EP3544676A1 - Vorrichtung zur beeinflussung biologischer abläufe in einem lebenden gewebe - Google Patents

Vorrichtung zur beeinflussung biologischer abläufe in einem lebenden gewebe

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Publication number
EP3544676A1
EP3544676A1 EP17751656.4A EP17751656A EP3544676A1 EP 3544676 A1 EP3544676 A1 EP 3544676A1 EP 17751656 A EP17751656 A EP 17751656A EP 3544676 A1 EP3544676 A1 EP 3544676A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pulses
main
amplitude
pulse
factor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17751656.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Gleim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bemer Int AG
Original Assignee
Bemer Int AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bemer Int AG filed Critical Bemer Int AG
Publication of EP3544676A1 publication Critical patent/EP3544676A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00—Magnetotherapy
    • A61N2/004—Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4836—Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00—Magnetotherapy
    • A61N2/02—Magnetotherapy using magnetic fields produced by coils, including single turn loops or electromagnets

Definitions

  • the invention relates to a device for influencing biological processes in a living tissue, in particular a human body, for acting on at least part of the tissue with a pulsating magnetic field.
  • the invention relates to a device and an electrical or electromagnetic signal for influencing biological processes in a living tissue, in particular a human body, by applying at least part of the tissue to a pulsating electromagnetic field.
  • the sinusoidal magnetic fields used in semi-invasive pulsed magnetic field techniques had a frequency of 2 to 20 Hz and magnetic flux densities between 1 mT and 10 mT.
  • An alternating voltage for generating an external magnetic field was induced on implanted electrodes with the aid of a so-called secondary element.
  • noninvasive treatment without a secondary element was also known in which only very weak electrical currents were induced in the treated part of the body which was located in the center of the coil. Also devices for whole body therapy have been known since the 70s, in which the field lines are distributed evenly throughout the body.
  • a generator is used to drive a magnetic field generating device, in which the generator controls the magnetic field generating device in such a way that the magnetic field consists of a plurality of magnetic fields consists of their temporal distance and amplitude course characteristically shaped fundamental pulses or main pulses.
  • the pulse frequency is usually between 0 and 1000 Hz.
  • Such a main pulse can be sinusoidal, trapezoidal or sawtooth (EP 0 594 655 B1 (König Herbert), EP 0 729 318 B1 (Fischer Gerhard, EP-A-0 377 284)).
  • EP 0 995 463 B1 (Kafka Wolf A) have an average exponentially increasing sinusoidally modulated field intensity profile with magnetic flux densities in the range from nanoTesla to several milliTesla differ in their amplitudes and / or rise or fall slopes, ultimately thus also in their individual duration (see EP 0 995 463 B1).
  • the magnetic fields are frequently generated by one or more electrical coils which are also controlled independently of one another (EP 1 364 679 A2, EP-A 0 266 807, EP-A-0 266 907, DE-A 4 221 739, US-A-5 181 902, WO-A-96/32159, UA-A-4 428 366, EP 0 995 463 B1).
  • the therapeutic application is usually noninvasive for operational reasons and the associated risks.
  • the influence of the biological system is based on a still unknown interaction of energy components of the magnetic and electrical field components generated by the devices.
  • the physiological and biological interactions triggered by the applied electric and magnetic field are then energetically activated to activate the reactivity of molecular structures involved in the naturally-occurring and self-sustaining regulatory mechanisms.
  • the energetic activation can be triggered directly, by magnetic or / and by the principle of induction (Maxwell's equations) and indirectly, by electrical force effects.
  • the molecular structures can have ionic, atomic and molecular forms.
  • EP 0 995 463 B1 describes that an electromagnetic field leads to a significant activation of a number of differentiated physiological-physiological processes compared to unbound biological objects. For example, from
  • the distribution of the amplitudes, the configuration of the edge slopes and the superposition of the sub-pulses is therefore of crucial importance, since these parameters characterize the intensity distribution over time.
  • the temporal field intensity distributions therefore have a similar importance to the structure-activity relationship of pharmaceutical active ingredients in pharmacy.
  • the intensity profile over time has been adapted so that the pulses are more finely adjusted to the requirements of the therapy.
  • the optimal shape and sequence of the subpulses is individually very different. It depends on the type of tissue applied by the field, on the desired healing success and on the individual. A crucial factor in the stimulation of exchange processes in the Body tissue probably has the high, due to the large number of superimposed sub-pulses proportion of the rising or falling flank sections.
  • the object of the invention is to provide over the prior art, an improved device and an improved electrical or electromagnetic signal with which a faster and in their physiological effect broader influence, in particular stimulation, biological processes is made possible by a wide band of electromagnetic activatable molecular structures is addressed and thus a broader physiological range of action is guaranteed.
  • the invention is directed to the broadest possible energetic support of the complex cross-linked molecular regulatory processes.
  • the accompanying therapy concept is therefore preventative and focused on regeneration, maintenance and well-being.
  • a device comprising a pulse generator and a field generating device for generating a pulsating electromagnetic field.
  • the pulse generator is used to control the field generating device, wherein the pulse generator controls the field generating device via suitable current-voltage sequences so that the pulsating electric or electromagnetic field consists of a plurality of, with respect to their temporal amplitude characteristic shaped individual pulses whose frequency is between 1 and 1000 Hz ,
  • Such a single pulse can be built up from a superimposition of a basic pulse rising or falling according to a power function with a series of applied pulses of shorter duration and different shape and time sequence.
  • y (x) magnetic field amplitude within a main pulse as a function of x
  • x the time course
  • a a parameter for adjusting the temporal amplitude curve of each main pulse (envelope curve)
  • b the number of sub-pulses
  • k a factor for adjusting the amplitude of the sub-pulses
  • the parameter a is in a range from 0.1 to 50, preferably in a range from 0.5 to 10 and particularly preferably in a range from 1 to 5.
  • the parameter b is in this case in a range from 0.5 to 50 , preferably in a range of 1 to 10, and more preferably in a range of 2 to 5.
  • the above-mentioned function (1) is understood as a function which is suitable for describing a corresponding course of amplitude, but describes the amplitude progression with respect to the illustrated function by means of other functions or functional components. These are in particular those functions which contain trigonometric functions such as sin x, cos x, aresin x or arecos x. These functions or subfunctions can replace individual components of the formula.
  • the device is in this case designed such that the sub-pulses generated by it are superimposed by secondary pulses. According to the invention, these secondary pulses have a phase shift ⁇ relative to the sub-pulses which is -0.5 ⁇ ⁇ 0.5 and where the phase shift ⁇ is not equal to 0.
  • the amount of phase shift ⁇ is greater than 0.1, in a particularly preferred embodiment, the amount of phase shift ⁇ is greater than 0.25.
  • the pulses generated by the device according to the invention with the additional secondary pulses lead to a much faster excitation of metabolic processes in the tissue acted upon. This could be due to the fact that the pulses superimposed on the fundamental pulses improve the physiological exchange processes via intracorporeal membrane systems, since the additional pulses according to the law of induction (Maxwell's equations) are more specific in accordance with the special sequence of individual pulses induce electromagnetic field peaks which, for example via the electromotive force effects emanating from them, respond to the generally highly selective physicochemical reaction mechanisms by a corresponding broadband lowering of the activation energies and thus stimulate the physiological exchange processes, above all in membrane regions. This stimulation leads in particular to an increased 02 utilization.
  • a particular advantage of the present invention and of the electrical or electromagnetic pulses generated by it is that excitation of the metabolic processes can be detected even in the case of only local exposure to living tissue even in the unoccupied regions of the tissue.
  • the membranes of the membrane systems are influenced directly or by the potentials formed in the collagen, or only by a change in the microenvironment of the cell.
  • This mechanism is based on electrochemical transfer, which modifies cell activity by shifting the ionic atmosphere in the extracellular space and thus in the intracellular space.
  • the main reason for this is the capacitive charging of the cell membrane by the electrical component of the pulsating electromagnetic fields.
  • the permeability change which is possible due to the structural and charge displacement in the membrane, in particular in the area of the pores, influences the passive ion transport and diffusion processes.
  • the close coupling of surface reaction and transmembrane transport means that above all active transport systems, such as the Na-K pump, represent an important starting point for the induced energy.
  • a device which comprises a pulse generator and a field generating device for generating an electromagnetic field.
  • the pulse generator is used to control the field generating device, wherein the pulse generator, the field generating device via suitable current or voltage sequences so controls that the pulsating magnetic field from a Set of individually adjustable individual pulses and a plurality of finely graded in terms of the sequence of individual pulses main and secondary pulses in such a way that the spectral composition reaches the highest possible energy density.
  • Such an individual pulse may be composed of an amplitude sequence, which varies in its mean in terms of its amplitude or in the manner of a power function, on the average or in descending order of successive main and secondary pulses in its sequence of individual pulses. Characterized by the connecting lines of the extrema (envelopes) of the individual main pulses, the resulting pulses themselves can assume a pulse-shaped course depending on the selected conditions.
  • y n (x) magnetic field amplitude within a secondary pulse as a function of x
  • x the time course; where x starts again for each side pulse with the same initial value
  • a n a parameter for adjusting the temporal amplitude curve of each secondary pulse
  • b n the number of secondary sub-pulses
  • k n a factor for adjusting the amplitude of the sub-sub pulses with a n , b n , c n 0.
  • the parameter a is in a range from 0.1 to 50, preferably in a range from 0.5 to 10 and particularly preferably in a range from 1 to 5.
  • the parameter b is in this case in a range from 0.5 to 50 , preferably in a range of 1 to 10, and more preferably in a range of 2 to 5.
  • the above-mentioned function (2) is understood as a function which is suitable for describing a corresponding amplitude curve, but describes the amplitude curve with respect to the illustrated function by means of other functions or functional components. These are in particular those functions which contain trigonometric functions such as sin x, cos x, aresin x or arecos x. These functions or subfunctions can replace individual components of the formula.
  • Magnetic field amplitude within a main pulse as a function of x; x the time course; where x is again for each main pulse with the same
  • the parameter a is in a range from 0.1 to 50, preferably in a range from 0.5 to 10 and particularly preferably in a range from 1 to 5.
  • the parameter b is in this case in a range from 0.5 to 50 , preferably in a range of 1 to 10, and more preferably in a range of 2 to 5.
  • the above-mentioned function (3) is understood as a function which is suitable for describing a corresponding amplitude curve, but describes the amplitude curve with respect to the illustrated function by means of other functions or functional components. These are in particular those functions which contain trigonometric functions such as sin x, cos x, aresin x or arecos x. These functions or subfunctions can replace individual components of the formula.
  • the main pulses are superimposed by secondary pulses.
  • the secondary pulses have a phase shift ⁇ with respect to the main pulses, which is between -0.45 ⁇ ⁇ 0.45, preferably between -0.40 ⁇ ⁇ 0.40.
  • the phase shift ⁇ must be clear. A quasi-interference between the main and secondary pulses would only cause a higher amplitude.
  • the secondary pulses according to the invention have the same frequency as adjacent main pulses. This has the advantage that the phase shift ⁇ between the main and secondary pulses for adjacent main and Mauimpulsfare remains constant.
  • the envelope over main and secondary pulse thus has the same shape for adjacent main and Mauimpulspase. This ensures that the biological tissue experiences the same excitation for each individual main and secondary pulse pair by a sequence of main and secondary pulse pairs.
  • the secondary pulses according to the invention have a frequency between 1 and 1000 Hz.
  • the invention is designed in a further embodiment such that the amplitude of the secondary pulses is multiplied according to the invention by a factor which is between 0.1 times and 10 times the amplitude of the main pulses adjacent to the secondary pulses.
  • the factor of the amplitude change is constant in a further embodiment of the invention for all adjacent secondary and main pulses, and that according to the invention in a time interval less than 1 s. This has the consequence that the resulting from the superposition of the two individual pulses form of adjacent main and Mauimpulszipen is the same.
  • An impingement with pulse trains according to the invention leads to an effective excitation of the applied biological material only by the repetition of similar single pulses.
  • the factor of the decreases in the amplitude of the secondary pulses according to the invention is equal to the factor of decreases in the amplitude of the main pulses, if the reduction of the main pulses within a time interval of a maximum of 3 s is at least 30% of the maximum amplitude of the main pulses.
  • the individual admission intervals are interrupted by pauses in which the amplitude of the pulses is significantly lowered. To ensure that the main and secondary impulses are lowered evenly.
  • the secondary pulses are generated in a further embodiment of the invention in the same time interval as the main pulses. Since the secondary pulses lead to significant effects only in combination with the corresponding main pulses, it is advantageous to generate main and secondary pulses in the same time interval.
  • This time interval, in which the secondary and main pulses are generated, in a further embodiment of the invention is greater than 10 s. According to the invention, the time interval is preferably between 40 s and 120 s, more preferably between 70 s and 90 s. In a further embodiment of the invention, the time interval in which the secondary pulses are generated, according to the invention at least 10% of the time interval in which the main pulses are generated.
  • the minimum duration for the main and sub impulse loading should be at least 10 s or 10% of the duration of the time interval at which the main impulses are generated.
  • the frequency of the sub-pulses remains unchanged when the frequency of the main pulses changes.
  • the frequency of the secondary pulses in a further embodiment of the invention is the same as that Start frequency of the main pulses.
  • the phase shift ⁇ between at least part of the main pulses and secondary pulses in the second frequency range of the main pulses is equal to the phase shift ⁇ between main pulses and secondary pulses in the first frequency range.
  • both the phase shift ⁇ and the frequency of the secondary pulses in a change in the amplitude of the individual pulses of adjacent individual pulses according to the invention are constant by a factor of less than 0.7 or greater 1.5.
  • significantly altered single pulses in amplitude have a positive effect on the healing effect of exposure to an electric or electromagnetic field.
  • the secondary pulse In order to obtain the improved excitation of the biological tissue achieved by the secondary pulses, even in the case of the individual pulses significantly changed in amplitude, the secondary pulse must continue to run unchanged. Therefore, the frequency of the sub-pulses remains constant with a significant change in the amplitude of a single pulse to an adjacent single pulse.
  • a significant change in the amplitude of a single pulse occurs when the amplitude to an adjacent single pulse is smaller by at least a factor of 0.7, or larger by a factor of 1.5, than the adjacent single pulse.
  • the ratio of the amplitude of the secondary pulses to the amplitude of the main pulses in a change in the amplitude of the individual pulses of adjacent individual pulses according to the invention is constant by a factor of less than 0.7 or greater 1.5.
  • the secondary pulse In order to obtain the improved excitation of the biological tissue achieved by the secondary pulses, even in the case of the individual pulses significantly changed in amplitude, the secondary pulse must continue to run unchanged. Therefore, the amplitude of the sub-pulses remains constant with a significant change in the amplitude of a single pulse to an adjacent single pulse.
  • a significant change in the amplitude of a single pulse occurs when the amplitude to an adjacent single pulse is smaller by at least a factor of 0.7, or larger by a factor of 1.5, than the adjacent single pulse.
  • the secondary pulses have a compressed form in a further embodiment of the invention in comparison to the main pulses.
  • sensors may be used which measure one or more different body parameters to optimize excitation of the body by the electromagnetic pulses.
  • the sensors for example, blood pressure, temperature, pulse or respiratory volume can be detected and used to optimize the parameters of the device for generating electromagnetic radiation.
  • Fig. 5 main pulses interrupted by a pause with constant amplitude
  • the device according to the invention comprises at least one pulse generator 1 which generates a pulsating magnetic field in the coil 2.
  • the field interacts with the living tissue 3, in particular a body of a patient to be treated.
  • the device according to the invention comprises a sensor with which body parameters such as, for example, the temperature, the blood pressure, the pulse rate or the oxygen content of the blood can be detected. Via the feedback line 5, the detected body parameters are sent to a control unit 6 Posted.
  • the controller 6 may also automatically set the optimal values for the parameters a to d and k, respectively.
  • the effect of the pulsating magnetic field on the body to be treated can be detected and set as a function of various parameters of the pulsating magnetic field.
  • parameters include, for example, the frequency of single, major, minor and / or sub-pulses or the amplitude of these pulses.
  • the control unit determines the proportion transferred to the treated body. Via the control unit, the parameters of the pulsating magnetic field (a to d and k) can be adapted and optimized with regard to the treatment effect.
  • the magnetic field has a sequence of main pulses 1 1, whose course in terms of amplitude and time in principle corresponds to the course shown in Fig. 2 b.
  • FIG. 2 c shows a simplified form of the amplitude characteristic. The shape of the amplitude curves depends on the parameters a to d.
  • Each main pulse 1 1 is in this case composed of a sequence of sub-pulses 13. The maximum intensities of these sub-pulses 13 increase in the course of a main pulse 1 1 at.
  • the optimal shape of the sequence of sub-pulses 13 is individually very different. It depends on the type of tissue applied by the field, on the desired healing success and on the respective individual.
  • the duty cycle between rest time and active pulse time can vary between 3: 1 to 1: 3, preferably it is approximately 1: 1. They are, for example, in the order of 0 to 200 ms.
  • the duty cycle between idle time (times ta to tb) and pulse repetition time T is preferably between 0% and 300%. In some cases, however, the rest is unnecessary.
  • Fig. 3 now main 1 1 and secondary pulses 12 and resulting from them resulting individual pulses 10 are shown for different phase shifts ⁇ .
  • the figures show that with the secondary pulses 12 an important Instrument provided is the characteristic design of the resulting individual pulses 10 to influence significantly in order to achieve an optimized treatment success. While the total amplitude of the resulting pulses in FIGS.
  • the amplitude characteristics of the resulting individual pulses 10 show clear differences.
  • the number of the sum of the maxima of the resulting single pulse 10 and the difference in amplitude between the maximum and adjacent minimum of the resulting single pulse 10 or the slope of the flanks between the maximum and adjacent minimum can be varied. This ensures that the tissue can be addressed very individually with regard to the application and the relaxation.
  • Main pulse 1 1 and secondary pulse 13 need not necessarily have the same amplitude.
  • the duration of the resting phase t2 is preferably over 0.5 s, more preferably over 2 s. During these periods of rest, the maximum amplitude of the individual pulses is lowered to less than or equal to 30%. A reduction to 0 is also possible. In this resting phase, the treated tissue is given the opportunity for regeneration and relaxation.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment in which the sequence of the resulting individual pulses 10 is subdivided into two time intervals.
  • the amplitudes of lower 1 1 and secondary pulse 12 are approximately in a ratio of 3: 1.
  • both the amplitude of the sub-pulse 1 1 and the amplitude of the sub-pulse 12 are lowered by 60%, but the amplitude ratio between the amplitude of the sub-pulse and the amplitude of the sub-pulse 12 remains.
  • only the amplitude of the sub-pulse 12 is lowered.
  • FIG. 7 shows an embodiment of the invention similar to the exemplary embodiment according to FIG. 6.
  • the first and the second interval is interrupted by a resting phase 13.
  • This resting phase 13 is a period of several resulting individual pulses 10. In this example, it is 10.
  • FIG. 8 again shows a sequence of resulting individual pulses 10 in two successive time intervals.
  • sub-pulse and sub-pulse have the same frequency and a constant phase shift ⁇ over the entire time period.
  • the frequency of the sub-pulse and the sub-pulse is reduced by a factor of 0.5 in the second time interval.
  • This dynamic adaptation takes place in this exemplary embodiment in order to take into account the changes in the tissue already occurring due to the application of magnetic pulses in the time interval 1.
  • main pulse 1 1 and secondary pulse 12 with 8 Hz have the same frequency.
  • the maximum amplitude of main 1 1 and secondary pulse 12 is constant.
  • the maximum amplitude of the secondary pulse 12 is in this interval at 20% of the maximum amplitude of the main pulse 1 1.
  • the phase shift ⁇ between secondary pulse 12 and main pulse 1 1 is -0, 1.
  • the maximum amplitudes of main pulse 1 1 and lower Side pulse 12 by a factor of 0.05 in comparison to the maximum amplitudes of the first time interval from.
  • the phase shift ⁇ remains constant.
  • the second time interval is 15 s, of which the secondary pulse is sent in the first 1.5 s.
  • the main pulse frequency of the 20 Hz and 25 Hz is that of the secondary pulse 12.
  • the main 1 1 and secondary pulse 12 In a first time interval of 75 s, the main 1 1 and secondary pulse 12 have a constant maximum amplitude.
  • the maximum amplitude of the secondary pulse 12 is a factor of 1, 5 higher value than the maximum amplitude of the main pulse 1 1.
  • the phase shift ⁇ between secondary pulse and main pulse 1 1 is 0.05.
  • the maximum amplitudes of main pulse 1 1 and secondary pulse 12 decrease by a factor of 0.1 compared to the maximum amplitudes of the first time interval.
  • the phase shift ⁇ remains constant.
  • the sub-pulse 12 In the first 21 seconds of the second time interval, the sub-pulse 12 is transmitted.
  • the main pulse frequency and that of the secondary pulse 12 are each 37 Hz.
  • main 1 1 and secondary pulse 12 have a constant maximum amplitude.
  • the maximum amplitude of the main pulse 1 1 is a value higher by a factor of 0, 125 than the maximum amplitude of the secondary pulse 12.
  • the phase shift ⁇ between secondary pulse and main pulse is 0.42.
  • the maximum amplitudes of main pulse 1 1 and secondary pulse 12 decrease by a factor of 0.28 in comparison to the maximum amplitudes of the first time interval.
  • the phase shift ⁇ remains constant.
  • the frequency of the secondary pulse 12 decreases in the second time interval to 12 Hz.
  • the optimal shape and sequence of the resulting individual pulses 10 depends on the nature of the tissue acted upon by the field, on the desired healing success and on the individual, and is therefore individually very different. Of decisive importance in the stimulation of the exchange processes in the body tissue is probably the high proportion and steepness of the rising or falling flank sections caused by the multiplicity of superimposed sub-pulses 13 and sub-plane pulses 14.
  • the course of each resulting individual pulse 10 can be adapted to the actual conditions in such a way that an optimal stimulation is achieved.
  • the parameters a, b, c, d, k, an, bn, cn, dn, and kn are adjusted such that application and relaxation are in a ratio optimized for this tissue.
  • sensors are used which measure one or more body parameters around the application environment in order to detect the excitation of the organism by the electromagnetic pulses.
  • the sensors can be used to measure tissue parameters such as blood pressure, temperature, pulse, ph-value or respiratory volume and in the sense of an adaptive Adapting the stimulation to the sensitivity of the tissue to be stimulated to optimize the parameters of the device for generating electromagnetic fields use.
  • the adaptation could be made dynamically during the treatment in order to take account of short-term changes in the body condition and to further optimize the treatment success. This is done via a feedback loop that can compensate for the sensory changes in the applied tissue caused by the excitation itself.

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Abstract

Die vorliegenden Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Beeinflussung biologischer Abläufe in einem lebenden Gewebe, insbesondere einem menschlichen Körper, zur Beaufschlagung zumindest eines Teils des Gewebes mit einem pulsierenden magnetischem Feld, mit einer Felderzeugungsvorrichtung (2) zur Erzeugung des pulsierenden magnetischen Feldes und einem Impulsgenerator (1) zur Ansteuerung der Felderzeugungsvorrichtung (2), wobei der Impulsgenerator (1) derart ausgebildet ist, dass das pulsierende Magnetfeld aus einer Folge von Hauptimpulsen (11) besteht deren Impulswiederholungsrate zwischen 0,01 und 1000 Hz liegt, wobei die Hauptimpulse (11) durch eine Mehrzahl von sich überlagernden Unterimpulsen (13) gebildet wird (Fig. 1), wobei die Hauptimpulse (11) überlagert werden von Nebenimpulsen (12), wobei die Nebenimpulse (12) eine Phasenverschiebung φ gegenüber den Hauptimpulsen (11) von -0,5 > φ > 0,5 aufweisen und die Phasenverschiebung φ ungleich 0 ist.

Description

Vorrichtung zur Beeinflussung biologischer Abläufe in einem lebenden Gewebe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung biologischer Abläufe in einem lebenden Gewebe, insbesondere einem menschlichen Körper, zur Beaufschlagung zumindest eines Teils des Gewebes mit einem pulsierenden magnetischem Feld.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein elektrisches oder elektromagnetisches Signal zur Beeinflussung biologischer Abläufe in einem lebenden Gewebe, insbesondere einem menschlichen Körper, durch Beaufschlagung zumindest eines Teils des Gewebes mit einem pulsierenden elektromagnetischen Feld.
Vorrichtungen, die elektromagnetische Felder erzeugen und die routinemäßig in Kliniken, speziell im Bereich der Orthopädie, zu therapeutischen Zwecken eingesetzt werden, sind seit Beginn der 70iger Jahre bekannt. Die sinusförmigen Magnetfelder, die in semiinvasiven Verfahren mit pulsierenden Magnetfeldern verwendet wurden, wiesen eine Frequenz von 2 bis 20 Hz und magnetische Flussdichten zwischen 1 mT und 10 mT auf. An implantierten Elektroden wurde mit Hilfe eines sog. Sekundärelementes eine Wechselspannung zur Erzeugung eines externen Magnetfelds induziert.
Weiterhin war aber auch die nichtinvasive Behandlung ohne Sekundärelement bekannt, bei der im behandelten Körperteil, der sich im Zentrum der Spule zu befinden hatte, nur sehr schwache elektrische Ströme induziert wurden. Auch Geräte für die Ganzkörpertherapie sind seit den 70ger Jahren bekannt, bei dem sich die Feldlinien gleichmäßig im Körper verteilen.
Bei diesen Behandlungsformen dient dabei ein Generator zur Ansteuerung einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung, bei dem der Generator die Magnetfelderzeugungsvorrichtung so ansteuert, dass das Magnetfeld aus einer Vielzahl von in ihrem zeitlichem Abstand und Amplitudenverlauf charakteristisch geformten Grundimpulsen bzw. Hauptimpulsen besteht. Die Impulshäufigkeit liegt üblicherweise zwischen 0 und 1000 Hz. Ein derartiger Hauptimpuls kann Sinus-, Trapez- oder auch Sägezahnform (EP 0 594 655 B1 (König Herbert ), EP 0 729 318 B1 (Fischer Gerhard , EP-A-0 377 284 ) haben oder wie in EP 0 995 463 B1 (Kafka Wolf A ) durch einen im Mittel exponentiell ansteigenden sinusförmig modulierten Feldintensitätsverlauf mit magnetischen Flussdichten in Bereichen von nanoTesla bis mehreren milliTesla aufweisen. Weiterhin können sich die Hauptimpulse aus einer Reihe zeitlich aufeinanderfolgender Unterimpulse zusammensetzen, die sich in ihren Amplituden und/oder Anstiegs- bzw. Abfall-Steilheiten, letztlich somit auch in ihrer individuellen Dauer unterscheiden (vgl. EP 0 995 463 B1 ).
Die magnetischen Felder werden häufig durch ein oder mehrere voneinander auch unabhängig angesteuerten elektrischen Spulen erzeugt ( EP 1 364 679 A2, EP-A 0 266 807, EP-A-0 266 907, DE-A 4 221 739, US-A-5 181 902, WO-A-96/32159, UA-A-4 428 366 , EP 0 995 463 B1 ). In der heutigen Zeit erfolgt die therapeutische Applikation aus Gründen des operativen Aufwands und der damit verbundenen Risiken üblicherweise nichtinvasiv.
Nach gängiger Vorstellung beruht die Beeinflussung des biologischen Systems auf einem noch unbekannten Zusammenwirken von Energieanteilen der durch die Vorrichtungen generierten magnetischen und elektrischen Feldanteile. Die durch das angelegte elektrische und magnetische Feld ausgelösten physiologischen und biologischen Wechselwirkungen basieren danach energetische Aktivierung der Reaktivität von Molekülstrukturen, die an den naturgegebenen und auf dem Selbsterhalt ausgerichteten Regulationsmechanismen. Die energetische Aktivierung kann direkt, durch magnetische oder/und nach dem Prinzip der Induktion (Maxwellschen Gleichungen) und indirekt, durch elektrische Kraftwirkungen ausgelöst werden. Die Molekülstrukturen können hingegen ionale, atomare und molekulare Form aufweisen. Beispielsweise beschreibt die EP 0 995 463 B1 , dass ein elektromagnetisches Feld gegenüber unbeaufschlagten biologischen Objekten zur einer signifikanten Aktivierung einer Reihe differenzierter physikalisch-physiologisch Prozesse führt. So wurde beispielsweise von
· Der Bildung energiereicher Verbindungen insbesondere von Adenosintriphosphat
(ATP) und Bis-2-3-phospoglycerat (BPG) in humanen Erythrozyten beobachtet [Spodaryk K (2001 ) Red blood metabolism and haemoglobin oxygen affinity: effect of electromagnetic fields on healthy adults. In: Kafka WA (ed) 2nd Int World Congress Bio-Electro-Magnetic-Energy-Regulation. Emphyspace 2: 15-19 ; Kafka WA, Spodaryk K (2003) Effects of extremely weak BEMER 3000 type pulsed electromagnetic fields on red blood metabolism and hemoglobin oxygen affinity. Fizoterapia 1 1 (3): 24-31 ].
• Der Verbesserung des Funktionszustands der Mikrozirkulation insbesondere hinsichtlich des Durchblutungsverhaltens (besonders auch bei Diabetes-bedingten Durchblutungsstörungen) und der Sauerstoffutilisation [Klopp R (2004)
Vitalmikroskopische und reflexionsspektrometnsche Untersuchungen zur Wirkung des Gerätesystems "BEMER 3000" auf den Funktionszustand der Mikrozirkulation. Bericht aus dem Institut für Mikrozirkulation, Berl in; Klopp R, Niemer W (2007) Einfluss eines pulsierenden elektromagnetischen Feldes mit vasomotorischer Stimulation auf einen eingeschränkten Funktionszustand der Mikrozirkulation.
Komplement. Integr. Med 08/2007: 47-53 ].
• Der Beschleunigung des Ablaufs von Schutzmechanismen insbesondere hinsichtlich eines in Klopp 2004 beschriebenen beschleunigten Ablaufs infektiös ausgelöster, durch komplexes Zusammenspiel von Signal- und Adhäsionsmolekülen getragener Leukozyten-Immunabwehrreaktionen
• Der Protektion gegen chemische Stressfaktoren insbesondere der Reduktion chemisch (durch das Teratogen Cydophosphamid) induzierter Missbildungen in der Ontogenese von warmblütigen Wirbeltierembryonen (am Model von Hühnereiern) [Jelinek R, Bläha J, Dbaly Jaroslav (2002) The electromagnetic BEMER 3000 Signal modifies response to teratogens. In: Kafka WA (ed) 3nd Int. World Congress Bio- Electro-Magnetic Energy-Regulation, Bad-Windsheim, Germany , Emphyspace 3]. Der verbesserten Heilung von standardmässig erzeugter Wunden [Kafka WA, Preißinger M (2002) Verbesserte Wundheilung durch gekoppelte, BEMER 3000 typisch gepulste, Elektromagnetfeld- und LED-Licht-Therapie am Beispiel vergleichender Untersuchungen an standardisierten Wunden nach Ovariektomie bei Katzen (felidae). In: Edwin Ganster (Hrsg) Österreichische Gesellschaft der Tierärzte (ÖGT) Kleintiertage-Dermatologie 2.-3. März 2002, Salzburg Congress ] Anti-oxidativen Regulationen insbesondere hinsichtlich enzymatisch und spektralphotometrisch bestimmter beschleunigter Reduktionsumsatzraten [Spodaryk K (2002) The effect of extremely weak electromagnetic field treatments upon signs and Symptoms of delayed onset of muscle soreness: A placebo controlled clinical double blind study. Medicina Sportiva 6: 19-25 ; Klopp R, Niemer W, Pomrenke P, Schulz J (2005) Magnetfeldtherapie: Komplementär-therapeutisch sinnvoll oder Unsinn? Stellungnahme unter Berücksichtigung neuer Forschungsergebnisse mit dem Gerätesystem BEMER 3000, Institut für Mikrozirkulation, Berl in]
der Leistungsteigerung im Spitzensport [Spodaryk K and Kafka WA (2004) The influence of extremely weak BEMER3000 typed pulsed electromagnetic fields on ratings of perceived exertion at ventilatory threshold. In: Marincek C, Burger H (eds) Rehabilitation Sciences in the New Millennium Challenge for Multidisciplinary Research. 8th Congress of EFRR, Ljubljana. Medimont International Proceedings: 279-283 ]
von Replikations- und Proliferationsmechanismen insbesondere hinsichtlich einer signifikanten Reduktion des Tumorwachstums in thymusfreien nicht aber in vergleichend untersuchten normalen Mäusen [Rihova B (2004) Die Wirkung der elektromagnetischen Felder des BEMER 3000 auf das Wachstum des experimentellen Mäuse-EL 4T Zellen-Lymphoms, SAMET Kongress, Interlak en; Rihova B, Dbaly J, Kafka WA Exposure to special (BEMER-type) pulsed weak electromagnetic fields does not accelerate the growth of mouse EL4 T cell lymphoma, submissed]
• der Proteinbildung und -Aktivierung insbesondere hinsichtlich differentieller up- und down- Regulation genexprimierter Proteinmengen. Im Rahmen einer Genchip- Analyse konnte gezeigt werden, dass die Anwendung der Vorrichtung EP 0 995 463 B1 auf Stammzellen des Knochenmarks (Knochen und Knorpelzellen) gegenüber nichtbehandelten die Menge der produzierten Proteine unterschiedlich beeinflusst: die Menge (Expression) der produzierten Proteine ist also teils erhöht, teils erniedrigt, teils bleibt sie (interessanterweise unter anderem hinsichtlich der Expression von Onkogenen) unbeeinflusst [Kafka WA, Schütze N, Walther M (2005) Einsatz extrem niederfrequent (BEMER typisch) gepulster schwacher elektromagnetischer Felder im Bereich der Orthopädie (Application of extreme low frequent (BEMER type) pulsed electromagnetic fields in orthopedics). Orthopädische Praxis 41 (1 ): 22-24 ; Walther M, Meyer F, Kafka WA, Schütze N (2007) Effects of weak, low frequency pulsed electromagnetic fields (BEMER type) on gene expression of human mesenchymal stem cells and chondrocytes: an in vitro study. Electromagnetic Biology and Medicine, Manuscript ID: 257936 ].
• psychovegetativer Prozesse insbesondere der Reduktion der (Zahnarzt-) Angst durch eine der Zahnbehandlung unmittelbar vorausgehende elektromagnetische lokale Stimulation des Solarplexus [Michels-Wakili S and Kafka WA (2003) BEMER 3000 pulsed low-energy electromagnetic fields reduce dental anxiety: a randomized placebo controlled single-blind study. 10th International Congress on Modern Pain Control 5-8 June 2003 Edinburgh, GB ]
• der Reduktion lumbargisch initiierter Folgereaktionen insbesondere der Reduktion von Bewegungsschmerz, Schlaflosigkeit und Angst [Bernatzky G, Kullich W, Aglas F, Ausserwinkler M, Likar R, Pipam W, H. Schwann H, Kafka WA (2007) Auswirkungen von speziellen, (BEMER-typisch) gepulsten elektro-magnetischen Feldern auf Schlafqualität und chronischen Kreuzschmerz des Stütz- und Bewegungsapparates (low back pain): Eine doppelblinde randomisierte Duo Center Studie (Der Schmerz, in press ].
• der analgetischen Wirkung, insbesondere hinsichtlich der Reduktion polyneuropathischer Schmerzzustände als Folge von oxydativem Stress nach Chemotherapie [Gabrys M (2004) Pulsierende Magnetfeldtherapie bei zytostatisch bedingter Polyneuropathie. Deutsche Zeitschrift für Onkologie 36: 154-156 ].
berichtet.
Über die Wirkungen der elektromagnetischen Beaufschlagung von biologischem Material berichten weiterhin zusammenfassend
• Carpenter DO, Aryapetyan S (1994) Biological effects of electric and magnetic elds: sources and mechanism, vol 1 . Beneficial and harmful effects, Vol 2. Academic Press ;
• Bohn W, Kafka WA (2004) Energie und Gesundheit: BEMER 3000 Bio-Elektro- Magnetische-Energie-Regulation nach Prof. Dr. Wolf A. Kafka. Haug Verlag, Stuttgart (Thieme Verlagsgruppe): 1 -130 ;
• Kafka WA (2006) The BEMER 3000 Therapy: A new complementary "electro- magnetic drug" effectively supports widespread scattered prophylactic and therapeutic treatments. In: Kochueva E (ed) Achievements in space medicine into health care practice and industry 3rd European praxis matured congress KOPIEDRUCK sponsored by ESA, DLR & POCKO MOC ];
• Quittan M, Schuhfried O, Wiesinger GF, Fialka-Moser V (2000) Klinische Wirksamkeiten der Magnetfeldtherapie - eine Literaturübersicht. Acta Medica Austriaca 3:61-68 ;
• Matthes Rudiger (2003) Guidance on determining compliances of exposure to pulsed and complex non sinusoidal waveforms below 100 khz with ICNIRP GUIDELINES. The International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection ICNIRP Secretariat, Bundesamt für Strahlenschutz, Institut für Strahlenhygiene, Ingolstädter Landstrasse, D-85764 Oberschleissheim, Germany ]. Aufgrund der differenzierten Wirkungen auf das Tumorwachstum und die Genexpression, lassen sich die Wirkungen nicht mit einer verbesserten Mikrozirkulation erklären, sondern bestätigen und implizieren die einleitend aufgeführte Annahme, dass die elektromagnetisch induzierte biologische Wirkungen auf der Aktivierung ursächlich unterschiedlicher molekularen Mechanismen beruhen. Es wird angenommen, dass die unterschiedlichen Prozesse demzufolge unterschiedliche Energiemengen zu ihrer Aktivierung benötigen. Der Verteilung der Amplituden, der Ausgestaltung der Flankensteilheiten und der Überlagerung der Unterimpulse kommt daher eine entscheidende Bedeutung zu, da mit diesen Parametern die Intensitätsverteilung über der Zeit gekennzeichnet wird. Den zeitlichen Feldintensitätsverteilungen kommt daher eine ähnliche Bedeutung zu, wie der Struktur- Aktivitätsbeziehung von Arzneimittelwirkstoffen in der Pharmazie.
Da derzeit nur schwachenergetische Vorrichtungen zum Einsatz kommen, sind weiterhin auch keine schädlichen Nebenwirkungen zu erwarten. Dies bestätigen Berichte der WHO [Electromagnetic Fields (EMF) ff. http://www.who.int/peh-emf/en/; http://www.who.int/topics/electromagnetic_fields/en/; ] und ein Bericht einer für die Zertifizierung von Medizinprodukten zuständigen deutschen Aufsichtsbehörde [LGA- Bericht 2005], der dokumentiert, dass speziell für die - nach statistischen Erhebungen seit 1998 bis heute abgeschätzt mehrere millionenfach eingesetzte - Vorrichtung EP 0 995 463 B1 keine gesundheitlich negativen Auswirkungen gefunden wurden.
In einer in der EP 2 050 481 A1 beschriebenen Weiterentwicklung wurde der Intensitätsverlauf über die Zeit dahingehen angepasst, dass die Impulse feiner an die Anforderungen der Therapie angepasst werden. Die optimale Form und Abfolge der Unterimpulse ist individuell sehr verschieden. Sie hängt ab von der Art des vom Feld beaufschlagten Gewebes, von dem erwünschten Heilungserfolg und vom jeweiligen Individuum. Eine entscheidende Bedeutung bei der Stimulation der Austauschprozesse im Körpergewebe hat vermutlich der hohe, durch die Vielzahl der überlagerten Unterimpulse bedingte Anteil der an- bzw. absteigenden Flankenabschnitte.
Infolge der noch nicht vollständig verstandenen Prozesse in den mit dem elektromagnetischen Feld beaufschlagten biologischen Geweben ist es allerdings bisher noch nicht gelungen eine optimierte Pulsfolge zu entwickeln. Alle bisher bekannten Vorrichtungen zur Behandlung des menschlichen Körpers führen daher nicht immer zu der erwünschten beschleunigenden Wirkung des Heilungsvorgangs. Es ist insbesondere problematisch, dass bei bisherigen Vorrichtungen zur Erzielung eines deutlich beschleunigten Heilerfolges die Anwendung nicht derart effektiv arbeiten, dass eine Behandlung mit häufigen Wiederholungen durchgeführt werden muss. Dies führt zu einer erhöhten Belastung der Patienten und im Ergebnis zu deutlich höheren Behandlungskosten. Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, gegenüber dem Stand der Technik eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes elektrisches oder elektromagnetisches Signal zu schaffen, mit denen eine schnellere und in ihrer physiologischen Wirkung breitere Beeinflussung, insbesondere Anregung, biologischer Abläufe ermöglicht wird, indem ein breites Band an elektromagnetisch aktivierbaren Molekularstrukturen angesprochen wird und somit eine breitere physiologische Wirkungsbreite gewährleistet wird. Die Erfindung ist damit auf eine möglichst breit wirksame energetische Unterstützung der komplex vernetzten molekularen Regulationsprozesse ausgerichtet. Das einhergehende Therapiekonzept ist somit präventiv und auf die Regeneration, Erhaltung und das Wohlbefinden ausgerichtet.
Problemlösung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die einen Impulsgenerator und eine Felderzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines pulsierenden elektromagnetischen Feldes umfasst. Der Impulsgenerator dient zur Ansteuerung der Felderzeugungsvorrichtung, wobei der Impulsgenerator die Felderzeugungsvorrichtung über geeignete Strom-Spannungsabläufe so ansteuert, dass das pulsierende elektrische oder elektromagnetische Feld aus einer Vielzahl von, hinsichtlich ihres zeitlichen Amplitudenverlaufs charakteristisch geformten Einzelimpulsen besteht, deren Frequenz zwischen 1 und 1000 Hz liegt. Ein derartiger Einzelimpuls kann sich dabei aus einer Überlagerung eines nach einer Potenzfunktion an- oder absteigenden Grundimpulses mit einer Reihe von aufgesetzten Pulsen von jeweils kürzerer Zeitdauer und unterschiedlicher Form und zeitlicher Abfolge aufbauen.
Der zeitliche Amplitudenverlauf eines derartigen Einzelimpulses könnte etwa der folgender Funktion entsprechen: yW =—c— + d (1 )
darin bedeuten: y(x) = Magnetfeld-Amplitude innerhalb eines Hauptimpulses als Funktion von x; x = den Zeitverlauf; wobei x für jeden Hauptimpuls wieder von neuem mit demselben Anfangswert beginnt a = ein Parameter zur Einstellung des zeitlichen Amplitudenverlaufs jedes Hauptimpulses (Hüllkurve); b = die Anzahl der Unterimpulse c = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude d = ein Offsetwert; k = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude der Unterimpulse
mit a, b, c 0. Der Parameter a liegt hierbei in einem Bereich von 0, 1 bis 50, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 10 und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 5. Der Parameter b liegt hierbei in einem Bereich von 0,5 bis 50, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 10 und besonders bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 5.
Im Sinne dieser Patentschrift wird oben genannte Funktion (1 ) als eine Funktion verstanden, die geeignet ist einen entsprechenden Amplitudenverlauf zu beschreiben, aber gegenüber der dargestellten Funktion den Amplitudenverlauf mit Hilfe anderer Funktionen oder Funktionsbestandteile beschreibet. Dies sind insbesondere solche Funktionen, die trigonometrische Funktionen wie beispielsweise sin x, cos x, aresin x oder arecos x enthalten. Diese Funktionen oder Teilfunktionen können einzelne Bestandteile der Formel ersetzen. Die Vorrichtung ist hierbei derart gestaltet, dass die von ihr erzeugten Unterimpulse von Nebenimpulsen überlagert werden. Erfindungsgemäß weisen diese Nebenimpulse gegenüber den Unterimpulsen eine Phasenverschiebung φ auf, die -0.5 < φ < 0.5 beträgt und wobei die Phasenverschiebung φ ungleich 0 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Betrag der Phasenverschiebung φ größer 0,1 , in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Betrag der Phasenverschiebung φ größer 0,25.
Gegenüber den bereits verfügbaren Vorrichtungen und den von diesen erzeugten elektrischen oder elektromagnetischen Impulsen führen die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugten Impulse mit den zusätzlichen Nebenimpulsen zu einer deutlich schnelleren Anregung von Stoffwechselvorgängen in dem beaufschlagten Gewebe. Ursächlich hierfür könnte sein, dass die den Grundimpulsen überlagerten Pulse die physiologischen Austauschprozesse über intrakorporale Membransysteme verbessern, da die zusätzlichen Impulse nach dem Induktionsgesetz (der Maxwellschen Gleichungen) entsprechend der dann vorliegenden speziellen Abfolge der Einzelimpulse gezieltere elektromagnetische Feldspitzen induzieren, die z.B. über die von ihnen ausgehenden elektromotorischen Kraftwirkungen die im allgemeinen hochselektiven physikochemischen Reaktionsmechanismen durch eine entsprechende breitbandige Absenkung der Aktivierungsenergien ansprechen und so - vor allem in Membranbereichen - die physiologischen Austauschprozesse stimulieren. Diese Stimulation führt insbesondere zu einer erhöhten 02-Utilisation.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung und der von ihr erzeugten elektrischen oder elektromagnetischen Impulsen ist, dass auch bei lediglich lokaler Beaufschlagung von lebendem Gewebe auch in den nicht beaufschlagten Bereichen des Gewebes eine Anregung der Stoffwechselvorgänge zu verzeichnen ist.
Mit einer solchen Bestrahlung lassen sich vorteilhafte Wirkungen bei verschiedenen medizinischen Anwendungen erreichen. So führt unter anderem eine erhöhte 02-Utilisation zu einer verstärkten Bindegewebs- und Knorpelbildung und zu einer zusätzlichen Vaskularisation.
Andererseits kann durch erhöhten lonenaustausch infolge der bioelektrischen Wirkung der induzierten Spannungen auch eine Mineralisation des Bindegewebes erfolgen. Die O2- Utilisation könnte dies ebenfalls begünstigen. Der Knochenstoffwechsel ist sehr eng mit dem Auf- und Abbau von Knorpel verknüpft, wie die enchondrale Ossifikation oder die ähnlich ablaufende sekundäre Frakturheilung beweisen. Durch pulsieren von elektromagnetischen Feldern kann auch die für die Konsolidierung von Knochenfragmenten mitentscheidende Kalzium-Ein- und Ausflußkinetik von Chondrozyten beeinflusst werden. Dabei macht sich insbesondere eine durch das Magnetfeld induzierte verstärke Sauerstoffverfügbarkeit der Chondrozyten im Knorpel bemerkbar und führt zu einer erhöhten Syntheseleistung der Zelle. Durch die quasi elektrisch induzierte Knochenbildung und der einhergehenden formerhaltenden und regenerationsfördernden Wirkung wird dem Organismus der Aufbau der nötigen Strukturen mit einem Minimum an Material und Energie erleichtert. Eine Verletzung, Erkrankung oder bloße Verminderung der Elastizität eines Knochens führt zu einer Störung des Zellaufbaus, der Matrixproduktion und der Mineralisation. Pulsierende elektromagnetische Felder helfen somit dabei die fehlende funktionelle Beanspruchung und den Verlust an Energie und Information zu kompensieren und die Knochenbildung und Frakturheilung deutlich zu beschleunigen.
Weiterhin werden bei der Beaufschlagung mit elektrischen oder elektromagnetischen Impulsen die Membrane der Membransysteme direkt oder durch die im Kollagen gebildeten Potentiale beeinflusst oder erst über eine Änderung der Mikroumgebung der Zelle. Dieser Mechanismus basiert auf einer elektrochemischen Übertragung, die die Zellenaktivität durch Verschiebung der lonenatmosphäre im extra- und damit auch im intrazellulären Raum modifiziert. Hauptursächlich hierfür ist die kapazitive Aufladung der Zellmembran durch die elektrische Komponente der pulsierenden elektromagnetischen Felder. Durch die durch die Struktur- und Ladungsverschiebung in der Membran, insbesondere im Bereich der Poren, mögliche Permeabilitätsänderung werden der passive lonentransport- und Diffusionsvorgänge beeinflusst. Die enge Kopplung von Oberflächenreaktion und Transmembrantransport hat zur Folge, dass vor allem aktive Transportsysteme, wie die Na- K-Pumpe, einen wichtigen Ansatzpunkt für die induzierte Energie darstellt. Weiterhin kann durch die zuständige lonenpumpe die gesteigerte Na-K-Adenosintriphosphatase-Aktivität eine verstärkte Natriumzufuhr bewirkt werden. Die Anregung mit einem optimalen, erfindungsgemäßen Ablauf der Einzelimpulse führt vermutlich über eine Erhöhung der Oberflächenkonzentration der entsprechenden Ionen zur Anregung der aktiven Transportkomplexe. Damit wird eine Vorrichtung geschaffen, die einen Impulsgenerator und eine Felderzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes umfasst. Der Impulsgenerator dient zur Ansteuerung der Felderzeugungsvorrichtung, wobei der Impulsgenerator die Felderzeugungsvorrichtung über geeignete Strom- oder Spannungsabläufe so ansteuert, dass sich das pulsierende magnetische Feld aus einer Reihe von individuell einstellbaren Einzelimpulsen und einer Vielzahl von darin hinsichtlich der Abfolge von Einzelimpulsen feiner abgestuften Haupt- und Nebenimpulsen derart zusammensetzt, dass die spektrale Zusammensetzung eine möglichst große Energiedichte erreicht. Ein derartiger Einzelimpuls kann sich dabei aus einer hinsichtlich ihrer Amplitude im Mittel gleichbleibenden bzw. nach Art einer Potenzfunktion im Mittel an- oder absteigenden Amplitude Abfolge von in ihrer Abfolge von Einzelimpulsen unterschiedlichen Haupt- und Nebenimpulsen zusammensetzen. Charakterisiert durch die Verbindungslinien der Extrema (Hüllkurven) der einzelnen Hauptimpulse können die resultierenden Impulse abhängig von den gewählten Bedingungen selbst einen pulsförmigen Verlauf annehmen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist der Amplitudenverlauf des Nebenimpulses (12) folgende Funktion auf: yn(x) = ^ + dn (2)
darin bedeuten: yn(x) = Magnetfeld-Amplitude innerhalb eines Nebenimpulses als Funktion von x; x = den Zeitverlauf; wobei x für jeden Nebenimpuls wieder von neuem mit demselben Anfangswert beginnt an = ein Parameter zur Einstellung des zeitlichen Amplitudenverlaufs jedes Nebenimpulses; bn = die Anzahl der Nebenunterimpulse cn = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude dn = ein Offsetwert; kn = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude der Nebenunterimpulse mit an, bn, cn 0.
Der Parameter a liegt hierbei in einem Bereich von 0, 1 bis 50, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 10 und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 5. Der Parameter b liegt hierbei in einem Bereich von 0,5 bis 50, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 10 und besonders bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 5.
Im Sinne dieser Patentschrift wird oben genannte Funktion (2) als eine Funktion verstanden, die geeignet ist einen entsprechenden Amplitudenverlauf zu beschreiben, aber gegenüber der dargestellten Funktion den Amplitudenverlauf mit Hilfe anderer Funktionen oder Funktionsbestandteile beschreibet. Dies sind insbesondere solche Funktionen, die trigonometrische Funktionen wie beispielsweise sin x, cos x, aresin x oder arecos x enthalten. Diese Funktionen oder Teilfunktionen können einzelne Bestandteile der Formel ersetzen.
Der aus der Überlagerung von Haupt- und dem mit einer Phasenverschiebung φ gegenüber dem Hauptimpuls verschobenen Nebenimpuls entstehende resultierende Impuls yr(x) lässt sich mit folgender Gleichung beschreiben
,sin x .b' (x + <p)an *kn*e;
yr00 = + d + + dn (3)
c c. n darin bedeuten:
Magnetfeld-Amplitude innerhalb eines Hauptimpulses als Funktion von x; x = den Zeitverlauf; wobei x für jeden Hauptimpuls wieder von neuem mit demselben
Anfangswert beginnt a = ein Parameter zur Einstellung des zeitlichen Amplitudenverlaufs jedes Hauptimpulses (Hüllkurve); b = die Anzahl der Unterimpulse c = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude d = ein Offsetwert; an = ein Parameter zur Einstellung des zeitlichen Amplitudenverlaufs jedes Nebenimpulses; bn = die Anzahl der Nebenunterimpulse cn = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude dn = ein Offsetwert; kn = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude der Nebenunterimpulse φ = Phasenverschiebung zwischen Haupt- und Nebenimpuls
mit a, b, c, an, bn, cn ^0
Der Parameter a liegt hierbei in einem Bereich von 0, 1 bis 50, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 10 und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 5. Der Parameter b liegt hierbei in einem Bereich von 0,5 bis 50, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 10 und besonders bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 5.
Im Sinne dieser Patentschrift wird oben genannte Funktion (3) als eine Funktion verstanden, die geeignet ist einen entsprechenden Amplitudenverlauf zu beschreiben, aber gegenüber der dargestellten Funktion den Amplitudenverlauf mit Hilfe anderer Funktionen oder Funktionsbestandteile beschreibet. Dies sind insbesondere solche Funktionen, die trigonometrische Funktionen wie beispielsweise sin x, cos x, aresin x oder arecos x enthalten. Diese Funktionen oder Teilfunktionen können einzelne Bestandteile der Formel ersetzen. In einer besonderen Gestaltung der Erfindung werden die Hauptimpulse von Nebenimpulsen überlagert. Die Nebenimpulse weisen gegenüber den Hauptimpulsen eine Phasenverschiebung φ auf, die zwischen -0,45 < φ < 0,45 beträgt, bevorzugt zwischen -0,40 < φ < 0,40. Um den Effekt der Nebenimpulse einstellen zu können muss die Phasenverschiebung φ deutlich sein. Eine quasi Interferenz zwischen Haupt- und Nebenimpuls würde lediglich eine höhere Amplitude bewirken.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung besitzen die Nebenimpulse erfindungsgemäß die gleiche Frequenz wie benachbarte Hauptimpulse. Dies hat den Vorteil, dass die Phasenverschiebung φ zwischen den Haupt- und den Nebenimpulsen für benachbarte Haupt- und Nebenimpulspaare konstant bleibt. Die Hüllkurve über Haupt- und Nebenimpuls hat somit für benachbarte Haupt- und Nebenimpulspaare die gleiche Form. Damit wird gewährleistet, dass das biologische Gewebe durch eine Folge von Haupt- und Nebenimpulspaaren für jedes einzelne Haupt- und Nebenimpulspaar jeweils die gleiche Anregung erfährt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Nebenimpulse erfindungsgemäß eine Frequenz zwischen 1 bis 1000 Hz auf. Die Erfindung ist in einer weiteren Ausführung derart gestaltet, dass die Amplitude der Nebenimpulse erfindungsgemäß um einen Faktor multipliziert ist, der zwischen dem 0.1 - fachen und dem 10-fachen der Amplitude der zu den Nebenimpulsen benachbarten Hauptimpulsen beträgt. Der Faktor der Amplitudenveränderung ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung konstant für alle benachbarten Neben- und Hauptimpulse, und zwar erfindungsgemäß in einem Zeitintervall kleiner 1 s. Dies hat zur Folge, dass die sich aus der Überlagerung der beiden Einzelimpulse ergebende Form von benachbarten Haupt- und Nebenimpulspaaren gleich ist. Eine Beaufschlagung mit erfindungsgemäßen Impulsfolgen führt erst durch die Wiederholung von gleichartigen Einzelimpulsen zu einer effektiven Anregung des beaufschlagten biologischen Materials. In einer weiteren besonderen Ausführung der Erfindung ist der Faktor der Absenkungen der Amplitude der Nebenimpulse erfindungsgemäß gleich dem Faktor der Absenkungen der Amplitude der Hauptimpulse, wenn die Absenkung der Hauptimpulse innerhalb eines Zeitintervalls von maximal 3 s mindestens 30 % der Maximalamplitude der Hauptimpulse beträgt. In den erfolgversprechendsten Therapieansätzen werden während der Beaufschlagung des biologischen Gewebes mit elektrischen oder elektromagnetischen Impulsen werden die einzelnen Beaufschlagungsintervalle durch Pausen unterbrochen, in denen die Amplitude der Impulse signifikant abgesenkt wird. Um zu gewährleisten, dass Haupt- und Nebenimpulse gleichmäßig abgesenkt werden.
Die Nebenimpulse werden in einer weiteren Gestaltung der Erfindung im gleichen Zeitintervall erzeugt wie die Hauptimpulse. Da die Nebenimpulse nur in Kombination mit den korrespondierenden Hauptimpulsen zu signifikanten Effekten führen, ist es von Vorteil Haupt- und Nebenimpulse im gleichen Zeitintervall zu erzeugen. Dieses Zeitintervall, in dem die Neben- und Hauptimpulse erzeugt werden, beträgt in einer weiteren Ausführung der Erfindung größer 10 s. Bevorzugt liegt das Zeitintervall erfindungsgemäß zwischen 40 s und 120 s, besonders bevorzugt zwischen 70 s und 90 s. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt das Zeitintervall, in dem die Nebenimpulse erzeugt werden, erfindungsgemäß mindestens 10 % des Zeitintervalls, in dem die Hauptimpulse erzeugt werden. Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei der Nutzung der Nebenimpulse nur dann, wenn diese über einen gewissen Zeitraum parallel zu den Hauptimpulsen erzeugt werden. Daher sollte die minimale Dauer für die Beaufschlagung mit Haupt- und Nebenimpuls mindestens 10 s oder 10% der Dauer des Zeitintervalls betragen, in dem die Hauptimpulse erzeugt werden.
In einem besonderen Aspekt der Erfindung bleibt die Frequenz der Nebenimpulse unverändert, wenn die Frequenz der Hauptimpulse wechselt. Die Frequenz der Nebenimpulse beträgt in einer weiteren Ausführung der Erfindung die gleiche wie die Startfrequenz der Hauptimpulse. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Phasenverschiebung φ zwischen zumindest einem Teil der Hauptimpulse und Nebenimpulse im zweiten Frequenzbereich der Hauptimpulse gleich der Phasenverschiebung φ zwischen Hauptimpulsen und Nebenimpulsen im ersten Frequenzbereich. Bei einer Vervielfachung der Frequenz der Hauptimpulse zwischen erstem und zweitem Zeitintervall bleibt die Phasenverschiebung φ zwischen dem Nebenimpuls und einem Hauptimpuls gleich. Es wird lediglich nicht jedem Hauptimpuls ein Nebenimpuls zugeordnet, sondern bei einer Frequenzverdopplung jedem zweiten Hauptimpuls, bei einer Frequenzverdreifachung jedem dritten Hauptimpuls, und so weiter.
In einem besonderen Aspekt der Erfindung sind sowohl die Phasenverschiebung φ als auch die Frequenz der Nebenimpulse bei einer Veränderung der Amplitude der Einzelimpulse von benachbarten Einzelimpulsen erfindungsgemäß konstant um einen Faktor von kleiner 0,7 oder größer 1 ,5. Die Erfahrung hat gezeigt, dass in der Amplitude signifikant veränderte Einzelimpulse eine positive Auswirkung auf die heilende Wirkung der Beaufschlagung mit einem elektrischen oder elektromagnetischen Feld haben. Um die durch die Nebenimpulse erzielte verbesserte Anregung des biologischen Gewebes auch bei den in der Amplitude signifikant veränderten Einzelimpulsen zu erhalten, muss der Nebenimpuls unverändert weiterlaufen. Daher bleibt die Frequenz der Nebenimpulse bei einer signifikanten Veränderung der Amplitude eines Einzelimpulses zu einem benachbarten Einzelimpuls konstant. Eine signifikante Veränderung in der Amplitude eines Einzelimpulses liegt dann vor, wenn die Amplitude zu einen benachbarten Einzelimpuls um mindestens ein Faktor von 0,7 kleiner oder um einen Faktor von 1 ,5 größer ist als der benachbarte Einzelimpuls. In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist das Verhältnis der Amplitude der Nebenimpulse zur Amplitude der Hauptimpulse bei einer Veränderung der Amplitude der Einzelimpulse von benachbarten Einzelimpulsen erfindungsgemäß konstant um einen Faktor von kleiner 0,7 oder größer 1 ,5. Die Erfahrung hat gezeigt, dass in der Amplitude signifikant veränderte Einzelimpulse eine positive Auswirkung auf die heilende Wirkung der Beaufschlagung mit einem elektrischen oder elektromagnetischen Feld hat. Um die durch die Nebenimpulse erzielte verbesserte Anregung des biologischen Gewebes auch bei den in der Amplitude signifikant veränderten Einzelimpulsen zu erhalten, muss der Nebenimpuls unverändert weiterlaufen. Daher bleibt die Amplitude der Nebenimpulse bei einer signifikanten Veränderung der Amplitude eines Einzelimpulses zu einem benachbarten Einzelimpuls konstant. Eine signifikante Veränderung in der Amplitude eines Einzelimpulses liegt dann vor, wenn die Amplitude zu einen benachbarten Einzelimpuls um mindestens ein Faktor von 0,7 kleiner oder um einen Faktor von 1 ,5 größer ist als der benachbarte Einzelimpuls.
Die Nebenimpulse weisen in einer weiteren Ausführung der Erfindung im Vergleich zu den Hauptimpulsen eine gestauchte Form auf.
[0017] Eine Optimierung der Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf den Organismus kann durch eine Rückkopplung verbessert werden. Zu diesem Zweck können Sensoren verwendet werden, die einen oder mehrere verschiedener Körperparameter messen, um die Anregung des Körpers durch die elektomagnetischen Pulse zu optimieren. Mit den Sensoren lassen sich beispielsweise Blutdruck, Temperatur, Puls oder Atemvolumen erfassen und zur Optimierung der Parameter der Vorrichtung zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung verwenden.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Erfindungsgemäße Vorrichtung
Fig. 2 a) Unterimpulse eines Hauptimpulses
b) Aus Unterimpulsen zusammengesetzter Hauptimpuls
c) Vereinfachte Darstellung eines Hauptimpulses Fig. 3 a) Resultierender Impuls zusammengesetzt aus Hauptimpuls und
Nebenimpuls mit geringer Phasenverschiebung φ und gleicher Amplitude b) Resultierender Impuls zusammengesetzt aus Hauptimpuls und Nebenimpuls mit geringer Phasenverschiebung φ und unterschiedlicher Amplitude
c) Resultierender Impuls zusammengesetzt aus Hauptimpuls und Nebenimpuls mit großer Phasenverschiebung φ und gleicher Amplitude
Fig. 4 Haupt- und Nebenimpuls mit großer Phasenverschiebung φ und unterschiedlicher Amplitude
Fig. 5 Hauptimpulse unterbrochen von einer Pause mit gleichbleibender Amplitude
Fig. 6 Intervalle von Haupt- und Nebenimpulsen mit proportionaler Veränderung der Amplitude
Fig. 7 Intervalle von Haupt- und Nebenimpulsen unterbrochen von einer Pause mit veränderter Amplitude
Fig. 8 Intervalle von Haupt- und Nebenimpulsen mit proportionaler Veränderung der Frequenz und Phasenverschiebung φ
Im Einzelnen zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die zumindest einen Impulsgenerator 1 umfasst, der in der Spule 2 ein pulsierendes magnetisches Feld erzeugt. Das Feld wechselwirkt mit dem lebenden Gewebe 3, insbesondere einem Körper eines zu behandelnden Patienten. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Sensor, mit dem Körperparameter wie beispielsweise die Temperatur, der Blutdruck, die Pulsfrequenz oder der Sauerstoffgehalt des Blutes erfasst werden können. Über die Rückkopplungsleitung 5 werden die erfassten Körperparameter an ein Steuergerät 6 gesendet. Über die Parameter und entsprechende Algorithmen können die erfassten Körperparameter ausgewertet und das pulsierende Magnetfeld im Generator 1 optimiert werden. Es ist möglich, mehrere Parameter zeitgleich zu erfassen und zu optimieren, um ein effektives pulsierendes Magnetfeld einzustellen. In Abhängigkeit von diesen Wirkungen kann das Steuergerät 6 jeweils die optimalen Werte für die Parameter a bis d und k auch automatisch festlegen.
Weiterhin kann über den Sensor 4 die Wirkung des pulsierenden Magnetfeldes auf den zu behandelnden Körper erfasst werden und in Abhängigkeit verschiedener Parameter des pulsierenden Magnetfeldes gesetzt werden. Solche Parameter sind beispielsweise die Frequenz von Einzel-, Haupt- Neben- und/oder Unterimpulsen oder die Amplitude dieser Impulse. Aus den Unterschieden, insbesondere in der spektralen Zusammensetzung zwischen der von der Felderzeugung erzeugten Feldenergie und dem vom Sensor erfassten Magnetfeld, ermittelt das Steuergerät den auf den behandelten Körper übertragenen Anteil. Über das Steuergerät können die Parameter des pulsierenden Magnetfeldes (a bis d und k) angepasst und hinsichtlich der Behandlungswirkung optimiert werden.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun ein pulsierendes Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld weist eine Abfolge von Hauptimpulsen 1 1 auf, deren Verlauf in Bezug auf Amplitude und Zeit prinzipiell den in Fig. 2 b dargestellten Verlauf entspricht. In Fig. 2 c ist eine vereinfachte Form des Amplitudenverlaufs dargestellt. Die Form der Amplitudenverläufe ist abhängig von den Parametern a bis d. Jeder Hauptimpuls 1 1 ist hierbei zusammengesetzt aus einer Abfolge von Unterimpulsen 13. Die Maximalintensitäten dieser Unterimpulse 13 steigen im Verlauf eines Hauptimpulses 1 1 an.
Die Hauptimpulse 1 1 , aus denen sich das gepulste Magnetfeld zusammensetzt, beginnen zu einem Zeitpunkt t1 und erreichen ihren mittleren Mindest- oder Maximalwert. Die mittlere Amplitude des Hauptimpulses 1 1 , bzw. die hierin periodisch modulierten Amplituden steigen bzw. fallen im Mittel im Ablauf jedes Hauptimpulses 1 1. Zu- bzw. Abnahme erfolgen gemäß einer Exponentialfunktion. Es sind aber auch andere Funktionen denkbar die den mittleren Anstieg (Abfall) der Amplitude eines Hauptimpulses 1 1 innerhalb der Zeit beschreiben. Die optimale Form der Abfolge der Unterimpulse 13 ist individuell sehr verschieden. Sie hängt ab von der Art des vom Feld beaufschlagten Gewebes, von dem gewünschten Heilerfolg und von dem jeweiligen Individuum.
Zwischen den Einzelimpulsen 10 kann sich eine kurze "Ruhezeit" bestimmter Länge befinden, die vermutlich aufgrund der Relaxationszeit der Austauschprozesse erforderlich ist und erfahrungsgemäß zu einer besseren Anregung des lebenden Körpergewebes führt. Das Tastverhältnis zwischen Ruhezeit und aktiver Impulszeit kann zwischen 3:1 bis 1 :3 schwanken, vorzugsweise beträgt es in etwa 1 :1. Sie liegen beispielsweise in der Grössenordnung 0 bis 200 ms. Das Tastverhältnis zwischen Ruhezeit (Zeitpunkte ta bis tb) und Impulswiederholdauer T liegt vorzugsweise zwischen 0% und 300%. In manchen Anwendungsfällen ist die Ruhepause jedoch entbehrlich.
In Fig. 3 sind nun Haupt- 1 1 und Nebenimpulse 12 sowie die aus ihnen entstehenden resultierenden Einzelimpulse 10 für unterschiedliche Phasenverschiebungen φ dargestellt. Fig. 3 a) zeigt einen Hauptimpuls 1 1 zusammengesetzt aus den einzelnen Unterimpulsen 13a mit den Parametern a = 3, b = 3, c = 1 , d = 0 und k = 10. Der aus den Nebenunterimpulsen 14 zusammengesetzte Nebenimpuls 12 weist hier die gleichen Parameter auf wie der Hauptimpuls 1 1 , ist aber um φ = 0,02 in seiner Phase gegenüber dem Hauptimpuls 1 1 verschoben. Fig. 3 b) zeigt den oben beschriebenen Hauptimpuls 1 1 zusammen mit einem um φ = 0, 1 verschobenen Nebenimpuls 13b in den Parametern a, b, c, d und k gleichen Hauptimpuls 1 1 , während in Fig. 3c die Phasenverschiebung φ des Nebenimpulses 12 gegenüber dem Hauptimpuls 1 1 φ = 0,45 beträgt. Die weiteren Parameter von Nebenimpuls 12 und Hauptimpuls 1 1 in Fig. 3c sind mit a = 3, b = 3, c = 1 , d = 0 und k = 10 gleich. Die Figuren zeigen, dass mit den Nebenimpulsen 12 ein wichtiges Instrument bereit gestellt wird die charakteristische Ausgestaltung der resultierenden Einzelimpulse 10 maßgeblich zu beeinflussen, um einen optimierten Behandlungserfolg zu erzielen. Während die Gesamtamplitude der resultierenden Impulse in den Fig. 3a, 3b und 3c gleich ist, so zeigen doch die Amplitudenverläufe der resultieren Einzelimpulse 10 deutliche Unterschiede. Neben der Anzahl der Summe der Maxima des resultierenden Einzelimpulses 10 können auch die Differenz der Amplitude zwischen Maximum und benachbarten Minimum des resultierenden Einzelimpulses 10 oder die Steilheit der Flanken zwischen Maximum und benachbarten Minimum variiert werden. Hierdurch wird erreicht, dass das Gewebe hinsichtlich der Beaufschlagung und der Relaxation sehr individuell angesprochen werden kann.
Hauptimpuls 1 1 und Nebenimpuls 13 müssen auch nicht zwangsläufig die gleiche Amplitude aufweisen. Über die Parameter c bzw. cn sind die Amplituden von Hauptimpuls 1 1 und Nebenimpuls 12 getrennt voneinander variierbar. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Während der Hauptimpuls 1 1 durch die Parameter a = 3, b = 3, c = 1 , d = 0 und k = 10 charakterisiert ist, beträgt der Parameter cn des Nebenimpulses cn = 0,5. Die übrigen Parameter entsprechen in diesem Ausführungsbeispiel mit a = 3, b = 3, d = 0 und k = 10 denen des Hauptimpulses 1 1. Weiterhin kann die Abfolge einer Mehrzahl der Einzelimpulse 10 durch Ruhephasen 13 getrennt sein vgl. Fig. 5. Diese Ruhephasen haben eine Dauer (t2 in Fig. 5) von einer Vielzahl von Einzelimpulsen, die mindestens größer als 10 Einzelimpulse ist. Die Dauer der Ruhephase t2 liegt bevorzugt bei über 0,5 s, besonders bevorzugt bei über 2 s. Während dieser Ruhephasen wird die Maximalamplitude der Einzelimpulse auf kleiner gleich 30% abgesenkt. Eine Absenkung auf 0 ist ebenfalls möglich. In dieser Ruhephase wird dem beaufschlagten Gewebe die Gelegenheit zur Regeneration und Relaxation gegeben.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Abfolge der resultierenden Einzelimpulse 10 in zwei Zeitintervalle unterteilt ist. In einem ersten Intervall sind die Amplituden von Unter- 1 1 und Nebenimpuls 12 in etwa in einem Verhältnis von 3 : 1 . In einem zweiten auf das erste Zeitintervall unmittelbar folgendem Zeitintervall werden sowohl die Amplitude des Unterimpulses 1 1 als auch die Amplitude des Nebenimpulses 12 um 60% abgesenkt, das Amplitudenverhältnis zwischen der Amplitude des Unterimpulses und der Amplitude des Nebenimpulses 12 aber bleibt bestehen. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird nur die Amplitude des Nebenimpulses 12 abgesenkt.
Fig. 7 zeigt eine dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ähnliche Ausgestaltung der Erfindung. Hier ist allerding das erste und das zweite Intervall durch eine Ruhephase 13 unterbrochen. Diese Ruhephase 13 beträgt eine Zeitdauer von mehreren resultierenden Einzelimpulsen 10. In diesem Beispiel sind es 10. Hierdurch wird dem Gewebe die Möglichkeit gegeben während der Beaufschlagungsphasen zu relaxieren, was sich in einigen Fällen positiv auf den Behandlungserfolg auswirken kann. In Fig. 8 ist wiederum eine Abfolge von resultierenden Einzelimpulsen 10 in zwei aufeinander folgenden Zeitintervallen dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel haben Unterimpuls und Nebenimpuls über die gesamt Zeitdauer die gleiche Frequenz und eine konstante Phasenverschiebung φ. Im Vergleich zu dem ersten Zeitintervall wird die Frequenz von Unterimpuls und Nebenimpuls im zweiten Zeitintervall um Faktor 0,5 verringert. Diese dynamische Anpassung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel, um den durch die Beaufschlagung mit magnetischen Impulsen im Zeitintervall 1 bereits auftretenden Änderungen im Gewebe Rechnung zu tragen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen Hauptimpuls 1 1 und Nebenimpuls 12 mit 8 Hz die gleiche Frequenz auf. In einem Zeitintervall von 10 s ist Maximalamplitude von Haupt- 1 1 und Nebenimpuls 12 konstant. Die Maximalamplitude des Nebenimpulses 12 liegt die in diesem Intervall bei 20% der Maximalamplitude des Hauptimpulses 1 1 . Die Phasenverschiebung φ zwischen Nebenimpuls 12 und Hauptimpuls 1 1 beträgt -0, 1. In einem zweiten Zeitabschnitt senken sich die Maximalamplituden von Hauptimpuls 1 1 und Nebenimpuls 12 um einen Faktor von 0,05 im Vergleich zu den Maximalamplituden des ersten Zeitintervalls ab. Die Phasenverschiebung φ bleibt konstant. Das zweite Zeitintervall beträgt 15 s, von denen der Nebenimpuls in den ersten 1 ,5 s gesendet wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt die Hauptimpuls-Frequenz des 20 Hz und 25 Hz die des Nebenimpulses 12. In einem ersten Zeitintervall von 75s haben Haupt- 1 1 und Nebenimpuls 12 eine konstante Maximalamplitude. Die Maximalamplitude des Nebenimpulses 12 beträgt einen um Faktor 1 ,5 höheren Wert als die Maximalamplitude des Hauptimpulses 1 1. Die Phasenverschiebung φ zwischen Nebenimpuls und Hauptimpuls 1 1 beträgt 0,05. In einem zweiten Zeitabschnitt mit einer Länge von 83 s senken sich die Maximalamplituden von Hauptimpuls 1 1 und Nebenimpuls 12 um einen Faktor von 0, 1 im Vergleich zu den Maximalamplituden des ersten Zeitintervalls ab. Die Phasenverschiebung φ bleibt konstant. In den ersten 21 s des zweiten Zeitintervalls wird der Nebenimpuls 12 gesendet.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beträgt die Hauptimpuls- Frequenz des und die des Nebenimpulses 12 jeweils 37 Hz. In einem ersten Zeitintervall von 900 s haben Haupt- 1 1 und Nebenimpuls 12 eine konstante Maximalamplitude. Die Maximalamplitude des Hauptimpulses 1 1 beträgt einen um Faktor 0, 125 höheren Wert als die Maximalamplitude des Nebenimpulses 12. Die Phasenverschiebung φ zwischen Nebenimpuls und Hauptimpuls beträgt 0,42. In einem zweiten Zeitabschnitt mit einer Länge von 1 14 s senken sich die Maximalamplituden von Hauptimpuls 1 1 und Nebenimpuls 12 um einen Faktor von 0,28 im Vergleich zu den Maximalamplituden des ersten Zeitintervalls ab. Die Phasenverschiebung φ bleibt konstant. Die Frequenz des Nebenimpulses 12 senkt sich im zweiten Zeitintervall auf 12 Hz ab.
Diese zusätzlich von den Nebenimpulsen 12 überlagerten Hauptimpulse 1 1 führen zur Stimulation der physiologischen Austauschprozesse und tragen damit entscheidend zur Beschleunigung der angesprochenen Regulations- und Heilungsvorgänge bei. Wichtig ist dabei insbesondere, dass neben der Amplitude dieser Impulse 1 1 , 12 im Verlauf eines jeden resultierenden Einzelimpulses 10 auch die Anzahl der Einzel- der Unter- und Nebenunterimpulse und auch die Differenz zwischen Maximum und benachbarten Minimum variiert werden kann und, im wesentlichen Unterschied zu EP 0 995 463 B1 und der EP 2 050 481 A1 , dass die resultierenden Einzelimpulse deutlich individualisierter einstellbar sind und im Hinblick auf die oben genannten Größen wesentlich feiner abstufbar sind.
Die optimale Form und Abfolge der resultierenden Einzelimpulse 10 hängt ab von der Art des vom Feld beaufschlagten Gewebes, von dem erwünschten Heilungserfolg und vom jeweiligen Individuum und ist daher individuell sehr verschieden. Eine entscheidende Bedeutung bei der Stimulation der Austauschprozesse im Körpergewebe hat vermutlich der hohe, durch die Vielzahl der überlagerten Unterimpulse 13 und Unternebenimpulse 14 bedingte Anteil und Steilheit der an- bzw. absteigenden Flankenabschnitte.
Wenn mit Hilfe von Sensoren bestimmte Parameter des lebenden Gewebes, insbesondere des menschlichen Körpers, erfasst werden, lässt sich der Verlauf jedes resultierenden Einzelimpulses 10 derart an die tatsächlichen Verhältnisse anpassen, dass eine optimale Stimulation erreicht wird. Dazu werden in Abhängigkeit von den erfassten Gewebeparametern die Parameter a, b, c, d, k, an, bn, cn, dn, und kn derart eingestellt, dass Beaufschlagung und Relaxation in einem für dieses Gewebe optimierten Verhältnis stehen.
Eine weitere Optimierung der Wirkung der vorliegenden Vorrichtung auf den Organismus kann durch eine Rückkopplung erzielt werden. Zu diesem Zweck werden Sensoren verwendet, die um Umfeld der Beaufschlagung einen oder mehrere Körperparameter messen, um die Anregung des Organismus durch die elektromagnetischen Pulse zu erfassen. Mit den Sensoren lassen sich Gewebeparameter wie beispielsweise Blutdruck, Temperatur, Puls, ph-Wert oder Atemvolumen messen und im Sinne einer adaptiven Anpassung der Stimulation an die Sensibilität des zu stimulierenden Gewebes zur Optimierung der Parameter der Vorrichtung zur Erzeugung elektromagnetischer Felder verwenden. Insbesondere ließen sich die Anpassung dynamisch während der Behandlung vornehmen, um so kurzfristigen Änderungen des Körperzustandes Rechnung zu tragen und den Behandlungserfolg weiter zu optimieren. Dies erfolgt über eine Rückkopplungsschleife durch die die durch die Anregung selbst verursachten Sensibilitätsänderungen im beaufschlagten Gewebe ausgeglichen werden können.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Impulsgenerator
2 Felderzeugungsvorrichtung
3 lebendes Gewebe
4 Sensor
5 Rückkopplungsleitung
6 Steuergerät
10 resultierender Einzelimpuls
11 Hauptimpuls
12 Nebenimpuls
13, 13.1, 13.2 Unterimpuls
14, 14.1, 14.2 Nebenunterimpuls , Amplitude
φ, φι, ψ2 Phasenverschiebung

Claims

P AT E N TA N S P R Ü C H E
1. Vorrichtung zur Beeinflussung biologischer Abläufe in einem lebenden Gewebe, insbesondere einem menschlichen Körper, zur Beaufschlagung zumindest eines Teils des Gewebes mit einem pulsierenden magnetischem Feld, mit einer Felderzeugungsvorrichtung (2) zur Erzeugung des pulsierenden magnetischen Feldes und einem Impulsgenerator (1 ) zur Ansteuerung der Felderzeugungsvorrichtung (2), wobei der Impulsgenerator (1 ) derart ausgebildet ist, dass das pulsierende Magnetfeld aus einer Folge von Hauptimpulsen (1 1 ) besteht deren Impulswiederholungsrate zwischen 0,01 und 1000 Hz liegt, wobei die Hauptimpulse (1 1 ) durch eine Mehrzahl von sich überlagernden Unterimpulsen (13) gebildet wird dass der Amplitudenverlauf eines Hauptimpulses (1 1 ) die folgende Funktion aufweist: xa * k * esin xb
y(x) = + d
darin bedeuten: y(x) = Magnetfeld-Amplitude innerhalb eines Hauptimpulses als Funktion von x; x = den Zeitverlauf; wobei x für jeden Hauptimpuls (1 1 ) wieder von neuem mit demselben Anfangswert beginnt a = ein Parameter zur Einstellung des zeitlichen Amplitudenverlaufs jedes Hauptimpulses (1 1 ); b = die Anzahl der Unterimpulse (13) c = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude d = ein Offsetwert; k = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude der Unterimpulse (13) mit a, b und c ungleich 0 dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptimpuls (1 1 ) überlagert wird von einem Nebenimpuls (12), wobei der Nebenimpuls (12) eine Phasenverschiebung φ gegenüber den Hauptimpuls von - 0,5 > φ > 0,5 aufweisen und die Phasenverschiebung φ ungleich 0 ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Amplitudenverlauf des Nebenimpulses (12) die Funktion aufweist: darin bedeuten: yn(x) = Magnetfeld-Amplitude innerhalb eines Hauptimpulses als Funktion von x; x = den Zeitverlauf; wobei x für jeden Nebenimpuls (12) wieder von neuem mit demselben Anfangswert beginnt an = ein Parameter zur Einstellung des zeitlichen Amplitudenverlaufs jedes Nebenimpulses (12); bn = die Anzahl der Nebenunterimpulse (14) cn = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude dn = ein Offsetwert; kn = ein Faktor zur Einstellung der Amplitude der Nebenunterimpulse (14) mit 3n, bn und cn ungleich 0 Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenimpulse (12) die gleiche Frequenz aufweisen wie benachbarte Hauptimpulse (1 1 ).
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenimpulse (12) eine Frequenz zwischen 1 - 1000 Hz aufweisen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Nebenimpulse (12) um einen Faktor zwischen dem 0, 1-fachem und dem 10-fachem der Amplitude der zu den Nebenimpulsen (12) benachbarten Hauptimpulse (1 1 ) liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Faktor der Amplitudenveränderung in einem Zeitintervall > 1 s konstant für alle benachbarten Nebenimpulse (12) und Hauptimpulse (1 1 ) ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass
Absenkungen der Amplitude der Nebenimpulse (12) gleich den Absenkungen der Amplitude der Hauptimpulse (1 1 ) ist, wenn die Absenkung der Hauptimpulse (1 1 ) auf mindestens 30% der Maximalamplitude der Hauptimpulse erfolgt.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenimpulse (12) im gleichen Zeitintervall erzeugt werden wie die Hauptimpulse (1 1 ).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall größer 10s, bevorzugt zwischen 40s und 120s und besonders bevorzugt zwischen 70s und 90s dauert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall der Nebenimpulse (12) mindestens 10% der Länge des Zeitintervalls der Hauptimpulse (1 1 ) aufweist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel der Frequenz der Hauptimpulse (1 1 ) die Frequenz der Nebenimpulse (12) unverändert bleibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenimpulse (12) die gleiche Frequenz aufweisen wie die Startfrequenz der Hauptimpulse (1 1 ).
Vorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung φ zwischen den Hauptimpulsen (1 1 ) und den Nebenimpulsen (12) im ersten Frequenzbereich der Hauptimpulse (1 1 ) für zumindest einem Teil der Hauptimpulse (1 1 ) im zweiten Frequenzbereich der Hauptimpulse (1 1 ) gleich der Phasenverschiebung φ zu Hauptimpulsen (1 1 ) im ersten Frequenzbereich ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung φ und die Frequenz der Nebenimpulse (12) bei einer
Änderung der Amplitude der Einzelimpulse von benachbarten Einzelimpulsen um einen Faktor von < 0,7 oder > 1 ,5 konstant bleibt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Amplitude der Nebenimpulse (12) zur Amplitude der Hauptimpulse
(1 1 ) bei einer Änderung der Amplitude der Einzelimpulse von benachbarten Einzelimpulsen um einen Faktor von < 0,7 oder > 1 ,5 konstant bleibt.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenimpulse (12) im Vergleich zu den Hauptimpulsen (1 1 ) eine gestauchte Form aufweisen.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptimpulse (1 1 ) überlagert werden von Nebenimpulsen (12), wobei die Nebenimpulse (12) eine Phasenverschiebung φ gegenüber den Hauptimpulsen (1 1 ) von -0,45 > φ > 0,45 und bevorzugt von 0,40 > φ > 0,40 aufweisen.
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