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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Stimulationsgerät zur Verbesserung des
Sehvermögens von Sehbehinderten.
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Das erfindungsgemäße Stimulationsgerät ist in dem Hauptanspruch gekennzeichnet.
Das Stimulationsgerät beruht auf dem Prinzip, daß elektrische Stimulationssignale
erzeugt werden, die über eine Ankopplungseinrichtung vom Auge her an die Sehbahn
angekoppelt werden. Durch die durch das Gerät erzeugten Signale werden in der Sehbahn
solche Signale erzeugt, die in Spannung und Strom in etwa den elektrischen Signalen
entsprechen, die bei einem gesunden Auge während des Sehprozesses über den Sehnerv
an das Sehzentrum geleitet werden. Dadurch wird die Sehbahn stimuliert und, wie
praktische Erprobungen des Gerätes gezeigt haben, durch diese Stimulation wird eine
Verbesserung des SeWhvermögens erreicht. Ströme und Spannungen der beim Sehprozeß
über den Sehnerv weitergegebenen Signale sind bekannt, wobei die Spannung bei etwa
0,5 V und der Strom bei 0,0075 mA lie<;t.
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Bei der Auslegung des Gerätes muß nur dafür gesorgt werden, daß Signale
dieser Größenordnung an den Sehnerv abgegeben werden.
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Mit anderen worten muß die elektrische Schaltungseinriclltunll so
ausgelegt werden, daß das an den Sehnerv angekoppelte itinl nach Abzug der Verluste
bei der Ubertragung und/oder Anko)pl der Signale von der Schaltungseinrichtung zu
der Schbatlll noch die physiologischen Werte hat. Die Ausgangsleistung der Scllaltungseinrichtung
wird von Patient zu Patient und auch von Anwendungsfall zu Anwendungsfall unterschiedlich
einzustellen sein. Die Vermittlung der Ausgangsleistungen kann jedoch routinemäßig
festgestellt werden.
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Das Stimulationsgerät kann bei allen Patienten angewendet werden,
deren Sehvermögen beeinträchtigt ist, deren Sehbahn jedoch noch
intakt
ist. Die Behinderung kann auch darin bestehen, daß die natürliche, optische Einrichtung
des Auges operativ durch eine kUnstlich, optische Einrichtung ersetzt worden ist,
beispielsweise bei der sogenannten Strampelli-Operation. Wesentlich ist die Stärkung
der Sehbahn und eventuell des Augenhintergrundes durch das St.ltntilationsgerät.
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Je nach der Situation des einzelnen Patienten kann das erfindungsgemäß
Stimulationsgerät in einer der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen verwendet
werden. Wenn der Patient beispielsweise nur noch einen Augapfel besitzt, der in
seinem Sehvermögen geschwächt ist, kann die Ankopplungseinrichtung, mit der die
in der Schaltungseinrichtung erzeugten Signale an die Sehbahn angekoppclt werden,
in einer Augenprothese in der leeren Augenhöhle untergebracht werden. Die Stimulation,
die von dieser Augenhöhle aus auf die Sehbahn ausgeübt wird, ist dann ausreichend,
um das Sehvermögen des Patienten mit dem noch vorhandenen Augapfel zu verbesseren.
Wenn der Patient noch beide Augäpfel besitzt, kann die nkoplungseinrichtung auf
die geschlossenen Augenlider beider Augen oder auf das geschlossene Lid von einem
Auge aufgesetzt werden. Die Signale werden dann von den Ausgangselektroden über
das Augenlid, den Augapfel und die Augenflüssigkeit an die Seh-I#atin weitergegeben.
Da in diesem Fall das Augenlid und der Augzipfel zwischen den Ausgangselektroden
und der Sehbahn liegen, ist in diesen Fall ein größerer Ubertragungsverlust zu erwarten,
so daß die Schaltungseinrichtung eine größere Ausgangsleistung einen sollte, um
den 0. b. Effekt zu erzielen. Bei Patienten, die beide Augäpfel besitzen, ist es
nicht erforderlich, daß die Signale an beiden Augen angekoppelt werden. Es genügt
vielmehr, wenn die Signale nur von einem Auge her angekoppelt werden.
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Die Stimulationssignale können Wechselstrom- oder Mischstromsignale
sein. Die Signalform kann im Prinzip in weiten Grenzen vartlert werden. Die Stimulationssignale
können beispielsweise von einem Sägezahngenerator mit nachfolgendem Signalformer
erzeugt
werden. Bevorzugt ist jedoch die Erzeugung des Signales
durch einen Impulsgenerator mit nachfolgendem Impulsformer.
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Durch Änderung der Impulsfrequenz oder der Signalfrequenz und durch
Änderung der Signalform (Höhe und/oder Breite und/od(?r Flankensteilheit bei den
Impulsen) können die Stimulationssignale auf die Bedürfnisse des einzelnen Patienten
eingestellt werden. In gewissem Umfang kann diese Einstellung dem Patienten selbst
überlassen werden. Er variiert beispielsweise die Impuls frequenz solange, bis die
an sein Sehzentrum weitergegel#enen Signale dort den Eindruck erwecken, als sähe
der Patient eine graue bis hellgraue Fläche. Je stärker die Stimulation ist, desto
heller ist der Grauton, den der Patient zu sehen glaube Die Ausgangselektroden der
Kopplungseinrichtung können direkt mit der elektrischen Schaltungseinrichtung verbunden
sein, oder die Ubertragung von der Schaltungseinrichtung zu der Ankopp1#in(#is einrichtung
kann über einen Sender und einen Empfänger erfo1#;en.
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Im ersteren Fall geht bei der Ubertragung weniger Energie verloren,
während im letzteren Fall der Vorteil gegeben ist, daß bei Patienten, bei denen
die Ankopplungseinrichtung in einer einen Augapfel ersetzenden Augenprothese untergebracht
ist, die Auelenprothese in der Augenhöhle verbleiben kann, wenn das Stimulationsgerät
abgenommen wird.
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Bei Patienten, die noch beide Aug4pfel haben, ist vorteilhaft, wenn
das Stimulationsgerät in ein brillenähnliches Gestell eingebaut ist, wobei die Ausgangselektroden
auf einer Platte n<jordnet sind, die durch ein federndes Element gegen die geschlossenen
Augenlider gedrückt wird. Dieses Gerät kann der Patient aufsetzen wie eine Brille,
die Stimulation durchfUhren und das Gerät auch leicht wieder abnehmen. Das Stimulationsgerät
ist in diesem Fall in einem Stück.
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Die Anwendung des Gerätes erfolgt so, daß der Patient das Gerät etwa
eine halbe Stunde bis eine Stunde pro Tag anwendet, wobei die durch das Gerät verbesserte
Sehkraft in der Regel langsam
gesteigert wird und dann bei einem
noch optimal zu erzielenden Stand konstant bleibt, so daß der Patient in der Zeit
zwischen der Stimulationsanwendung besser sehen kann.
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nusführunsbeispiele des erfindungsgemäßen Stimulationsgerätes werden
nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: i. 1 ein Blockschaltbild
einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stimulationsgerätes; Fig. 2 das
Schaltbild eines in Fig. 1 gezeigten Empfängers: Fig 3 einen schematischen Schnitt
durch einen augenprothesenartigen Körper, in dem der Empfänger untergebracht ist;
Fig. 4 eine Draufsicht auf den prothesenartigen Körper von Fig. 3 von unten; Fig.
5 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform des Empfängers; Fig. 6 einen schematischen
Schnitt durch den augenprothesenartigen Körper mit dem Empfänger von Fig. 5; Fig.
7 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stimulationsgerätes;
Fig. 8 einen schematischen Schnitt durch das Stimulationsgerät und einen Teil des
Auges des Patienten.
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Gemäß Fig. 1 weist die Schaltungseinrichtung einen Impulsgenerator
10, einen nachgeschalteten Impulsformer 12, eine dem Impulsformer nachyescl)altete
Endstufe 14, an deren Ausgang eine Sendespule angeschlossen ist, und einen Empfänger
18 auf. Eine Stromquelle 20 ist zur Stromversorgung der Schaltungseinrichtung mit
dem Impuls-(generator 10, dem Impulsformer 12 und der Endstufe 14 verbunden.
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Der Imulsgenerator 10 ist ebenfalls mit der Endstufe 14 zur aktsteuerung
verbunden. An den Ausgängen des Empfängers sind elektroden 22, 24 angeschlossen,
die die Ankopplungseinrichtung bilden.
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in dem Impulsgenerator 10 ist vorteilhaft ein Taktimpulsgenerator
und
ein Frequenzumsetzer enthalten, um Impulszüge variabler Frequenz erzeugen zu können.
Der Impulsformer 12 ist vorgesehen, um die Höhe und/oder Breite und/oder die Flankensteilheit
der von dem Impulsgenerator 10 abgegebenen Impulse zu ändern. Bevorzugt ist eine
Änderung der Impulsbreite oder eine Änderung der Flankensteilheit der Rückflanke
der von dem Impulsqenerator 10 abgegebenen Impulse. Die Endstufe 14 dient dazu,
das ?\us<janqssignal vorzugsweise auf 7vss zu bringen. Es hat sich cJC?.eiCJt,
daß ein solches Signal zur Speisung der Sendespule 16 und auch zur Ubertragung der
Signale an den Empfänger 18 geeignet ist.
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Fig. 2 zeigt die elektrische Schaltung des Empfängers von Fig. 1.
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Der Empfänger 18 weist eine Empfängerspule 30, einen dazu parallel
geschalteten Kondensator 32 und eine zwischen dem einen Ende der Empfängerspule
30 und dem Kondensator 32 liegende Dio(ie 34 auf. Die Empfängerspule 30 wird auf
eine optimale ankopp]un( zu der Sendespule 16 ausgelegt. Der Ausgang des Empfängers
18 ist mit den beiden Elektroden 22, 24 verbunden, die jeweils aus dünnen Goldplatten
bestehen, die auf der Rückseite des augenprothesenartigen Körpers angebracht sind,
wie noch beschrieben wird.
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Die räumliche Anordnung der Bestandteile des Empfängers 18 in einem
prothesenartigen Körper 40 ist in Fig. 3 gezeigt. Der Körper 40 hat auf seiner Rückseite,
die dem Auge oder der R;ickwand der Augenhöhle zugekehrt ist, zwei dünne Goldplatten,
die die Elektroden 22, 24 bilden. Die Empfangsspule 30, der Kondensator 32 und die
Diode 34 sind vollständig in den prothcsenartigen Körper 40 eingegossen. Bei der
Herstellung werden zunächst diese Bauteile vergossen, wobei die Leiter, an denen
die Elektrode angeschlossen werden, aus der Augenprothese herausgeführt sind. Nach
Fertigstellung des Körpers 40 werden die Elektroden auf der Rückseite angebracht
und mit den Leitern verbunden.Die Elektroden 22, 24 liegen dabei auf ihrer gesamten
Oberfläche frei, so daß ein guter Kontakt zu dem Tränenwasser in der Au(1eni le
oder über eine Flüssigkeit zu den Augenlidern hergesteLlt werden
kann.
Wie bereits erwähnt, sitzt der Körper 40 entweder in einer leeren Augenhöhle oder
er kann, beispielsweise mit einem Xlebeband, br dem geschlossenen Lid eines Auges
befestigt werden. In beiden lällen werden die an den Elektroden 22, 24 anstehenden
Signale an die hinter dem Auge liegende Sehbahn angekoppelt.
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in Fig. 4 ist der Körper 40 von unten gezeigt, wobei ersichtlich ist,
daß die Elektroden 22, 24 im wesentlichen die gesamte Unterseite des Körpers 40
abdecken und nur einen engen Spalt 42 zwisehen sich bilden. Es hat sich gezeigt,
daß durch die flächige Ausführung der Elektroden 22, 24 eine befriedigende Ankopplung
der Signale des Empfängers an die Sehbahn möglich ist. Bei der Ankopplung werden
die Elektroden 22, 24 entweder von dem Tränenwasser des Patienten (bei in die Augenhöhle
eingesetzter Prothese) oder von einer Flüssigkeit benetzt, die zwischen das Augenlid
und den Körper 40 gebracht wird.
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liy. 5 zeigt eine andere Ausführung eines Empfängers, wie er mit der
in Fig. 1 gezeigten Schaltung verwendet werden kann. Der Empfänger 50 weist eine
Empfängerspule 52, einen dazu parallel geschalteten Kondensator 54 und eine zwischen
dem einen Ende der Enlpfängerspule 52 und dem Kondensator 54 liegende Diode 56 auf.
Die EmpfAngerspule 52 ist auf die Sendespule 16 abgestimmt, wobei bei optimaler
Ankopplung 7Vss an der Sendespule 16 genügen, rim ein ausreichendes Stimulationssignal
an den Elektroden 58, 60 zu erzeugen. Die Elektroden 58, 60 bestehen jeweils aus
Golddrahtsy.,Jr;ilcn mit einer Querschnittsfläche von 0,09 cm2, wobei die einzellen
Windungen der Spirale eine lichte Weite von etwa 1 mm haben.
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Die räumliche Anordnung der Bestandteile des Empfängers 50 in einem
prothesenartigen Körper 62 ist in Fig. 6 gezeigt. Der Körper 62 hat auf seiner Rückseite,
die dem Augenlid oder der Rückwand der Augenhöhle zugekehrt ist, eine Aushöhlung
64, in der die eine Ausgangselektrode 58 ringförmig angeordnet ist. Die Au#i#öiilung
64 ist durch eine Platte 66 aus porösem Material versetilossen. Die andere Ausgangselektrode
60 liegt in einem ringförmigen
Hohlraum 68, der sich um die vollständig
eingegossene Empfangsspule 52 erstreckt. Auch der Kondensator 54 und die Diode 56
sind vollständig in den prothesenartigen Körper 62 eingegossen. Nach Fertigstellung
des Körpers 62 und nach Versciialtung und der Anordnung der Ausgangselektrode 60
wird der llol1lraum 68 durch ein Loch 70 angebohrt und mit Wasser gefüllt. Dann
wird das Loch 70 wieder geschlossen, so daß keine Strömungsmittelverbundung zwischen
dem Wohlraum 68 und der Ausholllun( (~4 mehr besteht. Die Aushöhlung 64 wird mit
einer dem Träntnwasser entsprechenden Flüssigkeit, beispielsweise Opprik, gefüllt,
und die Platte 66 wird mit derselben Flüssigkeit getränkt. Wenn der Körper 62 in
die Augenhöhle eingesetzt ist, wird die Plüssigkeit in der Aushöhlung 64 laufend
durch das Tränenwasser ersetzt. Wenn der Körper 62 auf das Augenlid aufgesetzt wird,
wird die Flüssigkeit von Zeit zu Zeit von außen ersetzt. In jedem Fall gelangen
die Ausgangssignale des Empfängers 50 auf diese Weise zur Sehbahn.
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Fig. 7 zeigt das Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Stimulationsgerätes. Die Schaltungsc>inricltung weist einen
Impulsgenerator 80, einen nachgeschalteten Impulsformer 82 und eine diesem nachgeschaltete
Endstufe 84 auf.
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Die Stromversorgung der Schaltung erfolgt durch eine StromcJIlelle
86, die mit dem Impulsgenerator 80, dem Impulsformer 82 und d<#r Endstufe 84
verbunden ist. Der Impulsqenerator 80 ist zur Taktsteuerung mit der Endstufe 84
verbunden. Die Funktion dieser Schaltungsteile ist ähnlich wie bei der Schaltung
von Fig. 1.
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Am Ausgang der Endstufe 84 sind jedoch die plattenförmitlen Elektroden
88, 90 direkt angeschlossen, so daß der bei der oben beschriebenen Schaltung auftretende
Verlust zwischen Sender und Empfänger hier entfällt. Daher ist die Ausgangsleistung
der Endstufe 84 entsprechend herabzusetzen, damit das Stimulationssignal nach Ubertragung
an die Sehbahn in dem physiologisch erforderlichen Rahmen bleibt.
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ring. 8 zeigt eine schematische Darstellung von Teilen des Stimulationsgerätes
und von einem Teil des Auges des Patienten.
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Die Teile der Schaltungseinrichtung, nämlich die Stromquelle 86, der
Impulsgenerator 80, der Impulsformer 82 und die Endstufe 84 ind itif einem brillenartigen
Gestell 92 angeordnet, von dem ein Tel des Bügels 94 und ein Teil des vorderen Rahmens
96 darge-LeilL ist. Die Einheiten 80, 82, 84 und deren Verbindung mit I(r Stromquelle
86 sind nur schematisch dargestellt. Die Elektroden 88, 90 sind tiber Drähte 98,
100 mit der Endstufe 94 verhunden. Die Elektroden 88, 90 sind auf einem starren
Kunststoffkörper 102 befestigt, der in einer Gummischale 104 eingebettet it, die
sich an die Außenseite des Augenlides 106 anschmiegt.
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Der Körper 102 wird an einem Umfangsrand 108 in der Schale 104 gehalten.
Die Schale 104 wird ihrerseits durch einen Balg 110 federnd an dem Brillenrahmen
96 gehalten, wobei der Balg an einem Ende über einen zylindrischen Ansatz der Schale
104 und am anderen Ende über einen Ringwulst 112 an dem Brillenrahmen 96 befestigt
ist. Wenn der Patient das Brillengestell mit dem Stimulationsgerät aufsetzt, werden
die Elektroden 88, 90 unter der Wirkung des Balges 110 federnd gegen das Augenlid
106 gedruck, so daß eine Ankopplung der Signale über das Augenlid 106 an das Auge
114 und den Sehnerv 116 erfolgen kann. Zur Verbesserult1 der Ankopplung kann die
Außenseite der Elektroden 88, 90 bzw. die Augenschale 104 befeuchtet werden.
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L e e r s e i t e