DK144359B - Elektromedicinsk apparat til terapeutisk behandling af levende celler og eller vaev i en forudbestemt behamdlingszone - Google Patents

Description

(19) DANMARK

|p (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT od 144359 B

PIREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 466/75 (51) |nt.CI.3 A 61 N 1/32 (22) Indleveringsdag 26. jan. 1973 (24) Ubedag 26. jan. 1973 (41) Aim. tilgængelig 29. Jul. 1973 (44) Fremlagt 1 · mar. 1 982 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 28. jan. 1972, 221653, US 19. sep. 1972, 290391.» US

22. dec. 1972, 315901, US

(71) Ansøger ESB INCORPORATED, Philadelphia, US.

(72) Opfinder Michael Richard Manning, US.

(74) Fuldmægtig Th. Ostenfeld Patent bureau A/s.

(54) Elektromedicinsk apparat til te= rapeutisk behandling af levende celler og/eller væv i en forud= bestemt behandlingszone.

Den foreliggende opfindelse angår et elektromedicinsk apparat, af den i den indledende del af krav 1 angivne type, som er velegnet til terapeutiske behandlinger af levende celler eller væv og især hos levende væsener, hvilke celler eller væv på celle- eller vævsplan kræver et "bioelektrisk" signal, således som dette udtryk senere defineres heri, til kunstig stimulering af cellernes eller vævets resistens, vækst eller regenerering.

0 Som brugt heri betyder betegnelsen terapeutisk behandling ikke kun q fremme eller stimulering af resistens, vækst eller gendannelse af ønsk- O værdige celler eller væv, men også fremme eller stimulering af uønskede eller ikke ønskværdige cellers eller vævs nedbrydning eller destruktion. "" Som brugt heri betyder betegnelsen "bioelektrisk signal" et sig- ^ nal, som aktiverer enten en mekanisme, der fremmer cellernes eller væv- 3 2 144359 ets resistens i et levende væsen, eller som fremmer nedbrydning eller destruktion af det levende væsens uønskede celler eller væv.

Således som betegnelsen "reaktiv overføring" er brugt heri, omfatter den enten kapacitiv kobling eller induktiv kobling eller er kombination heraf.

Opfindelsen vil især blive beskrevet detaljeret i forbindelse med fremme af knoglevækst eller knogleresistens, da appa-ratet ifølge opfindelsen er blevet specielt udviklet til en sådan anvendelse. Apparatet ifølge opfindelsen kan imidlertid anvendes terapeutisk til alle de biologiske processer, der er påvirkelige heraf, eller som Kan påvirkes af bioelektriske signaler.

Blandt biologer er det velkendt, at elektrisk aktivitet er forbundet med de fleste, måske endda alle celleprocesser. Det er her af særlig interesse, at læsioner, f.eks. knoglebrud eller -frakturer, benamputation o.s.v., normalt efterfølges af en såkaldt "læsionsstrøm", der kan registreres som en strømstyrke eller en spænding. Den vigtige kendsgerning er her, at den elektriske aktivitet, som observeres efter lædering, altid er forskellig fra den, som observeres før lædering, d.v.s at der efter lædering hersker unormale elektriske forhold. Skønt dette fænomens forhold til de faktiske celleprocesser, f.eks. ved heling eller vækst af væv, endnu ikke er afklaret, er det blevet observeret, at kunstig styring eller ændring af den totale elektriske aktivitet i læsionsområdet på visse tidspunkter kan bidrage til hurtigere helbredelse.

Ved særtilfældet knoglevækst er det kendt, at elektriske fænomen>er er forbundet med både denne proces og normale knogleomdannelser. Disse elektriske fænomener synes at være frembragt af knoglens og det omgivende vævs spændingsfrembringende eller piezoelektriske egenskaber som naturlige fænomener og er mest sandsynligt grunden til, at knoglen i de fleste tilfælde vokser eller regenererer naturligt. For at studere denne elektriske effekt og for at forsøge på yderligere at fremme knogleheling har elektroder været direkte implanteret i områder med knoglelæsion. I de fleste tilfælde var den styrede elektriske parameter en kontinuerlig, d.v.s. ikke pulserende, j'ævnstrøm. I de få tilfælde hvor der anvendtes andre elektriske indgangssignaler end jævnstrøm, var totalvirkningen, at der på vævsplan optrådte en spænding, som var bipolar med amplitude og frekvenskomponenter, der for den ene polaritet var lig med amplituden og frekvenskomponenterne for den modsatte polaritet, d.v.s. driftsspændingen var sinusformet (vekselstrøm). Selv med pulserende jævnstrøm var spændingen på vævsplan bipolar med amplitude og frekvenskomponenter, som for 3 144359 begge polariteter var ens.

Ved det andet specielle tilfælde med gendannelse af et lem har det længe været formodet, at elektriske forhold ved amputationsområdet, som er knyttet til centralnervesystemet, er de kontrollerende faktorer ved gendannelsen. For kunstigt at stimulere gendannelsen hos pattedyr (rotter) anvendtes implanterede elektroder med kontinuerlige jævnstrømssignaler. Der opnåedes delvis gendannelse af lemmet, hvilket ellers ikke på naturlig vis ville være indtrådt.

Ved alle de ovenfor nævnte specielle tilfælde såvel som for de fleste biologiske processer, der omfatter celleaktivitet, er det klart, at elektriske forhold spiller en vigtig rolle. De fleste hidtil kendte forsøg på heling har imidlertid lagt størst vægt på anvendelse af kontinuerlige jævnstrømssignaler som stimuleringskilde. Dette medfører flere store ulemper, såsom: A. Ikke al den information (eller kodning) som kan indeholdes i den elektriske energi eller i signalerne, når de sluttelig overføres på celleplan, står til rådighed, når der til overførelsen kun anvendes jævnstrøm, B. Energioverførelsens effektivitet er unødvendigt og kraftigt begrænset, C. På celleplan kan selektiv stimulering ikke opnås som følge af ovennævnte ulemper A og B, D. I langt de fleste tilfælde er det påkrævet at bruge implanterede elektroder, der er behæftet med visse begrænsninger ved elektrode-/elek-trolytgrænsefladen. For eksempel er intet elektrodemateriale fuldstændig inert ved jævnstrøm med et vilkårligt spændingsfald, når det er i kontakt med legemsvæsker.

E. Brug af implanterede elektroder kan virke toksisk på grund af endog forsvindende svage Faradayreaktioner, og elektroderne selv bliver forgiftede ved langtidsimplantering, F. Brug af implanterede elektroder, hvori også den stimulerende kilde er implanteret, kræver kirurgisk for- og efterbehandling, G. Hvor den stimulerende kilde er anbragt udenfor det levende væsen og er forbundet til implanterede elektroder sammen med ledere, er der infektionsveje gennem huden fra omgivelserne til kroppens hulrum og indre organer med deraf følgende risiko for ydre eller indre infektioner.

Af det foregående vil det forstås, at knoglevækst kan fremmes ved ændring af elektriske potentialer, som eksisterer i fraktur- eller 4 144359 brudområderne. Det er blevet konstateret, at den naturligt forekommende elektriske spænding eller den naturligt forekommende spændingsforskel, der udgår fra lemmets udgangspunkt og strækker sig mod lemmets fjerneste ende, stiger mere eller mindre lineært. Når der imidlertid er en fraktur eller et brud, ændrer de normalt forekommende spændinger sig kraftigt.

Det formodes, at ændringen i spændings fordeling er en del af naturens mekanisme til signalering af behov for skeletudbedringer med heraf følgende knoglevækst. Skønt det endnu ikke er tilstrækkeligt underbygget ved eksperimentelle og kliniske data, har der været udført tilstrækkeligt arbejde til yderligere at formode, at spændingsfordelingens ændring også signalerer behov for udbedring som følge af læderinger af anden art, f. eks. stødt muskelvæv, bristet muskelvæv såvel som hudafskrabninger, læsioner og snitsår.

Fra svensk patentskrift nr. 3 6 2.791 kendes et apparat af den aktuelle type, hvormed der ved hjælp af magnetfeltet fra en spole kan frembringes en vis helende virkning på et knoglebrud. Denne helende virkning som følge af selve spolemagnetfeltet er imidlertid ikke uddybet nærmere og anses åbenbart for at være en bivirkning eller en sekundær virkning. Dette fremgår af, at der tillige benyttes primære foranstaltninger i form af mindst én skinne, mindst én induktionsspole, som skal anbringes i kroppen sammen med skinnen, en langstrakt elektrode, som skal indføres i knoglen, samt en anden elektrode, som skal indføres i eller placeres langs med knoglen.

Disse primære foranstaltningers arrangement er særdeles kompliceret, ikke mindst hvad angår anbringelse, hvor omfattende operative indgreb er nødvendige. Desuden er det endog nødvendigt at anbringe eller indføre elektroder i selve knoglen, og efter knoglebruddets helning må der på ny foretages omfattende operative indgreb for at fjerne skruer, skinner, induktionsspoler og elektroder.

Apparatet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne. Apparatet er således baseret på den erkendelse, at der, når der benyttes det for opfindelsen specielle drivende elektriske signal, kan benyttes en ren reaktiv kobling mellem det drivende signal og den legemszone, som skal behandles. Det specielle drivende signal kan altså frembringe et ønsket og effektivt signal på vævsniveau uden brug af implanterede elektroder og lignende, altså alene ved brug af en reaktiv kobling. Naturligvis er det muligt at implantere elektroder eller andre dele af apparatet ifølge opfindelsen, hvis dette foretrækkes af en eller anden speciel årsag, men 5 144359 implantation er altså ikke påkrævet, hvilket er et afgørende fremskridt. Desuden bevirkes langt mindre ubehag for patienten, idet komplicerede elektroder etc., som skal implanteres og på ny fjeres operativt, helt kan udgås.

I forbindelse med opfindelsen er der draget nytte af det hidtidige eksperimentelle og kliniske arbejde såvel som af yderligere eksperimentelt og klinisk arbejde til kunstig frembringelse af mindst én ønsket elektrisk spænding i eller over en forudbestemt vævszone i et levende væv eller væsen, hvori behovet for genopbygning ønskes signaleret. Dette opnås ved overføring af elektriske signaler til den forudbestemte zone i det levende væv eller væsen til øgning af den elektriske spændings absolutte værdi i den forudbestemte zone ved heri at frembringe elektriske strømme, som er stærkere i den ene retning end i den modsatte retning. Da et levende legeme, skønt det er en leder med hensyn til elektrisk strøm, også udviser både kapacitive og induktive egenskaber, bliver en reaktiv overføring ikke alene mulig, men det har også vist sig, at den fungerer godt i praksis.

I overensstemmelse hermed frembringes der, ved etablering af et pulserende elektrisk signal med en bølgeform, hvis stigningstid er forskellig fra dets henfaldstid, den førnævnte elektriske strøm, som er stærkere i den ene retning end i den modsatte. Det af den elektriske strøm fremkaldte spændingsfald bevirker en forskellig spændingsfordeling, i og tværs·', over den forudbestemte vævszone, og virkningen adderes til den naturligt forekommende spændingsændring til fremme og fremskyndelse af udbedringsmekanismerne med igangsætning af vævsvækst, som af kosmetiske eller sygdomsforebyggende grunde er hensigtsmæssig. Som yderligere virkning kan der fremkaldes en hurtigere restituering af væv, der er blevet udsat for en beskadigelse, eller en nedbrydning af uønske væv.

Baseret på den kendsgerning, at understøtning af den naturligt pulserende, elektriske spænding, som optræder ved lædering af væv hos et levende væsen, fremmer heling, kan man forvente det modsatte resultat, hvis denne spænding undertrykkes eller mindskes, skønt det eksperimentelle og kliniske grundlag endnu ikke er komplet. Det vides i denne forbindelse, at der i både ondartede og godartede tumorer optræder spændingsforskelle, som synes at undertrykke legemets evne til eliminering af de unormale celler. Undertrykkelse af sådanne tumorer kan ske, hvis den normalt forekommende spændingsforskel ændres således, at den proces, der tjener til eliminering af ikke-sunde, eller i virkeligheden fremmede legemsceller iværksættes. Der findes kun et begrænset eksperimentelt grundlag til understøtning af denne teori. Den foreliggende opfindelse 6 U4359 åbner måske mulighed for udløsning af immunitetsudstødning eller andre tumoreliminerende legemsmekanismer eller hindring af immunitetsudstødning af nye organer.

Den foreliggende opfindelse anvender det princip, at et bioelektrisk signal på celle- eller vævsniveau i et levende væsen kunstigt vil stimulere cellernes eller vævets helbredelse i det levende væsen. Skønt selve denne mekanisme i øjeblikket endnu ikke kendes, formodes det, at cellemembranerne, som danner grænse- eller kontaktflader mellem intra-eller extracellefluida, opfører sig på samme vis som elektrode-/elektro-lytkontaktflader. De biologiske processer, der som sådan optræder ved stimulerbare eller ikke-stimulerbare cellemembraner, må formodes at afhænge af spænding eller spændingsfald på samme måde som de spændings -eller spændingsafhængige processer, der optræder ved elektrode-/elektro-lytkontaktflader. I overensstemmelse hermed antages det, at der kan oplagres væsentlige ladningsmængder ved cellemembranerne på grund af dobbeltlags-, adsorptions-, absorptions- og desorptionsfænomener. Der kan også optræde redoxprocesser ved disse kontaktflader. Sagt på anden måde formodes det, at cellefænomener kan påvirkes af, hvad der sker ved en celles membraner, at membranen optræder som elektrode og som følge heraf vil påvirkes af lokale spændingsvariationer, som f.eks. kan bevirke en absorption eller desorption af et kritisk, kemisk mellemprodukt udis-socieret eller dissocieret til bevirkning af den tilhørende særlige helbrede ls esp ro ce a .

Det formodes derfor, at anvendelse af den foreliggende opfindelses principper vil muliggøre den kombinerede brug af spændingskontrol sammen med et passende frekvensindhold i de elektriske signaler på vævsplan til selektiv og effektiv kunstig terapeutisk behandling uden de ovenfor under omtalen af den hidtil kendte teknik, afsnittene A-G, nævnte ulemper.

Kort sagt er apparatet ifølge den foreliggende opfindelse altså et elek-tromedicinsk apparat til ændring af den elektriske spænding i en vævs-zone i et levende væv eller væsen. Der er truffet foranstaltninger til frembringelse af et pulserende elektrisk signal med en bølgeform, hvis stigningstid er forskellig fra dens henfaldstid. Disse signaler kan overføres reaktivt til den forudbestemte zone til frembringelse af en elektrisk strøm i zonen, hvilken strøm i den ene retning er stærkere end i den anden retning.

I apparatet ifølge opfindelsen kan den reaktive kobling af det drivende signal foretages på to måneder, nemlig kapacitivt og induktivt. I krav 2 præciseres en kapacitiv kobling under brug af elektrode-plader, der foretrækkes, idet den elektriske feltstyrkes intensitet 14Å359 7 dermed kan styres eller indstilles ved at ændre elektrodepladernes afstand til en under behandling værende vævszone. En lignende mulighed for styring eller tilpasning af feltstyrkeintensiteten ligger i elektrodepladernes udformning, og i så henseende foretrækkes det, at den ene elektrodeplade er af et væsentligt større areal end den anden som angivet i krav 3.

Indretningen af apparatet ifølge opfindelsen åbner endvidere mulighed for at udforme elektrodepladerne som simple overfladeelektroder, der kan anbringes i direkte fysisk kontakt med hudoverfladen som angivet i krav 4. I forbindelse med sådanne kontaktelektrodeplader kan der imidlertid optræde et specielt problem, nemlig de uheldige Faraday--reaktioner, og til afhjælpning af dette problem er de i krav 5 fremhævede træk særligt hensigtsmæssige.

I krav 6 præciseres en anden udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen med induktiv kobling. Den foretrukne induktive kobling ved hjælp af en eller flere spoler giver specielle muligheder for styring eller tilpasning af feltstyrkeintensiteten, og endvidere kan sådanne spoler indlejres i eller direkte indgå i en bandage, eksempelvis en gibsbandage omkring et under behandling værende lem.

Uanset den benyttede reaktive koblingsmåde har den i krav 7 præciserede udførelsesform vist sig at være særlig velegnet, idet der dermed gives mulighed for en indstilling på den mest effektive behandling, alt efter hvor dybt under huden behandlingen ønskes koncentreret eller foretaget. Stigtider i intervallet 0,1 sek til 0,0001 sek har således vist sig at være mest effektive ved behandling af dybtliggende væv, mens stigtider i intervallet 5 til 1 psek har vist sig at være mest effektive ved behandling af hudvæv.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret i forbindelse med konkrete '.eksempler og under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 og 2 er skematiske diagrammer af udførelsesformer for et elektromedicinsk apparat ifølge opfindelsen, fig. 3 og 4 skematiske illustrationer af elektriske signaler, som er nyttige til forklaring af virkningen i de skematiske diagrammer fra fig. 1 og 2, fig. 5 og 6 et elektromedicinsk apparat ifølge opfindelsen med en patient, hvortil det bruges, og hvor en del af patienten er vist skematisk, og fig. 7 skematisk et mekanisk apparat ifølge opfindelsen.

8 U4359 I fig. 1 ses en udførelsesform for et bioelektrisk apparat ifølge opfindelsen. Kredsløbet i fig. 1 er i alt væsentligt en totrins frekvensindstillelig komplementær astabil blokeringsoscillator eller astabil multivibrator, som frembringer en pulserende udgangsspænding eller et elektrisk signal med en trekantbølgeform som vist i fig. 3, over dets udgangsterminaler 20 og 22. Hver trekantbølgeform kan f.eks. være af indstillelig varighed og f.eks. være en bølgeform med en funktionscyklus på 0,01 sekund, med stigningstid på 0,0001 sekund og en faldtid på 0,0099 sekund.

Et par elektroder SO og 52 er elektrisk forbundne med udgangsterminalerne 20 og 22 via ledninger 54 og 55. Den elektriske energi, som er af savtak- eller trekantbølgeform, afgives kapacitivt ved hjælp af elektroderne 50 og 52 til en "ydre belastning" 24, der skal repræsentere en forudbestemt vævs zone i et levende væv eller væsen, hvori der optræder en in vivo lædering eller abnormalitet. I tilfælde af knogleheling kan belastningen anses at være en patients arm eller ben, som har en revne, fraktur eller et brud i knogleregionen, der befinder sig mellem elektroderne. Det foretrækkes i denne forbindelse, at en af elektroderne anbringes længere borte fra vævs zonen end den anden og er af større dimension til mindskning af strømtætheden. Dette vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til fig. 5.

I forbindelse med den foreliggende opfindelse drages der fordel af den kendsgerning, at der kan induceres en elektrisk strøm i det levende væv eller væsen ved en reaktiv signaloverføring. Det levende væsen udgør et ledende medium, hvis modstand varierer i afhængighed af, hvilke væv og legemsvæsker det drejer sig om. Da der etableres en kondensator mellem elektroderne og legemet, således som det vil blive forklaret mere detaljeret senere, er udformningen i fig. 1 primært et eksempel på kapacitiv overføring. Idet der nu henvises til bølgeformen i fig. 3, vil det ses, at der her først påføres en spænding mellem elektroderne 50 og 52, som i et meget kort tidsrum stiger, betegnet i fig. 3 ved punkterne RST, hvilken efterfølges af en faldende spænding i et væsentligt længere tidsrum, betegnet ved punkterne TU. Cyklen gentages med en hurtigt stigning i spænding i positiv retning efterfulgt af en langsomt faldende spænding i negativ retning. Spændingen kan være positivt eller negativt voksende, afhængig af iagttagerens definition. Stigningstid og henfaldstid kan også forløbe, når spændingen er positivt eller negativt voksende, og i den foreliggende opfindelse er stigningstiden den del af signalet i 144359 9 fig. 3, hvormed det specielt er hensigten at opnå det ønskede terapeutiske signal på celleplan, d.v.s. den del der angives ved punkterne RST i fig. 3. Det er her en vigtig kendsgerning, at afgivelsen af elektrisk energi med den i fig. 3 viste bølgeform til et levende væv bevirker en elektrisk strøm i vævet med den almindelige karakter, som fremgår af fig.

4. Som følge heraf vil der med hurtigt stigende spænding være en tilsvarende høj værdi af induceret strøm i vævet. Ved hver stigning af spændingen fra en negativ værdi til en positiv værdi, som det fremgår af fig. 3, vil der følgelig være en tilsvarende høj strømtop, som vist i fig. 4, betegnet af punkterne ABC. Ved spændingens langsomme aftagning fra den positive værdi til den negative værdi bevirkes, at der går en meget svagere strøm i vævet, som angivet ved punkterne CD. I forbindelse med det ovennævnte kan den stigende strøm enten gå i positiv retning, som vist i fig. 4, eller den kan stige i negativ retning, som det sker ved et trekantspændingsudgangssignal , hvor spændingen er hurtigt negativt voksende og derpå er langsomt positivt voksende, hvilket betegner det omvendte af den i fig. 3 viste situation. På grund af de ovennævnte fænomener har strømmen, som frembringes i belastningen, som repræsenterer en zone af det levende væv eller væsen, en styrke i den ene retning, som er større end den i den modsatte retning. Denne elektriske strøm frembringer naturligvis spændingsforskelle over kropsvævet, og disse forskelle formodes at modificere og ændre spændingerne ved cellemembranernes kontaktflader såvel som den absolutte værdi af den samlede spændingsfordeling langs den forudbestemte vævszone der behandles. Hårdt væv svarende til knoglestruktur ligger normalt meget dybere end muskelvæv eller væsentlige mængder blødt væv, som omfatter fluida, der normalt findes nær overfladen.

Det er en vigtig egenskab ved den foreliggende opfindelse, at den bevirker, at der går en strøm i det væv, hvori spændingerne på celleplan skal modificeres. Når vævet i form af knoglestruktur er dybt under legemets overflade, bør stigningstiden for den spænding, der afgives til elektroderne 50 og 52, derfor være lang nok til at tillade indtrængning til knoglestrukturens dybde. Dette vil bevirke et frekvensindhold i den del af det afgivne signal, der, som angivet ved punkterne RST i fig. 3, svarer til begrænsningerne for den indtrængningsdybde, der bestemmes af den elektromagnetiske hvirvelstrømseffekt. Den ved punkterne RST betegnede stigningstid og følgelig frekvensindholdet af det i fig. 3 afbildede signal vælges således, at signalet bliver i stand til at trænge ind til legemets dybeste dele til opnåelse af de spændingsændringer, der er nødvendige på celleplan ifølge den foreliggende opfindelses lære.

144359 10

For dybtliggende væv bør det maksimale frekvensindhold af den del af drifts- eller aktiveringssignalet, som betegnes af punkterne RST i fig. 3, hensigtsmæssigt ligge i området fra ca. 10 Hz til ca. 10 kHz, hvilket svarer til en stigningstid fra ca. 0,1 sekund til ca. 0,0001 sekund. For middeldybtliggende væv bør det ligge i området fra ca. 10 kHz til ca. 50 kHz, hvilket svarer til stigningstiden ca. 100 mikrosekunder til ca. 20 mikrosekunder. For subkutant væv bør det ligge i området ca.

50 kHz til ca. 200 kHz, som svarer til en stigningstid fra ca. 20 mikrosekunder til ca. 5 mikrosekunder, og for hudvæv bør det ligge i området ca. 200 kHz til ca. 1 MHz, hvilket svarer til en stigningstid på mellem ca. 1 og 5 mikrosekunder. Normalt bør aktiveringssignalet have en bølgeform, hvis henfaldstid i forhold til stigningstiden adskiller sig mindst én størrelsesorden fra hinanden, d.v.s. med mindst en faktor på 10.

Det skal her pointeres, at den netop nævnte elektromagnetiske hvirvelstrømseffekts begrænsninger med hensyn til stigningstid for bølgeformen i fig. 3 må svare til de begrænsninger, der er givet ved de kinetiske reaktionshastigheder for de elektrokemiske processer, som foregår på celleplan, og som er nødvendige til opnåelse af den ønskede terapeutiske effekt.

Skønt den i fig. 3 viste bølgeform har en forholdsvis lang henfaldstid i forhold til stigningstiden, må det forstås, at en henfaldstid med kortere periode end stigningstiden for bølgeformen kan anvendes ved udøvelse af den foreliggende opfindelse. Dette skyldes først og fremmest, at indtrængningsdybden for størstedelen af den i vævet inducerede strøm, som frembringes under henfaldstiden, kan reguleres ved indstilling af henfaldsperioden i overensstemmelse med de begrænsninger, der pålægges de inducerede strømmes indtrængningsdybde af den elektromagnetiske hvirvelstrømseffekt. Dette vil forhindre, at størstedelen af de inducerede strømme når det væv, der behandles. Dernæst vil den lille del af de inducerede strømme, som virkelig trænger igennem det væv, der behandles, i løbet af henfaldstiden kunne bibeholdes i et tidsrum, som er kortere end nødvendigt til inhibering af de elektrokemiske processer -;på celleplan, som optræder under bølgeformens stigningstid og derved frembringe den ønskede terapeutiske effekt ved tilpasning af bølgeformens henfaldstid.

Sådanne henfaldstider ville typisk være mindst én størrelsesorden, d.v.s. mindst 10 gange mindre end stigningstiden og ville i reglen også være mindre end 10 mikrosekunder, hvilket svarer til en frekvens, der er højere end 100 kHz.

T44359 11 A£ det foregående vil det fremgå, at apparatet ifølge opfindelsen kan have forskellige udformninger, idet stigningstiden for aktiveringssignalet blot skal afvige fra henfaldstiden med en faktor på mindst 10, og at det i fig. 1 viste kredsløb kun er et eksempel. Mere bestemt er i fig. 1 det trekantformede signals hyppighed proportional med kraftforsyningsspændingen 23, med den ydre belastning 24, som er lagt over kredsløbet, og med værdien for modstanden 32 og den variable modstand 30. Transistoren 25 er af NPN-typen, og transistoren 26 er af PNP-typen.

Begge transistorer har de normale emitter-, kollektor- og basiselektroder. Transistoren 25 leder, når kraftforsyningen 23 via modstandene 30 og 32 oplader kondensatoren 28 tilstrækkeligt til forbelastning af emitter-basisforbindelsen i transistoren 25, således at punktet 27 bliver positivt og punktet 29 negativt. Modstanden 31 forbindes mellem transistorens 25 emitter og punktet 35. Da kollektoren på transistoren 25 er forbundet med basis på transistoren 26, bevirker den på sin side, at transistoren 26 leder. Når transistoren 26 leder, går der en strøm gennem den primære vikling 33 i transformeren 34. Den sekundære vikling 36 i transformeren 34 er forbundet således, at den inducerede spænding yderligere øger basisstrømmen, som tilføres transistoren 25. Denne selvforstærkende virkning forårsager hurtig forøgelse i strømmen, som går gennem begge transistorerne 25 og 26, indtil der opnås mætning i begge transistorer. Transistorerne 25 og 26 forbliver mættede i trekantbølgens stigningstid, hvorunder kondensatoren 28 oplades, således at punktet 29 får en positiv og punktet 27 en negativ spænding.

Stigningstiden for trekantbølgeformen, der således frembringes, kontrolleres primært ved transformerens 34 induktans, formodstanden mellem basis og emitter i transistoren 25 og af kondensatorens 28 kapacitet med nogen sekundær afhængighed af kapaciteten for kondensatoren 43, der er serieforbundet med den ydre belastning.

Idet der fortsættes med funktionen af det i fig. 1 beskrevne kredsløb til frembringelse af den pulserende udgangsspænding, ses det, at når den inducerede spænding i sekundærviklingen 36 begynder at mindskes, vil strømmen, som går i transistorens 25 basiselektrode, også mindskes, hvilket igen mindsker basisstrømmen i transistoren 26. Når transistoren 26 skifter til ikke-ledende tilstand, falder strømmen i primærviklingen 33, hvilket yderligere mindsker den inducerede sekundære spænding i viklingen 36. Denne sidstnævnte selvforstærkende virkning skifter hurtigt transis- 14Λ359 12 torerne 25 og 26 fra mætning til afbrydelse og bringer hermed trekantbølgens stigende del til afslutning. Spændingen, som blev opbygget over kondensatoren 28 under impulsen, tilbagestiller nu emitter-basisforbin-delsen i transistoren 25 til det spændingsniveau, hvortil kondensatoren 28 forud var ladet. Kondensatoren 28 aflades nu langsomt gennem modstandene 30, 32 og 31, og kraftforsyningen frembringer følgelig den faldende del af trekantbølgen. Når kondensatoren 28 er helt afladet, gentages cyklen med opladning af kondensatoren 28 gennem modstandene 30 og 32.

Det bioelektrokemiske stimuleringskredsløb i fig. 1 er karakteristisk ved, at signalfrembringelsesfrekvensen bestemmes af den hastighed, hvormed kondensatoren 28 når den basisspænding, hvor transistoren 25 bliver ledende. I overensstemmelse hermed kan værdierne for den variable modstand 30, de faste modstande 31 og 32, kraftforsyningen og værdien af kondensatoren 28 anses at være de væsentlige RC-tidsbestemmende faktorer i det kredsløb, som bestemmer driftscyklen, d.v.s. trekantbølgens eller -impulsens hyppighed. Som ovenfor beskrevet vil impulshyppigheden også mindskes, når kraftforsyningens spænding mindskes. Endvidere vil enhver ydre belastning, som lægges over kondensatoren 28 gennem kondensatoren 43, forøge den tid, der er nødvendig for kondensatoren 28 til at nå op på den spænding, der er nødvendig til aktivering af transistoren 25, hvis kredsløbets frekvensbestemmende kapacitet forøges. Derfor vil en forøgelse af den ydre belastning vise sig som en formindskelse i impuls-hyppigheden for trekantbølgeformen, som frembringes af kredsløbet. I overensstemmelse hermed vil impulsfrekvensen for signalet, som frembringes af kredsløbet i fig. 1, være omvendt proportionalt med summen af stigningstiden og henfaldstiden for den frembragte pulserende bølgeform.

Til sidst kan det i forbindelse med beskrivelsen af kredsløbet i fig. 1 nævnes, at dioden 44 er påkrævet til undertrykkelse af den store negative spændingsspids, som dannes over transformatorens 34 viklinger ved afslutningen af hver impuls, som følge af den energi, der oplagres i transformerens 34 selvinduktion. Hvis den ikke undertrykkes, vil denne spændingsspids til sidst beskadige transistorerne 25 og 26. Kondensatoren 40 tjener til at mindske interferens ved undertrykkelse af fremmede højfrekvente magnetiske signaler, som direkte kan opfanges af transformatorens magnetisk permeable kærne, og som ellers kunne bevirke for tidlig trigning af kredsløbet i fig. 1. Til sidst kan det nævnes, at modstanden 46 tjener til at fjerne transistorernes 25 og 26 lækagestrømme Icbo. Hvis disse strømme ikke fjernes i løbet af perioden mellem impulserne, ville disse strømme reflekteres i kollektoren hos transistoren 26 og øges af 1U359 13 transistorens beta. For de specielt valgte transistorer ville dette, ved en driftstenperatur på 35°C til 40°C, forøge den samlede gennemsnitlige strømbortledning i kredsløbet i fig. 1 adskillige procent.

Da nu de almindelige principper ved den foreliggende opfindelse er blevet forklaret i forbindelse med den kapacitive reaktive kobling som vist i udformningen af fig. 1, forstås det, at en reaktiv kobling i form af en induktiv kobling også kan anvendes. Dette indses som følge af den kendsgerning, at levende væv er et ledende medium som forklaret ovenfor. Der vil i overensstemmelse hermed fremkomme en spændingsslynge eller -sløjfe og en heraf følgende induceret strøm i den udvalgte zone, hvis en magnetisk flux, der har en ændringshastighed, afgives til den udvalgte zone i det legeme, der skal behandles. Hvis ændringshastigheden i den ene retning er væsentlig forskellig fra ændringshastigheden i den anden retning, vil der induceres en spænding og en elektrisk strøm i den udvalgte zone, hvilken strøm og spænding får et forløb, der normalt svarer til det, der er illustreret i fig. 4. Skønt fagfolk vil forstå, hvorledes magnetisk flux kan ændres til opfyldelse af den foreliggende opfindelses krav, er der i fig. 2 vist et system, hvori der anvendes en induktiv koblingsmetode til opnåelse af dette resultat.

Idet der nu henvises til fig. 2, som sammenlignes med fig. 1, vil det ses, at de er forskellige derved, at elektroden 50 i fig. 2 er blevet erstattet med induktionsanordninger eller spoler 50a og 52a; elektrodepladen 52 er blevet udeladt, udgangsterminalen 22 er forbundet til jord via ledningen 56, og en operationsforstærker 47 er blevet tilføjet kredsløbet. Operationsforstærkeren 47 forsynes med elektrisk kraft via en 68 volt strømforsyning som antydet på tegningen og er påkrævet på grund af spolernes 50a og 52a forøgede kraftbehov sammenlignet med kraftbehovet for elektrodepladerne 50 og 52 til kobling af lignende spændingsgradienter i levende væv. Spolerne 50a og 52a er elektrisk og parallelforbundne, og skønt der vises to spoler, kan også én spole anvendes, hvis dette måtte være ønskværdigt, til udnyttelse af den foreliggende opfindelses lære. Spolerne 50a og 52a sidder ved siden af belastningen 25 og er fortrinsvis ikke i kontakt med denne. Belastningen 25 repræsenterer lemmet hos en patient under behandling, ligesom belastningen 24 i fig. 1 repræsenterer en patients lem.

Den elektriske funktion af kredsløbet i fig. 2 er som sådan den samme som funktionen for det i fig. 1 viste kredsløb. Selv amplituden af den pulserende udgangsspænding, som måles mellem terminalerne 20 og 22, er den samme i fig. 2 som i fig. 1, da operationsforstærkeren 47 er ind- 144359 14 bygget som en efterkoblet operationsforstærker i kredsløbet fra fig. 2.

Der skal her forklares følgende: (1) Der findes en kapacitiv kobling mellem en elektrode og et dissocieret, ledende medium, og denne er kendt som en elektrisk dobbeltlagskapacitet. Denne kapacitet kan anvendes til overføring af energi over grænsefladen, og forudsat at spændingen over denne grænseflade er mindre end eller lig den spænding, hvorved der indtræder en Faradayreaktion, eller at tiden, hvorunder der opnås en reaktionsspænding, er for kort til at en omsætning kan indtræde, overføres denne energi uden Faraday-inter-ferens mellem elektroden og det ledende dissocierede medium, hvormed den er i kontakt.

(2) Der optræder elektriske hvirvelstrømme i ethvert dissocieret eller elektrisk ledende medium, hvori der findes et i tiden varierende elektromagnetisk felt frembragt ved induktion. Denne strøm frembringes af den spændingsslynge, som altid omslutter den magnetiske flux, der skifter i kraftlinietæthed med tiden. Hvis derfor dette medium normalt er ledende, kan denne induktion anvendes til at overføre energi til mediet.

(3) Effektiviteten, hvormed den elektriske energi kan overføres til et sådant medium, er direkte proportional med komponenterne for den maksimale amplitude af de elektriske signaler, der fremkommer i mediet og mediets ledningsevne.

C4) Nedtrængningsdybden af den elektriske energi vil være omvendt proportional med frekvenskomponenterne for den maksimale amplitude hos de elektriske signaler, der forekommer i mediet.

Baseret på (1) og (3) og den kendsgerning, at celler, væv og legemsvæsker omfatter dissocierede og elektrisk ledende medier, har det vist sig, at man udvendigt fra eller kunstigt kan stimulere normal aktivitet eller cellehelbredelse eller vævshelbredelse hos et levende væsen, såsom f. eks.af knoglevæv. Dette kan opnås, som det vil blive forklaret mere detaljeret i det følgende, ved at frembringe en pulserende spænding mellem elektroder, der er anbragt ved det levende væsen, men ikke nødvendigvis implanteret heri. Den pulserende spænding vil, når den kobles til vævet, bevirke en elektrisk strøm gennem vævet, hvilken strøm igen i vævet frembringer en bipolar spænding, hvis ene polaritet har amplitude og frekvenskomponenter, som er forskellige fra den modsatte polaritets amplitude og frekvenskomponenter. Denne bipolare spænding formodes at bevirke førnævnte bioelektriske signal, som kunstigt stimulerer vævets 144359 15 helbredelse.

Dette kan endvidere opnås uden at anbringe elektroderne inde i det levende væsen og uden at frembringe nogen Faraday-reaktion ved grænsefladen mellem elektroderne og legemet. Terapeutisk virkning kan også indtræde hos celler eller væv ved anbringelse af elektroderne direkte på det levende væsens overflade, d.v.s. ved en grænseflade mellem en elektrisk leder og en elektrokemisk leder eller med et imellem^elektroderne og kropsoverfladen anbragt dielektrisk materiale, d.v.s. ved en grænseflade mellem en dielektrisk ladningsbærer og en elektrokemisk leder og baseret på (4) vil overføringen af elektrisk energi fra den pulserende spændingskilde til behandlingsområdet blive fremkaldt gennem eller over kropsoverfladerne. Dette er særligt ønskværdigt, når man vil fremme heling af brækkede knogler eller frakturer.

Baseret på (2) og (3) og den kendsgerning, at celler, væv og legemsvæsker omfatter dissocierede og elektrisk ledende medier, har det vist sig, at man også udefra eller kunstigt kan stimulere normal aktivitet eller helbredelse af celler eller væv hos et levende væsen, og at dette kan opnås ved frembringelse af en pulserende spænding over en induktiv anordning, som er anbragt tæt ved det levende væsen. Den induktive anordning vil frembringe et vekslende, i tiden varierende elektromagnetisk felt, som, når det kobles til et levende væsens væv, vil bevirke en spændingsslynge, som så igen inducerer en elektrisk strøm i-gennem vævet. Den inducerede strøm vil derpå i vævet frembringe en spænding, som er bipolar, og hvis ene polaritets amplitude og frekvenskomponenter er forskellige fra den anden polaritets. Denne bipolare spænding formodes igen at frembringe førnævnte bioelektriske signal, som kunstigt stimulerer vævets heling eller helbredelse. Dette kan endog opnås som i det tilfælde, hvor elektroder anvendes til at koble det elektriske signal til legemet, uden at den induktive anordning placeres i kontakt med det omhandlede levende væsen. Det vil sige, at terapeutisk virkning kan indtræde i celler eller væv hos et levende væsen ved anvendelse af den induktive anordning i nærheden af, men ikke i kontakt med det omhandlede legemes overflade, og baseret på (4) vil overførelsen af elektromagnetisk energi til behandlingsområdet ske igennem eller over det mellemliggende væv. Dette er igen særligt ønskværdigt til fremme af heling ved •knoglebrud eller fraktur.

Idet der nu henvises til fig. 3 og 4, fremkommer der som nævnt ovenfor ved udgangsterminalerne 20 og 22 en pulserende udgangsspænding, som frembringes af kredsløbene fra fig. 1 og 2, og som illustreres med 16 U4359 den i fig. 3 viste trekantbølgeform. Som nævnt før er amplituden af udgangsspændingen, som frembringes af kredsløbet i fig. 2, den samme som for den spænding, der frembringes af kredsløbet i fig. 1, og endvidere er bølgeformen i alt væsentligt den samme, og med henblik på forklaring vil fig. 3 også blive anvendt under henvisning til fig. 2.

Bølgeformen for signalerne, som optræder ved den ydre belastning i fig. 1, nemlig den ydre belastning 24, er illustreret i fig. 4. Med henblik på forklaring vil fig. 4 også blive anvendt under henvisning til fig. 2. Derfor er bølgeformen af de signaler, som optræder i den ydre belastning 25, også illustreret i fig. 4, hvor bølgeformen derfor er repræsentativ for både strømmens og spændingsfaldets bølgeform ved belastningen 24 og 25, d.v.s. på vævsplan.

En fuldstændig bølgeform for udgangsspændingenwed terminalerne 20 og 22 er angivet i fig. 3 af punkterne RSTU. En Fourieranalyse for denne bølgeform vil vise, at frekvenskomponenterne ved maksimal amplitude (grundfrekvensen og de første harmoniske frekvenser) er langt højere i den del af bølgeformen, som angives af punkterne RST end i den del, som angives af punkterne TU.

I kredsløbet i fig. 1 er elektrodepladerne 50 og 52, og i kredsløbet i fig. 2 spolerne 50a og 52a elektrisk forbundne med udgangsterminalerne 20 og 22 til bevirkning af en elektrisk strøm i de respektive belastninger 24 og 25. Måden hvorpå denne elektriske strøm frembringes i hvert tilfælde vil i det følgende blive nærmere forklaret. Det er fra fig. 4 klart, at den elektriske strøm på vævsplan i den ene retning hurtigt vokser fra styrken vist ved punktet A til en relativt større styrke ved punktet B. Strømmen falder derpå til styrken ved punktet C og fortsætter ved denne styrke indtil punktet D, og derpå gentages cyklen. Den kendsgerning at strømstyrken i den ene retning kraftigt overskrider strømstyrken i den modsatte retning betyder, at der i zonen med levende væv frembringes enten en overvejende negativ eller en overvejende positiv spænding, således som det måtte være ønskværdigt til variering af den normalt forekommende elektriske spænding heri, og at følgelig vævets vækst stimuleres kunstigt. Den i behandlings zonen fremherskende spænding, som enten kan være positiv eller negativ, vil blive bestemt af aktiverings- eller drivsignalets polaritet ved henholdsvis elektroderne 50 og 52 og spolerne 50a og 52a. F.eks. vil ombytning af terminalerne 20 og 22 i forhold til elektroderne 50 og 52 bevirke en vending af signalerne vist i fig. 3 og 4. Den kendsgerning at der går en elektrisk strøm af 144359 17 ringe størrelse i en retning, som ikke er ønskværdig til ændring af naturligt forekommende spændinger, eller i en modvirkende retning hvad angår vævsvækst, påvirker ikke i ugunstig retning de resultater, af den terapeutiske behandling, der opnås med den elektriske strøm, som går i den foretrukne retning, og som er af en størrelsesorden, der er mange gange højere end den for strømmen, som går i den modsatte retning. Den i fig. 4 viste spænding på vævsplan kan derfor anses som værende bipolar, og den strøm, der i den ene retning har langt større styrke end i den anden, frembringer under overføringen af de i fig. 1 og 2 viste kredsløbs elektriske signaler til det levende væv eller væsen en spændingsforskel, som er overvejende af en foretrukken polaritet, til undgåelse af påtvunget kirurgisk strømledende implantering af elektroder i vævet, der skal behandles. Størrelsen af denne strøm er direkte proportional med de relative værdier for frekvenskomponenterne af den i fig. 3 viste bølgeforms maksimale amplitude.

Af ovenstående følger, at de relativt højere værdier for den maksimale amplitudes frekvenskomponenter i den del af bølgeformen i fig. 3, som beskrives af punkterne RST, vil give sig udtryk i en stor totalværdi for den i belastningen (24 eller 25) frembragte strøm, der, som vist i fig. 4, er angivet ved punkterne ABC. Den positive retning af denne frembragte strøm, hvis bølgeform angives ved punkterne ABC i fig. 4, genspejler den opadgående retning for den i fig. 3 viste signal- eller drivbølgeforms hældning eller ændringshastighed. Tilsvarende vil de relativt lave værdier af frekvenskomponenterne ved maksimal amplitude, og som forekommer i den del af bølgeformen i fig. 3, der angives ved punkterne TU, give sig udtryk i den lave totale størrelse af den frembragte strømstyrke i belastningen 24 eller 25, som i fig. 4 er angivet ved punkterne C-D. Den negative retning af denne frembragte strøm, hvis bølgeform i fig. 4 er angivet ved punkterne CD, udtrykker resultatet af den nedadgående retning af den i fig. 3 viste drivbølgeforms hældning eller ændringshastighed.

Af det foregående vil forstås, at den i belastningerne 24 og 25 frembragte strømstyrke er frembragt på en sådan måde, at den giver udtryk for de relative værdier af frekvenskomponenterne ved maksimal amplitude som er afbildet i fig. 3. Det vil sige, at en Fourieranalyse på fig. 4's bølgeform vil vise, at frekvenskomponenterne med maksimal amplitude er af langt højere frekvens i den del af bølgeformen, som angives ved punkterne ABC end i den del, der angives ved punkterne CD. Yderligere kan 144359 18 det af fig. 4 ses, at der frembringes en spænding på vævsplan, som er bipolar med en amplitude og med frekvenskomponenter, hvis ene polaritet er forskellig fra den anden polaritet, og at den maksimale amplitude af signalerne i fig. 4 fremkommer ved punktet B.

Idet der nu igen henvises til fig. 1 ses det, at placeringen af elektroderne i forhold til den ønskede behandlings zone eller i forhold til læderingen er således, at elektroden med den største strømtæthed, d.v.s. den mindste elektrode, er nærmest det områder, hvor den terapeutiske behandling ønskes. Med mellemrum vil der i det følgende blive henvist til elektroden 52 som arbejdselektroden. Den anden elektrode, elektroden 50, hvortil der i det følgende med mellemrum vil blive henvist som modelektroden, er udformet til minimal strømtæthed for derved, som det vil blive forklaret senere, at undgå eventuel modvirkning af helings- eller helbredelsesvirkningen ved denne elektrode, og for at holde bivirkninger, såsom nervebeskadigelse, på et minimum, er den placeret med henblik på optimal spændingsfordeling. Elektroderne 50 og 52 kan være opbygget af ethvert ledende eller halvledende materiale. Kravene til elektrodematerialet er: (1) at det ikke reagerer med huden og f.eks. bevirker infektion eller hævelse, (2) at det ikke polariserer for kraftigt til at heling kan indtræde under tilstedeværelse af legemsvæsker, således at det ønskede ener-, gi- og frekvensindhold af signalerne på celle- eller vævsplan kan stå til rådighed på det rette sted.

Sølv er det foretrukne materiale til udformning af elektroderne 50 og 52, men andre egnede materialer kan også anvendes.

Det skal her bemærkes, at elektroderne 50 og 52 kan anbringes i direkte fysisk kontakt med epiteloverfladerne af det legeme, som er under behandling, i hvilket tilfælde en sådan fysisk kontakt vil være en elek-trisk-elektrokemisk grænseflade, eller også kan et egnet dielektrisk materiale, såsom f.eks. mylar eller endog luft, anbringes imellem elektroderne og legemets epiteloverflader, i hvilket tilfælde en sådan fysisk kontakt vil være en dielektrisk-elektrokemisk grænseflade.

I tilfældet med elektrisk-elektrokemisk grænseflade vælges den maksimale spænding eller den tid, hvor den afgives til en given elektrode, i overensstemmelse med den foreliggende opfindelses lære, til undgåelse af Faraday-reaktioner. Målt mellem elektroderne 52 og 50 er den maksimale spænding, som afgives mellem elektroderne 50 og 52, hensigtsmæssigt i 19 1A 4 3 5 9 området ca. 0,8 volt til ca. 1,0 volt i den positive retning og i området ca. 0,0 volt til ca. -0,01 volt i den negative retning.

Disse Faraday-reaktioner kan omfatte lokale forandringer i pH-vær-dien, lokale forandringer af tonicitet (såkaldt osmolaitet), destruktion af nødvendige proteiner, lipider o.s.v. eller elektrolyse i den fysiologiske saltopløsning ved udvikling af de gasarter, som indgår heri (H2,

Cl2 og 02).

Hvis arbejdselektroden må påtrykkes en normalt uønskelig høj spænding, d.v.s. over ca. 1 volt, til bevirkning af den ønskede heling i vævszonen, kan vævets nekrose eller andre skadelige vævseffekter undgås ved kun at holde arbejdselektroden på deiine unormalt høje spænding i et tidsrum, som er mindre end det, der er nødvendigt for at Faraday-reaktioner kan optræde. Den nøjagtige øvre grænse for tidsrummet vil afhænge af spændingsfaldet over grænsefladen mellem arbejdselektrode og væv.

Dette sidstnævnte spændingsfald er ikke direkte måleligt. Imidlertid kan man opnå et måleligt spændingsfald mellem arbejdselektroden og en referenceelektrode. Dette målelige spændingsfald er sammensat af to komponenter, nemlig spændingsfaldet over grænsefladen mellem arbejdselektroden og vævet, hvilken spænding er ansvarlig for tilstedeværelsen af Faraday-reaktioner, og det spændingsfald, som forårsages af spændingsfaldet over det væv, der ligger imellem henholdsvis arbejds- og referenceelektroden. Udtrykt ved det målelige spændingsfald er derfor den tilladelige tidsperiodes øvre grænse afhængig af følgende faktorer: Arbejdselektrodens areal og geometri, vævets geometri og ledningsevnen mellem arbejds- og referenceelektroden, hvilke alle er medbestemmende for spændingsfaldet hen over dette vævsvolumen. Spændingsfaldet på grund af vævets og legemsvæskernes impedans vil, når det vektorielt subtraheres fra det målte spændingsfald mellem arbejds- og referenceelektroderne, give spændingsfaldet over grænsefladen mellem arbejdselektroden og vævet. Sidstnævnte spændingsfald vil igen være et udtryk for de vigtigste elektrokemiske omsætninger ved denne grænseflade og følgelig også deres kinetiske reaktionshastigheder. Af deres hastigheder kan igen udledes den maksimale tid, d.v.s. tidsperiodens øvre grænse, hvori det kan tillades, at arbejdselektroden har et spændingsfald, som er større end det, der vil indlede Faraday-reaktioner ved grænsefladen mellem arbejdselektroden og vævet i lange tidsrum. Med en arbejdselektrodespænding fra henholdsvis ca. 1 volt til ca. 100 volt målt i forhold til en reversibel hydrogenelektrode (RHE) i samme elektrolyt, d.v.s. væv, kan arbejdselektroden 144359 20 hensigtsmæssigt kun bibeholde disse spændinger i henholdsvis·ca. 500 mikrosekunder til ca. henholdsvis 1 nanosekund med et arbejdselektrodeareal på 1 cm , før skadelige Faraday-reaktioner indtræder ved arbejdselektro-dens grænseflade med vævet.

For en arbejdselektrodespænding fra henholdsvis ca. -0,01 volt til ca. -100 volt målt i forhold til RHE'en i samme elektrolyt, d.v.s. væv, kan arbejdselektroden tilsvarende kun forblive ved disse potentialer i henholdsvis ca. 500 mikrosekunder til ca. 1 nanosekund ved et arbejds- 2 elektrodeareal på 1 cm , før der indtræder skadelige Faraday-reaktioner ved grænsefladen mellem arbejdselektroden og vævet.

Som et sammendrag af det ovenstående og i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse kan det anføres, at Faraday-reaktioner undgås i tilfældet med en elektrisk-elektrokemisk grænseflade ved en uønsket høj spænding, som påføres elektrodevævsgrænsefladen i et tidsrum, der ikke 2 overskrider 500 mikrosekunder til ca. 1 nanosekund pr. cm elektrodeoverflade, da nævnte Faraday-reaktioner har tidskonstanter, der er meget længere end de, der gælder for opladning og afladning af dobbeltlagskapaciteten. Når denne tidsrums- eller frekvensbegrænsning ikke kan opfyldes, er det nødvendigt, at amplituden af den spænding, der måles over arbejdselektroden og en RHE i samme elektrolyt (væv) ikke overskrider +0,8 til +1,0 volt i den positive retning eller ca. 0,0 volt til ca. -0,1 volt målt mellem arbejdselektroden og en hydrogen referenceelektrode i samme elektrolyt i den negative retning til undgåelse af de ovennævnte Faraday-reaktioner. Disse spændingsbegrænsninger gælder for de elektroder, d.v.s. platin-gruppemetaller, hvis ioner ikke går i opløsning i nogen væsentlig udstrækning, når spændingen ændres fra elektrodens normale ligevægts eller standardspænding. Et smallere, d.v.s. mere begrænset spændingsområde må anvendes til de fleste andre elektrodetyper.

I tilfældet med dielektrisk-elektrokemisk grænseflade foreligger problemet med Faraday-reaktioner ikke ved legemets epiteloverflader.

Idet der nu igen henvises til fig. 1, 3 og 4, forekommer den pulserende udgangsspænding, der frembringes af kredsløbet i fig. 1, som anført ovenfor, ved udgangsterminalerne 20 og 22, og som nævnt ovenfor er udgangsspændingen illustreret ved savtak- eller trekantbølgeformen, der er vist i fig. 3. Den pulserende udgangsspænding er en vekselstrøm og kapacitivt koblet til elektroderne 50 og 52 via kondensatoren 43. Denne koblingstype sikrer, at der ikke forekommer nogen jævnstrømskomponenter ved 144359 21 terminalerne 20 og 22. Kondensatoren 43 kan udelades i de tilfælde, hvor elektroderne 50 0g 52 har et dielektrisk materiale mellem sig og de flader, hvortil de er knyttet, af den grund at der effektivt dannes en kon densator ved elektroden, det dielektriske materiale og legemsoverfladen i hvert tilfælde. Den derved dannede kondensator vil effektivt blokere jævnstrømskomponenter.

Normalt fremkommer strømmen på vævsplan med den i fig. 4 viste strømbølgeform, ved at udgangsspændingen, som forekommer ved terminalerne 20 og 22, lægges over en kondensator, som sidder i serie og/eller parallelt med en impedans. Kondensatoren dannes af den dobbeltlagskondensator, der forekommer mellem elektrodepladerne 50 og 52, som er anbragt på legemets overflader, og de dissocierede stoffer i vævsvæskerne. Impedansen er vævets impedans overfor ionbevægelse igennem vævet og alle andre involverede elektrokemiske processer, d.v.s. redoxprocesser, adsorptions-og desorptionsprocesser. Den bipolare spænding på vævsplan, hvis spændingsfaldbølgeform fremgår af fig. 4, er resultatet af det spændingsfald, der bevirkes af strømmen gennem vævets og legemsvæskernes impedans.

Det formodes, at det i fig. 1 viste apparat fungerer til de omhandlede formål, da strømstyrken og amplituden af den fremkomne bipolare spænding på vævsplan, den spidse top Y i fig. 4, er højere end det, der er nødvendigt til frembringelse af den ønskede stimulering under trekantimpulsens opadgående del, d.v.s. større end nødvendigt til at frembringe det bioelektriske signal. Strømstyrken og amplituden af den bipolare spænding, der i fig. 4 er angivet ved punkterne CD, og som begge frembringes på vævsplan, er under de niveauer, der er nødvendige for at bevirke stimulering, d.v.s. under det niveau, der bevirker det bioelektriske signal.

Som følge heraf forekommer elektrodepladen 50 eller 52, som er nærmest den ønskede behandlingszone, at være negativ eller positiv i forhold til de hosliggende celler eller væv. Dette resultat opnås på trods af den kendsgerning, at den gennemsnitlige strøm, som går gennem systemet, er nul. Den forudgående udvælgelse af området for elektroden med positiv eller negativ polaritet med hensyn til de tilstødende kropsoverflader vil blive forklaret mere detaljeret i det følgende. Normalt er imidlertid en af elektrodepladerne 50 eller 52 placeret nærmere den ønskede behandlingszone end den anden elektrodeplade. Elektrodepladernes 50 og 52 foretrukne position er tæt ved epiteloverfladerne hos det levende væsen eller patienten, som behandles. Betegnelsen tæt ved betyder, 144359 22 som den anvendes heri, tætliggende, tilgrænsende, berørende eller tilstødende. Når f.eks. pladerne 50 og 52 er i direkte fysisk kontakt med kropsoverfladerne, vil pladerne berøre kropsoverfladen, hvorimod pladerne vil være tæt ved eller nær, d.v.s. i umiddelbar nærhed af kropsoverfladerne, når et dielektrisk materiale er anbragt imellem pladerne og krops-overfladerne.

Det er imidlertid klart, at elektroderne 50 og 52 også kan udformes således, at de kan implanteres i behandlingszonen. Det vil sige, at begge elektroderne kan være udformet som nåleelektroder, eller alternativt kan den ene udformes som en nål og den anden elektrode som en plade. Den foretrukne placering af elektroderne er imidlertid som nævnt udvendigt i forhold til det levende væsens epitelium. En fremgangsmåde uden indtrængning foretrækkes, da de på denne måde af kredsløbet i fig. 1 frembragte signaler kan kobles til behandlingszonen uden at frembringe en diskontinuitet i epitelet, hvorved risiko for overfladisk eller dybtgående infektion hos den under behandling værende patient undgås.

Det skal også her forklares, at skønt et batteri med én eller flere elektrokemiske celler er den foretrukne udformning af kraftforsyningen 23, kan også andre egnede kendte elektriske kraftforsyninger anvendes. Hele kredsløbet i fig. 1 kan om ønsket indstøbes i en støbemasse, der er forligelig med kroppens miljø, med eller uden indbygning af kraftforsyningen. I sidstnævnte tilfælde kan kraftforsyningen være elektrisk forbundet med det elektriske kredsløb gennem egnede terminaler anbragt i indstøb-ningen. Derved bliver det muligt, at batteriet, om nødvendigt, kan udskiftes under behandling, og at de elektroniske kredsløbskomponenter kan bruges igen, hvilket ellers ikke ville være tilfældet, hvis batterierne var indstøbt sammen med komponenterne ved fremstillingen af kredsløbet fra fig. 1. Yderligere kan en af elektroderne 50 eller 52 blive udformet som en plade, der er fæstnet til indstøbningen, der indkapsler de elektroniske komponenter. I dette tilfælde skal pladen naturligvis være passende forbundet med elektronikken inden i indstøbningen. Tilsvarende kan én af eller begge elektroderne 50 eller 52 udformes efter en skinne, væggen af en skinne, en gipsindstøbning eller en bandage, der ligger omkring behandlingszonen. Det skal også her nævnes, at kredsløbet i fig. 1 også kan indstøbes eller indlejres i et materiale, som er upåvirkeligt af og ikke selv påvirker de materialer, der anvendes til dannelse af et brækket eller fraktureret lems indstøbning og andre legemsdeles indstøb-ning. Grunden hertil er, at kredsløbet fra fig. 1, om ønsket, kan indlej- 144359 23 res i indstøbningen til fiksering eller understøtning af lemmet eller den anden legemsdel, der har en brækket eller fraktureret knogle.

Det indstøbte eller indkapslede kredsløb fra fig. 1 kan, om ønsket, også fuldstændig implanteres i den under behandling værende patients legeme. I dette tilfælde kan der også anvendes en belægning af silikone-kautsjuk eller lignende materiale. Det vil sige, at indlejringsmaterialet kan have en papirtynd hinde af silikonekautsjuk formet omkring sig.

De i fig. 2 viste spoler 50a og 52a kan konstrueres af ethvert ledende eller halvledende materiale. De vigtigste krav til spolerne er: (1) at de placeres således, at de ikke nødvendigvis berører de involverede legemsoverflader og således, at det tilhørende elektromagnetiske felt, der frembringes af dem, mens det varierer, frembringer spændingsslynger og inducerer hvirvelstrømme i de ønskede områder, og (2) at spolerne er konstrueret af et materiale, som ikke har nogen væsentlig impedans overfor den elektriske strøm ved de spændingsgradienter, der normalt optræder i dette kredsløb.

Den foretrukne udformning af spolerne 50a og 52a er i sølv, skønt andre egnede materialer, såsom kobber, kan anvendes.

Spolerne anbringes fortrinsvis således i forhold til læderingen, at de mest koncentrerede elektromagnetiske kraftlinier går igennem læderingsområdet under rette vinkler med den foretrukne strømretning, således som det vil blive forklaret mere detaljeret i det følgende. Disse spoler er også fortrinsvis udformet og anbragt således, at de spreder strømmen, d.v.s. gør strømtætheden lille, i de områder af legemet eller i det omliggende væv, som ikke er i umiddelbar nærhed af læderingsområdet for at mindske eventuelle bivirkninger, som f.eks. negativ helingsvirkning.

Idet der nu henvises til fig. 2, 3 og 4, fremkommer der, som nævnt, over terminalerne 20 og 22 i kredsløbet fra fig. 2 en pulserende udgangsspænding som illustreret ved trekantbølgeformen, der er vist i fig. 3.

Som det er nævnt ovenfor, er amplituden af udgangsspændingen, der frembringes af kredsløbet fra fig. 2, den samme som den amplitude, der frembringes af kredsløbet fra fig. 1, og endvidere er bølgeformen i alt væsentligt den samme, og fig. 3 og 4 vil igen på dette punkt kun blive brugt under henvisning til fig. 2 i forklaringsmæssig hensigt. Den pulserende udgangsspænding er kapacitivt koblet til operationsforstærkeren 47 via kondensatoren 43. Kondensatoren 43 kan faktisk, om det ønskes, udelades i kredsløbet fra fig. 2, da der ikke kan forekomme nogen jævn- 144359 24 strømskomponenter i belastningen 25 på grund af udgangsspændingens induktive kobling til belastningen 25 i dette tilfælde.

Som et resultat af at den pulserende udgangsspænding eller trekant-bølgeformen lægges over spolerne 50a og 52a, frembringes der en pulserende strøm i spolerne 50a og 52a, hvilken strøm bevirker et pulserende tidsvariabelt elektromagnetisk felt i nærheden af belastningen 25, som er et moduleret elektromagnetisk felt med trekantbølgeform, hvilket felt er koblet til belastningen 25 gennem spolernes placering i forhold til belastningen 25.

Bølgeformen af signalerne, som fremkommer ved belastningen 25, er som ovenfor nævnt illustreret i fig. 4. Den i fig. 4 illustrerede bølgeform repræsenterer som ovenfor nævnt spændingsfaldet og de inducerede strømbølgeformer på vævsplan. Af fagfolk vil det forstås, at bemærkningerne, som er gjort ovenfor med hensyn til bølgeformerne, der er vist i fig. 3 og 4, hvad angår bipolariteten af den spænding, som fremkommer ved belastningen, og hvad det angår som en Fourieranalyse på disse bølgeformer ville vise, passer hermed.

Normalt fremkommer spændingsslyngen på vævsplan ved påtrykning af det modulerede trekantbølgeformede elektromagnetiske felt, som frembringes af spolerne 50a og 52a gennem vævet vinkelret på den ønskede strøm-retning på vævsplan. Denne spændingsslynge frembringer en strøm, som igen bevirker den bipolare spænding på vævsplan. Spændingsfaldet og strømmens bølgeform, der fremgår af fig. 4, er resultatet af spændingsfaldet, der frembringes af strømmen, der går gennem vævets og legemsvæskernes impedans .

Det formodes, at apparatet i fig. 2 opfylder nævnte formål, da den på vævsplan frembragte bipolare spændings amplitude [dens spidse top B i fig. 4) i trekantbølgens voksende del X i fig. 3 i dens stigningstid er over den størrelse, der er nødvendig til frembringelse af det bioelektriske signal. Størrelsen af strømmen og amplituden af den bipolare spænding vist i fig. 4 ved punkterne CD, der frembringes på vævsplan i trekantbølgens henfaldstid eller aftagende del Z i fig. 3 er lavere end det niveau, der er nødvendigt til bevirkning af stimulering, d.v.s. lavere end det niveau, der er nødvendigt til bevirkning af det bioelektriske signal. Som følge heraf opfatter mellemliggende celler spændingsfaldet gennem vævet som en til vævet knyttet polaritet, d.v.s. at den ene ende eller del af zonen, som er under behandling, forekommer de mellemliggende celler at være positiv, mens den anden ende eller del forekommer at være negativ, skønt gennemsnitsstrømmen, der går gennem syste- 144359 25 met, er nul.

Det skal her nævnes, at spolerne 50a og 52a normalt er placeret således i forhold til den ønskede stimuleringszone, at den elektromagnetiske feltstyrke bliver maksimal i denne zone. Den foretrukne placering af spolerne 50a og" 52a er tæt ved, men ikke nødvendigvis i berøring med hudens overflade hos patienten, der er under behandling, men spolerne 50a og 52a kan også, om det ønskes, få en sådan udformning, at de kan anbringes på overfladen af patientens hud, eller en udformning som gør, at de kan implanteres i behandlingszonen. Begge spolerne kan udformes som fladtrykte spoler med tilspidsede kanter, eller alternativt kan den ene være med førnævnte geometri, mens den anden spole kan udformes som en lille ferritkærneinduktor.

Det skal også her nævnes, at kraftforsyningen 23 sammen med den 68 volts kraftforsyning til operationsforstærkeren 47 er et batteri eller batterier, der hvert omfatter en eller flere elektrokemiske celler. Andre egnede elektriske kraftforsyninger kan, om det ønskes, anvendes. Hvis det ønskes, kan hele kredsløbet fra fig. 2 indstøbes i en implanterings-masse, der er forenelig med legemets miljø (det menneskelige legeme indbefattet) med eller uden indbygning af kraftforsyningen. I dette sidstnævnte tilfælde vil kraftforsyningen være elektrisk forbundet med det elektriske kredsløb gennem egnede terminaler, der er anbragt i indstøb-ningen. Dette træk muliggør, at batterierne, om nødvendigt, kan udskiftes under behandlingen, og det muliggør også, at de elektroniske kredsløbskomponenter kan bruges igen, hvilket normalt ikke ville være tilfældet, hvis batterierne var indkapslet sammen med komponenterne, der udgør kredsløbet fra fig. 2. Spolerne 50a og 52a kan yderligere hver blive udformet som en opviklet spole, der er befæstet til indstøbnings-indkapslingen af de elektroniske komponenter. I dette tilfælde kan spolerne naturligvis på passende vis være forbundet med elektronikken indeni indkapslingsbeholderen. Hver af spolerne 50a og 52a kan ligeledes tilpasses formen af en skinne eller væggen af en skinne, en indstøbning eller en bandage omkring det læderede område. Det skal også her pointeres, at kredsløbet fra fig. 2 også kan indstøbes eller indlejres i et materiale, som er foreneligt med miljøet hos de materialer, der anvendes ved dannelsen af indstøbninger for brækkede eller frakturerede lemmer og andre legemsdele. Grunden hertil er, at det omhandlede kredslob, om det ønskes, kan indlejres i indstøbningen til at fastholde eller understøtte lemmet eller den anden legemsdel, som har en brækket eller fraktureret knogle.

UÅ359 26

Det indkapslede kredsløb fra fig. 2 kan også fuldstændigt implan-teres i patientens legeme under behandling, hvis dette måtte ønskes. I dette sidstnævnte tilfælde kan man også anvende en belægning af sili-konekautsjuk eller andet lignende materiale. Det vil sige, at indlejringsmaterialet kan være omsluttet af et tyndt silikonekautsjuklag.

Den foretrukne placering af spolerne er imidlertid, som det er nævnt, udenfor legemets epiteloverflader, da en ikke-indtrængende kirurgisk fremgangsmåde er den foretrukne til kobling af den elektriske energi til det levende væsen under anvendelse af den foreliggende opfindelses principper.

Mens der hidtil har været lagt vægt på den terapeutiske behandling af knoglevæv som et konkret eksempel på anvendelse af apparatet ifølge den foreliggende opfindelse, er det naturligvis klart, at den bioelektrokemiske aktivitet ved cellemembranerne egner sig til kontrol udefra. Derfor vil et apparat ifølge den foreliggende opfindelse kunne bevirke effektiv stimulerende eller helbredende indvirkning på følgende områder: (1) Vækst (2) Gendannelse og udbedring (3) Omdannelse (4) Ondartede sygdomstilstande (5) Terapeutisk smertekontrol (6) Terapeutisk muskel- og nervekontrol (7) Infektion

Disse mulige anvendelsesområder betyder, at apparatet ifølge opfindelsen sandsynligvis kan anvendes til sådanne områder som knogleudbedring eller heling af frakturer, undertrykkelse af cancer, regeneration af lemmer, udbedring af blødt væv og trombose. Med andre ord kan alle de biologiske processer, som udviser ikke-normale elektriske forhold, på gunstig vis påvirkes af et korrekt programmeret apparat ifølge opfindelsen.

Med hensyn til kredsløbene fra figurerne 1 og 2 betyder betegnelsen korrekt programmeret, at der heri er indbefattet variationer i frekvenserne, arbejdscyklerne, bølgeformens stigningstider, bølgeformens henfaldstid og også polariteten af udgangsspændingen, som frembringes af kredsløbet fra fig. 1 og 2. Fagfolk vil erkende, at disse faktorer bestemmer egenskaberne for de udgangsspændinger, der frembringes af kredsløbene fra fig. 1 og 2. Med hensyn til arbejdscyklen, stignings- 144359 27 tiden og frekvensen kan variationer frembringes ved at variere modstanden 30, kondensatoren 28 og kraftforsyningen 23. Hvad angår henfaldstiden kan variationer frembringes ved ændring af transformatorvindingernes induktans, f.eks. ved udskiftning af én transformer med en anden, og med hensyn til polaritetsvariationer kan disse frembringes ved at vende transmissionsleddene 54 og 55 i kredsløbet fra fig. 1 eller transmissionsleddene 54 og 56 i kredsløbet fra fig. 2.

Drejer det sig om kredsløbet fra fig. 1, betyder korrekt programmeret også, at anbringelsen af elektrodepladearealet og elektrodeplade-geometrien er indbefattet. Det vil sige, at disse sidstnævnte faktorer styrer styrken og arealet, hvormed henholdsvis via hvilket energien overføres fra kredsløbet i fig. 1 til den forudbestemte zone i det levende væsen, som er under behandling. Hvor det drejer sig om knogleheling, sårheling og vævsregenerering er f.eks. den foretrukne udformning af elektrodepladerne en opstilling, hvorved arbejds- eller den negative elek-trodeplade 52 er over behandlingsområdet, og den modsatte - eller den positive elektrodeplade 50 er placeret over et område, ved hvilket en eventuel vendt eller modsat effekt i forhold til den ønskede effekt enten ikke er skadelig, eller hverken kan eller vil optræde. Normalt har ar-bejdselektroden eller den elektrode, som skal bevirke den ønskede stimulerende eller helbredende effekt, et areal, der er ca. 1/5 af modelektroden eller den modsatte elektrodeplade, og elektrodepladens form er valgt således, at koncentrationen af det elektriske felt ligger så tæt ved det ønskede behandlingsområde som muligt. Hvor det drejer sig om cancertilbagetrængning, nedbrydelse eller ødelæggelse af uønsket eller uønskværdigt væv, kan der anvendes samme kriterier, hvad angår pladeform, -opstilling o.s.v., men det formodes imidlertid, at elektrodepladernes polaritet skal vendes, d.v.s. at elektrodepladerne skal anbringes modsat af, hvad de bliver ved knogleheling, sårheling og vævsgendannelse.

I tilfældet med kredsløbet fra fig. 2 betyder "korrekt programmeret' at anbringelse, spolevolumen og spolegeometri er indbefattet. Disse sidstnævnte parametre styrer nemlig styrken og arealet, hvorover energien overføres fra kredsløbet i fig. 2 til den vævszone i det levende væsen, som er under behandling. Normalt vælges den terapeutiske spolegeometri således, at den højeste feltkoncentration, d.v.s. den maksimale fluxtæthed, befinder sig tæt ved det ønskede behandlingsområde som muligt.

I fig. 5 ses et elektromedicinsk apparat af den i fig. 1 viste 144359 28 type med en patient, hvortil det anvendes, og med skematiserede dele af patienten, Arbejdselektroden eller den negative elektrode 52 sidder tæt ved det område, som er under behandling, og modelektroden eller den positive elektrode 50 er anbragt fjernt fra området, der er under behandling. Ved en blok 100 betegnes et kredsløb, som kan frembringe et elektrisk signal, der pulserer i både positiv og negativ retning, og som har en bølgeform, hvis stigningstid adskiller sig fra faldtiden. Med et sådant arrangement vil der blive frembragt en strøm i delen 102 af patienten, som er under behandling, under pulsationerne af driftssignalet, som frembringes af kredsløbet i blokken 100. Strømstyrken i retningen fra lemmets 102 nærhed til lemmets fjerneste område vil være stærkere end i den modsatte retning. Størrelsen af den kraftigere strøm vil svare til strømsignalet, der i fig. 4 er angivet ved punkterne ABC, og den mindre størrelse af strømmen, som går i retningen fra den fjerne region til lemmets 102 nærhed, vil svare til strømsignalet, som i fig. 4 er angivet ved punkterne CD. Som et resultat af denne strøm vil der blive frembragt en bipolar spænding i og hen over behandlingszonen, som veksler både i positiv og negativ retning, således at den bipolare spændings maksimale amplitude i den ene retning er større end den bipolare spændings maksimale amplitude i den modsatte retning, d.v.s. svarende til spændingsfaldsbølgeformen fra fig. 4. Den således etablerede bipolare spænding i behandlingsområdet er overvejende af negativ polaritet, hvilket øger den absolutte værdi af den naturligt forekommende elektriske spænding i behandlingsområdet, og det formodes, at denne bipolare spænding kan adderes til den naturligt forekommende spændings forandring, som optræder ved lædering for at fremme og fremskynde udbedringsmekanismen med påfølgende højere rekonstitueringshastighed for den beskadigede knogle.

I fig. 6 ses et elektromedicinsk apparat af den i fig. 1 viste type med en patient, hvortil det bruges, og med skematiserede dele af patienten. Der ses en enkelt spole 202, som er anbragt over behandlingsområdet, således at den er så tæt ved behandlingsområdet som muligt. En blok 200 repræsenterer et kredsløb, som kan frembringe et elektrisk signal, der pulserer i både negativ og positiv retning, og som har en bølgeform, hvis stigningstid er forskellig fra dens faldtid. Med det i fig. 6 viste arrangement frembringes der en pulserende strøm i spolen 202, som igen bevirker et pulserende tidsvariabelt elektromagnetisk felt, der på grund af spolens 202 placering i forhold til delen 102 af patienten kobles til delen 102 under pulsationerne af driftssignalet, som frembringes 144359 29 af kredsløbet i blokken 200. Der fremkommer på vævsplan en spændingsslynge, som igen bevirker en strøm i delen 102, hvilken strøm igen frembringer en bipolar spænding i og hen over patientens del 102. Det elektromagnetiske felt, som frembringes af spolen 202, står vinkelret på de ønskede strømretninger, og strømmen pulserer både i negativ og positiv retning i patientens del 102. Størrelsen af den strøm, som går i retning fra delens 102 nærhed til delens 102 fjerne område, vil være større end størrelsen af den strøm, der går fra delens 102 fjerne område til dens nærhed. Den større strøm svarer til strømsignalet, der i fig. 4 er angivet ved punkterne ABC, og den mindre strøm svarer til strømsignalet, som er angivet ved punkterne CD. Som følge af denne strøm vil der blive e-tableret en bipolar spænding i og hen over behandlingszonen, hvilken spænding veksler både i positiv og negativ retning, og hvor den maksimale amplitude af den bipolare spænding i den ene retning er større end den maksimale amplitude af den bipolare spænding i den modsatte retning, d.v.s. svarende til spændingsfaldbølgeformen fra fig. 4.

Den således frembragte bipolare spænding i behandlingsområdet er overvejende af negativ polaritet, hvilket øger den naturligt forekommende elektriske spændings absolutte størrelse i behandlingsområdet, og det formodes, at denne bipolare spænding kan adderes til den naturligt forekommende spændingsforandring, som optræder ved lædering for at fremme og fremskynde udbedringsmekanismen med påfølgende højere rekonstitueringshastighed for den beskadigede knogle.

Skønt der hidtil kun har været nævnt elektroniske kredsløb, vil fagfolk forstå, at et mekanisk apparat, der kan frembringe enten et pulserende elektrodynamisk eller elektromagnetisk felt, som stiger og falder i overensstemmelse med en forudvalgt frekvens, og hvori feltets stigning er forskellig fra dets faldtid, vil bevirke en strøm på vævsplan i overensstemmelse med den foreliggende opfindelses anvisninger. Et sådant mekanisk apparat er i skematisk form vist i fig. 7, hvor en magnet 302 drejer om en akse 304. Elementet 306 er en plade af et materiale, der er ugennemtrængeligt for den drejende magnets 302 magnetiske felt, og elementet 306 har en trekantet åbning 308. Fagfolk vil forstå, at når magnetens 302 poler drejes forbi åbningen 308, dannes et elektromagnetisk felt på den anden side af elementet 306, hvilket felt stiger og falder i overensstemmelse med magnetens 302 omdrejningshas.tighed. Det frembragte magnetiske felts opbygningstid vil endvidere være forskellig fra dets henfaldstid på grund af den trekantede åbning 308.

30 U4359

Det skal erindres, at den foreliggende opfindelses bredeste område er behandling af levende celler ved anvendelse af egenskaberne ved cellemembranernes kontaktflader, hvilket betyder, at cellemembraner opfører sig som elektroder. I overensstemmelse hermed vil cellemembraner reagere overfor lokale spændingsvariationer. Skønt nerveceller på grund af deres særlige opbygning og specielle sensitivitet kan være blandt de celler, der er mest påvirket af de ovenfor beskrevne lokale elektriske spændinger, er det ikke kun den foreliggende opfindelses hensigt at stimulere nerveceller, skønt dette kan være et påkrævet trin ved en helbredelsesproces, men også at stimulere andre påvirkelige celle- eller vævsarter, hvilket er nødvendigt til opnåelse af de ønskede endelige virkninger i form af helbredelse eller gendannelse af de ønskede vævstyper, eller alternativt i form af den mulige nedbrydning eller ødelæggelse af uønsket eller uønskeligt væv.

Skønt der i den foreliggende beskrivelse er blevet henvist til konkrete mekanisme fænomener, som er forbundet med celle- og vævsheling, skal det forstås, at man på mange områder endnu ikke helt har erkendt de faktiske involverede processer. De, som har været fremsat, har kun været forsøg på en forklaring af den kendsgerning, at de beskrevne apparater virker til de nævnte formål.

I en praktisk udførelsesform for den foreliggende opfindelse kan de i forbindelse med fig. 1 omtalte komponenter have de i tabel 1 angivne værdier:

Tabel 1

Modstande (ohm) 30 ......................... 0-1000 kilo-ohm variabel 31 ......................... SO kilo-ohm 32 ......................... 50 " " 46 ......................... 500 " "

Kondensatorer (mikrofarad) 28 ........................... 0.047 40 ......... .................. 0.0047 43 ......................... 1.0

Transistorer

25 ......................... 2N718A

26 ......................... 2N3217 144359 31

Transformator 34 ......................... United Transformer Corp.

jf Bit-250-48

Diode 44 ......................... Hewlett Packard HP2800 I en praktisk udførelsesform for den foreliggende opfindelse kan de i forbindelse med fig. 1 omtalte komponenter have de i tabel 2 angivne værdier;

Tabel 2

Modstande (ohm) 30 ......................... 0-1000 kilo-ohm variabel 31 ......................... 50 kilo-ohm 32 ......................... 50 kilo-ohm 46 ......................... 500 kilo-ohm

Kondensatorer (mikrofarad) 28 ......................... 0.047 40 ......................... 0.0047 43 ......................... 1.0

Transistorer

25 ....................... 2N718A

26 ....................... 2N3217

Transformator 34 ....................... United Transformer Corp.

* Bit-250-48

Diode 44 ....................... Hewlett Packard HP2800

Operationsforstærker 47 ....................... RCA HC 2000