationsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladegerät zum Aufladen des Energiespeichers (5) des Stimulationsgerätes (1) vorgesehen ist, dessen Anschlusspunkte durch eine Steck- oder Druckknopfverbindung mit der Stromversorgungs- und/oder Steuereinheit (2) und dem Gegenkontaktelement (2') verbindbar sind.